JP4411324B2 - 自己掘削型拡張可能なルーフボルトの設置方法及び装置、並びに自己掘削型拡張可能なルーフボルト - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１、７の前文に記載した自己掘削型拡張可能なルーフボルト（ｒｏｃｋ ｂｏｌｔ）の設置方法及び装置、並びに特許請求の範囲の請求項１３の前文に記載した自己掘削型拡張可能なルーフボルトに関するものである。

鉱山やトンネルにおいて、岩盤面を安定化し、及び／又は岩盤面に吊り下げられることになる種々の機器用の支持体として用いるアンカー装置を提供するために、管形態の拡張可能なルーフボルトが用いられている。穿孔内へのかかるルーフボルトの固定は、穿孔表面に対してルーフボルトを普遍的に固定するために管状体を加圧することによって行われる。

この種の従来の管状の拡張可能なルーフボルトは普通、予めあけた穿孔内に挿入し、引き続いて加圧される。

特に、ルーフボルトを不安定な岩盤に設置することになる応用では、穿孔面から岩盤の破片が内部に入り込み穿孔内へのルーフボルトの差込を妨げる傾向があることが観察されている。

日本国特許出願２−３７３５０５（Ｋｕｍａｉｇａｉ等）には、自体の先端にビットを備えた自己掘削拡張型ルーフボルトが記載されている。この手段により、ルーフボルトを差し込む穿孔を予め掘削する必要性を避けることが可能となる。しかし、この特許文献による装置は、拡張作業を有効に行うために有効な手段を設ける課題を実用的に解決できない。

本発明の目的は、先行技術の問題点を解決する上述の方法及び装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、先行技術のルーフボルトの問題点を解決する上述の拡張可能なルーフボルトを提供することにある。

これらの目的は、特許請求の範囲の請求項１、７、１３の特徴とする部分の特徴を通して上述の方法及び装置において達成される。

このようにして、各ルーフボルトの設置コストを根本的に低減すると共にトンネル掘削及び鉱山掘削作業の全体のコストを低減するルーフボルトのさらに迅速で確実な設置を行うことができるようになった。

任意の標準の岩盤掘削機であり得る岩盤掘削機に旋回装置（ｓｗｉｖｅｌｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を設けることによって、掘削作業を行い、そして別個の拡張流体源を接続するために岩盤掘削機を取り外す必要なしに引き続いてルーフボルトを拡張させることが可能となる。

これにより、ルーフボルトは岩盤掘削機から解放される必要がなく、代わりに岩盤掘削機は拡張作業中でもルーフボルトに接続され続けることができ、それによりルーフボルトが穿孔から外れるのを防ぐ他の外部手段及び装置が必要でないので、設置作業がスピードアップし、一層確実な設置ができるようになる。

好ましくは、旋回装置は拡張作業においてシール通路を得るために圧力流体作用シール装置を備える。この手段により、ルーフボルトの設置位置から離れた位置でシール作業を安全に制御することが容易となる。特に、流体入口の二つの軸方向側部においてシールを行うのが好ましくしかも有利であり、これにより旋回装置及びルーフボルトの相対回転位置を随意にできるようになる。

締付けの目的で拡張流体を用いることは、付加的な流体源を不必要にさせるので、好ましい。

以下に説明する本発明の他の特徴から他の利点が得られる。

以下添付図面参照して実施形態に基づき本発明を説明する。

図１には掘削リグ（図示していない）で支持されるスライド（送り台）上を前後に動くことのできる普通の掘削機１を示している。掘削機１は削岩操作及び自己掘削ルーフボルト２の付勢を行い、自己掘削ルーフボルト２は岩盤面をもつ岩盤壁又はルーフに開けられることになる穿孔４内に設置されることになる。特に、穿孔４は、自己掘削ルーフボルト２の端部に位置したビット５によって形成される。

ルーフボルト用の穿孔の形成作業が完了した後、ルーフボルトに対する岩盤面の位置は点線３‘即ちルーフボルト２の近端部に示されている。

旋回装置６はホルダー７によって掘削機に堅固に取付けられている。

掘削作業の完了した後、旋回装置６は、以下に説明するようにして拡張流体源８と自己掘削ルーフボルト２の拡張可能な部分との間にシール通路を形成するように作動される。これにより、ルーフボルトから掘削機を外す必要なしに、掘削作業及び拡張作業を含む全設置工程を完了することができる。

図２には、旋回装置６が拡張可能な自己掘削ルーフボルト２と共動している状態を詳細に示し、自己掘削ルーフボルト２は遠端部から見られるように、ビットとビットホルダーから成るビット部分５を備えている。ビットホルダーは拡張部分９に取付けられ、拡張部分９はその近端部で接続部分１０に取付けられている。接続部分１０はその内側にねじ１２を備え、図示していない掘削機から突出しかつ相応したねじをもつ掘削機アダプター１１に固着するようにされている。

旋回装置は旋回ハウジング１３を備え、旋回ハウジング１３はその一端領域に一対のシールリング１４、１５を包囲し、これらのシールリング１４、１５は、一つ以上の放射状通路を備えた離間リング１６で分離されている。旋回ハウジング１３内の別の領域には、好ましくはシールリング１４、１５の位置に相対して、ピストン１７が設けられ、このピストン１７はシリンダー１９と共に旋回ハウジング１３の内側に形成されて作動室１８を形成し、この作動室１８は環状ピストンシール２０、２１でシールされている。

作動室１８を加圧すると、ピストン１７は図面に示すように左方へ軸方向に動き、そして離間スリーブ２２を介してシールリング１４、１５に軸方向圧力が作用する。それにより、シールリング１４、１５は、これらのシールリングを半径方向内方へ拡張させるのに十分な大きさの軸方向圧力を受け、それにより、これらのシールリングは拡張可能なルーフボルト２の接続部分の円形筒状表面の外側に対して安全で確実なシールを形成する。

図示実施形態では、拡張流体は、図示していない圧力流体源に接続されるニップル２３を介して旋回ハウジングに流入する。

ニップル２３は旋回ハウジング内の空間内にねじ込まれ、この空間は一方では締付け流体通路２４を介して作動室１８に連通する。他方では、上記空間は圧力制御弁２５に連通し、この圧力制御弁２５は弁本体２６を有し、弁本体２６は螺旋ばね２７によって弁座２８に対してばね負荷される。

ニップル２３の内側における空間内の流体圧力が予定の限界を超えると、圧力は弁本体を図２において左方へ強制し、上記拡張流体源(図示していない)とルーフボルト２の拡張部分９とを連通させる。

上記予定の限界は、ニップル２３の内側の空間を加圧する際に、流体圧力が作動室１８に入り始め、ピストン１７を図２の左方向に押圧する。この移動が完了すると、作動室１８内の圧力は上記空間内の圧力と共に上昇する。それにより、同じ増大した圧力が弁座８の内側の弁本体２６の軸方向表面に作用し、それにより流体からの力は結果として弁本体２６を動かす。

これにより、拡張流体が弁ボアに沿って弁を通過し、そこから離間リング１６における開口(複数の開口)を通って、さらに接続部分１０における拡張流体入口２９を通って、傾斜ボアを通って半径方向に通過することができ、拡張流体入口２９から接続部分１０を通って拡張部分９の内側に通じる。

図３において、本発明のルーフボルトを設置する方法は３０で開始される。３１は岩盤掘削作業の完了を示し、３２はルーフボルトに対して旋回装置を締付ける工程を示し、３３は掘削機をなお接した状態でルーフボルトを拡張する工程を示し、３４は旋回装置の解放工程を示し、また３５は設置作業の終了を示している。

図４において、自己掘削拡張可能なルーフボルト２は、それの特徴を一層明瞭に説明するために旋回装置から分離して軸方向断面図で示されている。ルーフボルトの遠端部には、ビット部分５が設けられ、このビット部分５はビット５’及び共動ねじ山またはその他の接続手段をもつビットホルダー５’’から成っている。

拡張部分９は通常のように機能し、接続部分１０は旋回装置６（図２）と共動する円形筒状表面３６を備え、そして拡張部分９の内部に連通する拡張流体入口２９を備えている。

掘削時には、フラッシング流体は、掘削機から通常のように供給され、そして拡張部分９の内部の中心に配列され、ビットホルダー５’’の端部で終端しているフラッシング流体管３７を通って流れ、そこからフラッシング流体は、一つ以上の出口通路３８を通って流れてビット表面をフラッシングする。

本発明は、本発明の範囲から逸脱することなしに変更され得る。例として、旋回装置は異なって構成してもよく、例えばルーフボルトに対する締付けが例えば図２のピストン１７に相応したピストンに対する別個の流体接続部を介して別個の手段で行われるようにしてもよい。また、シールされた通路を形成する他の手段又はモーターを設けてもよい。

例として、弁２５は約１５０バールの圧力で開放する。

シール装置は異なって構成してもよいが、シール作用は、ルーフボルトの拡張流体入口の位置に整合する二つの軸方向に離間した位置において達成されるのが好ましい。ルーフボルトの接続部分１０は他の仕方で構成してもよいが、ルーフボルトと旋回装置の各相対回転位置において旋回装置と共動できる面及び拡張流体入口（複数の入口）を備える必要がある。表面３６は円形筒状であるのが好ましいが、例えば部分円筒状、円錐状などのような他の形状でも機能し得る。

旋回装置は、好ましくは普通の削岩機に固定され、そして支持される。支持手段は、旋回装置と共に削岩機にねじ込まれる任意の堅固な鋼外形のような任意適当な種類のものでよい。

ルーフボルトは他の仕方で、例えば接続部分と拡張部分との間に一般的な構造のインターフェースを備えて構成してもよい。ビット部分５は二つの別個の部品の代わりに、一体装置から成ってもよい。拡張流体入口も接続部分から分離して、例えば接続部分に近い拡張部分の外側の別個のスリーブに設けてもよい。

本発明による装置を用いて自己掘削ルーフボルトの設置作業における掘削機を概略的に示す図。 本発明によるルーフボルトと共動する本発明による装置の軸方向断面図。 本発明による方法を示すブロック線図。 本発明による拡張可能なルーフボルトの軸方向断面図。

Claims (10)

1. 削岩作業においてビット部分（５）と拡張部分（９）と接続部分（１０）とを備えた自己掘削型拡張可能なルーフボルト（２）に削岩動作を実施させそして流体をフラッシングして穿孔を形成すること、そして
   拡張作業において拡張部分（９）内に加圧拡張流体を導入して拡張部分（９）を拡張させて穿孔内に固定するようにすること
   を含む岩盤壁又はルーフに自己掘削型拡張可能なルーフボルトを設置する方法において、
   ルーフボルトの設置中に接続部分（１０）の領域において外側表面（３６）と共動するようにされた旋回装置（６）によって拡張流体を導入し、旋回装置（６）の非作動状態においてはルーフボルト（２）が削岩作業中には自由に動くことができ、そして旋回装置（６）の作動状態においては、拡張流体源と拡張部分（９）との間に拡張流体のシール通路を形成するようにして拡張作業中にルーフボルト（２）に対して旋回装置（６）を締付けることを特徴する方法。
2. ルーフボルト（２）に対する旋回装置（６）の締付けがシール装置（１４、１５、１７、１８）に加圧流体を作用させることによって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ビット部分（５）と拡張部分（９）と接続部分（１０）とを備えた自己掘削型拡張可能なルーフボルト（２）を岩盤壁又はルーフに設置する装置であって、拡張作業において拡張部分内に加圧拡張流体を導入して拡張部分を拡張させて穿孔内に固定する手段を備えた装置において、
   加圧拡張流体を導入する手段が、ルーフボルトの設置中に接続部分（１０）の領域において外側表面（３６）と共動するようにされた旋回装置（６）を備え、旋回装置（６）の非作動状態においてはルーフボルト（２）が削岩作業中には自由に動くことができ、また旋回装置（６）の作動状態においては、拡張流体源と拡張部分（９）との間に拡張流体のシール通路を形成するようにして拡張作業中にルーフボルト（２）に対して旋回装置（６）を締付けできるように構成したことを特徴する装置。
4. 旋回装置（６）が旋回装置（６）の締付けの際に加圧流体を作用させるシール装置（１４、１５、１７、１８）を備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. シール装置（１４、１５、１７、１８）がルーフボルト拡張流体入口（２９）の二つの軸線方向側部をシールするように構成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. シール装置（１４、１５、１７、１８）が拡張流体によって締付けられることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. 締付けの際にピストン装置（１７）が作用されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. ピストン装置（１７）がシール装置（１４、１５、１７、１８）、二つの分離したシールリングと共動することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. ビット部分（５）と拡張部分（９）と接続部分（１０）とを備え、またフラッシング流体通路（３７）と拡張流体入口（２９）とを備える自己掘削型拡張可能なルーフボルト（２）において、
   拡張流体入口（２９）が接続部分（１０）の領域において外側表面（３６）の特定の位置に位置決めされ、上記外側表面（３６）は、ルーフボルト（２）が削岩作業中には自由に動くことができ、また拡張作業中にはルーフボルト（２）の上記表面に対して締付けできる旋回装置（６）によって拡張流体入口（２９）を介して拡張流体源と拡張部分（９）との間に拡張流体のシール通路を形成するようにして旋回装置（６）と共動するようにされた半径方向及び軸方向伸張部を備えていることを特徴する自己掘削型拡張可能なルーフボルト。
10. 外側表面（３６）が円形筒状であることを特徴する請求項９に記載の自己掘削型拡張可能なルーフボルト。

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