JP2020506319A - 注入器具及び注入方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、より短い大径パイプ（４）の内側に移動可能に組み立てられたより長い小径パイプ（３）と、小径パイプ（３）の第１の端部に組み立てられた接続部品（２）と、接続部品（２）の近くで小径パイプ（３）に接続された突出部（８）であって、ボルト（１０）のための開口部又は溝を有する突出部（８）と、大径パイプ（４）の第１の端部の近くに接続された突出部（９）であって、突出部（９）は、ボルト（１０）のためのねじが切られた開口部を有し、ボルト（１０）は、突出部（８、９）を接続し、ボルト（１０）は、固定ストッパプレート（１１）を有する、突出部（９）と、小径パイプ（３）の第２の端部に組み立てられた前金具（７）と、大径パイプ（４）の第２の端部に組み立てられたプレスプレート（５）と、前金具（７）とプレスプレート（５）との間に位置する、小径パイプ（３）の周りの密封ゴム（６）とを備える注入器具（１）に関する。本発明はまた、注入器具（１）を試掘孔に入れるステップと、注入器具（１）を試掘孔に締め付けるステップと、注入機器を注入器具（１）に接続するステップと、注入を開始するステップと、注入器具の前記第２の端部において前金具（７）に自動的に機能するバルブを形成するステップとを含む注入方法に関する。

Description

本発明は、注入器具及び注入方法に関する。より正確には、本発明は、再使用されることができる注入器具及びそれに関連する方法に関する。

注入器具は鉱業において使用される。例えば、トンネルが岩石を通って採掘される場合には、亀裂を通って水が漏れることを回避するために、又は岩石材料の緩んだ部分が壁から出てくることを防ぐために、周囲の岩石材料における全ての亀裂を密封する必要がある。トンネル壁のこのような密封は、周囲の岩石材料に多数の試掘孔を穿孔することによって行われる。これらの試掘孔の中に注入器具が挿入されて孔に固定される。これらの注入器具を通って適切なコンクリート又は他の類似の液体材料が注入される。注入された材料は岩石材料の亀裂の中に浸透し、液体材料が硬化した場合は、天井からの落下する岩石に関してトンネルはより安全になる。このような手順はまた、周囲の地下水がトンネルに入ることを防ぎ、それはまた、水中工事において使用される。

注入のために使用される試掘孔は、典型的には数メートルの深さであるが、それらはまた、１０〜２０メートルの深さの場合がある。その場合、注入器具の先端が、試掘孔に挿入され、注入器具は、試掘孔の壁に対して押圧される複数のワッシャでその場所に固定される。これらのワッシャは、注入器具をその場所に保持し、注入された液体材料が試掘孔から流出することを防ぐ。注入のために使用される圧力は、液体材料が全ての亀裂を充填してそれらを密封するように高い。高い圧力はまた、労働者の安全に対する高いリスクを意味する。ワッシャが試掘孔に滑り込む場合には、注入器具全体は、試掘孔から「飛び出し」、労働者に重傷を負わせる場合がある。注入が開始された後、注入器具を締め付けることはできない。試掘孔への注入器具の締め付けは、手作業で行われる。困難な環境においては重労働であって、従って、この手順は人為的ミスを受けやすい。典型的には、注入器具を注入機器に接続する接続部品に近い注入器具の端部に手動バルブがある。

注入が行われた場合には、注入器具のバルブは閉じられ、注入器具は、注入された液体材料が硬化するまで試掘孔に残される。密封ワッシャから漏れがある場合には、注入された材料は、注入器具の内側及び試掘孔においても硬化する。従って、注入された材料はまた、注入器具を試掘孔に接着させる。これは、最初の注入によって周囲の岩石材料が完全に密封されない場合に、別の注入のために開口する試掘孔を掘る必要がある場合に問題となる。硬化した密封材料に穿孔するより、注入器具に穿孔する方がはるかに困難である。

また、典型的な作業現場においては注入のために数千の試掘孔が使用される場合があるので、試掘孔毎に１つの注入器具を使用することは高価である。これはまた、地下の長い通路である場合には、作業現場に輸送される多くの注入器具を伴う。

試掘孔からの注入器具の分離が成功した場合には、器具は硬化した注入材料で充填される。更なる使用のために器具を洗浄することはできない。器具は、単に再利用されることができない。

発明を解決するための課題

先行技術の解決策の欠点及び課題は以下である。
− 注入器具は使い捨てである
− 試掘孔は再利用されることはできない
− 注入器具と試掘孔の壁との間の密封が漏れている場合、再組み立てられることができない
− 手動で締め付けた注入器具
− 作業現場への高い材料輸送量

先行技術の解決策のこれらの前述の欠点及び課題は、本発明の解決策によって解決されることができる。本発明は、注入器具、及び注入器具を数回使用することを可能にする注入のための方法を紹介する。

本発明が、以下で図面を参照してより詳細に説明される。

注入器具の一有利な実施形態の側面図である。 別個の前金具の部品の図である。 別個の前金具の部品の図である。 別個の前金具の部品の図である。 別個の前金具の部品の図である。

図１は、注入器具１の一有利な実施形態の側面図を示す。注入器具１は、注入器具を注入器具の端部に組み立てられた注入機器に接続するための接続部品２を有する。接続部品２を通って、注入される液体材料が注入器具１の中に入る。先行技術の解決策においては、接続部品２の近くに、注入後に閉じられるバルブがある。注入器具１は、２つのパイプ３及び４から形成される。小径パイプ３は、例えばその第１の端部の付近で溶接によって接続部品２に接続される。小径パイプ３は、大径パイプ４を通り、プレスプレート５の開口部を通り、密封ゴム６の開口部を通って入り、その第２の端部から前金具７にねじ込まれる。小径パイプ３にはまた、突出部８が溶接される。突出部８は、単に小径パイプ３のための開口部を有する厚さ７〜２０ｍｍの金属プレートの長方形片とすることができる。突出部８は、密封ゴム６を圧縮するために、突出部９及びボルト１０と共に使用される。密封ゴム６は、単に円筒状のゴム片又は円筒を通る孔を有する類似の材料のものである。孔は、小径パイプ３が密封ゴム６を通過するように充分な大きさである。

注入器具１の長さは、試掘孔の深さに応じて変えられることができる。これは、試掘孔の深さに小径パイプ３及び大径パイプ４の長さを調整することによって行われる。注入器具が試掘孔の底に到達することは必要ではない。代わりに、注入器具の密封ゴム６が器具の密封がなされるために有利である硬質の材料に到達することが必要である。このようにして、注入された材料が試掘孔の残りを充填し、そこから周囲の亀裂を充填する。

突出部９は、大径パイプ４の第１の端部に溶接され、単に大径パイプ４のための開口部を有する厚さ７〜２０ｍｍの金属プレートの長方形片とすることができる。突出部８は、ボルト１０が位置するねじ山のない孔又は溝を有する。突出部９は、ボルト１０ためのねじ孔を有する。ボルト１０には、好ましくは溶接によって、突出部８の内側に対して位置するストッパプレート１１が取り付けられる。ボルト１０が回転される場合には、突出部８と突出部９とが互いから更に離れるように移動することができる。この移動によって、大径パイプ４の第２の端部におけるプレスプレート５と注入器具１の前金具７とが互いに近くなるように移動する。同時に、プレスプレート５と前金具７との間に位置する密封ゴム６は、両方の端部において長手方向に圧縮され、密封ゴムの直径は拡張する。この効果は、注入器具１を試掘孔に密封することである。プレスプレート５は、大径パイプ４の第２の端部に自由に組み立てられ又は溶接されることができ、小径パイプ３の周りに位置する。動力工具でボルト１０を回転することによって、密封ゴム６を試掘孔に締め付けることは容易である。この移動は、大径パイプ４の第２の端部をプレスプレート５に対して押圧し、プレスプレートを密封ゴム６に対して押圧することである。動力工具でボルト１０を回転することが、密封ゴム６への迅速且つ適切な圧縮量を保証する。これは、試掘孔への注入器具の密封が手動で行われる先行技術の方法と比較して、高速で信頼性の高い方法である。密封ゴム６の長さを自由に選択し、又は別個の締め付け機構を有する２つ以上の密封ゴム６を備えるように注入器具１を構築することができる。これは、それらの密封ゴム６のために２つの別個の締め付け機構がここにあるように、構造体に第３のパイプを追加することで行われる。粗いねじで第１の締め付け機構を作り、細いねじで第２の締め付け機構を作ることが有利である。これは、第１の機構で高速に締め付けることを可能にし、第２の締め付け機構でより多くの動力が伝達されることを可能にする。また、それらが構築物において使用される場合に、複数の密封ゴム６の間にプレスプレート５と類似する硬質のワッシャを使用することが有利である。

突出部８はまた、有利には、小径パイプ３の反対側に突起部１２を有する。この突起部１２は、注入器具が試掘孔に刺し通っている場合に、試掘孔から注入器具１を取り外すために使用される。突起部１２をハンマー等で軽く叩いて、注入器具１に小さい運動を生じさせ、それを試掘孔から分離することは容易である。また、注入器具１を試掘孔から容易に取り外すことを保証するために、前金具７を剥離剤で処理することができる。

試掘孔への注入器具１のより確実な締め付けが必要である場合には、追加の、例えば「スパイクのような」締結部材を注入器具に追加する可能性が常にある。これらのスパイクは、大径パイプ４の第１の端部の近くに有利には配置される。任意の適切な機構が、これらのスパイクを操作するために使用されることができる。これらの追加のスパイクは、特に粗悪な岩石で作業する場合に、必要に応じて注入器具１を試掘孔により確実に取り付けることができる。

前金具７は、例えば３本のボルトで共に接続される４つの部品を備える。ボルト又は他の接続部材の数は変えられることができる。前金具７の最も外側の部分は、リングプレート１３である。リングプレート１３の下に、円形のゴムプレート１４及び支持プレート１５がある。これらの３つの部品１３、１４、及び１５は全て、ボルト１６で接続プレート１７に接続される。これらの部品は、図２ａ〜図２ｄにおいてより詳細に説明される。前金具７は、注入される材料のためのバルブとして機能する。従って、先行技術の解決策と比較して、バルブは、注入器具１の第１の端部から注入器具の第２の端部に移される。

図２ａに、リングプレート１３が提示される。リングプレート１３は、（図２ａに提示されない）ボルト１６のための３つのねじが切られていない孔１８を有し、プレートの中央に、液体注入材料のための開口部１９がある。

図２ｂは、ゴムプレート１４を示す。ゴムプレート１４は、ボルト１６のための３つの孔２０を有する。ゴムプレート１４の中央に、ゴムプレートを通る十字形の切り込み２１がある。液体注入材料が圧力で注入器具を通ってゴムプレート１４に入る場合には、ゴムプレートが拡張し、十字状の切り込み２１が開口し、液体注入材料が前金具７を通って入ることを可能にする。圧力が低下する場合には、十字形の切れ込み２１は閉じられる。ゴムプレート１４の厚さは、注入される材料及び注入圧力に応じて選択され、変えられる。また、ゴムプレート１４の材料は変えられることができ、これはまたゴムプレートの厚さに影響する場合がある。典型的には、厚さは２〜２０ｍｍ、より好ましくは３〜１２ｍｍである。前金具７はまた、ゴムプレート１４がより小さい直径を有し、ボルトまで延伸せず、従ってボルト孔２０を有さないように構築されることができる。また、切れ込みの形状は「十字形」に限定されない。任意の形状の切れ込みが、前金具のバルブとして機能することができる。

図２ｃに、支持プレート１５が提示される。支持プレート１５は、ボルト１６のための開口部２２と、支持プレートに対して十字形状２４が形成された４つの開口部２３とを有する。支持プレート１５は、注入圧力が低下した場合に試掘孔における圧力がゴムプレートを後方に膨張させることができないように、十字形状２４のアームがゴムプレート１４を支持するために位置する。前金具はまた、支持プレート１５がより小さい直径を有し、ボルト１６まで延伸せず、従ってボルト孔２２を有しないように構築されることができる。支持プレート１５は、注入圧力が取り除かれた場合に十字形状２４の支持アームがゴムプレートを閉じた状態に保持するように、ゴムプレート１４と組み合わせて使用されるように必然的に設計される。

図２ｄは、接続プレート１７を示す。接続プレート１７は、ボルト１６のための３つのねじ孔２５を有する。４つの部品全てが、前金具７を形成するためにボルト１６で共に接続される。接続プレート１７は、中央にねじが切られた開口部２６を有する。これらのねじ山によって、前金具７は、小径パイプ３の第２の端部に接続され、それは、パイプの第２の端部の外面に対応するねじ山を有する。支持プレート１５及び接続プレート１７はまた、一体構築物として製造されることができる。

また、リングプレート１３が前金具の円筒状の外面と共に形成されるように、前金具７を製造することができる。そして、円筒の内側にゴムプレート１４が配置される。円筒は、外面に適合するねじ山を有する一体構築物の接続プレート１７と共に製造された支持プレート１５が円筒の内側にねじ込まれることができるように、内面にねじ山を有する。前金具７の小径パイプ３への接続は、「スナップオン」接続を形成するための溝及び適合する隆起部でまた行われることができる。

注入される材料が注入器具１を通って試掘孔に入る場合に、注入器具は、１つ以上の密封ゴム６によってその場所に固定される。漏れが検出された場合には、より多く動力器具でボルト１０を回転することによって、密封ゴム６が単に締め付けられることができる。注入圧力が低下した場合には、ゴムプレート１４が支持プレート１５に対して押圧され、十字形の切れ込み２１が閉じられると、前金具７が閉じられる。その後、注入器具１は注入機器から切り離されることができ、注入器具の内側から注入材料を取り外すために好ましくは水で洗われる。これは、注入器具１が重力の助けを借りて注入器具から注入される材料を「漏らす」ことができないように、少なくとも下向きの試掘孔にとって好ましい。注入器具１は、試掘孔から取り外された後に再利用されることができる。これは、バルブが注入器具の（注入器具を注入機器に接続する）第１の端部ではなく、注入器具の第２の端部において注入器具１の前金具７に位置する事実に起因する。従って、注入圧力が低下し、注入器具が注入機器から切り離された直後に、注入器具１の内側は洗浄されることができる。

また、前金具７において混合される２成分の注入材料を使用することができる。これは、小径パイプ３の内側のより小さい導管を前金具７に導いて、導管の端部がリングプレート１３の開口部１９に位置することによって可能である。好ましくは、導管は、支持プレート１５の中央及びゴムプレート１４の中央に追加の開口部を有するように、前金具７の中心にある小さいパイプである。典型的には、１つの部分、２成分の注入材料のうちの硬化剤は、他の部分と比較して非常に少なく、従って小さいパイプはまた非常に小さい。２つの部分は、前金具７のリングプレート１３の開口部１９において共に混合され、更に注入機器において生成された圧力によって注入される。

注入器具１は、大径又は小径の試掘孔に合わせるように非常に容易に変更されることができる。変更される唯一の部品は、前金具７及び密封ゴム６である。前金具７は、小径パイプ３のねじが切られた第２の端部から取り外され、新しい密封ゴム６に変更されることができる。より大きい直径の試掘孔に入れる場合には、前金具７を変更することさえ常に必要ではない。適切なサイズの密封ゴム６のみで充分である。また、前金具が密封ゴムより小さい直径を有する場合には、前金具７と密封ゴム６との間にプレスプレート５に類似する硬質のワッシャを使用することが有利である。

注入器具１の使用中に摩耗する部品はほとんどない。注入器具１の摩耗部品を交換する必要性がある場合には、作業は非常に容易に行われる。注入器具１全体を交換する必要性はない。

注入方法は、以下のステップを含む。
− 注入器具１を試掘孔に挿入する
− 密封ゴム６を長手方向に圧縮することによって、密封ゴムの外径を拡大するために、注入器具１を試掘孔に密封する
− 注入器具１を注入機器に接続する
− 注入される材料を注入器具１を通って試掘孔に注入するために注入機器で注入圧力を生じさせ、ゴムプレート１４の形態のバルブを自動的に開く
− 注入圧力を低下させ、ゴムプレート１４の形態のバルブを自動的に閉じる
− 必要に応じて、注入器具１の内側を水で洗う
− 注入された材料が硬化した後、密封ゴム６の圧縮を解放することによって、注入器具１を試掘孔から取り外す
− 注入器具１を次の試掘孔で再利用することができる

この方法はまた、粗いねじ及び細いねじを有する２つの締め付け機構を有する２つの部品で注入器具１を締め付けるステップを含むことができる。

前金具７はまた、試掘孔からの注入器具１の取り外しを保証にするために、剥離剤で処理されることができる。また、突出部１２は、注入器具１を試掘孔から解放するために、例えばハンマーで打撃されることができる。

先行技術の解決策と比較した本発明の利点は、例えば以下である。
− 容易で安全な設置
− 高速設置、追加の別個の部品が不要
− 容易な取り外し
− 効果的な機械的張力
− 全ての注入において使用されることができる
− 再利用することができる（注入器具が再利用されることができる回数が多く、予備の部品に交換する必要性がなく最大２５回使用）
− 注入直後に洗うことができる
− 試掘孔のサイズを変更することが容易
− 追加のタップがない
− 手頃な価格で維持することが容易
− 簡単な構造で製造することが容易
− 全ての構成要素が交換されることができる
− 注入における作業時間の短縮
− 注入器具の構成要素は分解することが迅速且つ容易であって、それらを分解するために器具は必ずしも必要でない
− 非常に粗悪な岩石においては、幾つかの密封ゴムを互いの後ろに置くことができ、より長いボルトで張力を増加させることができる
− 注入器具は、様々なサイズの試掘孔のために、様々な寸法で製造されることができる
− 使い捨ての先行技術の注入器具に対する利点は、注入器具から試掘孔に何も残らないという事実であって、穿孔設備を破壊することなく試掘孔を再開口することができる
− 再利用されることができる注入器具の摩耗部品は、予備の部品として製造されることができる
− 注入器具は１つのパッケージであって、別個に輸送される部品を有さない
− 注入器具の取り外しは、注入と注入器具の取り外しとの間の期間の影響を受けない

注入器具及び注入方法は、典型的には鉱業において使用されるが、他の分野においても注入方法及び注入器具を使用することができる。例えば、本発明による注入方法及び注入器具は、構造体の内側に亀裂を有するコンクリート構造体の修復において使用されることができる。この種類の構造体は、例えば、ダム、建物の基礎、又は他の大規模なコンクリート構造体である。

これらの例は、保護の範囲を制限するものではない。保護の範囲は、添付の一連の請求項によって画定される。

Claims (18)

1. より短い大径パイプ（４）の内側に移動可能に組み立てられたより長い小径パイプ（３）と、
   前記小径パイプ（３）の第１の端部に組み立てられた接続部品（２）と、
   前記小径パイプ（３）の第２の端部に組み立てられた前金具（７）と
   を備える注入器具（１）であって、
   前記前金具（７）は、前記前金具（７）を形成するために共に接続されている、リングプレート（１３）、ゴムプレート（１４）、支持プレート（１５）、及び接続プレート（１７）を備えることを特徴とする、注入器具（１）。
2. 前記支持プレート（１５）及び接続プレート（１７）は一体構築物であることを特徴とする、請求項１に記載の注入器具（１）。
3. 前記前金具（７）は、前記前金具（７）の円筒状の外面と共に形成されたリングプレート（１３）を備え、前記前金具（７）は、内面においてねじ山を有し、且つ前記円筒の内側に配置された前記ゴムプレート（１４）を有して、前記支持プレート（１５）は、外面に適合するねじ山を有し、且つ前記円筒の内側にねじ込まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の注入器具（１）。
4. 前記前金具（７）は、注入される材料のための自動的に機能するバルブを形成する、請求項１〜３の何れか一項に記載の注入器具（１）。
5. 前記注入器具（１）は、再利用されることができることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の注入器具（１）。
6. ２成分の注入材料が使用される場合には、前記注入器具（１）は、硬化剤のための第２の導管を有することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の注入器具（１）。
7. 前記注入器具は、前記接続部品（２）の近くで前記小径パイプ（３）に接続された突出部（８）を有し、前記突出部（８）は、ボルト（１０）のための開口部又は溝を有し、突出部（９）が、前記大径パイプ（４）の前記第１の端部の近くに接続され、前記突出部（９）は、ボルト（１０）のためのねじが切られた開口部を有し、前記ボルト（１０）は、前記突出部（８、９）を接続し、前記ボルト（１０）は、固定ストッパプレート（１１）を有することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の注入器具（１）。
8. 前記注入器具は、前記大径パイプ（４）の前記第２の端部に組み立てられたプレスプレート（５）を有し、前記小径パイプ（３）の周りの少なくとも１つの密封ゴム（６）が、前記前金具（７）と前記プレスプレート（５）との間に位置することを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の注入器具（１）。
9. 前記注入器具（１）は、追加の締結部材を備えることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の注入器具（１）。
10. ａ）前記注入器具（１）を試掘孔に入れるステップと、
    ｂ）前記注入器具（１）を前記試掘孔に締め付けるステップと、
    ｃ）注入機器を前記注入器具（１）に接続するステップと、
    ｄ）注入を開始するステップと
    を含む注入方法であって、
    ｅ）請求項１に記載の自動的に機能するバルブは、前記注入器具の前記第２の端部において前記前金具（７）に形成されることを特徴とする、注入方法。
11. 注入器具（１）が、注入後、前記試掘孔に残され、洗われることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
12. 前記注入器具（１）を前記試掘孔に締め付けるステップは、動力器具によって行われることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
13. 前記注入器具（１）を前記試掘孔に締め付けるステップは、類似し、又は異なる１つ以上の別個のステップにおいて行われることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
14. 前記注入器具（１）は、注入中により強く締め付けられることができることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法
15. 注入器具（１）は、再利用されることができることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
16. 注入された材料が硬化した後、注入器具（１）は、前記試掘孔から取り外されることができることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
17. ２成分の注入材料において、硬化剤が、第２の導管を通って前記前金具（７）に注入されることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
18. 前記注入器具（１）は、追加の締結部材で前記試掘孔に固定されることを特徴とする、請求項１０に記載の注入方法。
    

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