KR101089019B1 - 록 볼팅 방법 및 록 볼팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 록 볼팅 방법과 록 볼팅 장치에 관한 것으로, 이는 폐쇄된 단면을 갖춘 튜브형 볼트(2)가 구멍(12)에 삽입되고서 구멍의 내부에 고정되기 위해 확장되며, 튜브형 볼트가 구멍의 내부에 접촉하도록 확장되고, 상기 튜브형 볼트(2)에 부착된 내부(7)에 의해 구멍의 외측부에 설치된 인장부재들(3,7,8,9)이 프리스트레스트로 되며, 경화가능한 결합제가 인장부재와 구멍의 벽 사이에 있는 공간부(27) 및 구멍의 외측부(14)로 주입되어 경화되게 되어 있다.

Description

록 볼팅 방법 및 록 볼팅 장치 {Method and device for rock bolting}

본 발명은 각각 청구항 1 및 청구항 11의 서문에 따른 록 볼팅 방법 및 록 볼팅 장치에 관한 것이다.

암반보강을 위한 프리스트레스트(pre-stressed) 와이어 볼트는 보강될 암반의 구멍에 상기 와이어 볼트를 그라우팅함으로써 설치된다. 이때, 시멘트 콘크리트 또는 임의의 다른 결합제가 사용된다.

상기 볼트는 결합제의 주입 후에 고착되어야 하는데, 고착되는 동안 볼트는 하중을 받지 않은 채로 있어야 한다. 고착 후, 표면플레이트가 암반 표면에 장착되고, 그 위에 나사수단 또는 이와 유사한 것을 통해 프리스트레스트로 된다.

설치의 특성 때문에, 프리텐션(pre-tension)은 당겨지는 와이어의 결합제가 없는 부분을 따라서만 일어난다. 결합제가 없으면서 당겨지는 이 부분의 길이는 한정되지 않는데, 이는 고정구의 안전에 관련된 문제로 된다.

대체적으로, 와이어 볼트의 설치에 대한 종래의 방법은, 그 설치가 중간의 대기시간을 가진 다수의 단계로 이루어져야 하기 때문에 시간이 오래 걸리나 전체적으로 문제될 절차는 없다.

한편, 볼트가 결합제의 경화 이전에 사용될 수 없다는 점은 많은 경우에 상당한 결점으로 된다. 전술된 바에 따르면 완전히 설치된 볼트의 강도도 문제점으로 될 수 있다.

본 발명의 목적은 종래기술의 문제점이 방지되는 방법과 장치를 제공하는 것으로, 특히 신속하고 효율적이며 경제적이고 안전하게 설치되는 방법과 장치를 제공하는 데에 있다. 이는 청구항 1과 청구항 11의 특징부를 통해 성취된다.

이로써, 프리텐션은 경화가능한 결합제로 그라우팅하기 전에 볼트에 가해질 수 있어서, 프리텐션이 볼트의 부재의 전체 길이를 따라 잘 형성되어지고, 설치의 안전성이 향상되게 된다.

또한, 본 발명에 따른 방법을 통해 설치된 록 볼트는 튜브형 볼트가 확장되어 구멍에 고정된 후 바로 하중이 가해지게 된다. 이로써, 종래기술에 따른 방법에서는 필수적이나 바람직하지 못한 대기시간이 방지되어서, 전체적으로 시간이 덜 걸리고 더욱 경제적인 록 볼팅 방법이 성취된다.

경화가능한 결합제를 전달하는 채널이, 어떤 압력수준으로 가압되어 인장부재의 외부와 연통하도록 개방되는 수단을 구비함으로써, 상기 채널은 확장시키는 매개체 및 경화가능한 결합제를 전달하는 데에 이용될 수 있다. 상기 채널이 튜브형 볼트를 확장시키는 매개체뿐만 아니라 경화가능한 결합제를 전달하는 데에 이용될 때, 상기 압력수준은 채널이 확장압력 이상의 소정의 압력만큼 증대된 압력에서 개방되도록 설정되게 된다.

인장부재는 튜브형 볼트를 확장시키는 매개체를 전달하는 데에 이용되는 것이 바람직한데, 이 때문에 인장부재는 가압수 또는 이와 유사한 것을 전달하기 위한 관통채널을 구비한다. 이로써, 경화가능한 결합제도 인장부재의 채널을 통해 전달되고, 특히 이 채널이 어떤 예정된 한계값을 초과하는 압력수준으로 가압됨으로써 개방될 수 있는 것이 바람직하다.

예정된 압력수준에서 파열되는 안전판을 갖춘 인장부재를 구비함으로써, 이 기능은 간단한 방식으로 성취된다.

특히, 상기 안전판은 인장부재의 재료와 일체부, 예컨대 남아 있는 두께부를 가진 천공된 부분 또는 연마된 부분으로 될 수 있는데, 이는 상기 압력수준에 도달했을 때 재료가 전단될 수 있게 한다.

다른 독립항의 특징에 의해 추가적인 장점이 성취되고, 상응한 장점이 본 발명에 따른 록 볼팅 장치에서 성취된다.

이제 본 발명은 첨부도면을 참조로 하여 실시예를 배경으로 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 록 볼팅 장치의 분해사시도이다.

도 2는 조립되고 구멍에 삽입된 도 1의 장치를 일부 단면으로 나타낸 도면이다.

도 3은 안전판을 갖춘, 도 1과 도 2에 도시된 장치의 상세도이다.

도 4는 본 발명에 따른 방법에 포함되는 단계들의 개략적인 블록선도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에서, 참조부호 1은 전체적으로 튜브형의 확장가능한 록 볼트를 갖추고서, 이 록 볼트가 프리스트레스트로 되게 하는 것을 포함하는 록 볼팅을 위한 장치를 표시하는데, 본래 이러한 종류의 것은 미국 특허 제4,459,067호(아트라스 콥코 에이비)에 기재되어 있다.

튜브형 볼트(2)는 전체적으로 확장가능부(5)와 고정부(6)를 구비하고, 고정부에는 이 고정부(6)와 상호작용하는 나사산부와, 인장부(8)와 상호작용하는 암나사산부를 갖춘 내부(7)를 구비하는 튜브형 인장부재(3)가 부착될 수 있으며, 상기 인장부(8)는 차례로 연결부재(9)를 통해 다른 인장부(8)에 나사고정되게 되어 있다.

바람직하기로, 인장부재(3)에 구비된 부품들은 표준 구성요소들로서, 이들은 예컨대 장치(1)가 삽입되도록 된 구멍의 깊이에 대한 조절과 같이, 필요에 따라 조합될 수 있다.

받침부재(4)는 받침판(10)을 구비하고, 바깥쪽 인장부(8)와 상호작용하는 인장너트(11)는 상기 구멍의 삽입개구부의 바깥에 배치되게 되어 있다.

도 2는 조립된 상태로 구멍(12)에 삽입되어 있는 도 1의 장치를 도시하는데, 상기 구멍은 암반 구조물(20)에 드릴링된 것으로, 삽입개구부(13)와 외측부(14) 및 내측부(15)를 구비하고 있다.

록 볼팅 장치의 설치는 도 1에 도시된 모든 부품이 함께 꽉 조이게 나사고정되어, 밀봉된 채널이 튜브형 볼트의 확장가능부(5)와 바깥쪽 인장부(8)의 외부끝 (29) 사이에 형성되도록 이루어진다. 이 밀봉부는 별도로 설명되는 밀봉부재가 아닌 본래 공지된 방식으로 성취될 수 있다.

바깥쪽 인장부(8)의 외부끝(29)은 구멍(12)에 장치가 삽입된 후에 가압수원(水源) 또는 이와 유사한 것에 연결되어, 확장가능부(5)에다 예컨대 300바아(bar)의 압력을 전달하게 된다.

이로 인해, 상기 확장가능부(5)는 구멍(12)의 내측부(15)의 안쪽에 대한 고정을 굳건히 하게 되어서, 이 단계에서 이미 록 볼트의 완전한 고정이 상당히 일어나게 된다.

완전히 확장된 후, 부품들인 내부(7)와 인장부(8) 및 연결부재(9)로 구성된 인장부재는 이제 프리스트레스트(pre-stressed)로 되는데, 프리스트레스트를 위한 수단으로서, 받침판(10)이 예정된 토크값으로 조여지는 인장너트(11)의 도움으로 삽입개구부(13) 주위의 암반 구조물(20)에 대해 압박됨으로써 이루어진다.

프리스트레스트로 된 후에, 고정부를 보강함은 물론 방식(防蝕)에 도움이 되기 위해 구멍(12)의 벽과 인장부재 사이의 공간부(27) 내에 경화가능한 결합제를 주입함으로써 이제 장치가 그라우팅된다.

도 2에 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 이는 인장부재 내의 채널이 확장가능부(5)를 확장시키는 압력을 초과하고서, 인장부재의 내부(7)에 위치된 안전판(16)이 파열되어 이 채널(19)과 상기 공간부(27) 사이로 개방되는 채널이 형성되는 수준으로 선택된 압력에 의해 가압되는 방식으로 이루어진다.

그 후 바로 상기 장치는 그 외부끝(29)에서 시멘트 펌프 또는 경화가능한 결합제의 적당한 다른 공급원에 연결된다.

도 3은 안전판(16)을 갖춘 인장부재의 내부(7)를 상세히 도시한 것으로, 이 경우에는 안전판이 내부(7)의 재료와 일체로 되고서, 밀링작업(17)이 이루어져 안전판(16)의 둘러싸는 부분(18)이 소정의 압력수준에서 전단될 수 있는 재료의 두께부를 제공하게 되어 있다.

본 발명에 따른 록 볼팅 방법이 도 4를 참조로 하여 요약될 수 있는바, 블록 21은 순서의 시작을 나타내고, 블록 22는 록 볼팅 장치를 조립하고 이를 구멍에 삽입하는 단계이며, 블록 23은 튜브형 볼트를 확장시키는 단계이고, 블록 24는 인장부재를 프리스트레스트로 되게 하는 단계이며, 블록 25는 경화가능한 재료로 그라우팅하는 단계이고, 블록 26은 순서의 끝을 나타낸다.

본 발명은 청구범위의 범주 내에서 변형될 수 있는데, 한 예로 튜브형 볼트를 확장시키는 매개체뿐만 아니라 경화가능한 결합제가 인장부재를 통하지 않고 예컨대 별도의 삽입되고 제거가능한 부재(28:도 5 참조)를 통해 다르게 전달되는 록 볼팅 장치가 사용될 수 있으며, 이 경우에 인장부재는 동질(同質)의 재료로 만들어질 수 있다.

안전판은 인장부재의 내부에 삽입되는 별도의 부재로 될 수 있으며, 경화가능한 결합제를 전달하는 채널을 형성하는 다른 수단도 사용될 수 있는데, 예컨대 밸브기능을 가진 부재가 사용될 수 있다. 다른 예로는, 어떤 압력에서 전단되고 잠재적으로 이동가능한 밸브부재를 고정하는 안전핀이 사용될 수 있다.

또 다른 예로, 인장부재는 도 6에 도시된 바와 같이 확장가능한 볼트(2)와 구멍의 벽 사이에 인장부재(3')를 조임으로써 고정될 수 있는데, 이 경우에 인장부재는 와이어로 형성되어 프리텐션되고 고정될 수 있으며, 시멘트 또는 전술된 바와 같은 임의의 다른 결합제를 주입함으로써 부식에 대해 안전하게 될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 신속하고 효율적이며 경제적이고 안전하게 설치되는 록 볼팅 방법과 장치를 제공하는 효과가 있게 된다.

Claims (19)

1. 폐쇄된 단면을 가진 튜브형 볼트(2)가, 내측부(15)와 외측부(14) 및 삽입개구부(13)를 갖춘 구멍(12)에 삽입되고 상기 구멍(12)의 내부에서 고정되도록 확장되며, 상기 튜브형 볼트가 확장하여 상기 구멍의 내부에 접촉하게 되는 록 볼팅 방법에 있어서,

   상기 튜브형 볼트(2)에 부착된 내부(7)에 의해 상기 구멍(12)의 외측부(14)에 설치된 인장부재(3)의 부품인 내부(7)와 인장부(8) 및 연결부재(9)가 프리스트레스트로 되는 단계와,

   상기 인장부재와 구멍의 벽 사이에 있는 공간부(27)에 경화가능한 결합제가 구멍의 외측부(14)에 주입되어 경화되게 하는 단계 및,

   상기 경화가능한 결합제를 전달하는 채널이, 소정의 압력수준으로 가압함으로써 인장부재(3)의 공간부(27)와 연통되기 위해 개방되는 단계를 포함하는 록 볼팅 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 상기 인장부재(3)는 상기 구멍(12)의 삽입개구부(13)에 설치된 받침부재(4)와 튜브형 볼트(2) 사이에서 프리스트레스트로 되는 것을 특징으로 하는 록 볼팅 방법.
11. 내측부(15)와 외측부(14) 및 삽입개구부(13)를 갖춘 구멍(12)에 삽입되고 상기 구멍(12)의 내부에서 고정되기 위해 확장되며 폐쇄된 단면을 갖춘 튜브형 볼트(2)를 구비하는 록 볼팅 장치에 있어서,

    상기 튜브형 볼트(2)에 부착되는 내부(7)를 갖추고서 상기 구멍(12)에서 바깥쪽 부분에 위치되는 인장부재(3)와;

    상기 튜브형 볼트(2)와 삽입개구부 사이에서 길이방향으로 인장부재(3)를 프리스트레스트로 되게 하는 수단;

    상기 구멍의 벽과 인장부재 사이의 공간부(27)에서 구멍의 외측부(14)에 경화가능한 결합제를 전달하는 수단 및;

    소정의 압력수준으로 가압함으로써 인장부재의 외부로 연통하도록 개방되는 수단(16)을 구비하고서 상기 경화가능한 결합제를 전달하는 채널;을 구비하는 록 볼팅 장치.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서, 상기 경화가능한 결합제를 전달하는 수단은 인장부재(3)의 채널로 이루어지는 것을 특징으로 하는 록 볼팅 장치.
14. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 개방되는 수단은 상기 압력수준에서 파열되도록 된 안전판(16)인 것을 특징으로 하는 록 볼팅 장치.
15. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 경화가능한 결합제는 인장부재(3)의 외부로 전달되도록 되어 있고, 상기 경화가능한 결합제를 주입할 때 구멍 내부에 있는 공기를 배출하기 위해 배출채널이 상기 인장부재의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 록 볼팅 장치.
16. 삭제
17. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 튜브형 볼트를 확장시키는 매개체를 전달하도록 튜브형 볼트(2)의 연결부에 고정될 수 있는 별도의 볼트설치용 부재(28)를 추가로 구비하는 록 볼팅 장치.
18. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 인장부재는 튜브형 볼트의 확장 후 연결부에 고정되는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 록 볼팅 장치.
19. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 인장부재는 튜브형 볼트의 확장시 구멍의 벽과 튜브형 볼트 사이에 조임으로써 고정되도록 형성된 것을 특징으로 하는 록 볼팅 장치.

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