JP2008540874A - ロックボルト取付装置及び方法並びにロックボルト取付けリグ - Google Patents

Abstract

筒状膨張部分と取付部分を有する加圧流体膨張式ロックボルト（４）の取付装置（５）は、その先端部に、前記取付部分をグリップし、かつ、流体源と導入口との間のシール連結を確立するためのチャック手段を備え、かつ、実質的に軸線方向に伸びている。この取付装置は、その基礎部分にホルダ部（１１）を備え、前記ホルダ部（１１）が削岩機のドリルストリング係合要素（２７）に取り付けられるよう適合されている。本発明は、方法及びリグにも関する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、請求項１の前文に従ったロックボルト取付装置に関する。また、本発明は、請求項１１の前文に従ったロックボルト取付方法に関する。さらにまた、本発明は、ロックボルト取付けリグに関する。

トンネルや坑道内の不安定な岩肌を安定させるためのロックボルトの取付けは、構造体の崩壊の恐れがあるため場合によっては危険がある。このため、ロックボルトを取り付けている間、作業者が常に安全な岩の下にいることが望まれている。即ち、別の岩肌固定ボルトを取り付けている間、作業者を既に固定された岩肌の下に立たせることが考えられる。

従来技術によれば、ロックボルトの取付は手作業で行うか、若しくは、ロックボルト取付器具を用いた機械化又は半機械化の方法で行われている。ロックボルトの取付を完全に機械化するために利用可能なリグがある。このような装置は、特に小さな都市においては、必ずしも経済的に適当であるとは限らない。

本発明の目的は、従来技術の問題に対する解決手段を提供することにあり、特に、経済的で、かつ、安全なロックボルト取付のための解決手段を提供することにある。

上記した目的は、請求項１の特徴部分の特徴を通して上述の装置で達成される。類似した目的が、請求項１１の特徴部分の特徴を通して上述の方法で達成される。

削岩機のドリルストリング係合要素に取り付けられるように形成されたホルダ部を有する装置によって、削岩機を支持する削岩リグを使用して、ロックボルトを孔内に配置するために通常の削岩機送り手段を使用することが可能になる。安全な取付方法が提供されることになるので、このことは大きな利点になる。作業者は、常に、安定した岩の下に位置することになる。その送り手段と共に削岩機を使用することで、大きな力でボルトを孔内に押し込む又はハンマーで打つために大きな力を使用することが可能になる。

特に、多数の空洞やラックがある岩では、岩の破片が孔を塞ぐことがある。対応する問題は、本発明により解決される。

好ましい実施例では、ホルダ部は、軸部アダプターに取り付けられるように形成される。その場合、ホルダ部は、軸部アダプターの外径に対応する内径を有する筒状形状であり得る。

チャック手段とホルダ部との間に可撓性手段を設けることによって、孔に対するロックボルトの僅かなズレを許容することが可能になる。特に、可撓性手段が、チャック手段をホルダ部に軸線方向に位置合わせしようとする弾性手段を有することが好ましい。これにより、削岩機位置決め手段を用いてロックボルトのよりよい制御が提供される。第１及び第２屈曲部を設けることにより、ホルダ部に対してチャック手段がより自由に動くことが可能になる。相互に加圧される二つの金属部材の間に弾性パックを設けることにより、弾性手段の所望のプレテンションを得ることが可能になる。

装置の円周の内側の軸線方向に伸びる空洞にグリップ流体及び膨張流体用の流体供給導管を位置決めすることにより、径方向の寸法が最小化でき、かつ、導管の領域を除去できるか、少なくとも、減少させることができる。特に、前記空洞は、各金属部材及び書く弾性パックを通過する軸線方向溝として伸びることが好ましい。

本発明の非常に重要な特徴によれば、流体導管を含む装置の径方向寸法は、固定支持ブッシュを備えたドリルスチール支持部材の内径寸法より小さく、また、少なくとも、取付装置における、その先端部から、削岩機が前進位置にある時に最も近いドリルスチール支持部材と削岩機との間の距離に対応する位置までの部分の径方向寸法は、固定支持ブッシュを備えたドリルスチール支持部材の内径寸法より小さい。
これは、取付装置とグリップされ膨張されるロックボルトとが装着された削岩機が、その最前進位置に位置している時に、装置の一部が、このようなドリルスチール支持部材の内側を通過できることを意味している。この方法により、装置が、取り除いたり開閉形式であったりする必要がない普通のドリルスチール支持部材を使用することが可能になる。装置は、普通の削岩リグを、それらの部材に改良を加えることなく使用することが可能である。削岩機のチャック手段と共働する装置に回転防止手段を設ける必要があるだけである。

対応する利点が、方法の発明によって得られる。

図１には、削岩リグ１が図式的に示されている。削岩リグ１は、昇降アーム及び回転体Rの上方に削岩機３用の送りビーム２を支持している。削岩機３には、圧縮流体膨張式ロックボルト４を取り付けるためのボルト取付装置５が設けられており、特に、前記ボルト取付装置５は、ロックドリル装置３のドリルストリング係合要素に取り付けられている。

送りビーム２は、その外端部位に固定ドリルスチール支持部材８を支持しており、また、送りビーム２は、通常、削岩機３と前記支持部材８との間に可動ドリルスチール支持部材９を支持している。ドリルスチール支持部材８及び９は両方共、開閉できないガイドブッシュを備えている。符号１０はフェイスプレートを示しており、このフェイスプレート１０は、ロックボルト４の外側端部に位置決めされている。フェイスプレート１０は、通常、ロックボルト４をボルト孔７に正確に差し込む時に、岩肌６を支持するために用いられる。

図２には、ボルト取付装置５が、より詳細に示されている。このボルト取付装置５は、その先端部分にチャック手段１２を備え、かつ、その基礎部分にホルダ部１１を備えている。中間部分には、チャック手段１２とホルダ部１１との間の平行な制限付き動作に加えて角度を付けた制限付き動作を可能にするための可撓性手段１３がある。

図３にはチャック手段１２が示されており、このチャック手段１２はハウジングを有する。前記ハウジングはピストン１６を囲むシリンダ手段を備えている。ピストン１６は、シール１７を介してハウジングに対してシールされている。ピストン１６は、ロックボルト（図示せず）の径方向に向けられた流体導入口を有する取付部分をグリップするために、二つのシール及びグリップリング１４が径方向に膨張するよう、それらが軸方向に加圧されると直ぐに、ピストン１６が図３における右側に動くように圧力で作動され得る。

シール及びグリップ手段１４の間には穴あき離間リング１５が設けられている。このリング１５は、その位置が、ロックボルトの取付部分上にある導入口の位置に合致するように位置決めされる。符号１８はボルト膨張通路を示している。シール及びグリップリング１４が作動した後、通路１８の先にある膨張流体源（図示せず）、離間リング１５の孔及びロックボルトの筒状膨張部分の間にシールされた通路が形成される。

膨張が適切に実行された後、ハウジングシリンダとピストン１６との間に形成されたチャンバから圧力を解放することによって、チャック手段１２はロックボルトの取付部分から解放される。その後、チャック手段１２がロックボルトから取り外されると直ぐに、シール及びグリップリング１４は図３に示す位置に戻る。

図４は、可撓性手段１３をより詳細に示している。可撓性手段１３は、第１屈曲部１９と第２屈曲部２０とを備え、これら屈曲部１９及び２０は、各々第１弾性パック２１及び第２弾性パック２２を有する。これらの弾性パック２１及び２２は、ゴム製又はゴム状ディスクから成り、これらは、各弾性パック２１及び２２の各部にある金属部材２３，２３’及び２４，２４’間の一定の制限付き動作を許容するように位置決めされている。金属部材２３，２３’及び２４，２４’は、軸線方向に伸びる締め具２５上で相互に連結されている。これら締め具２５は、各弾性パックが、一定の決められたレベルまで予め加圧されるように、可撓性手段１３の円周上に分配されている。

符号２６は、各弾性パックと各金属部材とを通って軸線方向に伸びる溝を示している。これらの溝２６は、チャックを作動し、かつボルトを膨張させるための流体用のホース／導管の通路が、可撓性手段の円周の内側に位置することを可能にしている。

これに関連して、図３を再度参照すると、図３には、軸線方向を向いた開口１８’を有する通路１８が示されている。これに対応する構成がチャック作動流体導管（図示せず）のために設けられる。これらの寸法により、装置の全体の径方向寸法が最小限に抑えられ、装置がドリルスチール支持部材を通過することを可能にしている。

図５には、削岩機３から、詳細には、軸部アダプター２７から取り外された装置５が示されている。注目すべきは、削岩機３に対してホルダ部１１を軸線方向に動かした時に、軸部アダプター２７に正確にフィットするようにホルダー部１１がパイプ型／筒状に示されていることにある。また、削岩機３にはアタッチメント２９が配置されている。このアタッチメント２９は削岩機３に固定されている。ホルダ部１１上には二重締め付けアーム３１が伸びている。この締め付けアーム３１は、装置５の回転運動を防止するために、締め付けアーム３１の二つの分離要素の間でアタッチメント２９の一部を受けることができる。符号２８は、チャックを作動し、かつボルトを膨張させるための流体用の連結具である。

符号３２は、アタッチメント２９の楕円形孔３０の中に係合するための機構を示しており、この機構３２はロックピン（図示せず）を含む。孔３０の形状が楕円形であるため、削岩機３に対する装置５の一定の軸方向への動きが許容され、予め穿孔された孔内に生じ得る障害物を解消するために、削岩機３の衝撃機構を用いて、前記孔内へのロックボルトの位置決めをアシストすることを可能にする。

図６には、以下の順序の方法が簡潔に説明されている。
・位置３３は、処理の開始である。
・位置３４では、本発明による装置のホルダ部が削岩機に取り付けられる。この処理は、作業者のプラットフォームから作業者が削岩機の前部を利用可能になるように送りビームを回動させることによって、図１における削岩リグ１で達成される。
・位置３５は、ロックボルトをチャック手段に挿入し、ボルト上にフェイスプレートを位置決めすることに関する。
・位置３６は、ロックボルトの取り付け部分をグリップし、その部分に対してシールをするようにチャック手段を作動させることに関する。
・位置３７は、ロックボルトをボルト孔に位置決めすることに関する。
・位置３８は、削岩機送りを利用してボルト孔内にロックボルトを押し込むことに関する。
・位置３９は、圧力を通してロックボルトを膨張させることに関する。
・位置４０は、チャック手段が解放されロックボルトから引き抜かれることに関する。
・位置４１は、処理の終了である。
・処理は位置３５から繰り返される。

本発明は、添付した特許請求の範囲の範囲内で変更することができる。特に、チャック手段は、膨張式ロックボルトの他の形状の取付部分に適合するように、別の方法で形成され得る。可撓性手段は、図面に示し、かつ、上述したように弾性手段を備えているのが好ましいが、本発明の範囲内で、二つの部分の間で、一定の制限付きの動作を可能にする別の構成を有し得る。これに関して、ロックボルトを設置し、送り手段を作動させる上で、障害物に対して所定の範囲を屈曲させた後に、問題を解決するために、即ち、孔内の障害物を解消するために、より大きな送り力がロックボルトに伝達され得るように可撓性手段の部材間を金属接触させることが好ましいことが説明され得る。

削岩リグの送りビームの制御を微調整することによって、一定の位置合わせ要求を満たすように、削岩リグ自身がフレキシブルであることも本発明の範囲内である。

また、図示され、かつ、上述された構成が好ましいが、ホルダ部は他の方法でも構成され得る。また、例えば、一定の圧力レベル上昇時に解放する手段を用いることによって、チャック手段の作動と、ロックボルトの膨張とのために同一の流体導管が用いられることも考えられ得る。

本発明による装置と共に使用するための削岩リグを概略的に示す図である。 本発明による装置が削岩機に接続された状態を示す図である。 本発明による装置のチャック手段の軸方向断面図である。 本発明による装置の可撓性手段の斜視図である。 本発明による装置を削岩機から分離した状態を示す図である。 本発明による方法全体の線図である。

Claims (20)

1. 筒状膨張部分と取付部分を有する加圧流体膨張式ロックボルト（４）の取付装置（５）であって、
   前記取付装置が、その先端部に、前記取付部分をグリップし、かつ、流体源と導入口との間のシール連結を確立するためのチャック手段（１２）を有し、
   前記取付装置が、実質的に軸線方向に伸びる
   ロックボルト取付装置において、
   前記取付装置が、その基礎部分にホルダ部（１１）を備え、
   前記ホルダ部（１１）が削岩機（３）のドリルストリング係合要素（２７）に取り付けられるよう適合されている
   ことを特徴とするロックボルト取付装置。
2. 前記ホルダ部（１１）が、軸部アダプター（２７）上に取り付けられるよう適合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のロックボルト取付装置。
3. 可撓性手段（１３）が、チャック手段とホルダ部との間に、それらの要素間の制限付きピボット動作を許容するために軸方向に位置決めされている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロックボルト取付装置。
4. 前記可撓性手段が、チャック手段とホルダ部との間の軸線方向の位置合わせを達成するための弾性手段（２１，２２）を備えている
   ことを特徴とする請求項３に記載のロックボルト取付装置。
5. 前記可撓性手段が、チャック手段とホルダ部との間の相対的な平行移動を許容するための第１及び第２の可撓性部（１９，２０）を備えている
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のロックボルト取付装置。
6. 各可撓性部が、二つの金属部材間に軸線方向に弾性パック（２１，２２）を備え、
   弾性パックが、金属部材を通過する軸線方向に伸びる締め具上で相互に連結されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のロックボルト取付装置。
7. 金属部材が弾性パックの弾性抵抗に抗して相互に向けて移動することを許容するように、前記締め具（２５）が構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載のロックボルト取付装置。
8. チャックグリップ流体及びボルト膨張流体用の流体供給導管が、装置の円周の径方向内側にある軸線方向に伸びる空洞内に位置決めされている
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のロックボルト取付装置。
9. 前記空洞が、各金属部材及び各弾性パックを通過する軸線方向溝（２６）として伸びている
   ことを特徴とする請求項８に記載のロックボルト取付装置。
10. 流体導管を含む取付装置の径方向寸法が、固定支持スリーブを有するドリルスチール支持部材の内径寸法より小さく、
    少なくとも取付装置における、その先端部から、削岩機と最も近いドリルスチール支持部材との間の距離に対応するある長さまでの部分の径方向寸法が、固定支持スリーブを有するドリルスチール支持部材の内径寸法より小さい
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のロックボルト取付装置。
11. 筒状膨張部分と取付部分を有する加圧流体膨張式ロックボルト（４）の取付方法であって、
    前記取付部分がチャック手段を備えた装置によってグリップし、
    流体源と導入口との間のシール連結が確立し、
    その後、ボルトを膨張し、続けて、解放する
    ロックボルトの取付方法において、
    ロックボルトをグリップ及びシール係合する前に、装置のホルダ部（１１）を、削岩機（３）のドリルストリング係合要素に取り付け、
    ロックフェイスに予め穿孔された孔の開口にボルト（４）を位置決めし、
    削岩機送り機構を作動させることによって、前記孔内にロックボルトを挿入する
    ことを特徴とするロックボルトの取付方法。
12. ホルダ部を、軸部アダプターに取り付ける
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. チャック手段とホルダ部との間の制限付きピボット動作を許容する
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. チャック手段とホルダ部との間の軸線方向の位置合わせを弾性的に行う
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. チャック手段とホルダ部との間の相対的な平行移動を、第１及び第２可撓性部を介して許容する
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 金属部材を通過する軸線方向の伸びる締め具上で相互に連結された、二つの金属部材間の軸線方向の弾性パックを通して各屈曲を可能にする
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記締め具が、弾性パックの弾性抵抗に抗して金属部材が相互に向けて移動することを許容する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. チャックグリップ流体及びボルト膨張流体用の流体供給導管が、装置の円周の径方向内側にある軸線方向に伸びる空洞内に位置決めされる
    ことを特徴とする請求項１１〜１７の何れか一項に記載の方法。
19. ボルト及び取付装置が、固定支持スリーブを有するドリルスチール支持部材の内側部分を通して押され、
    少なくとも取付装置における、その先端部から、削岩機と最も近いドリルスチール支持部材との間の距離に対応するある長さまでの部分の径方向寸法が、固定支持スリーブを有するドリルスチール支持部材の内径寸法より小さい
    ことを特徴とする請求項１１〜１８の何れか一項に記載の方法。
20. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置を備えたロックボルト取付及び削岩リグ。

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