KR101160707B1 - 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트와 자동 드릴링 확장가능한록 볼트의 설치방법 및 설치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 드릴링 록 볼트 장치에 관한 것으로, 암반의 벽이나 천장에다 드릴 비트부(5)와 확장부(9) 및 연결부(10)를 가지는 자동 드릴링 확장 가능한 록 볼트를 설치하되, 암반 파쇄 단계에서, 자동 록 볼트(2)와 세척용 유체를 제공하는 단계와, 확장단계에서, 확장시켜서 구멍안에 고정시키기 위하여 가압된 확장유체를 확장부(9)에 주입하는 단계를 포함하는 자동드릴링 확장가능한 록 볼트의 설치방법에 있어서, 록 볼트를 설치하는 동안 연결부(10)의 영역에 있는 표면(36)과 함께 작동하도록 설치된 회전장치에 의해 확장유체를 주입하여서, 회전장치의 비활성상태에서 록 볼트(2)가 암반파쇄 단계에서 자유로이 이동하고, 회전장치의 활성상태에서는 확장단계에서 록 볼트(2)에 대해 조여서 확장유체를 위한 밀봉된 통로가 확장유체를 확장부(9) 사이에 이루어지는 것을 특징으로 한다.

자동 드릴링 록 볼트 장치.

Description

자동 드릴링 확장가능한 록 볼트와 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트의 설치방법 및 설치장치{Method and device for installing a self-drilling expandable rock bolt and a self-drilling expandable rock bolt}

본 발명은 각각의 청구항 제1항과 제7항의 서문에 따른 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하는 방법 및 그 장치와, 청구항 제13항의 서문에 따른 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트에 관한 것이다.

튜브 모양의 확장가능한 록 볼트는 암반면을 안정시키고, 다양한 장치들이 암반면에 매달리게 하는 지지부로 사용되는 부착용 장치를 제공하기 위해 광산이나 터널에 사용되고 있다. 구멍 안에 이러한 록 볼트를 고정시키는 것은, 구멍표면에 록 볼트를 영구적으로 고정시키기 위해 튜브형 몸체를 압축시킴으로써 이루어진다.

이런 종류의 확장가능한 튜브형 록 볼트는 보통 미리 뚫려있는 구멍에 끼워넣어진 다음, 압축되게 된다.

특히 록 볼트가 불안정한 암반에 설치되는 경우에, 구멍표면에서 생긴 파편들이 안쪽으로 이동되어 록 볼트가 구멍 안으로 들어가는 것을 방해한다.

일본국 특허출원 제2-373505호(구마이가이 등)에는 볼트의 앞끝에 드릴 비트를 가지는 자동 드릴 확장형 록 볼트가 기술되어 있다. 이 장치는 록 볼트가 삽입 되기 위한 볼트 구멍을 미리 뚫는 것을 없앨 수 있다. 그러나, 이 특허출원에 따른장치는, 확장 단계를 효과적으로 이행하는 효율적인 수단을 제공하는 문제에 대해 실질적인 해결책을 제시하지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하는 방법 및 장치를 제공하는데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 기술에 따른 록 볼트의 문제점을 해결하는 확장가능한 록 볼트를 제공하는 것이다.

이러한 목적들은 청구항 제1항과 제7항 및 제13항의 특징부에 따른 방법 및 장치로 이루어진다.

이렇게 하여, 각각의 록 볼트의 설치비용을 현저하게 감소시킴과 더불어 전체 터널 및 광산 작업의 비용을 줄일 수 있는 더 빠르고 더욱 안전한 록 볼트의 설치방법을 제공할 수 있게 된다.

선회장치를 갖춘 어떤 표준화된 록 드릴링 장비를 구비함으로써, 별도의 확장용 액체원에 연결하기 위해 록 드릴링 장비를 철수시킬 필요없이 드릴링 단계와 록 볼트의 확장단계를 수행할 수 있게 된다.

이는 록 볼트가 록 드릴링 장비로부터 해체될 필요가 없기 때문에 설치과정을 빠르게 하고 좀 더 안전한 설치방법을 제공하는데, 대신에 확장 과정 동안, 록 볼트에 계속해서 연결될 수 있어서 록 볼트가 뚫린 구멍으로부터 떨어져 나오는 것을 방지하는 다른 외부 장치와 방법이 필요없게 된다.

회전장치는 확장 단계에서 밀봉된 채널을 얻기 위해 가압유체에 영향을 받는 밀봉장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이 해결책은 록 볼트의 위치로부터 소정거리만큼 떨어진 위치에서 밀봉작동을 안전하게 조절하는 것을 쉽게 한다. 특히 밀봉부가 액체 주입구의 축방향 양쪽면에 구비되는 것이 바람직하고 효율적인데, 이것은 회전장치와 록 볼트의 상대회전위치를 임의로 선택할 수 있기 때문이다.

팽팽하게 하기 위한 확장용 액체를 사용하는 것은 부가적인 액체원이 필요없기에 바람직하다.

다른 장점은 아래에 설명될 본 발명의 다른 특징을 통하여 얻어지게 된다.

본 발명은 이제 실시예와 첨부 도면을 참조로 하여 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 장치를 사용하는 자동 드릴링 록 볼트를 설치하는 과정 중의 드릴링 장비를 나타낸 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 록 볼트와 함께 작용하는 장치를 도시한 축방향 단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 방법을 설명한 순서도이다.

도4는 본 발명에 따른 확장가능한 록 볼트의 축방향 단면도이다.

도1은 종래 드릴링 장비(1)를 나타내는데, 이는 드릴링 리그(도시되지 않음)에 의해 지지된 슬라이드에서 앞뒤로 이동할 수 있다. 드릴링 장비(1)는 자동 드릴링 록 볼트(2)에 암반 격파 운동과 에너지를 제공하는데, 이것은 암반면(3)을 가지 는 암반의 벽이나 천장에 뚫려있는 구멍(4) 내부에 설치된다. 특히, 구멍(4)은 자동 드릴링 록 볼트(2)의 끝에 위치된 드릴 비트부(5)에 의해 생기게 된다.

전체 록 볼트를 위한 구멍을 만드는 과정을 마친 다음에, 록 볼트에 대한 암반면의 위치는 점선(3')으로 나타나 있는데, 즉 록 볼트(2)의 가까운 쪽 끝에 있다.

회전장치(6)는 홀더(7)에 의해 드릴링 장비에 단단하게 부착되어 있다.

드릴링 단계를 마친 후 회전장치(6)는, 밀봉된 채널이 아래에 설명되는 방식으로 자동 드릴링 록 볼트(2)의 확장부와 확장용 액체원(8) 사이에 형성되게 작동된다. 이것은 드릴링 장비를 록 볼트로부터 제공하지 않고서 드릴링 단계와, 확장 단계를 포함하는 전체 설치 절차를 완료할 수 있게 한다.

도2에는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트(2)와 함께 작동하는 회전장치(6)가 훨씬 상세하게 도시되어 있는바, 먼쪽 끝에서 볼 때, 드릴 비트와 드릴 비트 홀더로 구성된 드릴 비트부(5)를 포함한다. 드릴 비트 홀더는 확장부(9)에 부착되어 있고 그 가까운 쪽 끝은 차례로 연결부(10)에 부착되어 있다. 연결부(10)는 도시되지 않은 드릴링 장비로부터 돌출되고서 상응한 나삿니를 갖춘 드릴링 장비의 어답터(11)에 끼워지기 위하여, 그 내부에 나삿니(12)를 구비하고 있다.

회전 장치는, 유체를 위한 하나 이상의 방사상 통로를 가지는 간격링(16)에 의해 분리되어 있는 한쌍의 밀봉링(14,15)을 한쪽 끝에서 둘러싸는 회전 하우징(13)을 구비하고 있다. 바람직하기로 밀봉링(14,15)의 위치의 반대쪽에 있는 회전 하우징(13) 내부의 다른 부분에는, 회전하우징(13)의 내부에 형성되는 실린더(19) 와 함께, 환형상의 피스톤 밀봉부(20,21)로 밀봉되는 작동실(18)을 형성하는 피스톤(17)이 설치되어 있다.

피스톤(17)은 도면에 도시된 것과 같이 작동실(18)을 압축할 때 왼쪽으로 축방향으로 이동하며, 간격 슬리브(22)를 지나 밀봉링(14,15)에 축방향압력을 제공한다. 밀봉링(14,15)은 방사상 안쪽으로 확장되기에 충분한 크기의 축방향 압력을 받게 되어서, 확장가능한 록 볼트(2)의 연결부의 원통면의 외부에 대해 안전하고 확실한 밀봉을 제공하게 된다.

도시된 실시예에서, 확장용 액체는 표시되지 않은 압력 액체원에 연결된 니플(23)을 거쳐 회전하우징으로 들어간다.

니플(23)은, 한편으로는 유체통로(24)를 거려 작동식(18)과 연동하는 회전 하우징 안의 공간에 나사고정된다. 다른 한편으로는, 공간은 제어 밸브(25)와 연동하는데, 밸브 시트(28)에 대하여 헬리컬 스프링(27)에 의해 밀어부쳐지는 밸브본체(26)를 포함한다.

니플(23) 안쪽에 있는 공간의 유체 압력이 예정된 한계를 초과할 때, 이 압력은 밸브본체를 도2에서 왼쪽으로 움직이게 하여, 확장용 액체원(도시되지 않은)과 록 볼트(2)의 확장부(9) 사이에서 연동이 일어나게 한다.

상기 한계는 도2에 보여지는 것과 같이, 니플(23) 내부의 공간을 압축시킬 때 유체압이 작동실(18)에 들어가기 시작하면서 피스톤(17)을 왼쪽으로 밀어부치도록 결정된다. 이러한 이동이 끝나면 작동실(18) 안의 압력이 공간내부의 압력과 같게 증가한다. 동일하게 증가된 압력이 밸드 시트(8) 안의 밸브 몸체(26)의 축방향 표면에 작용하게 되어 유체의 힘이 밸브몸체(26)를 이동시킨다.

이로써 확장용 유체는 밸브 구멍을 따라 밸브를 통과하고 거기서부터 방사상방향으로 간격링(16)의 개구부를 통과하며, 연결부(10)의 확장 유체입구(29)와 비스듬한 구멍을 통과하는데, 이것은 확장 유체입구(29)부터 연결부(10)를 통하여 확장부(9)의 안쪽까지 이어져 있다.

도3에서, 본 발명에 따른 록 볼트의 설치과정은 단계(30)에서 시작된다. 단계(31)는 록 드릴링 과정의 완성을 나타내며, 단계(32)는 록 볼트에 대해 회전장치를 조여주며, 단계(33)은 연결될 때까지 드릴링 장비를 가지는 록 볼트를 확장시키며, 단계(34)는 회전장치와 드릴링 장비를 풀어주고, 단계(35)는 설치과정을 종료한다.

도4에서 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트(2)가 회전장지로부터 분리된 채로 축방향 단면도로 도시되어 그 형태를 더 자세히 나타내고 있다. 록 볼트의 먼 쪽 끝에는, 함께 작동하는 나삿니나 다른 연결장치를 가지는 드릴 비트 홀더(5'')와 드릴비트(5')로 구성되는 드릴비트부(5)가 있다.

확장부(9)는 종래와 같이 작용하는 반면, 연결부(10)는 회전 장치(6:도2 참조)와 함께 작동하는 원통표면(36)을 구비하며 확장부(9) 내부와 연통하는 확장 유체 입구(29)를 가지고 있다.

드릴링을 할 때, 세척용 유체는 드릴링 장비로부터 종래와 같이 전달되고 확장부(8) 안의 중앙에 배치되고서 드릴비트홀더(5'')의 끝에서 끝나는 세척용 유체는 하나 이상의 출구통로(38)를 통해 흘러, 드릴 비트의 표면을 세척하게 된다.

본 발명은 그 범주로부터 벗어남없이 수정될 수 있다. 예컨대 회전장치는 다르게 구성될 수 있는데, 록 볼트에 대한 조임은 별도의 수단을 통해, 예컨대 도2의 피스톤(17)에 상응하는 피스톤에 대한 별도의 유체연결부를 통해 이루어진다. 또한 밀봉된 통로를 이루기 위해 다른 장치나 모터가 구비된다.

예컨대, 밸브(25)는 150바아의 압력으로 열린다.

밀봉장치는 다르게 구성될 수 있으나, 밀봉은 록 볼트의 확장 유체 입구의 위치에 맞는 축방향으로 떨어진 두 위치에서 이루어지는것이 바람직하다. 록 볼트의 연결부(10)는 다르게 구성될 수 있지만 표면과 확장 유체입구를 갖추어야 하는데, 이들은 록 볼트와 회전장치의 모든 상대 회전위치에서 회전장치와 함께 작동할 수 있다. 표면(36)은 원통형이 바람직하나, 예컨대 원추형이나 부분원통형과 같은 다른 형태도 사용될 수 있다.

바람직하기로 회전장치는, 종래의 록 드릴링 장비에 의해 지지되고 고정된다. 지지부는 회전장치 뿐만 아니라 드릴링 장비에 나사고정되는 견고한 스틸 프로파일과 같은 적합한 종류로 될 수 있다.

록 볼트는 다르게 구성될 수 있는데, 연결부와 확장부 사이에 하나 이상의 종래 접속구성을 가질 수도 있다. 드릴 비트부(5)는 두개의 분리된 부품 대신에 일체로 된 유니트로 구성될 수 있다. 확장 유체 입구는 연결부로부터 별도로 설치될 수 있는데, 예컨대 연결부에 인접한 확장부 외부에 분리된 슬리브에 설치될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 각각의 록 볼트의 설치비용을 현저하게 감소시킴과 더불어 전체 터널 및 광산 작업의 비용을 줄일 수 있는 더 빠르고 더욱 안전한 록 볼트의 설치방법을 제공할 수 있게 된다.

Claims (14)

1. 암반의 벽이나 천장에다, 드릴 비트부(5)와 확장부(9) 및 연결부(10)를 가지는 자동 드릴링 확장 가능한 록 볼트를 설치하되,

   - 암반 파쇄 단계에서, 구멍을 형성하도록 자동 록 볼트(2)에 암반파쇄운동과 세척용 유체를 제공하는 단계와,

   - 확장단계에서, 확장부를 확장시켜서 구멍안에 고정시키기 위하여 가압된 확장유체를 확장부(9)에 주입하는 단계를 포함하는 자동드릴링 확장가능한 록 볼트의 설치방법에 있어서,

   록 볼트를 설치하는 동안 연결부(10)의 영역에 있는 표면(36)과 함께 작동하도록 설치된 회전장치에 의해 확장유체를 주입하여서, 회전장치의 비활성상태에서 록 볼트(2)가 암반파쇄 단계에서 자유로이 이동하고, 회전장치의 활성상태에서는 확장단계에서 록 볼트(2)에 대해 조여서 확장유체를 위한 밀봉된 통로가 확장유체원과 확장부(9) 사이에 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동드릴링 확장가능한 록 볼트의 설치방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 록 볼트(2)에 대한 회전 장치(6)를 조이는 것은 밀봉장치(14,15,17,18)에 작용하는 가압 유체에 의해 이루어지는 자동 드릴링 확장 가능한 록 볼트의 설치방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 드릴 비트부(5)와 확장부(9) 및 연결부(10)를 갖춘 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트(2)를 암반의 벽이나 천장에 설치하기 위한 장치로서, 확장단계에서 연결부가 구멍 안에 고정되도록 이 연결부를 확장시키기 위하여 가압된 확장 유체를 확장부에 주입하는 수단을 포함하는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트의 설치장치에 있어서,

   상기 가압된 확장유체를 주입하는 수단은, 록 볼트(2)를 설치하는 동안에 연결부(10)의 영역에서 표면(36)과 함께 작동하도록된 회전 장치(6)를 포함하고, 이 회전장치(6)의 비활성 상태에서는 록 볼트(2)가 암반 파쇄단계 동안에 자유로이 이동하도록 되며, 또 회전장치(6)의 활성상태에서는 확장유체원과 확장부(9) 사이에 확장 유체를 위한 밀봉된 통로가 형성되도록 확장단계에서 상기 회전장치(6)가 록 볼트(2)에 대해 조일 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하는 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 회전 장치(6)는 이 회전장치(6)를 조일때 작용하는 가압 유체를 위한 밀봉장치(14,15,17,18)를 구비하는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하는 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 밀봉장치(14,15,17,18)는 록 볼트 확장 유체 입구(29)의 축방향 양쪽을 밀봉하도록 설치되는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하는 장치.
10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 밀봉장치(14,15,17,18)는 확장 유체에 의해 조여질 수 있는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하는 장치.
11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 조여질 때 피스톤 장치(17)가 작동되는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하는 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 피스톤 장치(7)는 두개의 분리된 밀봉 링이 있는 밀봉 장치(14,15,17,18)와 함께 작동하는 자동 드릴링 확장가능한 록 볼트를 설치하 는 장치.
13. 드릴 비트부(5)와 확장부(9) 및 연결부(10)를 갖추고서 세척용 유체 통로(37)와 확장 유체 입구(29)를 포함하는 자동 드릴링 록 볼트(2)에 있어서,

    상기 확장 유체 입구(29)는 상기 연결부(10)의 영역에서 표면(36)의 특정한 위치에 위치되고, 상기 표면은 회전장치(6)와 함께 작동하도록 된 방사상 및 축방향 확장부를 갖추며, 암반 파쇄 단계 동안에 상기 록 볼트(2)는 자유로이 이동하고 또 확장단계에서 상기 회전장치(6)가 록 볼트(2)의 표면에 대하여 조여질 수 있도록 함으로써 상기 확장 유체 입구(29)를 통해 확장부(9)와 확장유체원 사이에 확장유체를 위한 밀봉된 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 드릴링 록 볼트.
14. 제 13항에 있어서, 상기 표면(36)은 원통형인 자동 드릴링 록 볼트.

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