ES2288683T3 - Dispositivo para consolidar rocas y para consolidar rocas de modo automatizado y consolidacion de rocas. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para consolidar rocas que tiene un dispositivo adaptador (10) para conexión de una máquina de perforación (3) a un perno autoperforante (7) de roca, incluyendo dicho dispositivo adaptador un elemento adaptador (14) que está rodeado, con efecto de sellado, por un manguito de giro (13) que está dispuesto para conexión de un canal axial a través del dispositivo adaptador (20), que, en funcionamiento, coopera con un canal de descarga axial en el perno de roca, a una o varias fuentes externas, para un medio de limpieza por descarga (8) y un medio (9) para cubrir con lechada pernos, en el que el elemento adaptador (14) en un extremo distal (11) incluye una rosca para conexión a una rosca correspondiente en el perno (7) de roca, por lo que el elemento adaptador (14) en un extremo proximal (12) incluye una porción integral de conexión para conectarlo a la máquina de perforación (3), caracterizado porque: - el elemento adaptador, que incluye la porción de conexión, está constituido por un único elemento integral de una pieza.
Description
Dispositivo para consolidar rocas y para
consolidar rocas de modo automatizado y consolidación de rocas.
La invención se refiere a un dispositivo para
consolidar rocas, según el preámbulo de la reivindicación 1, y a un
dispositivo para consolidar rocas de modo automatizado, según el
preámbulo de la reivindicación 4. La invención se refiere también a
un método para consolidar rocas.
El uso de pernos autoperforantes de roca
proporciona un procedimiento razonable, ya que el agujero de sondeo,
en el que se pretende insertar el perno de roca, se forma con el
propio perno de roca como herramienta de perforación. Después de la
etapa de perforación, un medio para cubrir con lechada pernos, tal
como cemento, se inyecta en el agujero de sondeo para cubrir con
lechada el perno de roca, a fin de reforzar las rocas, etc.
Durante la etapa de sondeo, el área de
perforación se limpia por descarga con aire comprimido o con un
fluido de limpieza por descarga que se descarga alternativamente
durante la etapa de perforación, como un cemento de flujo débil,
que sirve también para el objetivo de cubrir con lechada.
Dicha limpieza por descarga puede ser continua y
da como resultado una mayor penetración del cemento en la roca que
rodea el agujero de sondeo y, por consiguiente, un mejor anclaje del
perno.
Un aparato conocido previamente para consolidar
rocas incluye un dispositivo de giro que está atornillado sobre el
adaptador del cuello de la máquina de perforación. El otro extremo
del dispositivo de giro proporciona una rosca para recibir un
extremo roscado de un perno autoperforante de roca.
Este dispositivo conocido previamente se usa
para consolidar rocas con control manual y requiere la supervisión
de un operario cuando se suelta del dispositivo de giro el perno de
roca taladrado en ella.
El documento DE 196 07 988 describe un método y
un dispositivo para consolidar rocas, correspondientes a los
preámbulos de las reivindicaciones 1 y 6.
Un objetivo de esta invención es proporcionar
una mejora del dispositivo según los antecedentes de la técnica y,
en particular, proporcionar un dispositivo que permita la
consolidación de rocas enteramente automatizada, incluyendo la
conexión de un perno autoperforante de roca.
Estos objetivos se obtienen gracias a las
propiedades de la reivindicación 1.
Por esta memoria, se consigue que el
desprendimiento del elemento adaptador se produzca de manera
definida entre ese elemento y el emplazamiento de la consolidación
de rocas o la varilla de extensión. Ésta es una ventaja
considerable, ya que, por la misma, el procedimiento de
desprendimiento se simplifica esencialmente comparado con los
antecedentes de la técnica y ya que se permite su uso con la
consolidación de rocas automatizada.
Un dispositivo correspondiente para consolidar
rocas de modo automatizado está definido en la reivindicación 4,
con la que se consiguen las ventajas correspondientes.
Además, el método según la reivindicación 5
proporciona las ventajas correspondientes.
Las propiedades y ventajas adicionales
resultarán evidentes a partir de lo que sigue.
La invención se describe ahora para los
antecedentes de una realización y con referencia a los dibujos
anexos, en los que:
la figura 1 muestra diagramáticamente un
dispositivo para consolidar rocas de modo automatizado, que incluye
un equipo de perforación, y
la figura 2 muestra, con mayor detalle, un
dispositivo para consolidar rocas según la invención.
Un dispositivo 1 para consolidar rocas de modo
automatizado con pernos autoperforantes de roca incluye una
plataforma de perforación 2, que tiene medios para soportar una
máquina de perforación 3 usual, que es desplazable recíprocamente
sobre una guía 4 longitudinal. Un mecanismo de almacenamiento para
pernos de roca y/o varillas de conexión para los mismos se indica
con el número de referencia 5.
Se han previsto soportes de perforación 6, a lo
largo de una de guía 4, para soportar un perno autoperforante 7 de
roca con posibles varillas de conexión unidas por rosca en el
proceso de perforación.
El mecanismo de almacenamiento y los soportes de
perforación funcionan, en general, como los que están dispuestos en
los dispositivos usuales para perforación automatizada y, por lo
tanto, no se describen con más detalle en esta memoria.
Una fuente para un medio de limpieza por
descarga 8 está sobre las canalizaciones y un dispositivo adaptador
10 está dispuesto para comunicar con el perno autoperforante 7 de
roca, a fin de limpiar por descarga durante la perforación de un
agujero de sondeo para el perno de roca en una posición determinada
hacia adentro de la estructura de roca a reforzar.
Una fuente con un medio 9 para cubrir con
lechada pernos que inyecta cemento o un medio correspondiente para
cubrir con lechada está dispuesta también para comunicarse con el
perno 7 de roca sobre el dispositivo adaptador 10. Esto se puede
conseguir alimentando continuamente con este medio durante el
proceso de perforación, como medio de limpieza por descarga/medio
de inyección, o después de terminar el proceso de perforación, como
medio usual para cubrir con lechada.
El dispositivo 10 para consolidación de rocas se
muestra con más detalle en la figura 2 como un dispositivo
adaptador 10, por lo que es evidente que el dispositivo incluye un
elemento adaptador 14 longitudinal que tiene un extremo distal 11,
para conexión a un perno autoperforante de roca y un extremo
proximal 12, que comprende una porción integral de conexión del
elemento adaptador 14 para cooperación con una máquina 3 usual de
perforación de rocas.
Según la invención, se pretende por esta memoria
que el elemento adaptador, que incluye la porción de conexión, esté
constituido por un único elemento integral, fabricado de una pieza.
Esto da como resultado que este elemento soporte las cargas que la
onda de choque causa en la perforación por percusión. Por esta
memoria, se da a conocer una posibilidad real de automatizar el
proceso de empernado.
Un manguito de giro 13 está dispuesto rodeando
una porción del elemento adaptador 14, fijado de manera rotatoria y
sujetado a la máquina de perforación 3 sobre un brazo 17 que impide
la rotación. Por un lado, este elemento está sujetado a la máquina
de perforación 3 y, por otro lado, proporciona medios en forma de
una porción extrema anular para cooperación con una boquilla de
conexión 16 que se extiende radialmente desde el manguito de giro
13. El manguito de giro está dispuesto por ello de modo no rotatorio
con respecto a la máquina de perforación.
La boquilla de conexión 16 está destinada a ser
conectada a cualquiera de las fuentes 8 o 9 en la figura 1 para
descargar e inyectar un medio para cubrir con lechada,
respectivamente. Como alternativa, se podrían disponer, por
supuesto, dos boquillas de conexión, cada una para comunicación con
cada fuente.
El manguito de giro 13 proporciona sellados 15
en cada lado de un espacio anular 18, que rodea una porción del
elemento adaptador 14, en el que desemboca un canal radial 19 (puede
ser más de uno). El canal 19 conecta el espacio 18 con un canal
axial 20 que desemboca en el interior de una porción rebajada, para
un perno autoperforante de roca, en el extremo distal del elemento
adaptador 14. De este modo, los medios desde las fuentes 8 y 9 en
la figura 1 se transmitirán hasta un perno de roca que se inserta en
la porción rebajada.
Un método para consolidar rocas según la
invención se desarrolla como sigue:
Etapa
1
En una porción rebajada de un dispositivo
adaptador que se inserta en una máquina de perforación, hay
conectado un perno autoperforante de roca que se ha de introducir y
anclar.
Etapa
2
La etapa de perforación se produce de modo usual
con la diferencia de que la limpieza por descarga del área de una
barrena de perforación del perno autoperforante de roca no se
descarga sobre la propia máquina de perforación, sino sobre el
dispositivo adaptador, que está conectado a una fuente del medio de
limpieza por descarga o a un cemento de flujo débil que limpia por
descarga y cubre con lechada simultáneamente.
Etapa
3
Después de haberlo introducido, se hace que el
perno autoperforante de roca atraviese un soporte de perforación
delantero sobre la guía de la máquina de perforación y se invierte
la dirección rotatoria de la máquina de perforación 3 para aflojar
el acoplamiento roscado entre la rosca hembra en el extremo distal
del elemento adaptador y el perno de roca. El perno de roca está
ahora libre para ser utilizado como refuerzo de roca o para ser
unido con una varilla de conexión, y ser introducido más por
taladrado.
Etapa
4
La máquina de perforación 3 invierte la marcha a
fin de estar alternativamente en una posición para cooperar con una
varilla de conexión, si esto fuera necesario para inserción de un
perno de roca suficientemente largo, por lo que, después de haber
sido insertado, se inyecta cemento de la manera indicada
anteriormente. Esta etapa de inyección es también aplicable en el
caso de que el perno de roca estuviera listo para usar justo
después de la etapa 2 y de que no se hubiera usado cemento (o
similar) para limpiar por descarga.
Las ventajas conseguidas gracias a la invención
se podrían resumir como sigue:
no se tiene que manipular ningún acoplamiento
suelto, ya que el perno de roca estará siempre desprendido del
elemento adaptador debido a la presencia de sólo una unión
roscada.
Se puede realizar una inyección continua de
cemento durante la perforación.
El perno se instala en una única operación, ya
que la inyección del cemento no requiere la conexión de una bomba
independiente del perno.
La instalación completamente
mecanizada/auto-
matizada de pernos autoperforantes se puede realizar según la invención y con la ayuda de un mecanismo de almacenamiento de pernos.
matizada de pernos autoperforantes se puede realizar según la invención y con la ayuda de un mecanismo de almacenamiento de pernos.
Claims (6)
1. Dispositivo para consolidar rocas que tiene
un dispositivo adaptador (10) para conexión de una máquina de
perforación (3) a un perno autoperforante (7) de roca, incluyendo
dicho dispositivo adaptador un elemento adaptador (14) que está
rodeado, con efecto de sellado, por un manguito de giro (13) que
está dispuesto para conexión de un canal axial a través del
dispositivo adaptador (20), que, en funcionamiento, coopera con un
canal de descarga axial en el perno de roca, a una o varias fuentes
externas, para un medio de limpieza por descarga (8) y un medio (9)
para cubrir con lechada pernos, en el que el elemento adaptador (14)
en un extremo distal (11) incluye una rosca para conexión a una
rosca correspondiente en el perno (7) de roca, por lo que el
elemento adaptador (14) en un extremo proximal (12) incluye una
porción integral de conexión para conectarlo a la máquina de
perforación (3), caracterizado porque:
- el elemento adaptador, que incluye la porción
de conexión, está constituido por un único elemento integral de una
pieza.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la rosca en el elemento adaptador es una
rosca hembra y porque la rosca en el perno de roca es una rosca
macho.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el manguito de giro (13) tiene una
boquilla de conexión (16) que se extiende de modo esencialmente
radial, para un medio de limpieza por descarga y un medio para
cubrir con lechada pernos, que está dispuesta para cooperación con
un brazo (17) que impide la rotación, que está dispuesto para ser
sujetado a la máquina de perforación.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 o 3,
que está dispuesto para utilizarse en la consolidación de rocas
automatizada, caracterizado porque el elemento adaptador
tiene una longitud que excede una distancia entre la máquina de
perforación (3) en su posición más avanzada y un soporte de
perforación delantero (6) para un perno de roca (7) que se ha de
introducir.
5. Dispositivo (1) para consolidar rocas de modo
automatizado con pernos autoperforantes de roca y que incluye una
máquina de perforación (3) que se mueve alternativamente sobre una
guía (4), un mecanismo (5) de almacenamiento de pernos de roca para
unos pernos autoperforantes (7) de roca, una o varias fuentes
externas para un medio de limpieza por descarga (8) y un medio (9)
para cubrir con lechada pernos, un soporte de sondeo para un perno
de roca que está en una posición para ser introducido, y que incluye
un dispositivo (7) para consolidar rocas según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4.
6. Método para consolidar rocas con pernos
autoperforantes de roca, en el que una máquina de perforación (3)
acciona un perno de roca durante la limpieza por descarga, con un
medio de limpieza por descarga, y la inyección simultáneas de un
medio para cubrir con lechada pernos, respectivamente, sobre un
dispositivo adaptador (10), que incluye un elemento adaptador (14)
que está rodeado con efecto de sellado por un manguito de giro (13),
en el que el dispositivo adaptador (10) está roscado al perno de
roca que se ha de introducir, en el que el elemento adaptador (14)
está conectado a la máquina de perforación (3) por medio de una
porción integral de conexión en un extremo proximal (12), en el que
el dispositivo adaptador se desprende de su acoplamiento con el
perno de roca al invertir la marcha de manera rotatoria de la
máquina de perforación, caracterizado porque el elemento
adaptador, que incluye la porción de conexión, está constituido por
un único elemento integral de una pieza.
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