KR101088500B1

KR101088500B1 - 개량된 슬라이딩 앵커

Info

Publication number: KR101088500B1
Application number: KR1020097003454A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 마이틀
Original assignee: 아틀라스 코프코 마이 게엠베하
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2011-12-01
Also published as: WO2008055696A1; SI2087203T1; NO20091918L; DE502007002647D1; HK1131649A1; RU2410541C2; ES2328663T1; CA2660496A1; IL197263A; KR20090051052A; ZA200900972B; US7955034B2; PE20081143A1; RS51267B; PT2087203E; JP4741703B2; HRP20100084T1; EP2087203B1; BRPI0716667A2; CA2660496C

Abstract

본 발명은 구멍으로 삽입하기 위한 슬라이딩 앵커 볼트(10)와 관련이 있다. 슬라이딩 앵커 볼트(10)는 하나의 앵커 볼트 로드(12)를 가지고 있고, 관통-개구(18)를 갖는 슬라이딩 제어 요소(14) 위에 배치되고, 상기 앵커 볼트 로드(12)는 그곳을 통해서 연장된다. 슬라이딩 제어 요소(14)는 앵커 볼트 로드(12)의 횡면과 접촉하고 있는 활주체(22)을 수용 위한 적어도 하나의 요홈(20)를 가진 활주체 케이지(16)를 구성한다. 정확하게 그리고 미리 정해진 분리력의 반복 가능한 세팅은, 활주체(22)을 수용하기 위한 각각의 요홈(22)은 앵커 볼트 로드(12)의 횡면에 대하여 수직으로 활주체 케이지(22) 안에 놓인다. 더 나아가, 가로로 각각의 요홈(20)의 횡축 포락면은 미리 정해진 공간에 의하여 관통 개구(18)의 자유 단면으로 돌출되고, 그리고 각각의 활주체(22)은 그것과 연결된 요홈(20)의 단면을 채운다.

활주체, 활주체 케이지, 요홈, 앵커 볼트 로드, 구멍

Description

개량된 슬라이딩 앵커{IMPROVED SLIDING　ANCHOR}

본 발명은, 항복이 가능한 천공부 삽입용 록 볼트(Rock Bolt) 또는 슬라이딩 앵커 볼트에 관한 것으로, 상기 슬라이딩 앵커 볼트는, 위쪽에 관통-개구를 갖는 슬라이딩 제어 요소가 배치되며, 상기 관통-개구를 관통하여 연장되어 있는 앵커 볼트 로드를 포함하고, 상기 슬라이딩 제어 요소는 앵커 볼트 로드의 측표면과 접촉하고 있는 활주체(sliding body)를 수용하기 위한 적어도 하나의 요홈를 구비한 활주체 케이지(sliding body cage)를 포함한다. 이러한 슬라이딩 앵커 볼트는 WO 2006/304208 A1에 공지되어 있다.

슬라이딩 앵커 볼트는 소위 록 볼트로 불리는 그룹에 속한다. 록 볼트는 광산 터널 갱도 또는 터널 벽을 안정화하는 특수한 지하 작업에서 사용된다. 이러한 목적에서, 갱도나 터널로부터, 2 내지 12미터 깊이로 구멍을 뚫는다. 그 구멍에 대응하는 길이의 록 볼트가 구멍으로 삽입되며, 상기 록 볼트의 단부는 모르타르, 특수 목적의 합성수지 접착제 또는 기계적인 지지대에 의하여 구멍에 영구적으로 고정된다. 앵커 플레이트는 구멍으로부터 돌출하는 슬라이딩 앵커 볼트의 단부 위에 일반적으로 장착되고, 갱도 또는 터널의 벽에 너트를 통하여 조임 고정된다. 이러한 방법으로, 갱도- 또는 터널 벽에 작용하는 하중이 더 깊은 암석 지층으로 전달 될 수 있다. 즉, 갱도나 터널의 붕괴 위험을 최소화하기 위하여, 이러한 록 볼트의 도움으로 벽으로부터 보다 멀리 떨어져 있는 암석 지층이 하중 전달을 하는 데에 사용된다.

종래의 록 볼트는 그 기계적 구조에 상응하는 최대 하중을 전송할 수 있으며, (소위 '파손하중(load at break)'이라 불리는)하중을 초과하는 하중이 가해지면 결국에 파손될 수 있다. 예를 들면, 암석 이동에 의해 야기되는 설치된 록 볼트의 이러한 전체적 파손을 가능한 방지하기 위하여, 소위 슬라이딩 앵커 볼트 또는 항복한(yieldable) 록 볼트가 발전되어 왔고, 그 결과 미리 결정된 하중을 초과하게 되면, 한정된 방식으로 항복되어, 즉 앵커 볼트가 감당할 수 있는 전송 정도까지 암석에 작용하는 힘을 감소시키기 위하여 특정한 제한 내에서 그 길이를 증가시킬 수 있다. 이러한 슬라이딩 앵커 볼트를 사용할 때에, 소정의 방식으로 슬라이딩 앵커 볼트의 항복이 일어나는 힘이 가능하다면 정밀하게 조절되는 것이 바람직하고, 한편으로는 록 볼트의 정확한 기계적인 설계를 가능하게 하기 위하여, 다른 한편으로는 동작 중에 정확하게 뿐만 아니라 예측할 수 있는 거동이 되도록, 항복되는 동안에는 가능하다면 변동이 작은 것이 바람직하다. 또한, 즉, 이 힘을 초과하면 슬라이딩 앵커 볼트의 항복이 소정의 방식으로 일어나는 소위 분리력(breakaway force)은 반복 가능하므로, 그러한 소정의 항복이 일어나는 다양하고, 이산 시간 상태에서 슬라이딩 앵커 볼트의 하중이 통제되지 않는 방식으로 변하지 않는다.

이러한 측면에서, 본 발명은 개량된 슬라이딩 앵커 볼트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 과정에서 공지의 슬라이딩 앵커 볼트는 활주체를 수용하는 요홈 각각이 앵커 볼트 로드의 측표면에 접하도록 활주체 케이지 안에 배치되고, 또한 각 요홈(recess)의 측면 포락면(enveloping surface)은 관통-개구의 자유 단면 내로 사전에 미리 결정된 치수만큼 돌출되며, 마지막으로 활주체 각각은 활주체와 연관된 요홈의 단면을 채움으로서, 본 발명에 따른 목적이 달성된다. 본 경우에 있어서 "앵커 볼트 로드의 측표면에 접하게"라는 표현은, 요홈의 측면 포락면이 단지 앵커 볼트 로드의 측표면에 단순히 접촉하는 것과 같이, 수학적 의미에서 정확하게 접한다는 것이 아니라, 요홈 각각의 중심 종축이 앵커 볼트 로드의 중심 종축에 대해 비틀어져 배치되어, 앵커 볼트 로드의 측표면에 대하여 활주체를 수용하는 요홈의 배열이 실질적으로 접한다는 의미이다. 앵커 볼트 로드의 중심 종축과 활주체 수용을 위한 어떠한 요홈의 중심 종축의 돌출부에서 이 두 축은 서로에 대하여 수직일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 따라서 활주체 수용을 위한 요홈의 중심 종축은 앵커 볼트 로드의 중심 종축을 절개하는 평면에서 직각으로 놓일 수 있으나(상기 문제에서 도시된 돌출부의 축은 서로 다른 하나에 대하여 수직이다), 또한 앵커 볼트 로드의 중심 종축에 대해 상대적으로 경사진 평면 내에 위치할 수도 있다.

본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 형상(design)은 많은 장점이 있다. 활주체를 수용하기 위해 활주체 케이지에 형성되어 있는 요홈 각각의 측면 포락면이 슬라이딩 제어 요소의 관통-개구의 자유 단면내로 사전에 미리 결정된 치수만큼 돌출되어 있기 때문에, 이 치수를 가지고서 조임력(clamping force)을 매우 정밀하게 미리 설정하는 것이 가능하고, 조임력으로 관통-개구를 관통하여 연장되어 있는 활주체 또는 활주체들을 앵커 볼트 로드에 고정한다. 또한, 상기 조임력은 일단 설정되면, 한 번의 시동 동작 후에도 반복적으로 달성될 수 있어서 통상적인 공차를 제외하고 활주체 각각은 그것과 연관된 단면을 채우고 있기 때문에, 그 결과로, 관통-개구 자유 단면 내로 돌출하는 사전에 미리 결정된 치수는 슬라이딩 앵커 볼트의 동작 중에 변화하지 않고, 특히 앵커 볼트 로드의 슬라이딩 단계의 이산 시간의 다수의 단계의 작동 중에서도 변화하지 않는다. 마지막으로, 활주체들이 요홈의 단면을 채우고, 소재의 변형이 활주체, 활주체 케이지에서 일어나지 않고 오직 앵커 볼트 로드에서만 일어나기 때문에, 슬라이딩 시에 앵커 볼트 로드와 슬라이딩 제어 요소 사이에 하중 전달이 유리하게 해결된다. 이미 인용한 종래 기술에서 언급되었듯이, 본 공정을 위한 필수 조건은 활주체의 재료의 경도(hardness)가 앵커 볼트 로드의 경도보다 커야 한다는 것이다.

또한, 조임력 그리고/또는 분리력에 영향을 미치는 영향의 척도는, 활주체 또는 활주체들의 형상 그리고 활주체 케이지의 형상, 활주체의 수량, 앵커 볼트 로드와 접촉하는 표면의 성질, 활주체와 앵커 볼트 로드 사이의 재료 조합쌍 뿐 아니라 활주체와 활주체 케이지의 재료 조합쌍, 및 앵커 볼트 로드의 표면의 성질과 형상이다.

원칙적으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트는, 하나의 요홈과 그 요홈에 배치되는 하나의 활주체로 이미 기능을 발휘한다. 그러나, 활주체 케이지 내에, 복수의 요홈들이 배치되는 것이 바람직하고, 앵커 볼트 로드의 주연부 주위에 분포되되, 특히 주연부에 균일하게 분포되는 것이 유리하다. 다수의 요홈들과 이에 대응하는 개수의 활주체들에 의해, 소망하는 분리력을 좀 더 정확하게 설정하는 것이 가능하며, 더 나아가 다수의 요홈과 그 요홈 내에 배치되는 활주체들을 가지고, 더 큰 조임력 그리고/또는 분리력을 보다 용이하게 구현할 수 있다. 앵커 볼트 로드 주연부 주위에 요홈과 활주체의 균일한 분포는 앵커 볼트 로드에 가해지는 하중이 보다 균일하게 분포하게 한다.

복수의 요홈들 각각은 활주체 케이지(cage) 내에서 서로 다른 레벨로, 즉 활주체 케이지에서 그 각각의 단면 평면 내에 배치될 수 있다. 그러나 슬라이딩 제어 요소의 구조를 보다 조밀한 스타일로하기 위해서는, 복수의 요홈들이 활주체 케이지의 하나의 단면 평면 내에 배치되는 것이 바람직하다. 하나의 단면 평면 내에 가능한 요홈의 수는 요홈의 크기와 활주체 케이지의 치수에 의존한다. 본 발명에 따른 개량된 슬라이딩 앵커 볼트에서, 세 개의 요홈들이 단면 공간에 배치되어 있으나, 더 큰 부피의 슬라이딩 앵커 볼트와 이에 대응하는 더 큰 슬라이딩 제어 요소를 구비하는 경우에는, 세 개 이상의 요부가 있을 수도 있다. 또한, 조밀한 스타일의 구조와 균일한 하중 분포를 달성하기 위해, 다수의 요부들이 활주체 케이지의 많은 단면 평면에 그룹으로 배치되는 것이 바람직하다. 하나의 단면 평면 내에 소망하는 수량의 요홈들의 배열이 허용되지 않는 공간 조건상의 경우에, 그러한 구성이 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명에 슬라이딩 앵커 볼트의 다른 구성 형태에서, 세 개의 요홈들이 활주체 케이지의 두 개의 다른 단면 안에 배치된다. 이 경우에, 서로 다른 단면 평면들의 요홈들은, 하나의 단면 평면의 요홈 내에 배치되어 있는 활주체들이 다른 단면 평면 또는 평면들의 활주체가 앵커 볼트 로드의 측표면의 다른 영역에 접촉하는 방식으로, 서로에 대해 상대적으로 일정 각도로 엇갈리는 것이 유리하다.

본 발명의 범위 안에서, 사용되는 활주체의 임의의 소망하는 형상을 선택하는 것이 실질적으로 가능하다. 예를 들면, 활주체는 구형 또는 예를 들면 테이퍼-롤러 형상과 같은 테이퍼진 형상일 수도 있다. 구성의 바람직한 형태에 따르면, 활주체는, 즉 롤러-형상과 같이 원-원통형(circular-cylindrical)의 형상일 수 있다. 또한, 각각 활주체의 측표면은, 즉 바깥으로 볼록하게, 예를 들면 와인통 형태와 같이 크라운될 수 있다. 프리즘-형상의 활주체 역시 가능하다. 요홈의 형상이 사용되는 활주체에 부합, 적어도 각 활주체가 그 요홈 내에 실질적으로 유극없이 수용될 수 있을 정도로 부합되어야 한다는 것은 자명하다. 보통, 요부의 형상은 사용 활주체의 형상에 대응할 것인데 비록 이러한 대응이 필수적인 것은 아니지만, 즉, 원형-원통형 슬라이딩 몸은 원형-원통형 요부에 배치되고, 원뿔형 요부에는 원뿔형 슬라이딩 몸이 배치된다.

본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 경우에서, 슬라이딩 제어 요소를 배열에는 두 가지 가능한 방식이 있다. 한 가지 방식은 구멍으로 삽입하기 위한 앵커 볼트 로드의 부분상에 슬라이딩 제어 요소를 배치하는 것이다. 슬라이딩 앵커 볼트의 최대 슬라이딩 거리는 슬라이딩 제어 요소의 가장 먼 곳까지 앵커 볼트 로드가 구멍으로 연장될 때까지이다. 순서대로, 그러한 구성 형태에서, 앵커 볼트 로드가 일단 최대 슬라이딩 거리를 움직였을 때에 슬라이딩 제어 요소로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 바람직한 구성의 형태에서는, 앵커 볼트 로드의 구멍-측 단부 영역 내에, 그 지름이 슬라이딩 제어 요소의 관통-개구의 지름보다 큰 정지 요소가 존재하며 이에 따라, 앵커 볼트 로드는 슬라이딩 제어 요소를 통하여 슬라이딩 할 수 없게 된다. 예를 들면, 정지요소는 앵커 볼트 로드의 구멍-측 단부 위에 나사 고정되거나 또는 다른 어떤 방법으로 고정되는 너트이다. 최대 가능 슬라이딩 거리를 이동한 후에, 정지요소가 슬라이딩 제어 요소에 부딪힐 때, 슬라이딩 앵커 볼트의 추가의 확정된 항복이 더 이상 가능하지 않다. 그런 다음, 슬라이딩 앵커 볼트의 기계적 설계의 요소인 그 파손 하중까지 하중이 가해질 수 있고, 파손하중을 초과하면, 예를 들면 앵커 볼트 로드는 파손되는 것 같이, 파괴된다.

슬라이딩 제어 요소를 지나 구멍 내로 돌출되는 앵커 볼트 로드의 부분이, 필요한 곳에서, 슬라이딩 제어 요소를 관통해서 슬라이딩되어 이동(shift)하는 것을 신뢰성 있게 보장하기 위하여, 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 바람직한 구성 형태에서, 앵커 볼트 로드를 동축으로 둘러싸는 제1 보호 튜브가 슬라이딩 제어 요소로부터 앵커 볼트 로드의 구멍-측 단부까지 연장된다. 한편으로는, 이는 모르타르 또는 선택적으로 사용되는 합성수지가 앵커 볼트 로드와 접촉하게 되는 것과 앵커 볼트 로드를 블로킹하는 것을 방지하는데, 즉 이러한 방법으로 제1 보호용 튜브에 의해 둘러싸인 앵커 볼트 로드 부분이 슬라이딩 제어 요소를 통하여 자유롭게 이동할 수 있도록 한다. 구멍으로 앵커 볼트보다 보통 먼저 삽입되는 모르타르 또는 접착제는 구멍에 앵커 볼트 삽입 될 때에 이동하며, 일부는 제1 보호 튜브 외측을 지나 유동하여서, 이러한 구성 형태로, 제1 보호 튜브에 의하여 진행되고, 슬라이딩 제어 요소를 지나 슬라이딩 앵커 볼트의 외부에, 즉 측면에서 구멍 입구를 접하고, 앵커 볼트를 고정하기 위해 사용한 합성-수지 또는 모르타르 같은 물질의 플러그가 구멍에서 형성된다. 이 플러그는, 소재가 경화한 후에, 슬라이딩 제어 요소에 대해 받침대(abutment) 기능을 하여, 앵커 볼트 전체가 지지된다. 따라서, 앵커 볼트 로드가 구멍로부터 뽑혀나갈 가능성은 확실히 방지된다. 그러나, 앵커 볼트 로드를 동축으로 둘러싸는 이러한 제1 보호 튜브는, 보호 튜브가 슬라이딩 구역, 즉 슬라이딩용 앵커 볼트 로드의 부분으로부터 이격 유지되고, 방해 효과를 주는 암석물질을 분리하고, 또한 슬라이딩 부분의 부식으로부터 보호하기 때문에 또한 유리하다. 슬라이딩 앵커 볼트가 구멍 내에서 브레이싱(bracing), 예를 들면 확장성 슬리브(expandable sleeve)의 사용에 의하여 고정될 때도, 바람직하게는, 제1 보호 튜브의 외경은 슬라이딩 제어 요소의 외경과 실질적으로 일치하고, 그 결과 슬라이딩 제어 요소로부터 슬라이딩 앵커 볼트의 구멍-측 단부까지는 구멍에 슬라이딩 앵커 볼트의 삽입을 용이하도록 적어도 거의 일정한 외경이 된다.

앵커 볼트 로드의 구멍-입구-측 부분을 터널 또는 갱도 벽에 의해 앵커 볼트 로드에 작용하는 전단 응력(shearing force)으로부터 보호하기 위해서, 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 바람직한 실시예에서는, 앵커 볼트 로드를 동축으로 둘러싸며 구멍 입구를 폐쇄하는 전술한 앵커 플레이트에서부터 구멍 방향으로 작은 거리만큼 연장된 제2 보호 튜브가 제공된다. 구조적으로 바람직한 방식으로, 이러한 제2 보호 튜브가, 예를 들어 용접 또는 나사 고정 또는 앵커 플레이트와 일체화 시공에 의해 앵커 플레이트에 고정되는 방식으로 연결된다.

앵커 볼트 로드를 앵커 볼트를 고정 시키는데 사용되는 합성-수지 소재 또는 모르타르로부터 보호하고, 또한 부식으로부터 대한 보호하기위해, 바람직한 구성의 형태는 추가적으로 제3 보호 튜브를 구비하는데, 제3 보호 튜브는 앵커 볼트 로드를 동축으로 둘러싸고, 예를 들면 플라스틱과 같은 재료로 만들어지고, 슬라이딩 제어 요소로부터 구멍으로부터 돌출된 앵커 볼트 로드의 단부 방향 작은 거리만큼 , 즉 구멍 입구 방향으로 연장된다. 따라서, 이 구역에서 역시 앵커 볼트 로드가 고정되지 않고, 분리력을 초과한 후에, 통제된 방법으로 즉 상당히 방해 변인에 독립적으로 움직일 수 있다. 제3 보호 튜브는 선택적으로 열 수축성 슬리브 또는 단순히 보호될 앵커 볼트 로드의 부분 위에 부착되는 코팅으로 형성 될 수 있다.

본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트가 구멍에 안착된 슬라이딩 제어 요소에 장착된 후에, 암석 이동이 일어났는지 여부, 즉 앵커 볼트의 설치 후에 분리력을 초과한 결과로서 슬라이딩 제어 요소 내에서 앵커 볼트 로드의 슬라이딩 이동이 일어났는지 여부를 외부에서 확인하기 위해, 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 바람직한 구성 형태에는 모니터링 장치가 제공된다. 간단한 형태에서는, 모니터링 장치는 예를 들면 슬라이딩 제어 요소부터 앵커 플레이트까지 팽팽하게 부설되어 있는 모니터링 와이어를 포함할 수 있고, 바람직하게는 모니터링 와이어는 앵커 플레이트의 외부로부터, 즉 구멍으로부터 원격되어 있는 앵커 플레이트의 측에서부터 접근할 수 있다. 만일, 그러므로 슬라이딩 앵커 볼트가 설치된 후에, 암석 이동이 일어나서 분리력을 초과하고 이에 따라서 슬라이딩 제어 요소에 대하여 앵커 볼트 로드의 슬라이딩을 야기하면, 상기 모니터링 와이어가 끊어져서 바깥에서 쉽게 잡아당겨진다. 만일, 반면에, 장착된 슬라이딩 앵커 볼트의 검사 시에 모니터링 와이어가 여전히 팽팽하게 부설되어있고 따라서 슬라이딩 제어 요소에 고정되어 있으면, 모니터링 와이어는 구멍 바깥으로 잡아당겨지지 않고 그러므로 그 동안에 앵커 볼트의 분리력을 초과하게 하는 어떤 암석 이동도 일어나지 않았음을 나타낸다. 모니터링 와이어는 금속 또는 선택적으로는 플라스틱 재료로 만들어질 수 있고, 또는 실(thread) 또는 이와 유사한 것일 수 있다.

구멍 안에 장착된 앵커 볼트 로드의 일부분에 슬라이딩 제어 요소를 배치하는 전술한 가능성 외에도, 구멍 밖, 즉 구멍 밖의 앵커 플레이트를 지나 연장된 앵커 볼트 로드의 일부분 위에, 슬라이딩 제어 요소를 배치할 수도 있다. 그러나, 이러한 방법에서는, 슬라이딩을 위해 제공되는 앵커 볼트 로드의 전체 길이가 구멍 입구에서부터 돌출되어야 하며, 이에 따라서 이에 상응하여 갱도 또는 터널의 자유 단면을 제한하게 되며, 일반적으로 이것은 심각한 단점이 된다. 구멍 밖에 슬라이딩 제어 요소를 장착하는 것의 장점은, 발생한 변이를 모니터하는 것이 용이하다는 것이다. 이는 앵커 볼트 로드의 본래 돌출되는 길이에 기초하여, 그 동안 일어난 슬라이딩 이동의 정도를 정확하게 항상 감지할 수 있기 때문이다.

슬라이딩 제어 요소가 구멍 내부의 또는 구멍 외부의 앵커 볼트 로드 부분에 장착되는 지와는 관계없이, 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 바람직한 실시예에서, 혼합 요소(mixing element)가 앵커 볼트 로드의 구멍-측 단부에 고정된다. 만일 2-성분 접착제 수지가 구멍 내에서 앵커 볼트를 고정하는 것에 사용되면, 상기2 성분은 일반적으로 예를 들어 서로가 동심인 2개의 챔버 내에 2성분이 분리되어 수용되어 있는 접착제 카트리지 형태로 구멍에 삽입된다. 앵커 볼트를 설치하는 중에, 혼합 요소는 먼저 예를 들어 플라스틱으로 형성된 챔버를 파괴하고, 그와 동시에 또는 후속하여 앵커 볼트 로드가 회전하여 후에 2 성분이 긴밀하게 혼합되도록 하여, 결과적으로 2 성분이 최종 접착성 수지로 급속히 경화된다. 혼합 기능 외에도, 혼합 요소는 전술한 정지 요소로서도 작용할 수 있다.

이하에서 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 슬라이딩 앵커 볼트의 바람직한 실시예의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따르는 슬라이딩 앵커 볼트의 슬라이딩 제어 요소로서 사용되는 활주체 케이지 구성의 제1 형태이다.

도 3은 도 2 에서의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이다.

도 4는 도 1에서 제시된 슬라이딩 앵커 볼트의 슬라이딩 제어요소로 사용되는 활주체 케이지 제2 실시예이다.

도 5는 도 4에서의 Ⅴ-Ⅴ 단면도이다.

도 6은 도 4에서의 Ⅳ-Ⅳ 단면도이다.

도 7은 활주체들이 활주체 케이지 내에 삽입된, 도 5에 대응하는 도면이다.

도 8은 마찬가지로 활주체들이 활주체 케이지 내에 삽입된, 도 6에 대응하는 도면이다.

도 1은 일반적으로 도면부호 10으로 표시되며, 예를 들면 터널이나 갱도의 벽을 안정화하기 위해, 도시되지 않은 바위 구멍에 삽입되는 슬라이딩 앵커 볼트를 도시하고 있다. 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 중심 요소(central element)는 앵커 볼트 로드(12)인데, 앵커 볼트 로드(12)는 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 내하중 구성요소이고, 앵커 볼트 로드(12)의 길이는 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 길이를 결정한다. 도시된 실시예에서, 앵커 볼트 로드(12)는 단면이 원형인 중실형, 연속된 강제 로드이고, 지름은 12 mm이고 매끄러운 측표면을 가지며, 그 로드의 길이는 여기서는 2 미터 이다. 그러나, 소망하는 하중 전달 용량(load transmission capacity)에 따라, 앵커 볼트 로드(12)의 직경은 12 mm보다 작아지거나 커질 수 있고, 그 길이 또한 조업 상태에 따라 이전에 지적한 값에 비해 짧아지거나 길어질 수 있다. 앵커 볼트 로드(12)의 측표면은 매끄러울 필요는 없고, 예를 들면 거칠거나 홈이 있는 경우도 가능하다. 앵커 볼트 로드의 단면은 원형이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 앵커 볼트 로드의 단면은 선택적으로는 사각형, 다각형 등의 형상 일 수도 있다.

도시되지 않은 바위 구멍 내에 삽입되기 위해 제공되는 앵커 볼트 로드(12)의 일부분 위에, 슬라이딩 제어 요소(14)가 배치되는데, 슬라이딩 제어 요소(14)의 기본적인 구조는 도 2 및 도 3에서 보다 명확하게 알 수 있다. 슬라이딩 제어 요소(14)는, 슬라이딩 앵커 볼트(10)가 설치된 이후에 일어나는 암석의 이동에 더 잘 대응하고, 너무 이르게 파손되지 않기 위해, 슬라이딩 제어 요소(14)에 대한 앵커 볼트 로드(12)의 종방향 변위를 제한하는데에 사용된다.

슬라이딩 제어 요소(14)는 원통형의 중심에, 축 방향으로 연장되어있는 관통-개구(18)를 구비하는 활주체 케이지(16)를 포함하며, 도시된 예에서는 약간 단차진 형상이며, 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 결합된 상태에서 활주체 케이지를 관통하여 앵커 볼트 로드(12)가 연장된다.

도 3의 단면도로부터 명확해지듯이, 원형-원통형(circular-cylinrical) 구멍 형태의 3 개의 요홈(20)이 활주체 케이지(16)의 주연부 주위에 균일하게 형성되어 있으며, 구멍들의 측면 포락면이 관통-개구(18)의 자유 단면 내로 약간 돌출되는 방식으로 배치된다. 다시 말하면, 관통-개구의 중심(M)과 각 요홈(20)의 중심 종축 사이의 거리를 규정하는 치수(X)가 관통-개구(18)의 반지름(R)과 요홈(20)의 반지름(r)의 합보다 약간 작다.

요홈(20)들은 앵커 볼트 로드(12)의 측표면에 대하여 실질적으로 접하게 배치된다. 즉, 요홈의 중심 종축들은 관통-개구(18)의 중심 종축에 대하여 비스듬하게(skew) 위치하고, 하나의 요홈들의 중심 종축과 관통-개구(18)의 중심 종축을 포함하는 투영면의 관계에 있어서, 관통-개구(18)의 중심 종축에 대하여는 수직이다. 따라서 세 개의 요홈(20)들은 활주체 케이지(16)의 하나의 동일한 단면 평면에 배치된다. 도시된 실시예에서 도(M°)는 30°이다.

도 4 내지 도 6에서, 기본적인 구조가 활주체 케이지(16)에 대응하는, 활주체 케이지(16′)의 제2 실시예가 제시되어 있다. 그러나, 활주체 케이지(16)와 대조적으로, 활주체 케이지(16′)는 하나의 평면이 다른 평면 위에 위치하는 두 개의 평면들을 구비하며, 평면 각각은 3개의 요홈(20)들을 구비하되, 모든 6개의 요홈(20)들이 함께 활주체 케이지(16′)의 주연부를 주위로 균일하게 분포되도록 하나의 단면 평면의 요홈들(20)이 다른 단면 평면의 요홈(20)들에 대하여 원주방향으로 오프셋 되어 있다.

본 경우에서 각 요홈(20)은, 원통형 슬라이드 몸(22)을 수용하기 위해 제공되고, 원통형 활주체의 외경은 통상적인 공차를 제외하고, 요홈(20)의 지름에 대응하므로 요홈(20)의 단면을 완전히 채우게 된다. 도 5 및 도 6에 대응하는 도 7과 도 8은 앞에서 개시한 형태의 원통형 활주체(22)가 각 요홈(20) 내에 배치되어 있는 것을 도시하고 있다. 도 7에서 특히 명백히 알 수 있듯이, 요홈(20)들의 전술한 형태 때문에, 각 활주체(22)의 측표면이 관통-개구(18)의 단면 내로 약간 돌출된다. 따라서, 앵커 볼트 로드(12)의 외경이 관통-개구(18)의 직경과 거의 일치하며, 앵커 볼트 로드(12)는 활주체(22)에 의하여 조여지며 유지된다.

도 1로 돌아가서, 이하에서 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 구조를 보다 자세히 개시한다.

슬라이딩 제어 요소(14)로부터, 전술한 바와 같이, 슬라이딩 제어 요소(14)의 주요 구성요소는 활주체 케이지(16 또는 16′)와, 활주체 케이지 내에 수용되는 활주체(22)이고, 여기서는 플라스틱 재료로 제작된 제1 보호 튜브(24)가 거의 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 구멍-측 단부까지 연장되어 있다. 도시된 실시예에서 활주체 케이지(16′)의 외경과 실질적으로 동일한 외경의 보호 튜브(24)는, 앵커 볼트 로드(12)의 표면이, 슬라이딩 앵커 볼트(10)를 도시되지 않은 구멍 내에 영구적으로 고정시키는데 사용되는 물질(모르타르, 접착제)과 접촉하지 않도록 하는데에 사용된다. 제1 보호 튜브(24)는, 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 구멍-측 단부 위에, 앵커 볼트 로드(12)가 모르타르 또는 접착제에 의해 차단되는 것을 방지하여서, 슬라이딩 제어 요소(14)에 대하여 상대적인 이동을 방지하는, 앵커 볼트 로드(12) 주위에 환상-원통형 중공 공간을 생성한다.

슬라이딩 앵커 볼트(10)의 선단(tip)은, 다수의 혼합 날(mixing blade)(28)들을 구비하며, 앵커 볼트 로드(12)의 구멍-측 단부에 고정되는 혼합 요소(26)에 의하여 형성된다. 혼합요소(26)는, 록 볼트를 고정시키는 데에 사용되며, 앵커 볼트를 장착하기 이전에 구멍 내로 삽입되는 통상적인 2-성분 접찹제의 긴밀한 혼합을 수행한다. 이를 위해, 구멍으로 삽입된 후에 앵커 볼트 로드(12)가 회전되고, 그 결과, 혼합 요소(26) 또한 회전된다.

혼합 요소(26)의 외경은, 활주체 케이지(16 또는 16′) 내의 관통-개구(18)의 지름보다 크다. 이에따라, 혼합 요소(26)는, 앵커 볼트 로드(12)의 단부에서, 앵커 볼트 로드(12)가 슬라이딩 제어 요소(14) 밖으로 빠지는 것을 방지할 수 있는, 정지 요소로서도 작용한다. 선택적으로, 이러한 정지 요소는 나선형 너트의 형태일 수도 있고, 또는 예를 들면 앵커 볼트 로드를 업셋 변형시켜 제조되는 앵커 볼트 로드(12)의 후육화(thickening)에 의해 형성되는 형태일 수도 있다.

슬라이딩 앵커 볼트(10)가 갱도- 또는 터널 벽을 안정화 할 수 있도록 하기 위해서, 앵커 볼트 로드(12)의 구멍-입구 측 단부에 장착되는, 하중-전송 앵커 플레이트(30)가 제공된다. 통상적으로 강제의 사각형인 앵커 플레이트(30)는 죔나 사(lock nut)(32)에 의하여 앵커 볼트 로드(12) 위에 고정된다.

도시된 실시예에서, 앵커 플레이트(30)에 고정되는 방식으로 연결되며, 여기서는 강으로 제작되는 제2 보호 튜브(34)가, 앵커 볼트 로드(12)의 선행부를 느슨한 바위로부터 보호하기 위하여, 도시되지 않은 구멍 내로 작은 거리만큼 연장된다. 이를 위해, 제2 보호 튜브(34)의 내경은 앵커 볼트 로드(12)의 외경보다 크게 선택된다. 제2 보호 튜브(34)의 외경은, 구멍으로의 삽입을 용이하게하기 위해, 제1 보호 튜브(24)의 외경에 비하여 현저하게 작다.

마지막으로, 도시된 실시예에서, 앵커 볼트 로드(12)의 중간부는, 슬라이딩 제어 요소(14)로부터 앵커 플레이트(30) 방향으로 연장되는 제3 보호 튜브(36)에 의해 동축으로 둘러싸여 있다. 상기 제3 보호 튜브(36)는 앵커 볼트 로드(12)의 표면으로부터 특히 이 영역에서 앵커 볼트 로드가 접착되는 것과 같은 원치 않는 효과를 방지하는데 사용된다.

이하에서 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 기능을 자세히 설명한다. 적당한 구멍이 형성된 후에, 슬라이딩 앵커 볼트(10)가 구멍으로 삽입되고, 당해 업계에서 공지되어 있는 모르타르 또는 접착제를 사용하여 구멍에 고정된다. 선택적으로, 고정을 위해 확장형 슬리브(expandable sleeve)와 같이, 공지되어 있는 확장형 부재의 사용이 가능하다. 도시된 슬라이딩 앵커 볼트(10)는 특히 슬라이딩 제어 요소(14) 뒤쪽으로의 접착제 또는 모르타르 재료의 이동의 결과로 형성되는 플러그에 의해 구멍 안에 신속히 고정된다. 즉 구멍 입구측에서, 재료가 경화된 후에 슬라이딩 앵커 볼트(10)가 구멍에서 빠져나가게 되는 것을 방지하게 된다. 앵커 플레이트(30)가 장착되고 죔 나사(32)에 의하여 잡아당겨진 곳에, 슬라이딩 앵커 볼트(10)는 내하중, 안정화 기능을 수행할 수 있게 된다.

활주체(22)를 통하여 조임 작용이 앵커 볼트 로드(12) 위에 가해지고, 이는 앵커 볼트 로드(12)와 슬라이딩 제어 요소(14) 사이에 상대적인 운동을 야기하지 않으면서, 슬라이딩 앵커 볼트(10)가 축방향으로 전달할 수 있는 소위 분리력을 확정한다. 그러나 분리력이 지나치게 크게 되면, 앵커 볼트 로드(12)는 정지 요소로 기능하는 혼합 요소(26)가 활주체 케이지(16 또는 16′)를 칠 때까지 활주체(22)을 따라 슬라이딩에 의해 움직일 수 있다. 이러한 상대적인 이동은 다수의 세그먼트들에서 자연적으로 발생할 수 있고 슬라이딩 앵커 볼트(10)에 작용하는 축 상의 힘이 분리력 이하로 다시 한번 떨어질 때까지 항상 일어날 것이다. 이 상대적인 이동의 장점은 슬라이딩 앵커 볼트(10)의 유효 길이를 증가시키는 것이고, 슬라이딩 제어 요소(14) 때문에 제1 보호 튜브(24)는 앵커 볼트의 설치할 때 적용되었던 본래의 위치에 유지된다.

Claims

위쪽에 관통-개구(18)를 구비한 슬라이딩 제어 요소(14)가 배치되고, 상기 관통 개구를 통하여 연장되어 있는 앵커 볼트 로드(12)를 구비하는 슬라이딩 앵커 볼트(10)로서, 상기 슬라이딩 제어 요소(14)는 상기 앵커 볼트 로드(12) 측표면과 접촉하고 있는 활주체(22)을 수용하는 적어도 하나의 요홈(20)을 구비하는 활주체 케이지(16; 16′)를 포함하는, 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트(10)에 있어서,

-상기 활주체(22)을 수용하기 위한 요홈(22) 각각이 앵커 볼트 로드(12)의 측표면에 대해 접하도록 상기 활주체 케이지(16; 16′)에 배치되고,

-각 요홈(20)의 측면 포락면이 관통-개구(18)의 자유 단면 내로 사전에 결정된 거리만큼 돌출하며,

-활주체(22) 각각이 활주체와 연관된 요홈(20)의 단면을 채우는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항에 있어서,

상기 활주체 케이지(16; 16′) 내에, 복수의 요홈(20)들이 앵커 볼트 로드(12)의 주연부 주위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제2항에 있어서

복수의 요홈(20)이 활주체 케이지(16)의 하나의 단면 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제2항 또는 제3항에 있어서,

복수의 요홈(20)이 상기 활주체 케이지(16′)의 여러 단면 평면에 그룹의 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

활주체(22) 각각은 원뿔형인 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각 활주체(22) 측평면이 크라운되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

활주체(22) 각각이 원통형인 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

앵커 볼트 로드(12)의 구멍-측 단부 영역에, 지름이 상기 관통-개구(18)의 지름보다 큰 정지 요소가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제8항에 있어서,

상기 정지 요소가 너트인 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 슬라이딩 제어 요소(14)가 구멍 내로 삽입하기 위한 앵커 볼트 로드(12)의 일부분 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제10항에 있어서,

상기 앵커 볼트 로드(12)를 동축으로 둘러싸는 제1 보호 튜브(24)가 슬라이딩 제어 요소(14)로부터 실질적으로 앵커 볼트 로드(12)의 구멍-측 단부까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제11항에 있어서,

상기 제1 보호 튜브(24)의 외경이 상기 슬라이딩 제어 요소(14)의 외경과 일치하는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

앵커 플레이트(30)가 구멍에서 돌출하는 앵커 볼트 로드(12)의 단부 영역에 고정되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제13항에 있어서,

상기 앵커 볼트 로드(12)를 동축으로 둘러싸는 제2 보호 튜브(34)가 앵커 플레이트(30)에서부터 앵커 볼트 로드(12)의 구멍-측 단부 방향으로 작은 거리만큼 연장되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제14항에 있어서,

상기 제2 보호 튜브는 앵커 플레이트(30)에 고정 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제10항에 있어서,

상기 앵커 볼트 로드(12)를 동축으로 둘러싸는 제3 보호 튜브(36)가 슬라이딩 제어 요소(14)로부터 구멍로부터 돌출하는 앵커 볼트 로드(12)의 단부 방향으로 작은 거리만큼 연장되는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제10항에 있어서,

앵커 플레이트(30)가 구멍에서 돌출하는 앵커 볼트 로드(12)의 단부 영역에 고정되고, 모니터링 와이어가 슬라이딩 제어 요소(14)로부터 앵커 플레이트(30)까지 팽팽하게(stretched) 부설되어 있으며, 상기 와이어는 구멍으로부터 원격된 앵커 플레이트(30)의 측면에서부터 접근할 수 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

슬라이딩 제어 요소(14)에 대해 상대적으로 앵커 볼트 로드(12)의 슬라이딩이 발생했는지 여부를 지시하는 모니터링 장치가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제18항에 있어서,

상기 모니터링 장치가 앵커 볼트 로드(10)의 슬라이딩 제어 요소(14)에 대한 상대적 이동 거리를 지시하는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

혼합 요소(26)는 앵커 볼트 로드(12)의 구멍-측 단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제2항에 있어서,

복수의 요홈(20)들은 앵커 볼트 로드(12)의 주연부 주위에 균일하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제5항에 있어서,

활주체(22) 각각은 테이퍼-롤러 형상인 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.
제7항에 있어서,

활주체(22) 각각이 롤러 형상인 것을 특징으로 하는 구멍 삽입용 슬라이딩 앵커 볼트.