JPS5937399B2 - ロツクボルト用セメント系カ−トリツジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、岩屑例えば地下坑道の屋根にあけた穿孔に
補強要素例えば鋼製ロックボルトまたは木製ドエルをセ
メント状グラウチングにより係留することに関する。

グラウチングはカートリッジの形で穿孔中に導入され、
補強要素と接触した時にその場で活性になり、補強要素
と穿孔の壁との間の環状空所中に硬化したセメント状グ
ラウトをすみやかに形成し、きわめて短時間内に補強要
素を穿孔中において強固に係留する。

最近、１０年間において、岩屑の穿孔に補強要素を配設
する最も便利で技術的に有利な方法は、１個または数個
のこわれ易い樹脂状カートリッジを穿孔の中に押込み、
その後に補強要素を回転させつつ穿孔中に挿入してカー
トリッジを破壊し、その中味を混合させて、穿孔中の補
強要素の回りに樹脂状グラウトを形成し、それにより補
強要素を穿孔中に係留する方法であった。

こうした樹脂状カー１− ＩＪツジは多くは不飽和ポリ
エステル樹脂とそのための硬化剤（キユアリング剤）と
によって満たされ、不飽和ポリエステル樹脂と硬化剤と
は補強要素の作用により混合されるまで例えば２室構造
のカートリッジにより相互に隔てられた状態になってい
る。

不飽和ポリエステル樹脂を収容したカー１− ＩＪツジ
は、ある種の用途については危険であり、そのことが最
近特に関心を集めている。

特に防燃性が低く、燃焼生成物に毒性があることは、炭
坑のような包囲された場所でカートリッジを使用する場
合、カートリッジを非常に危険なものにする。

第１室に乾燥した無機モルタル（水硬セメントおよび砂
）を、該室中に埋込んだ第２室に少量の水をそれぞれ収
容したこわれ易いカートリッジの形のセメント状グラウ
トを、太き目の穿孔中にアンカーボルトを固定するため
に使用することが、例えば英国特許第９５３０５６号に
より提案された。

しかしこれらのセメント系のこわれ易いカートリッジは
、次のようないろいろの原因により作動上の信頼性に欠
けているため、商業的に使用されるに至らなかった。

（イ）乾燥したセメントモルタルと水とを穿孔中で混合
させることは困難であり、混合モルタルの稠度従って強
さがアンカーボルトの長さに沿って変動する。

（Ｏ）乾燥した混合粉末が湿らされると、乾燥混合物が
密実でないことにより相当大きな容積の減少が起こり、
アンカーボルトと穿孔との間のモルタルで満たされた環
状空所に未充填部分が形成される。

こうした未充填部分は、弱さの原因になり、ボルトを形
成する材料を後に腐食させる結果になる。

（ハ）上記したように混合が困難なため、セメント系カ
ートリッジをボルトと共に穿孔中に進入させることはか
なり困難であり、部分的に湿らされたモルタル粉末がか
たいプラグを形成し、それがボルトの邪魔をし、回転を
妨げる。

強力な穿孔機械を用いて設置した短かいボルトの場合に
はこのことはそれほどの問題を生じないが、普通１．５
ｍ以上の長さをもつ手動機械で取付けられる大部分の坑
道ボルトおよびドエルにおいては大きな問題になる。

本発明の目的は、ポリエステルを主成分とするカー１−
ＩＪツジの可燃性や毒性に関連した危険性および従来
提案されたセメント系カートリッジの上述した作動上の
信頼性に乏しいことによる難点を共に解消するようにし
た、ロックボルト用のこわれ易いカートリッジを提供す
ることにある。

この目的を達成するため、本発明により、補強要素を穿
孔中に係留するためのセメント系カートリッジであって
、別々の室中に（Ｎ水硬性セメント状物質から成る成分
と、（Ｂ）該水硬性物質と接触した時にそれと反応して
それを硬化させ該補強要素を穿孔中に係留し得る硬化し
たセメント状グラウトとすることができる水性液から成
る成分とを収容したこわれ易い管状の外側ケーシングか
ら成るものに於て、該水硬性セメント状物質から成る成
分は水硬性セメント状物質及び該水硬性セメント状物質
に対して不活性で有り且つ水と混和する非水性液を含む
ペースト状であることを特徴とするカートリッジが提供
される。

本発明の一実施態様によれば、１つの室は、カートリッ
ジの長手方向に延長するこわれ易い外側ケーシングの内
部に配設した長手方向に延長するこわれ易い内側ケーシ
ングにより形成される。

内側ケーシングと外側ケーシングとの間の環状スペース
は他方の室を形成する。

内側ケーシングに水性液（Ｂｌ、外側ケーシングにペー
スト（ｇをそれぞれ収容することが有利である。

水硬性物質は水硬性セメント例えばポルトランドセメン
ト、高アルミナセメント、シカルシウムシリケート、冶
金スラグまたは水硬性固形物例えば硫酸カルシウム、石
こうプラスターまたはカルシウム、マグネシウムあるい
は鉄の金属酸化物または水酸化物で水性液（Ｂ）中に存
在し得るリン酸またはリン酸塩溶液と混合して固化した
かたまりを形成するように硬化しつるものであってよい
。

２種またはそれ以上の異なる水硬性物質の混合物を用い
てもよい。

水と混和し得る非水性液は、水硬性物質を包含する硬化
プロセスと両立し得る水に可溶性または回分散性の物質
である。

即ち非水性液は成分（Ａ）。（Ｂ）から形成されるセメ
ント系混合物が補強要素の係留に実際に使用するのに十
分な強度を硬化後に得ることを妨げるように硬化プロセ
スを妨害するものであってはならない。

本発明のセメント系カートリッジを炭坑で使用する場合
、非水性液の引火点は１００℃以上とすることが望まし
い。

本発明のカートリッジに使用するのに適していることが
判明した非水性液は、有機化合物、特に１個または複数
の水酸基を有する化合物例えばポリオールまたはそのよ
うな化合物のエステルあるいは部分エステルである。

従って非水性液は例えばグリセロールまたはグリコール
例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール
、プロピレングリコールまたはポリプロピレングリコー
ルとしてよい。

エステルまたは部分エステルはグリコール例えばエチレ
ングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモ
ノアセテートまたはトリエチレングリコールモノアセテ
ートから誘導され得る。

好ましいエステルまたは部分エステルはグリセロールと
低級脂肪域カルボン酸特に酢酸から誘導されたもの、即
ちグリセロールモノアセテート（モノアセチンとしても
知られる）、グリセロール１，３−ジアセテート（ジア
セチンとしても知られる）またはグリセロールトリアセ
テート（トリアセチンとしても知られる）である。

成分（Ａ）。（Ｂ）の一方または両方に、セメント状混
合物の物理的または化学的パラメーターを制御する添加
剤を加えてもよい。

こうした添加剤は、塩化カルシウム、ギ酸カルシウム、
酢酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩
化アルミニウム、塩化第二鉄、ホウ砂、アルカリ金属の
アルミン酸塩、アルカリ金属またはアンモニウムのリン
酸塩またはケイ酸塩、セルロース誘導体、天然ゴムまた
は合成ポリマーのように水溶性でも、無機充填剤例えば
粘土、シリカ、石灰石、石こう、無水石こうまたはガラ
ス繊維のように非水溶性であってもより。

例えば炭坑において必要な場合、一般には成分（Ａ）に
難燃性添加剤例えばリン酸トリアンモニウム、リン酸ト
リスジクロロプロピル、塩化アンモニウム、１：１：１
−トリクロロエタンまたは酸化アンチモンをハロゲン化
合物例えば塩素化または臭素化炭化水素と共に加えるこ
とによって、セメント系カートリッジの引火性を更に低
減させることができる。

成分（Ａ）を生成する際に用いた非水性液のハロゲン置
換誘導体を使用して成分（ＡＸ難燃性にすることもでき
る。

本発明によるセメント系カートリッジの成分（Ａ）（Ｂ
）の調製に当って、次の組成比とすることが特に有利で
ある。

成分体） 重量部 水硬性物質 ５０〜８５非水性液
１５〜４０水溶性添加剤
Ｏ〜２０非水溶性添加剤
Ｏ〜８５成分（Ｂ） 水性液 ２０〜５０水溶性添加剤
Ｏ〜２５非水溶性添加剤
０〜２００硬化時にセメント系混合物からの液の
浸出を少くするため、グリセロールのような物質を成分
（Ａ）および（または）成分（Ｂ）に加えると特に有利
である。

本発明によるセメント系カートリッジは、いろいろの適
当な材料を用いて製造し得る。

ケーシング材料の選定はある程度までカー１− ＩＪツ
ジ内部の成分（Ａ） 、 （Ｂφ相対的な配置に従って
なされる。

成分（Ａ）は無水性であるが比較的強力な溶剤を含有し
てもよく、成分（Ｂ）は水性である。

従って成分（Ｂ）Ｏこわれ易いケーシングとしてポリエ
チレンまたは他のポリオレフィン、ポリエステルまたは
他の熱可塑性ラミネート材料のような物質を使用し、こ
れらの物質のあるものを成分（Ａ）のこわれ易いケーシ
ングとして使用することができる。

別の方法として、植物性羊皮紙、再生セルロース、コラ
ーゲンなど食品産業において普通に用いられている同種
の容器のような水に敏感な材料製の容器に成分（Ａ）を
パッケージしてもよい。

即ち成分（Ｂ）がカートリッジの内側部分であり、成分
体がその外側部分である実施態様においては、内側の管
体は高密度ポリエチレン製とし、外側ケーシングはビス
コース処理紙とすることが望ましい。

その逆に、成分■）をカートリッジの外側部分とし、成
分（Ａ）を内側管に収容する場合、どちらのケーシング
も水性成分と接触するので、両方のケーシングを耐水性
にする必要がある。

・上述したケーシング材料は可撓性カートリッジ
について使用するのに適しているが、ある種の目的のた
めに堅強なカートリッジを製造する場合には、別の材料
を使用できる。

適当な管状カー１− ＩＪツジは例えばガラス、ポリス
チレン、ポリカーボネート樹脂または熱硬化性樹脂例え
ばフェノール樹脂接着紙から製造し得る。

内側の成分（Ａ）または（Ｂ）を内側の堅強な管に、外
側の成分（Ｂ）または（Ａ）を可撓性のケーシングに収
容しても、その逆にしてもよい。

カートリッジの成分（Ｂ）と接触しているどんなケーシ
ング材料にも耐水性をもたせることに十分留意して適当
な組合せを作ることができる。

本発明のカートリッジは、普通のカートリッジ押出し装
置またはクリップ装置を用いる簡単な工程によって製造
できる。

各成分は塗料および封止剤の製造に際して粘度が低いか
または普通の程度であるペーストの調製に普通使用する
種類の適当なミキサにより製造される。

こうしたミキサの例として、リボンブレード、Ｚブレー
ドまたは高速ディスパーサ−型のものがある。

次に実施例について説明する。

実施例 １ 水７重量部および粉末石灰石７重量部からなる水性組成
物を、薄いゲージの管状ポリエチレンフィルムのある長
さのケーシング（直径３０ｍｍ）中に常法に従って充填
し、高アルミナセメント（シマン・フオンデュ）３０重
量部およびモノアセチン８．３重量部からなるセメント
状ペーストを収容したある長さの管状ポリエチレンフィ
ルム（直径４０ｍｍ）中に、上記の水性組成物を充填し
たケーシングを埋込むことによって、セメント系カート
リッジを調製した。

約１０〜１５ｍの長さをもつ充填された２室式カートリ
ッジを、複式クリップ装置に通過させ、カートリッジの
各端をクリップすることによって所要の複数のソーセー
ジ型カートリッジを調製した。

実施例 ２ 実施例１と同様にしてセメント系カー１− ＩＪツジを
調製したが、内側管には水８．１重量部および石灰石粉
末８．１重量部を満たし、外側管には高アルミナセメン
ト（シマン・フオンデュ）３４．４重量部、エチレング
リコールモノアセテート５．４重量部およびグリセロー
ル４．０重量部を満たした。

実施例 ３ 実施例１と同様にしてセメント系カートリッジを調製し
たが、内側管には水８．３重量部、塩化カルシウム０．
８重量部および石灰石粉末２５重量部を満たし、外側管
には普通のポルトランドセメント４０重量部およびエチ
レングリコールモノアセテート１１重量部を満たした。

実施例 ４ 実施例１と同様にしてセメント系カートリッジを調製し
たが、内管には水３９．５重量部、塩化カルシウム１２
重量部および焙焼陶土５０重量部を満たし、外側管には
高アルミナセメント（シマン・フオンデュ）３４重量部
、普通のポルトランドセメント１７重量部、オートクレ
ーブ石こうプラスタ１５重量部、トリエチレングリコー
ル１８重量部およびグリセロール２重量部を満たした。

本発明の実施の態様は次の通りである。

１、成分（ＢＫ外側ケーシング内のこわれ易い管状の内
側ケーシングに収容し、成分（５）は該内側ケーシング
と外側ケーシングの間の環状スペースに収容した特許請
求の範囲第１項記載のカー）ＩＪツジ。

２、該水硬性セメント状物質はポルトランドセメント或
いは高アルミナセメントである特許請求の範囲第１項ま
たは実施の態様第１項記載のカートリッジ。

３、非水性液が有機化合物である特許請求の範囲第１項
乃至実施の態様第１項、第２項のいずれかに記載のカー
トリッジ。

４、非水性液が１または２以上の水酸基を有する有機化
合物または該有機化合物のエステルあるいは部分エステ
ルである実施の態様第３項記載のカートリッジ。

５、非水性液がグリセロールまたはグリコールである実
施の態様第４項記載のカートリッジ。

６、非水性液がグリコールから誘導されたエステルまた
は部分エステルである実施の態様第４項記載のカートリ
ッジ。

７、非水性液が低級脂肪属カルボン酸およびグリセロー
ルから誘導されたエステルまたは部分エステルである実
施の態様第４項記載のカートリッジ。

８、成分（Ａ）および（または）成分（Ｂ）が混合され
た該成分の物理的または化学的パラメータを制御するた
めの水溶性または非水溶性の添加剤を更に含む特許請求
の範囲第１項乃至実施の態様第１項乃至第７項のいずれ
か１項に記載のカートリッジ。

１９、成分（Ａ）および（または）成分（Ｂ）が、成分
（Ａ）。

（Ｂ）の混合によって得られた硬化中のセメント状物質
からの液の浸出を減少させ得る物質を更に含む特許請求
の範囲第１項乃至実施の態様第１項乃至第８項のいずれ
か１項に記載のカートリッジ。

１０、該物質がグリセロールである実施の態様第９項記
載のカートリッジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 補強要素を穿孔中に係留するためのセメント系カー
   トリッジであって、別々の室中に囚水硬性セメント状物
   質から成る成分と、（Ｂ）該水硬性物質と接触した時に
   それと反応してそれを硬化させ該補強要素を穿孔中に係
   留し得る硬化したセメント状グラウトとすることができ
   る水性液から成る成分とを収容したこわれ易い管状の外
   側ケーシングから成るものに於て、該水硬性セメント状
   物質から成る成分は水硬性セメント状物質及び該水硬性
   セメント状物質に対して不活性で有り且つ水と混和する
   非水性液を含むペースト状であることを特徴とするカー
   トリッジ。