JPS5925080B2 - 鉱山用支持体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硬岩の深部レベル採掘において使用するのに
好適な鉱山用支持体に関する。

例えば南アフリカの全鉱山におけるような硬岩の深部レ
ベル採掘場の上盤は、圧縮性のマットまたはサイドイン
チパンク、および特定区域では坑木打柱およびまたは水
硬性打柱によって、徐行中の崩落防止のために支持され
るのが普通である。

前記マットやサンドインチパックの主な欠点は、運搬と
建造に人手を多く必要とするので費用がかかることと、
これらを構成する材料がゆるい性質であるために当初の
負荷抵抗に乏しいこととである。

その他の欠点は、十分な負荷抵抗を呈するのはその元の
長さの小部分だけであることと火災に対して弱いことと
である。

坑木打柱は、採掘場の上盤と下盤との間に押込マした単
一の柱から成っている。

これらの支持体は、極（限られた程度の圧縮力しか持た
ないので一時的な支持体としてのみ用いられる。

しかし、荷重が打柱の全支持能力まで発達する期間を延
ばすために様々な手段が講ぜられている。

その１つは、上盤およびまたは下盤の間に全荷重が加わ
らない前に圧縮される打柱を押込めることである。

他の手段は、単一の要素かまたはいくつかの部分要素の
支柱からなる打柱を剛性の鋼製或いは鉄製の管すなわち
スリーブでかこむと共に該スリーブの一端または両端か
ら成る長さの打柱を突出させることである。

これらの打柱の圧縮範囲は普通の坑木打柱のそれと等し
くされ、打柱として使用するには短か過ぎる杭木の片が
利用され得るという利点を持っている。

前記スリーブは硬質の鋼または鉄でつ（もれ、再使用可
能なように構成されている。

水硬性打柱は上記の問題の多くを克服するが、高価であ
り、圧縮度も限られる。

本発明の目的は、水硬性打柱よりも実質的に安くしかも
上記の問題を克服し得る鉱山用支持体を提供することに
ある。

本発明によれば、鉱山用支持体の両端の間に延びている
負荷に抵抗する杭木要素と、該杭木要素の長さの少なく
とも大部分に亘って該杭木要素を完全に包囲するスリー
ブとを含入、前記杭木の木目が該スリーブの軸線に対し
てほぼ平行になっている鉱山用支持体において、前記杭
木要素は該スリーブ内に挿入する前に予じめ成形されて
、該スリーブ内に緊密に嵌合されるように且つ該スリー
ブの内面の実質的な全面に接触されるようになっており
、前記スリーブ自体は延性を有する材料で作られていて
、該スリーブの軸線方向に作用される次第に増大する負
荷のもとに該鉱山用支持体が最初に圧縮されるときには
、前記スリーブは、実質的に変形しないで、該木目の方
向に対して横方向に該杭木要素が膨張するのを抑制する
ことができるようになっており、該鉱山用支持体が続い
て更に圧縮されるときには、前記スリーブは、該スリー
ブが破裂される前に、その長さが大幅に減少されるとと
もにその断面が大幅に膨張するようになっており、該ス
リーブの断面が膨張されたところにある前記杭木は破損
されて繊維状の物質になっていることを特徴とする鉱山
用支持体が提供される。

前記杭木要素を完全に包囲するスリーブは、かならずし
も金属材料でなるものである必要はなく、延性材料から
なるものであれば良い。

また、スリーブの長さは杭木要素の長さと同じにされる
のが好ましいが、杭木要素がスリーブの一端または両端
から成る長さ突出させるようにすることもできる。

杭木要素を完全に包囲するスリーブは単一のスリーブで
構成することができるが、後述する実施例で説明される
ように、使用中に鉱山用支持体に加わる荷重の方向に互
いに差込み式にされた２つのスリーブで構成することも
できる。

添付図面に示す実施例を参照しながら本発明を説明する
。

第１図に示す鉱山用支持体は、差込み式の例えば金属等
の延性材料のスリーブ１０，１．１含む。

スリーブ１０，１２の各々は溶接によって固着された金
属板１４．１４によって一端が閉じられている。

スリーブ１０．１２を構成する例えば金属などの延性材
料の特性は本発明にとって重要である。

スリーブ１０．１２の軸線方向に作用する次第に増大す
る負荷のもとで鉱山用支持体が最初に圧縮されるときに
は、スリーブ１０．１２が実質的に変形しないで、負荷
抵抗材料（即ち、杭木要素）が横方向に膨張するのを抑
制比、また、鉱山用支持体が更に圧縮されると、スリー
ブ１０．１２が破裂される前に、スリーブ１０．１２自
体が実質的にその長さを減少されてその断面が膨張する
ようにされるという特性を、スリーブを構成する延性材
料が有していなければならない。

図示の各スリーブ１０．１２は、該スリーブにきっちり
はまるよう予め成形された杭木要素１６から成る負荷抵
抗材料を含む。

しかし、該杭木要素は、もしもスリーブにきっちりはま
っていなければ、剛性の膨張したポリウレタンのような
圧縮性フィラーを用いてぴったりと詰められるべきであ
る。

支持体として完全な作用を行わせるためには、前記杭木
要素の木目は該支持体の軸線方向に平行かまたははソ平
行にすることが肝要である。

図かられかるように、負荷抵抗材料即ち杭木要素１６は
、スリーブ１２を完全に充しているがスリーブ１０を部
分的にしか充たしていない。

このようにする目的は、支持体の長さを調節するために
長手方向に２つのスリーブを差込むことができるように
するためである。

支持体は、使用される直前にその長さを、剛性の膨張し
たポリウレタン木材等の負荷抵抗材料から成るゆるい円
板２０を挿入することによって、上盤と下盤間の高さと
ほぼ等しくなるように調節される。

第２〜７図は、本発明による支持体を試験した際の状態
を示す。

試験は、１０００トン（約２０００ポンド）のプレスを
用いて行われた。

スリーブの変形状態を示す図面は、試験のときに撮影し
た写真から作成したものである。

試験された支持体のスリーブ１０．１２は、Ｓ。

Ａ、Ｂ、Ｓ、７１９Ａのコマーシャルグレードの電気抵
抗溶接されたＡ、Ｐ、１．ＳＬ、グレードＡの軟鋼から
成り、張力下における降伏強度２０１メガパスカルと最
大引張り強度３３１メガパスカルを有した。

支持体の元の全長は１ｍであった。

スリーブ１０は、肉厚が約６ ｒｒｒｍ、外径が約２２
０ｍ、またスリーブ１２は、肉厚が約６ｍｍ、外径が約
２００ｍｍであった。

杭木要素１６は、良（乾燥した木材〔南アフリカの全鉱
山で打柱として使用される［シリブナＪ（Ｓｉｌｉｇｎ
ａ）］であった。

第２〜７図に示す支持体の各圧縮段階は、第８図のグラ
フＢの夫々対応する参照数字における状態と関連する。

このグラフＢかられかるように、本発明による支持体は
非常に僅かな程度の初期圧縮荷重（約１係の圧縮におい
て１００トン）をすばやく受入れる。

該グラフＢの点２，３の間では、杭木要素１６は軸線方
向に圧縮され（おり、スリーブ１０は少し膨張する以外
にほとんど変形しない。

しかしスリーブ１２の長さの約４４係がスリーブ１０で
閉鎖されたときには、第３図の点線で示すように、ス１
．・−ブ１２の基部またはその近（ではっきりとした膨
張が認めろｊ−Ｌる。

負荷が増大するにつれて、スリーブ１２の基部は外向き
に次第に膨張“し、つ（゛には軸線方向の負荷が、膨張
しているスリーブ１２の引張強度を超える。

軸線方向の負荷がスリーブ１２の引張り強度を超えた点
において、支持体の負荷抵抗能力は低下しく第８図のグ
ラフＢで位置４の直前のところ）、スリーブ１２の前述
した膨張部分が、スリーブ１２０基部のまわりに、第４
図で見るごと（、一つの拘束されたループを形成する。

第４図の状態になったときの支持体の負荷抵抗能力は第
８図のグラフＢの位置４で示されている。

第４図の状態においては、２つのスリーブ１０．１２は
いっばいに差込まれた状態にあり、この状態に到ると、
支持体は再び負荷抵抗能力を持つようになって、負荷を
支持する。

第８図のグラフＢで位置５と６の間で支持体の負荷抵抗
能力がわずかに低下している理由は、第５図及び第６図
に示すように２つのスリーブ１０．１２が一致するよう
に変形されることにより、その間、支持体の負荷抵抗能
力が若干低下されることによってそうなるのである。

第８図のグラフＢを得るための試験は、負荷が５００ト
ンになった時点で停止された。

この時点において支持体の状態は第７図に示すようなも
のになっており、支持体はその元の長さのほぼ２０係程
度に圧縮されていた。

しかし、もし試験を続けて負荷を上昇させていったなら
ば、第１図の状態においては支持体は１つの固体物質に
なってしまっているので、第８図のグラフに点線Ｉ・・
・Ｂで示したように支持体の負荷抵抗能力は上昇してい
くものと考えられる。

以上の説明ならびに図面から、支持体の十分な働きは、
スリーブ１０．１２が分裂または破裂を起すことな（膨
張部分を形成するために十分な程度に変形することがで
きる特性に太き（左右されることが明らかである。

実際には、前記の各スリーブは第１図の状態を示す位置
またはこれを越えた位置で分裂することがしばしばある
。

しかしこの段階において分裂しても点線７・・・Ｂで示
した特性に殆んどまたは全（変わりがないことが発見さ
れた。

この理由は恐らく、杭木要素の繊維物質の残部がスリー
ブの変形したところの中に捕捉され、たとえスリーブが
分裂してもこれから抜は出すことが出来ないので、この
残部が殆ど固体の支持体として働くという事実によると
思われる。

硬岩の深部レベル採掘に用いられる支持体の望ましい特
徴は、岩石の爆破その他地震ノヨどによって起ることの
ある上盤壁の崩落する速度がさまざまであることに対応
する能力を持たねばならないことである。

この点において、本発明による支持体の挙動は、制御さ
れた試験においては勿論、支持体が１ｍ／ｓｅｃ以上の
挫屈速度を受ける地下の現場試験においても良好であり
、またこの現場試験によれば、該採掘場の崩落は、支持
体の負荷抵抗によって、約１００ｗｍ程度で済んだ。

第８図のグラフＡは、木材とコンクリート煉瓦との層で
構成されたサンドイッチパックの特性を、本発明と比較
する意味で示したものである。

このサンドインチパンクは高さ１１０ｃｒｒ１で、水平
方向の断面寸法は６０Ｘ６０ｃｒｎであった。

グラフＡかもわかるように、このサンドインチパックは
、負荷を受入れることが比較的遅（、約３５％圧縮で最
大負荷支持能力に達してしまい、それ以上圧縮されたと
きには、サンドイッチパックのコンクリート煉瓦層の負
荷抵抗能力（従って、全体としてのサンドインチパック
の負荷抵抗能力）は急激に低下する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による一実施例の鉱山用支持体の長手
方向断面図、第２〜７図は、第１図の支持体が荷重を受
けて次第に圧縮するときの各段階の概要を示す側面図、
第８図は、第１図の本発明の実施例による支持体と従来
のサンドインチパックの負荷支持特性の比較図である。 １０．１２・・・・・・スリーブ、１４・・・・・・金
属板、１６・・・・・・杭木要素、２０・・・・・・円
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉱山用支持体の両端の間に延びていて負荷に抵抗す
   る杭木要素と、該杭木要素の長さの少なくとも主要部分
   に亘って該杭木要素を完全に包囲するスリーブとを含み
   、前記杭木要素の木目が該スリーブの軸線に対してほぼ
   平行になっている鉱山用支持体において、前記杭木要素
   は該スリーブ内に挿入する前に予じめ成形されて、該ス
   リーブ内に緊密に嵌合且つ該スリーブの内面の実質上全
   部に接触しており、該スリーブの軸線力向に作用される
   次第に増大する負荷のもとに該鉱山用支持体が最初に圧
   縮されるときには前記スリーブが実質的に変形しないで
   該木目の方向に対して横方向に該杭木要素が膨張するの
   を抑制することができ、また、該鉱山用支持体が続いて
   更に圧縮されるときには前記スリーブが破裂される前に
   その長さが大幅に減少するとともにその断面が大幅に膨
   張する特性を有する延性材料から該スリー７１体が作ら
   れており、該スリーブの断面が膨張されたところにある
   前記杭木要素は破損されて繊維状の物質になるようにな
   っていることを特徴とする鉱山用支持体。