KR20060103904A

KR20060103904A - 탄성 팽창 외피를 구비한 앵커 장치

Info

Publication number: KR20060103904A
Application number: KR1020067010469A
Authority: KR
Inventors: 마르셀린 브루노
Original assignee: 아틀라스 코프코 마이 게엠베하
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-10-04
Also published as: CA2553610A1; CN1898456A; ZA200604319B; NO20062394L; EP1687510A1; RU2006118307A; US20070031196A1; AU2004284121A1; US7465128B2; RS20060353A; WO2005040556A1; KR100808849B1; BRPI0415904A

Abstract

본 발명은 굴착 벽에 뚫린 구멍 속으로 삽입되어 굴착 벽을 고정시키기 위한 앵커 장치에 관한 것이다. 상기 앵커 장치는 상기 뚫린 구멍 속으로 삽입되는 원단부 및 상기 원단부에 대향하고 있는 기단부를 형성하는 강성의 길게 뻗은 로드, 상기 기단부의 근처에서 상기 로드에 장착되어 있으며 암석 벽의 외측 표면에 지지되도록 설치된 지지 부재 및 상기 로드에 장착되어 있으며 상기 굴착 벽에 뚫린 구멍 속으로 삽입되는 앵커 헤드를 포함하고 있다. 상기 앵커 헤드는 상기 로드에 장착되어 있으며 반경방향으로 팽창가능하고 또한 신장가능한 플라스틱으로 된 가요성의 팽창가능한 부재 및 상기 로드에 이동가능하게 장착되어 있는 활성 부재를 포함하고 있고, 상기 활성 부재는 강성 로드 및 상기 팽창가능한 부재에 대하여 이동될 수 있고 압력을 작용시키기 위해 강성 로드 및 상기 팽창가능한 부재와 접촉할 수 있다. 상기 뚫린 구멍에서 상기 앵커 헤드를 굴착 벽 속에 고정시키기 위해서는, 상기 활성 부재 및 팽창가능한 부재는, 상기 팽창가능한 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서, 서로 접촉되어 활성 부재가 팽창가능한 부재에 압력을 가하도록 서로에 대해 변위되고, 그 결과 상기 팽창가능한 부재의 상기 일부분은 굴착 벽에 뚫린 구멍을 형성하는 내측 표면의 일부분과 마찰 접촉하게 된다.

베어링 부재, 기단부, 원단부, 앵커 장치, 앵커 헤드, 로드, 지지 부재, 작동 부재, 스터드 볼트

Description

탄성 팽창 외피를 구비한 앵커 장치{ANCHOR DEVICE WITH AN ELASTIC EXPANSION SLEEVE}

본 발명은 굴착 벽을 위한 지지 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 탄성 팽창 외피를 포함하고 있는 앵커 헤드를 가진 앵커 볼트에 관한 것이다.

광산이나 기타 지하 굴착에 있어서의 암석 절취는 일반적으로 폭약으로 발파시킴으로써 실시되고, 그러한 암석 절취(截取) 다음에 채취 단계가 이어지고, 이 채취 단계 중에 절취된 암석은 작업장으로부터 제거된다. 그런 다음 광부는 반드시 굴착 벽을 소제하여야만 한다. 즉, 예컨대 스케일링 볼트 등으로 굴착 벽으로부터 탈락하기 쉬운 암괴의 낙석을 유도하여야만 한다. 그 후, 그렇게 형성된 (터널 또는 챔버의) 수갱벽의 안정성이 한가지 이상의 지지 기법을 실시함으로써 확보되어져야만 한다. 암석층의 지지는 작업자의 안전과 광산 내에서의 효과적인 작업을 위해 아주 중요하다.

다양한 지지 기법이 있으며, 그 중의 하나는 암석층을 안정화시키기 위해 앵커 볼트를 사용하는 것이다. 소위 기계식 앵커 볼트 즉 "록볼트(rockbolt)"가 그것의 저렴한 비용 및 설치의 용이함과 신속함의 관점에서 가장 널리 사용되고 있다. 한 종류의 록볼트는 스터드 볼트라고도 불려지고, 말단부에 전체적으로 원기 둥 형상의 팽창 셸이 장착되는, 길게 뻗은 나사부가 형성되어 있는 로드를 포함하고 있다. 팽창 셸은 스터드 볼트를 둘러싸는 다수개(일반적으로 2개 또는 4개)의 길게 뻗은 금속 블레이드를 포함하고 있으며, 금속 블레이드들은 그것들 각각의 한쪽 단부에서 서로 연결되어 있고, 금속 블레이드들의 외면은 톱니가 형성되어 거친 표면으로 되어 있다. 다른 앵커 볼트와 마찬가지로 이 타입의 앵커 볼트도 스터드 볼트의 기단부에 장착된 베어링 플레이트를 구비하고 있다. 스터드 볼트를 팽창 셸에 대하여 정해진 방향으로 회전시키면, 마치 활짝 핀 꽃의 꽃잎처럼 펼쳐진 팽창 셸의 블레이드들과 팽창 셸은 반경방향으로 넓어진다.

그와 같은 앵커 볼트의 설치작업을 시작하기에 앞서, 안정화시키려는 암석층 벽의 표면에 직각으로 길게 뻗은 구멍이 천공된다. 구멍의 바닥부에 볼트를 쉽게 맞닿게 하기 위해, 구멍 직경은 원기둥 형상의 팽창 셸의 직경보다 약간 커야만 한다. 그런 다음, 작업자는 예컨대 수갱 공압 공구 등을 사용하여 스터드 볼트를 회전시켜야만 한다. 팽창 셸은 구멍의 내면에 맞닿아 있기 때문에 구멍 내에서 자유롭게 회전할 수 없으므로, 스터드 볼트의 회전은 팽창 셸에 대한 스터드 볼트의 상대 회전을 발생시키고, 이는 팽창 셸이 펼쳐지는 것을 가능하게 해주고, 팽창 셸의 톱니가 형성된 블레이드들이 구멍 벽을 견고하게 파지하는 것을 가능하게 해준다. 일단 팽창 셸이 이런 방식으로 구멍 내에 고정되면, 베어링 플레이트를 굴착 벽에 대해 가압하기 위해 그리고 볼트에 하중을 부담시키기 위해, 스터드 볼트의 기단부에 위치된 너트가 베어링 플레이트에 대해 나사조임 되어져야만 한다. 앵커 볼트가 하중을 부담하게 되면, 베어링 플레이트에 의해 굴착 벽에 가해지는 압력과 구 멍 내의 팽창 셸에 의해 가해지는 압력의 결합 작용에 의해 암석층의 안정화가 가능해진다.

이와 같은 록볼트는 여러가지 장점을 가지고 있다. 특히, 이러한 록볼트는 쉽고 신속하게 장착되고, 저렴하며, 굴착 벽에 활성 지지를 제공한다. 즉, 어러한 록볼트는 설치 후 바로 작용하게 되고 하중을 부담하게 된다. 그 반면에, 이러한 록볼트는 모든 환경에서 사용될 수 없다는 것과 같은 중요한 단점을 가지고 있다. 특히, 이러한 록볼트는 깨지거나 연질의 암석에 사용될 때 평범한 성능을 나타내며, 진동에 민감하다. 즉, 이러한 록볼트는 지면 강타 또는 인접한 곳에서의 폭파 다음에 하중 부담력을 상실할 수 있다. 또한, 이러한 록볼트는 전단력에 대해 매우 작은 저항성을 가지고 있다. 실제로, 구멍의 내면과 팽창 셸의 톱니가 형성된 블레이드 사이의 경계면에서의 전단력이 너무 크면, 구멍의 내면은 부스러질 수 있으며, 그렇게 되면 블레이드의 톱니들이 구멍의 내면으로부터 파지력을 풀어버릴 수 있다. 또한, 일단 이러한 록볼트가 그들의 하중 부담력을 상실하게 되면, 팽창 셸이 구멍의 내면 상에서의 파지력을 상실하게 되므로, 이들 록볼트의 효능은 즉각적으로 100%에서 0%로 변해버린다. 이는 매우 위험할 수 있다. 왜냐하면, 각각의 볼트가 여전히 하중을 부담하고 있는 지를 점검하도록 각각의 볼트를 개별적으로 시험하지 않는 경우, 그것의 하중 부담력을 상실한 채 장착되어 있는 볼트가 사실은 아무런 작용도 하지 않으면서 작업자에게는 여전히 작용하고 있는 것 같은 인상을 남길 수 있기 때문이다. 예컨대 시멘트 볼트와 같은 다른 타입의 앵커 볼트도 있으며, 이들도 지하 굴착 벽을 지지하는 데 사용된다. 시멘트 볼트는 기본적으로 시멘트에 의해 둘러싸여지고 기단부에 베어링 플레이트를 가지고 있는 톱니가 형성된 볼트로 이루어져 있다. 시멘트 볼트의 설치는 대개 기계식 볼트의 경우와 동일한 방식으로 길게 뻗은 구멍의 천공에 의해 시작되고, 보어 내부로의 두꺼운 접착 시멘트 반죽의 주입이 이어진다. 일단 시멘트가 주입되면, 길게 뻗은 톱니가 형성된 볼트는, 베어링 플레이트가 굴착 벽에 맞닿을 때까지, 보어 내로 맞물려 들어간다. 그러면 볼트는 암석층의 수렴 현상에 의해 하중을 부담하게 된다. 이 수렴 현상이 있는 동안에(굴착 벽은 암석층 내에 자연적으로 존재하고 지하 굴착에 의해 증폭되는 큰 압력으로 인해 스스로 폐쇄되는 경향이 있다), 볼트의 베어링 플레이트는 하중을 볼트로 전달하게 될 것이다. 시멘트/암석 접촉면과 시멘트/로드 접촉면 사이의 마찰력이 시멘트 볼트가 내부에 장착되어 있는 굴착 벽을 안정화시키는 데 기여하게 된다.

이런 타입의 볼트는 인장력에 저항성이 매우 크고, 기계적 볼트와 대조적으로, 모든 타입의 암석에 사용될 수 있으며, 연질 및 심하게 깨진 암석에도 사용될 수 있다. 또한, 이 타입의 볼트는 기계식 볼트보다 전단력에 훨씬 큰 저항성을 가지고 있고, 기계식 볼트와 대조적으로 전단력이 과도하게 되는 경우에 그것의 모든 하중 부담력을 상실하지 않는다. 그 반면에, 시멘트 볼트의 설치에는 많은 시간이 소요되고, 고가이며, 시멘트 펌프의 사용을 요하고, 여기저기 어질러져 성가시기 때문에 작업자에게 친화적이지 못하다. 또한, 예컨대 정상부 굴착 벽과 같은 수직 위치에서의 이와 같은 볼트의 설치는, 수직 보어 내에서의 시멘트 주입이 필요하기 때문에, 노동 강도가 매우 크다.

수지 볼트 또는 천공된 구멍의 바닥부 내로 그리고 굴착 벽 내로 타입(打入)되는 분할형 강제 튜브로 이루어지는 "스플릿 세트(Split Set)"의 마찰 볼트와 같은 기타 앵커 장치가 굴착 벽의 지지에 사용될 수 있지만, 이들은 모두 수많은 단점을 가지고 있다.

본 발명은 굴착 벽 속으로 뚫린 구멍과 적어도 부분적으로 맞물려서 굴착 벽을 안정화시키는 앵커 장치에 관한 것으로서,

- 상기 뚫린 구멍 속으로 맞물리는 원단부와, 상기 원단부와 대향하고 있는 기단부를 형성하는 길게 뻗은 지지 부재;

- 상기 기단부에 인접하여 상기 지지 부재에 장착되어 있으며 암석층의 외측 표면에 대하여 떠받치기 위한 베어링 부재; 그리고

- 상기 지지 부재에 장착되어 있으며 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍 속으로 맞물리기 위한 앵커 헤드;

를 포함하고 있고, 상기 앵커 헤드는, 상기 지지 부재에 장착되어 있으며, 신장될 수 있고 또한 반경방향으로 확대될 수 있는 탄성 물질로 된 가요성 팽창 부재; 및 상기 지지 부재에 이동가능하게 장착되어 있고, 상기 지지 부재와 상기 팽창 부재에 대해 상대 이동할 수 있게 장착되어 있고 상기 팽창 부재와 맞물릴 수 있으며, 상기 팽창 부재에 압력을 가하는 작동 부재;를 포함하고 있고, 상기 앵커 헤드를 상기 뚫린 구멍의 높이에서 상기 굴착 벽 속에 고정시키기 위해, 상기 작동 부재와 상기 팽창 부재는 서로 접촉되어 상기 팽창 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 작동 부재가 상기 팽창 부재에 압력을 가할 수 있도록 서로 상대적으로 이동되어야 하고, 그 결과 상기 팽창 부재의 상기 일부분은 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 내측 표면의 일부분과 마찰 접촉하게 된다.

본 발명의 제 1 실시예는, 상기 팽창 부재는 제 1 단부 및 제 2 단부, 그리고 상기 지지 부재와 맞물린 내측 캐버티를 형성하는 원기둥 형상의 탄성 팽창 외피인 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 지지 부재는 상기 원단부와 기단부 사이에서 뻗어 있는 길이방향의 축을 형성하는 길게 뻗은 강성 로드인 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 길게 뻗은 강성 로드는 적어도 부분적으로 나사부가 형성되어 있고, 상기 작동 부재는 적어도 부분적으로 나사부가 형성되어 있어서 상기 로드와 나사식으로 맞물리는 둘레 벽을 가진 길이방향의 내측 캐버티를 형성하고, 상기 작동 부재가 상기 로드를 따라서 축방향으로 나사식으로 이동되어 상기 팽창 외피에 대한 상기 작동 부재의 상대적인 변위를 가능하게 하기 위해, 상기 로드는 상기 길이방향의 축 둘레로 피벗가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 팽창 외피의 상기 캐버티는 상기 팽창 외피의 상기 제 1 단부에 인접해 있는 제 1 마우스를 형성하고, 상기 로드가 길이방향의 축 둘레로 피벗될 때 상기 작동 부재는 상기 로드를 따라서 축방향으로 이동가능한 삽입 부재를 포함하고 있고, 상기 제 1 단부에 적어도 인접해 있는 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티의 둘레면에 반경방향 바깥쪽으로 압력을 가하여, 상기 제 1 단부에 적어도 인접해 있는 상기 팽창 외피를 신장시키고 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 삽입 부재는 상기 제 1 마우스에 의해 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티 속으로 적어도 부분적으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 삽입 부재는 원뿔대형상 부분을 포함하고 있는 삽입 웨지이고, 상기 삽입 웨지는 상기 제 1 단부에 적어도 인접해 있는 상기 팽창 외피를 신장시키고 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 제 1 마우스에 의해 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티 속으로 적어도 부분적으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 로드에 고정 장착된 유지 부재를 더 포함하고 있고, 상기 팽창 외피의 상기 제 2 단부는 상기 팽창 외피를 반경방향 바깥쪽으로 신장시키기 위해서 상기 삽입 웨지가 내측 캐버티의 상기 제 1 마우스 속으로 맞물릴 때 상기 고정 유지 부재에 맞닿을 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 팽창 외피의 상기 캐버티는 상기 제 1 마우스에 대향하고 있고 상기 팽창 마우스의 상기 제 2 단부에 인접하여 위치되어 있는 제 2 마우스를 형성하고, 상기 유지 부재는 제 2 원뿔대형상 부분을 형성하는 제 2 삽입 웨지를 포함하고 있고, 상기 제 2 삽입 웨지는 상기 삽입 웨지가 상기 팽창 외피쪽으로 이동하여 상기 팽창 외피를 상기 제 2 삽입 웨지쪽으로 가압할 때 상기 팽창 마우스의 상기 캐버티의 상기 제 2 마우스 속으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 로드에 고정 장착된 유지 부재를 더 포함하고 있고, 상기 작동 부재는 상기 로드를 따라서 이동가능하고 상기 팽창 외피를 축방향으로 압축하여 반경방향으로 팽창시키기 위해 상기 팽창 외피를 상기 유지 부재에 대해 가압할 수 있는 가압 부재인 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 로드와 맞물려서 축방향으로 고정상태로 유지되어 있으며, 주 원통형 부분 및 상기 주 원통형 부분의 단부 중의 하나로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 후방 환형 스토퍼를 형성하는 중공 슬리브를 더 포함하고 있고, 상기 후방 스토퍼는 상기 유지 부재를 형성하고, 상기 슬리브의 상기 주 원통형 부분은 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티와 맞물리는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 가압 부재가 중공 환형상의 제 1 단부 부분을 가지고 있으며 상기 슬리브의 상기 주 원통형 부분과 미끄럼이동식으로 맞물리는 팽창 셸을 포함하고 있어서, 상기 팽창 외피가 상기 팽창 외피의 상기 환형 단부 부분과 상기 슬리브의 상기 후방 스토퍼 사이에서 쐐기식으로 고정될 수 있고, 상기 팽창 셸은 톱니가 형성된 외측 표면을 가지고 있는 다수의 블레이드를 포함하고 있고, 상기 가압 부재는 상기 나사부가 형성되어 있는 로드에 나사식으로 이동가능하게 장착되어 있으며 상기 팽창 셸쪽으로 이동가능한 삽입 웨지를 더 포함하고 있고, 상기 삽입 웨지는 상기 팽창 셸의 상기 블레이드들 사이에 맞물려서 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 둘레면에 상기 블레이드들을 부착시킬 수 있도록 상기 블레이드들을 벌어지게 하고, 상기 팽창 셸의 상기 제 1 단부 부분을 상기 슬리브의 상기 주 원통형 부분을 따라서 상기 팽창 외피에 대하여 미끄럼이동식으로 가압하여 상기 팽창 외피를 축방향으로 압축시키고, 그 결과 상기 팽창 외피가 반경방향으로 팽창되어 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 둘레면에 대해 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 베어링 부재는 베어링 플레이트인 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 앵커 장치가 보다 큰 부하에 견딜수 있도록, 상기 로드는 굴착 벽의 뚫린 구멍을 따라서 고정 지점의 갯수를 증가시키기 위해서 적어도 2 개의 앵커 헤드를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명의 실시예 중의 하나는, 상기 팽창 외피는 상기 팽창 외피의 외측 표면에 단단히 고정된 적어도 하나의 길게 뻗은 밴드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치이다.

본 발명은 또한 굴착 벽 속으로 뚫린 구멍과 적어도 부분적으로 맞물려서 암석층으로부터 굴착 벽을 안정화시키는 앵커 장치에 관한 것으로서,

- 상기 구멍의 내측 표면에 반경방향 바깥쪽으로 압력을 가하기 위한 외측 표면을 가지고 있으며, 굴착 벽의 뚫린 구멍 속으로 맞물리는 조정가능한 직경을 가진 튜브;

- 기단부에 인접하여 상기 튜브에 장착되어 있으며 암석 벽의 외측 표면에 대하여 떠받치기 위한 베어링 부재;

- 상기 튜브 속에 맞물려 있는 원단부와, 상기 원단부와 대향하고 있는 기단부를 형성하고, 상기 원단부와 기단부 사이에서 뻗어 있는 길이방향의 축을 형성하는 길게 뻗은 강성 로드; 그리고

- 상기 로드에 장착되어서 상기 튜브 속에 맞물려 있는 앵커 헤드;

를 포함하고 있고, 상기 앵커 헤드는, 상기 로드에 장착되어 있으며, 신장될 수 있고 또한 반경방향으로 확대될 수 있는 탄성 물질로 된 가요성 팽창 부재; 및 상기 로드에 이동가능하게 장착되어 있고, 상기 강성 로드와 상기 팽창 부재에 대해 상대 이동할 수 있게 장착되어 있고 상기 팽창 부재와 맞물릴 수 있으며, 상기 팽창 부재에 압력을 가하는 작동 부재;를 포함하고 있고, 상기 앵커 장치를 작동 상태로 만들기 위해서, 상기 로드 및 상기 앵커 헤드가 상기 튜브 속으로 맞물려야 하고, 상기 튜브는 미리 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍 속에 맞물려 있고, 상기 팽창 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 작동 부재가 상기 팽창 부재에 압력을 가할 수 있도록 상기 작동 부재와 상기 팽창 부재는 서로 맞물리기 위해서 서로 상대적으로 이동되어야 하고, 그 결과 상기 팽창 부재의 상기 일부분은 상기 구멍의 내측 표면에 대하여 상기 튜브의 상기 외측 표면에 의해 가해진 압력을 증가시킬 수 있도록 상기 튜브의 내측 표면에 대하여 반경방향의 압력을 가하게 된다.

본 발명은 또한 강성 로드에 설치되고 암석층으로부터 굴착 벽에 뚫린 구멍 속에 고정되는 앵커 헤드에 관한 것으로서,

- 상기 로드에 장착되어 있으며, 신장될 수 있고 또한 반경방향으로 확대될 수 있는 탄성 물질로 된 가요성 팽창 부재; 및

- 상기 로드에 이동가능하게 장착되어 있고, 상기 팽창 부재에 대해 상대 이동할 수 있게 장착되어 있고 상기 팽창 부재와 맞물릴 수 있으며, 상기 팽창 부재에 압력을 가하는 작동 부재;를 포함하고 있고, 상기 앵커 헤드를 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍의 높이에서 암석층에 고정시키기 위해, 상기 작동 부재와 상기 팽창 부재는 서로 접촉되어 상기 팽창 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 작동 부재가 상기 팽창 부재에 압력을 가할 수 있도록 서로 상대적으로 이동되어야 하고, 그 결과 상기 팽창 부재의 상기 일부분은 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 내측 둘레면과 마찰 접촉하게 된다.

본 발명은 또한 접근 갱도(access shaft)를 둘러싸는 불균일한 외측 표면을 포함하고 있는 불안정한 암석층을 안정화시키는 방법에 관한 것으로서,

a) 드릴링 머신을 사용하여 상기 외측 표면을 통하여 암석층 속에 적어도 하나의 길게 뻗은 캐버티를 형성하는 단계;

b) 상기 길게 뻗은 캐버티 속에 장착된 원단부 부분과, 상기 길게 뻗은 캐버티로부터 바깥쪽으로 돌출된 기단부 부분을 형성하는 강성의 길게 뻗은 로드를 포함하고 있는 앵커 장치를 설치하는 단계;

c) 상기 원단부 부분에서 시작하여 상기 강성 로드의 적어도 일부분을 상기 길게 뻗은 캐버티 속으로 맞물리도록 하여, 상기 로드에 장착된 상기 작동 부재 및 상기 탄성 팽창 부재도 상기 캐버티 속으로 맞물리고, 상기 베어링 플레이트 및 상기 장력 바이어스 장치는 상기 캐버티 바깥에서 암석층의 상기 외측 표면의 상기 환형 부분에 인접하여 배치되는 단계;

d) 상기 팽창 부재를 제 2 압축 조건으로 가압하기 위해서 상기 이동가능한 작동 부재를 상기 탄성 팽창 부재와 맞물리도록 상기 로드를 따라서 이동시키는 단계; 그리고

e) 상기 장력 바이어스 장치가 암석층의 외측 표면의 상기 환형 부분에 대하여 상기 베어링 부재를 마찰식으로 맞물리도록 상기 장력 바이어스 장치를 조정하는 단계; 를 포함하고 있고,

상기 암석층은 상기 길게 뻗은 캐버티를 둘러싸는 내측 표면을 형성하고 있고, 상기 외측 표면의 환형 부분은 상기 접근 갱도로 개방되어 있고,

상기 앵커 장치는 상기 로드에 장착된 탄성 팽창 부재를 더 포함하고 있고, 상기 팽창 부재는 제 1 언로드 상태에 있을 수 있으며, 제 2 압축 상태로 가압될 때 암석층의 상기 내측 표면에 대해 마찰식으로 맞물릴 수 있고, 상기 앵커 장치는 상기 팽창 부재에 인접하여 상기 로드에 이동가능하게 장착된 작동 부재를 더 포함하고 있고, 상기 앵커 장치는 상기 로드의 상기 기단부 부분에 베어링 부재 및 장력 바이어스 장치를 더 포함하고 있다.

본 발명은 또한 접근 갱도를 둘러싸는 불균일한 외측 표면을 포함하고 있고, 적어도 하나의 캐버티가 상기 외측 표면을 통하여 형성되어 있는 암석층의 불안정한 굴착 벽을 위한 앵커 장치에 관한 것으로서,

- 상기 캐버티 속에 장착되는 원단부 부분과, 상기 캐버티로부터 바깥쪽으로 돌출되는 기단부 부분을 포함하고 있고, 상기 캐버티 속에 맞물리는 길게 뻗은 강성 로드;

- 상기 로드의 상기 원단부 부분의 적어도 일부분에 장착되어 있고, 제 1 비가압 상태에서는 암석층의 내측 표면과 접촉하지 않지만, 제 2 압축 상태로 일단 가압되면 암석층의 내측 표면과 마찰식으로 맞물리는 탄성 팽창 부재;

- 상기 로드의 상기 원단부 부분에 장착되어 있고, 상기 팽창 부재를 작동시키기 위한 이동가능한 작동 부재;

- 상기 로드의 상기 기단부 부분에 장착되어 있는 베어링 부재; 그리고

- 상기 로드의 상기 기단부 부분에 장착되어 있고, 상기 베어링 부재를 암석층의 외측 표면의 상기 환형 부분에 대하여 맞물리도록 하는 장력 바이어스 장치;를 포함하고 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 앵커 볼트의 분해 사시도;

도 2는 특히 도 1에서 앵커 볼트의 앵커 헤드를 확대하여 도시한 사시도;

도 3a 및 3b는 도 1의 앵커 볼트를 횡단방향으로 나타내어 암석층 내로 드릴되는 수평방향 볼트로 앵커 볼트의 설치 순서를 제시하고 있는 암석층의 파단 수직 단면도;

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 앵커 볼트의 분해 사시도;

도 5는 특히 도 4의 앵커 볼트의 앵커 헤드를 확대하여 도시한 사시도;

도 6a 및 6b는 도 3a 및 3b와 유사한 도면으로, 도 4의 실시예의 앵커 볼트를 도시하고 있다는 것이 다른 도면;

도 6c는 도 6a 및 6b와 유사한 도면으로, 암석층 팽창 시의 앵커 볼트를 동적으로 도시하고 있다는 것이 다른 도면;

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 앵커 볼트의 분해 사시도;

도 8은 특히 도 7의 앵커 볼트에서 앵커 헤드를 확대하여 도시한 사시도;

도 9는 암석층 내에 천공된 구멍 내부에 장착된 도 7의 앵커 볼트를 횡단방향으로 나타내어, 구멍 내에 장착된 작동 위치에 있는 앵커 헤드를 보여주고 있는 암석층의 파단 수직 단면도;

도 10은 도 4와 유사한 도면으로, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 앵커 볼트의 복수 앵커 헤드를 도시하고, 작동 위치에 있는 볼트의 복수 앵커 헤드를 보여주고 있다는 것이 다른 도면;

도 11은 "스플릿 세트" 타입의 앵커 볼트의 사시도;

도 12는 "스플릿 세트"의 앵커 볼트와 도 1과 유사한 탄성 외피 앵커 볼트를 조합하여 수직 단면의 암석층 내부에 천공된 보어 내로 장착하고 있는, 본 발명의 제 5 실시예의 횡 단면도: 그리고

도 13 및 14는 각각 종래기술에 의해 교시된 팽창 셸 앵커 헤드의 확대 후방 사시도 및 전방 사시도.

도 1-12는 본 발명의 앵커 장치의 여러 가지 실시예를 도시하고 있다. 이들 앵커 장치들이 콘크리트 벽 또는 절벽과 같은 지지부를 필요로 하는 모든 종류의 벽에 사용될 수 있지만, 본 실시예의 설명은 설명의 편의성을 위해 예컨대 광산에서와 같은 암석 굴착 벽을 지지하기 위한 사용에 관해서만 다루도록 하겠다.

도 l 내지 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 앵커 볼트(10)를 보여준다. 앵커 볼트(10)는 스터드 볼트(12)로 불리며, 원단부(l2a) 및 기단부(l2b)를 구비한, 강성의 나사부가 형성되어 있는 로드(12)를 포함한다. 스터드 볼트(12)는 앵커볼트(10)의 목적에 따라 1/2 에서 3 미터의 길이를 가질 수 있다. 앵커 헤드(14)가 원단부(l2a) 측에서 스터드 볼트(12)에 장착된다. 이 앵커 헤드(14)는 굴착 벽에 뚫린 구멍 속으로 설치된다.

앵커 헤드(14)는 관의 형상으로 길게 뻗은 실린더 모양의 팽창 외피(18)를 가지며, 스터드 볼트(12)에 장착되는 팽창 부재를 포함하고, 관 형상의 내부 캐버티(18c)의 원주상 표면이 스터드 볼트(12)를 둘러싸서 스터드 볼트(12)에 헐거운 상태에서 장착된다.

앵커 헤드(14)는 두 개의 삽입 웨지를 더 포함한다: 이동가능한 삽입 웨지(16) 및 고정 삽입 웨지(20) 모두가 팽창 외피(18)의 마주 보는 쪽에서 스터드 볼트(12)에 장착된다. 삽입 웨지(16, 20)의 길이는 동일할 수도 동일하지 않을 수도 있다. 삽입 웨지(16, 20) 각각은 원통형 주 부분(l6a, 20a)를 구비하고, 각각 원통형 주 부분(l6a, 20a)의 바깥쪽 반경방향으로 그리고 후방방향으로 돌출한 후방 환형 스토퍼(l6b, 20b)를 구비한다. 또한 이러한 삽입 웨지(16, 20) 각각은 주 원통형 부분(16a, 20a)에서 축방향으로 앞쪽으로 돌출한 팁(tip) 형상을 가진 원뿔대 형상 부분(l6c, 20c)을 포함한다. 이동가능한 삽입 웨지(16)의 원뿔대형상 부분(l6c)의 팁은 팽창외피(18)의 내측 캐비티(18c)의 원단부쪽 입구(18a) 쪽을 향한다; 유사하게, 고정 삽입 웨지(20)의 원뿔대형상 부분(20c)의 팁은 팽창 외피(18)의 내측 캐버티(18c)의 기단부쪽 입구(18b)를 향한다.

삽입 웨지(16,20)의 원뿔대형상 부분(16c, 20c)의 자유단부는 팽창외피의 원통형 내측 캐버티(18c)의 지름보다 작은 지름을 갖는다. 반면에, 원뿔대형상 부분(16c, 20c)은, 삽입웨지의 주 원통형 부분(16a, 20a)을 향해 점점 지름이 커져서, 주 원통형 부분(16a, 20a)의 지름은 캐버티(18c)의 지름보다 커다. 삽입 웨지(16, 20) 각각은 관 형상이며, 내측 캐버티(16d, 20d)를 가진다. 이동가능한 삽입웨지(16)의 내측 캐버티(16d)에는 나사부가 형성되어, 이동가능한 삽입 웨지(16)는 스터드 볼트(12)에 나사결합된다. 나사부가 형성된 캐버티(16d)의 나사산이 스터더 볼트(12)의 나사산과 작용하여, 스터더 볼트가 길이방향의 축 주위로 회전하면, 스터더 볼트(12)에 대해 상대적으로 삽입웨지(16)의 축방향 이동을 가능하게 하며, 이하에서 자세히 설명한다. 고정 삽입 웨지(20)의 내측 캐버티(20d)에는 둘레에 나사부가 없는 고른 표면이 형성되어 있다.

이 캐버티(20d)는 스터드 볼트(12)와 웨지(20b)의 후방 스토퍼(20b)와 관련되어 O-링(22)와 접하고, 두 개의 너트(24, 24)에 의해서 축 방향으로 고정되어 유지되고, 두 개의 너트는 스터더 볼트(12)에 나사결합되어 서로에 대해서 견고하게 고정된다. 스터디 볼트(12)가 길이방향의 축 주위로 회전하면, 두 개의 너트(24,24)는 스터더 볼트(12)와 회전에서 서로 밀착되어 스터더 볼트(12)위에서 축 방향으로 움직이지 않게 된다. 따라서, 스터더 볼트(12)가 길이방향의 축 주위로 회전하는 경우, 삽입 웨지(20)의 후방 표면은 O-링에서 미끄러지고, 앵커 해드(14)는 스터더 볼트(12)에 대한 관계에서, 서로 나사산 결합된 두 개의 볼트(24,24)에 의해서 형성된, 축방향으로 고정된 조립체를 넘어서 스터더 볼트(12)의 기단부 쪽으로 이동할 수 없다.

삽입 웨지(16, 20)은 팽창외피(18)의 캐버티(18c)에 강제 삽입되어 팽창외피의 늘어남과 반경방향의 팽창을 유도한다. 팽창외피(18)가 삽입 웨지(16.20)에 의해 반경방향으로 팽창되지 않는 방법으로, 앵커 헤드(14)의 다른 구성요소가 장착된 경우에 대해 이하에서는 앵커 헤드(14)의 휴지위치라고 한다.(도 3a 참조). 삽입 웨지(16, 20)에 의해서 팽창 외피(18)가 반경방향으로 팽창된 경우에 대해서 이하에서는 팽창외피(18)의 작동위치라고 한다(도 3b).

스터드 볼트(12)에는, 그 기단부(12b)에 인접한 쪽에 통상의 베어링 플레이트(26)가 구비되고, 베어링 플레이트 가운데에 구멍이 형성되어 스터더 볼트(12)와 작용한다. 앵커 볼트(10)가 굴착벽에 형성된 구멍에 놓여진 경우, 이 플레이트는 굴착벽(P)의 외측 표면에 맞닿아(도 3a-3b) 앵커 볼트(10)의 부하를 받게된다. O-링(28)과 두 개의 너트(30, 31)가 스터드 볼트(12)에서 베어링 플레이트(26)와 스터더 볼트의 기단부(12b) 사이에서 장착된다. 두 개의 너트(30, 31)는 나사 체결되어 서로 결합되어 스터드 볼트(12)에 대해서 고정 조립체를 형성하며 즉 스터더 볼트(12)와 회전에서 일체가 되어, 회전용 툴이 굴착벽으로부터 튀어나와서 뚫린 구멍의 외측에 위치한는 부분을 이용하여 스터드 볼트(12)를 잡을 수 있게 하고, 길이방향 축 주위로 같이 회전하게 한다. 또한, 이 너트(30, 31)는 굴착 벽에 대항하여 베어링 플레이트(26)를 견고하게 체결하게 한다.

이제 앵커 볼트(10)을 설치하는 방법에 대해서 상세히 기술한다. 굴착벽에 앵커 볼트(10)를 설치하기 전에, 굴착 벽은 앵커 볼트를 수용할 수 있도록 준비가 되어야 한다. 첫째로, "배경기술"부분에서 이미 설명한 바와 같이, 굴착벽에서 떨어져 나갈 위험성이 있는 불안정한 암석들을 제거해야 한다. 그리고 굴착벽의 암석에 길게 뻗은 구멍(T)를 형성한다(도 3a-3b); 이 구멍은 나사 송곳이 구비되고 회전/충격 기능을 가진 암석용 드릴에 의하여 형성될 수 있다. 이 구멍은 바람직하게는 암석벽의 외측 표면(S)에 수직하게 형성되며, 볼트 길이에 대응하는 깊이를 가져야 한다; 전형적으로는 구멍(T)은 스터드 볼트에 비해서 약 10 센티미터(4 인치) 정도 길게 형성된다. 구멍(T)의 직경은, 앵커 헤드(14)가 휴지위치에 있을 때 즉 팽창외피(18)가 삽입웨지(16, 20)에 의해서 반경방향으로 늘어나지 않은 상태에서, 팽창 외피(18)의 직경보다 약간 커야 한다.

굴착벽에 구멍(T)가 형성된 후에는 앵커 볼트(10)가 그 속으로 설치된다. 앵커 헤드(14)의 원단부(12a) 가까이 제공된 스터드 볼트(12)를 구멍(T)에 장착하기 전에, 앵커 헤드는 미리 조절되어야 한다. 도 3a에 도시된 것처럼, 휴지위치에 도달하도록 조절되어야 한다. 이 휴지위치에서는 삽입 웨지(16, 20)의 원뿔대형상 부분(16c, 20c)은 팽창 외피(18)의 캐비티(18c)에 부분적으로 접하고, 원뿔대형상 부분(16c, 20c)의 외측 표면이 팽창외피(18)의 캐버티(18c)의 주위 벽에 맞닿아 접하되, 팽창외피(18)는 삽입 웨지(16, 20)에 의해서 반경방향의 늘어남은 없는 상태 이다. 이 조절은 이동가능한 삽입 웨지(16)가 수동적인 나사 조임에 의해서 팽창외피 캐비티(18c)의 원단부쪽 입구(18a)를 향해 이동하게 하여, 팽창외피(18)가 삽입 웨지(16, 20) 사이에서 약간 쐐기질 때까지 함으로써 행한다.

그리고나서, 휴지위치에서 앵커 헤드(14)가 구비된 스터드 볼트(12)가 구멍(T) 속으로 들어간다. 휴지위치에서 앵커 헤드(14)가 구멍(T)에 장착될 때, 직경이 구멍(T)보다 작은 팽창외피(18)는 구멍(T)의 다듬어 지지않은 아래쪽 면에서 중력에 의한 마찰을 받는다. 이것은 도 3a의 단면도에서 명확한데, 여기서 팽창외피(18)의 아래쪽 면이 구멍(T)의 내면에 접하고 있다.

그리고, 스터드 볼트(12)는 주어진 방향으로, 길이방향 축 주위로 회전된다(도 3a의 화살표 A로 가리키는 것처럼). 적절한 회전용 툴(미도시)이 스터드 볼트의 회전을 위해 사용되는데 예를 들면, 암석층에 구멍(T)를 형성할 때 사용된 암석용 드릴이 사용되는데 이 경우에는 나사 송곳 대신에 너트 소켓이 구비된다. 이 회전용 툴의 소켓은 너트(30)에 접하고, 이 너트에 회전력을 주기 위해 툴이 작동된다. 너트(30)는 인접한 너트(31)에 대항하여 나사 체결되어 있어, 너트(30)의 회전이 스터드 볼트(12) 위에서 너트(31)의 이동을 일으키지 않고, 스터드 볼트(12)는 너트(30)과 일체로 길이방향 축 주위로 회전한다.

스터드 볼트(12) 길이방향의 축 주위로 회전될 때, 팽창 외피(18)는 암석에 형성된 구멍을 접하고 있는 거친 표면에 접하여 마찰을 일으키기 때문에 회전하지 않게되고, 구멍(T)을 둘러싸고 있는 암석과 팽창 외피(18)의 마찰 접촉은 그 자체로 팽창 외피가 스터드 볼트(12)hk 회전하는 것을 피하게 한다. 또한 이동가능한 삽입 웨지(16)는 팽창 외피(18)와 마찰 접촉을 하게 되고, 이동가능한 삽입 웨지(16) 그 자체의 팽창 외피(18)에 대한 마찰 접촉에 의해서 팽창 외피가 스터드 볼트(12)와 같이 회전하는 것을 막는 이동가능한 삽입 웨지(16)의 보유가 가능하다. 이러한 방법으로, 이동가능한 삽입 웨지(16)는 팽창 외피(18)에 대해서 그리고 구멍(T) 주위의 암석 표면에 대해서, 스터드 볼트(12)가 회전하는 경우에도, 회전하지 않게 되고, 이것이 이동가능한 삽입 웨지에 대한 관계에서 스터드 볼트(12)의 상대적인 회전을 가능하게 하고, 결과적으로 이동가능한 삽입 웨지(16)(내부 캐비티(16d)에 나사 형성됨)의 스터드 볼트(12)(외측 표면에 나사부가 형성됨)에 대한 나사산 이동을 가능하게 한다.

스터드 볼트(12)가 구멍(T)에 놓여지고 앵커 헤드(14)가 휴지위치에 조절된 경우에 스터드 볼트(12)를 주어진 방향으로 회전시키면, 스터드 볼트(12) 위에서 삽입 웨지(16)의 나사 죄임이 시작되고, 이동가능한 삽입 웨지(16)가 팽창 외피(18) 쪽으로 이동하게 되는데, 이것은 도 3a의 화살표 B로 표시되어 있다. 삽입 웨지(16)의 팽창 외피(18) 쪽 이동을 위해서 스터드 볼트(12)를 회전하는 방향은 그 위에 형성된 나사산 방향에 따른다. 축방향의 이러한 이동은 한편으로는 팽창 외피(18)를 고정 삽입 웨지(20) 쪽으로 힘을 가하고(도 3a에서 화살표 C로 표시됨), 팽창 외피(18)는 적어도 부분적으로 삽입 웨지(20)의 주위를 접하게 된다. 또한 이동가능한 삽입 웨지(16)의 축 방향 이동은 동시에 그것을 팽창 외피(18) 캐비티(18a)의 입구(18a) 속으로 점점 들어가게 하고, 원뿔대형상 부분(16c) 및/또는 주 원통형 부분(16a)이 적어도 부분적으로 입구(18a) 속에서 접하게 된다.

그러므로, 스터드 볼트가 구멍(T)내로 밀어넣어질 때와 앵커 헤드(14)가 그 레스트 위치에서 조정될 때 상기 스터드 볼트(12)를 주어진 방향으로 피벗시킴으로써, 스터드 볼트(12)에서 삽입 웨지(16)의 나사죄기가 개시되고, 이에 따라 도 3a에서 화살표 B로 지시된 바와 같이 팽창 외피(18) 쪽으로 이동가능한 삽입 웨지(16)의 축방향으로 변위시킨다. 명확하게는, 팽창 외피(18) 쪽으로 삽입 웨지(16)를 변위시키도록 스터드 볼트(12)가 피벗될 수 있는 쪽 방향은 거기에 만들어진 나사산의 진로에 따른다. 이러한 축 방향 변위는 한편 고정 삽입 웨지(20) 쪽으로 팽창 외피(18)를 가압시켜(도 3a에서 화살표 C로써 제시된 바와 같이), 팽창 외피(18)는 적어도 부분적으로 삽입 웨지(20) 주위를 둘러싸서 결합한다. 더욱이, 삽입 웨지의 원뿔대형상 부분(16c) 및/또는 그 주 원통형 부분(16a)이 적어도 부분적으로 이동가능한 삽입 웨지(16)의 축방향의 변위는 동시에 팽창 외피(18)의 캐버티(18c)의 마우스(18a)로 상기 에지의 점진적인 결합을 허용한다.

삽입 웨지(16, 20)의 주 원통형 부분(16a, 20a)의 외측 직경이 팽창 외피(18)의 내부 캐버티(18c)의 직경보다 더 크기 때문에, 이러한 팽창 외피(18)의 캐버티(18c)내로 삽입 웨지(16, 20)의 결합은 스트레칭과 적어도 상기 외피의 한 부분의 반경 방향의 팽창을 유발하고, 이에 따라 작동 위치에 있는 앵커 헤드의 경사(tilting)에 있어서, 팽창 외피(18)는 도 3b에 도시된 바와 같이 굴착 벽에 뚫린 구멍(T)의 내부면에 대해 타이트하게 적용된다. 따라서 강한 마찰력이 팽창 피복(18)과 구멍(T)을 둘러싼 암석면 사이에 생성되고, 상기 구멍은 압축되고, 상기 구멍(T)을 둘러싼 암석에 앵커 헤드(14)의 앵커를 고정되게 한다.

스터드 볼트(12)의 피벗 운동은 피벗 저항이 한계값(threshold value)에 도달될 때까지 계속되고, 상기 피벗 저항은 암석 내로 뚫린 구멍의 내측 표면에 대하여 앵커 헤드(14)에 의해 반경 방향으로 적용된 압력의 함수이다. 일단 이 한계값에 도달되면, 앵커 헤드는 암석층에 앵커된다고 여겨진다.

일단 암석에 있는 앵커 베드(14)의 앵커가 완료되면, 굴착 벽(P)의 표면으로부터 공간을 갖게 되는 플레이트(26)는 굴착 벽(P)의 표면(S)에 대해 적용되어야 하고, 연속된 나사조임 너트(31) 및 베어링 플레이트 쪽의 너트(30)에 의해 상기 면에 대하여 압력이 유지되어야 한다. 일단 베어링 플레이트(26)가 굴착 벽의 표면에 대하여 맞닿아 타이트하게 되면, 앵커 볼트(10)에 하중이 걸려 작동하고, 이에 따라 굴착 벽(P)의 지지에 기여한다.

본 발명의 실시예로서 도 1-3b의 앵커 볼트(10)와 같은 본 발명의 앵커 볼트는, 도 11 및 도 12에 도시된 것과 같은 종래 기계제의 앵커 볼트(소위 암석볼트)와 관련된 여러 장점을 개시하고 있다. 본 명세서에서 상기 "배경 기술" 부에 개시된 도 13-14의 앵커 볼트(410)는 스터드 볼트(412)와, 스터드 볼트(412)의 원단부에 매우 근접하여 장착된 팽창 셸(414)을 포함한다. 이 팽창 셸(414)은 4개의 블레이드(418)로 이루어지는데, 상기 블레이드는 그 단부(418a)에 의해 서로 상호 연결되고 링(422)에 의해 함께 유지된다. 이들 블레이드는 스터드 볼트(412)를 둘러싸고, 이들의 외측 표면은 도 13 및 14에 도시된 바와 같이, 삼각형 단면 형상을 갖는 복수의 톱니부(419)에 의해 거칠게 만들어진다. 4개의 블레이드(418)는 U자 형상의 유지 부재(424)에 의해 스터드 볼트의 원단부에 유지된다. 콘 형상의 이동 가능한 삽입 웨지(416)는 스터드 볼트(412)의 원단부에 나사조여져 장착된다. 삽입 웨지(416)에 대해 주어진 방향 쪽으로 스터드 볼트(412)를 피벗시킴으로써, 삽입 웨지는 4개의 블레이드(418) 쪽으로 스터드 볼트(412)를 따라서 나사조임 작동하에서 운동하고, 상기 블레이드가 따로 떨어지도록 4개의 블레이드(418) 사이에서 결합할 수 있다.

볼트(410)가 그 지지부용 암석 굴착 벽 내로 뚫린 구멍에 장착될 때 그리고 스터드 볼트가 팽창 웨지에 대해 피벗될 때, 팽창 셸은 개방될 것이고, 즉, 4개의 블레이드(418)가 따로 떨어지고 스터드 볼트(412)로부터 점차 멀어지도록 이동하고, 톱니부(419)는 압력을 가하고, 굴착벽 내로 뚫린 구멍의 내측 표면 둘레를 파지한다. 스터드 볼트(412)의 기단부(도시되지 않음)에 의해 근접하여 장착된 종래의 베어링 플레이트(도시되지 않음)는 굴착 벽의 외측 표면에 대하여 나사조여져 앵커 볼트(410)에 하중이 걸린다.

톱니가 형성된 블레이드를 갖는 이러한 앵커 볼트는 여러 단점이 있다. 실제로, 톱니가 형성된 블레이드(418)의 그립은 뚫린 구멍을 둘러싸는 암석 표면에서 제한적이고, 즉 구멍의 둘레면에 따로 맞물린 톱니부(419)의 팁만이 팽창 셸을 거기에 앵커시키게 한다. 더욱이, 암석층이 진동하는 경우에 이 암석층에 볼트가 장착되고, 예를 들면 인접한 블라스트 또는 잇따르는 지면 블로우(암석의 급격하고 예기치 못한 팽창으로 이루어진 자연적인 현상) 때문에, 주 전단력이 블레이드(418)와 뚫린 구멍을 둘러싼 암석 표면 사이의 접촉면에 나타나는 동안에, 볼트는 예를 들면 톱니부(419)에 의해 파지된 암석 부분을 쪼개어 부숨으로써 즉시 그 하 중이 없어진다. 이러한 연질의 또는 부서진 암석으로 이루어진 굴착 벽에 이러한 볼트가 사용될 때 이러한 진동에 대한 민감도는 여전히 보다 크게 되고, 이러한 경우에는 약한 진동조차도 충분히 블레이드 톱니부가 구멍의 둘레면을 부서지게 하고 붕괴시킬 수 있고, 볼트의 하중 손실을 생성시킨다. 이러한 이유 때문에, 이들 볼트는 연질의 또는 부서진 암석으로 만들어진 굴착 벽에 통상적으로 사용될 수 없다.

본 발명의 탄성 팽창 외피의 앵커 볼트는 이들 문제점을 해결하도록 채택된 한편, 설치가 용이하고 저렴하다. 실제로, 이 스터드 볼트가 피벗되어 앵커 헤드가 작동 위치로 경사질 때, 팽창 외피는 뚫린 구멍을 둘러싸는 암석 표면에 대해 가압되고, 팽창 외피가 탄성적으로 변형가능한 재료로 만들어지기 때문에, 팽창 외피의 외측 표면의 주위는 구멍의 내측 표면에 대해 맞닿아서, 대응하는 불규칙한 표면과 완전하게 어울리도록 변형한다.

그러므로, 구멍의 내측 표면에서의 앵커 헤드의 앵커는 이러한 구멍 표면에 대해 팽창 외피의 주위 모두에 타이트하게 적용되어 실시되고, 불규칙한 표면 특징부에도 분명히 적용되어, 접촉 면적을 최대화시키고, 이에 따라 앵커 헤드와 구멍의 내부면 사이의 마찰력을 최대화시킨다.

이러한 특징은 종래 기계제의 앵커 볼트에 대해 유리하고, 보어에서의 앵커는 보어 표면에서의 제한된 많은 톱니부의 별도의 맞물림에 제한된다. 더욱이, 종래 기계제의 앵커 볼트의 팽창 셸은 구멍의 표면에 형성된 불규칙한 표면 특징부에 적용될 수 없고, 암석과 볼트 사이의 접촉면에 전단력이 발생되면 암석은 부서지기 쉽다. 본 발명의 탄성 팽창 외피 볼트로써, 약한 진동은 구멍 표면의 보다 부서지기 쉬운 탄성 외피의 변형을 일으킨다. 이것은 암석이 연질이거나 부서질지라도, 암석이 암석층에서의 진동의 경우에도 암석의 본래 모습을 유지시킨다. 따라서 전단력이 팽창 외피와 구멍의 내측 표면 사이에서 발생될지라도 탄성 외피의 변형 가능성은 앵커 볼트가 그 하중을 유지시킨다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예가 도 4-6c에 도시된 바와 같이 고려되었다. 이러한 실시예에 있어서, 도 1-3b의 실시예의 구조물과 유사한 구조물이 설치되었고, 이들 부재 번호는 도 1-3b의 실시예의 것에 대응하나, 100번 대로 표시되어 있다(예를 들면, 도 1-3b에서 부재번호 10의 앵커 볼트는 도 4-6c의 실시예에서는 부재번호 110이다).

도 4-6c는 도 1-3b의 볼트와 유사한 앵커 볼트(110)를 도시하나, 여러 특징의 차이로 그들과 상이하다. 무엇보다, 스터드 볼트(112)는 그 총 길이부에 나사형성되는 대신에, 2개의 단부 부분에만 나사부가 형성되어 있다. 기단부(112b)에 근접하여 위치된 나사부가 형성되어 있는 부분은 2개의 너트(130, 131)의 스터드 볼트(112)상에서 나사조여지고, 원단부(112a)에 근접하여 위치된 다른 나사부가 형성되어 있는 부분은 이동가능한 삽입 웨지(116)의 나사조임을 가능하게 한다. 더욱이, 도 1-3b의 실시예에서 서로에 대해 나사조여진 2개의 너트(24, 24)로 형성된 고정 조립체는 스터드 볼트(112)의 중앙에 나사부가 형성되어 있지 않은 부분과 일체이고 이 부분에 대해 가압된 강철 튜브(124)로 교체된다. 튜브(124)는 스터드 볼트(112)가 그 길이방향 축 주위로 피벗될 때 상기 볼트와 일체로 회전할 수 있 다. 더욱이, 팽창 외피(118)에는 연질의 탄성 물질로 만들어진 4개의 길게 뻗은 밴드(119)가 제공되고, 팽창 외피(118)의 외측 표면의 주위에 규칙적으로 떨어져 위치한다. 이들 밴드(119)는 예를 들면 팽창 외피(118)보다 더 짧고, 고정 삽입 웨지(120)와 면하는 팽창 외피(118)의 단부 부분에 장착되고; 선택적으로 이들 밴드는 팽창 외피와 동일한 길이를 갖는다. 결국, 이동가능한 삽입 웨지(116)는 단지 하나의 주 원통형 부분(116a) 및 원뿔대 형상 부분(116c)을 포함하며, 이 웨지는 후방 스토퍼(16b)를 더 포함한, 도 1-3b의 이동가능한 삽입 웨지(16)와 대조적이다.

앵커 볼트(110)의 장착방법은 앵커 볼트(10)의 장착방법과 유사하다. 먼저, 앵커 헤드(114)는 두 개의 삽입 웨지(116, 120)사이의 팽창 외피(118)에 약간 쐐기를 가하기 위해 수동으로 삽입 웨지(116)를 나사식으로 회전시킴으로써 조정된다. 그런 후, 그 위에 앵커 헤드(114)가 장착되는 스터드 볼트(112)는 굴착 벽(P)에 미리 뚫려 있는 구멍(T)으로 들어 가고, 밴드(119)는 도 6a에 도시된 것처럼 구멍(T)의 내부 표면과 가볍게 맞물린다. 그 후, 스터드 볼트(112)는 도 6a의 화살표 D로 표시된 것처럼 그것의 길이방향 축선 둘레에서 피벗 운동을 한다. 밴드(119)는 구멍의 내부 표면과 맞물려 있어, 팽창 외피(118)를 유지하므로, 스터드 볼트(112)의 회전 운동에도 불구하고 팽창 외피는 고정적으로 유지된다. 팽창 외피(118)에 대한 가동 삽입 웨지(116)의 마찰 맞물림으로 인하여, 스터드 볼트(112)가 회전 운동하는 경우라도, 가동 삽입 웨지(116)는 고정적으로 유지된다. 따라서, 스터드 볼트(112)를 피벗 운동시킴으로써, 스터드 볼트(112)는 삽입 웨지(116)에 대하여 피벗 운동하고, 이로써 삽입 웨지(116)는, 도 6a의 화살표 E에 의해 표시된 것처럼, 팽창 외피(118)쪽으로 나사식으로 이동해서, 그것의 캐버티(118c)속으로 점진적으로 파고 들어 갈 수 있고, 그 결과 팽창 외피(118)는 반경 방향으로 늘어 나서 도 6b에 도시된 것처럼, 구멍(T)의 내부 표면에 대해서 압착된다.

앵커 볼트(110)는 앵커 볼트가 설치되는 암석층의 변형의 경우에도 충분히 기능을 발휘할 수 있다. 이러한 변형 예는 암석층을 구성하는 암석 블록의 상대적인 변위로 구성되는 암석층의 팽창(또는 이완)인데, 이것은 암석층의 부피 팽창을 발생시킨다. 따라서, 암석층의 이완의 경우에, 굴착 벽은 도 6c의 화살표 H로 도시된 것처럼 팽창하고 서로에 대해서 근접하려는 경향이 있고, 이 볼트가 장착되는 구멍(T)도 확장하는 경향을 가지고 있다. 암석층의 팽창은 인접한 곳에서의 발파중에 일어나기 쉽다.

도 6c는 암석층의 팽창에 후속하는 앵커 볼트(110)의 거동을 도시한다. 암석 층이 팽창해서, 구멍(T)이 확장될 때, 베어링 플레이트(126)는, 도 6c의 화살표 F로 표시된 바와 같이, 팽창하여 근접하게 될 벽(P)의 표면(S)에 의해 당겨진다. 베어링 플레이트(126)는 그것과 함께 스터드 볼트(112)를 당기고, 이에 의해 화살표 G로 표시된 것처럼, 스터드 볼트는 구멍(T)으로부터 바깥쪽으로 축방향으로 끌어 당겨져서, 결국 스터드 볼트(112) 상에 나사결합된 삽입 에지(116)를 당겨 온다. 이러한 삽입 웨지(116)의 구멍(T)의 외부로의 이동은 팽창 외피(118)의 변위를 가져 오지 않는다. 왜냐하면, 팽창 외피는 구멍(T)의 내부 표면상에 견고하게 파지되어 있기 때문이다. 암석층이 이완되고, 굴착 벽이 팽창될 때, 그리고 베어 링 플레이트(126)에 의한 매우 강력한 인장력이 스터드 볼트(112)에 전달될 때, 삽입 웨지는 볼트의 부하 손실을 야기하기 보다는 강제로 파고 들어 가서 팽창 외피의 캐버티(118c)내에서 슬라이드된다. 즉, 도 1 내지 도 3b의 실시예의 삽입 웨지(16)에 반하여, 삽입 웨지(116)에는 후방 스토퍼가 구비되어 있지 않으므로, 삽입 웨지(116)는 도 6c에 도시한 것처럼, 팽창 외피(118)의 캐버티(118c)의 안쪽으로 슬라이드하여 들어 가고, 삽입 웨지(116)는 그 캐버티내에 있을 때 팽창 외피(118)를 반경방향으로 늘리고 구멍의 표면에 대하여 팽창 외피(118)를 연속적으로 압착한다. 후방 스토퍼가 없는 삽입 웨지(116)는 팽창 외피의 캐버티(118c)를 따라 슬라이드할 수 있으므로, 앵커 볼트(110)는 구멍(T)의 연장을 수용할 수 있고, 암석층의 팽창에도 불구하고 그것의 부하를 유지할 수 있다.

이것이 현재의 기계적 앵커 볼트와 비교했을 때 주 개선점이다. 종래의 기계적 앵커 볼트는 암석층의 팽창을 수용하는 어떠한 수단도 가지고 있지 않기 때문에, 암석층이 팽창하면 톱니가 형성되어 있는 블레이드와의 접촉점 레벨에서 구멍의 원주방향의 암석 표면이 붕괴되거나, 앵커 헤드가 구멍을 둘러싸고 있는 암석 표면으로부터 "파지되어 있지 않음(ungrip)"의 상태에 있는 경우, 베어링 플레이트에 과도한 바이어스력을 발생시키면 베어링 플레이트가 파손된다.

본 발명의 또 다른 실시예가 도 7 내지 9에 도시되어 있다. 이들 도면에서 도 1 내지 3b의 실시예와 유사한 구조물은 동일한 부재 번호를 갖고 있지만, 200계열로 표시되어 있다. 예컨대, 앵커 볼트의 부재 번호는 도 1 내지 3b도의 실시예에서는 10이지만 도 7 내지 9의 실시예에서는 210이다.

이 실시예에서, 스터드 볼트(212)에는 그 전 길이에 걸쳐서 나사가 형성되어있고, 그것의 원단부(212a)부근에 앵커 헤드(214)가 구비되어 있다 이 앵커 헤드(214)는 나사가 형성되어 있고 서로에 대해 조여지는 두 개의 너트(224)의 어셈블리를 포함하고 있고, 이 너트들은 스터드 볼트(212)와 함께 일체로 회전한다. 중공 슬리브(221)는 스터드 볼트(112)에 장착되어 있고, 이 중공 슬리브의 내부 캐버티(221c)는 매끄럽고 나사가 형성되어 있지 않고, 그것의 리드 표면은 오-링(222)과 맞닿고, 서로에 대해 나사에 의해 맞닿는 두 개의 너트(224)와 맞닿는다. 이 슬리브(221)에는 주 원통형부(221a)뿐만 아니라 이 주 원통형부(221a)의 단부중 하나에 위치된 환형상부의 직경보다 더 큰 직경의 후방 스토퍼(221b)가 일체로 형성되어 있다. 팽창 외피(218)는 슬리브(221)의 주 원통형부(221a)의 둘레에 끼워지는데, 이 팽창 외피의 내부 캐버티(218c)는 슬리브(221)의 주 원통형부(221a)의 외경에 대응하는 직경을 가지고 있다; 팽창 외피(218)는 슬리브의 주 원통형부(221a)보다 짧다. 더욱이, 앵커 헤드(214)는 팽창 셸(217)을 포함하고 있다. 이 팽창 셸(217)은 중공 환형상 베이스(217a)의 일부분을 형성하는데, 이 중공 환형상 베이스에 톱니가 형성된 외부 표면을 가지고 있는 네 개의 블레이드(217b)가 일체로 연결되어 있다. 이 중공 환형상 베이스(217a)는 슬리브(221)의 주 원통형부(221a)의 외경에 대응하는 직경을 가지고 있고, 중공 환형상 베이스(217a)는 축선 방향으로 슬라이딩 진입하여 슬리브의 주 원통형부(221a)에 고정된다. 또한, 원뿔대형상이고, 스터드 볼트(212)에 나사 결합된 삽입 웨지(216)는 네 개의 블레이드(217b)사이에 진입할 수 있다. 도 7에는 삽입 웨지(216)에는 네 개의 평탄부 (216a)가 형성되어 있고, 이들 평탄부에는 대응하는 블레이드(217b)가 각각 위치되어 있다.

앵커 볼트(210)의 장착 방법에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 앵커 헤드(214)는 삽입 웨지(216)가 팽창 셀의 네 개의 블레이드(217b)사이에 진입하도록 조정되어야 하는데, 이 때 삽입 웨지(216)는 블레이드(217)에 압력을 가하지 않고 이들 블레이드의 사이를 벌리지 않는다. 이 앵커 헤드(215)의 구성은 도 8에 도시되어 있다. 앵커 헤드(215)가 구비된 스터드 볼트(212)는 굴착 벽에 형성된 구멍으로 들어 간다. 스터드 볼트(212)는 소정의 방향으로 피벗 운동하고, 팽창 셸의 블레이드(217b)는 구멍의 내부 표면에 마찰이 있는 상태로 놓여 있고 블레이드(217b)는 삽입 웨지(216)의 평탄부(216a)와 맞물려 있으므로, 삽입 웨지는 스터드 볼트(212)와 함께 회전되는 것이 방지되고, 삽입 웨지(216)에 대한 스터드 볼트(212)의 상대운동이 일어나고, 여기에서 삽입 웨지(216) 의 팽창 셸(217)로의 나선 운동이 일어난다. 삽입 웨지(216)의 팽창 셸(217)로의 축선 방향 변위에 의해 블레이드(217b)가 반경방향으로 벌어지고, 이 블레이드의 외부 표면은 구멍(T)의 표면에 대해 압착되어 파지된다. 동시에, 삽입 웨지(216)의 팽창 셸(217)로의 축선 방향 변위에 의해 팽창 셸이 팽창 외피(218)쪽으로 푸시되고 팽창 셸의 중공 환형상부(217a)는 슬리브의 주 원통형부(221a)를 따라서 슬라이드하고 나서 팽창 외피(218)를 축선 방향으로 압착된다. 팽창 셸(217)에 의한 팽창 외피(218)의 점진적인 축방향 압착은 팽창 외피(218)의 반경 방향의 팽창을 유도하고, 이에 의해 팽창 외피(218)는 점진적으로 아치형상을 갖게 된다. 따라서 팽창 외피(218)는 직경방향으 로 넓어지고, 도 9에 도시된 것처럼, 팽창 외피는 굴착 벽(P)의 내부 표면에 대해서 압착된다.

그러므로 압축된 팽창 외피(218)는 두 가지의 목적을 가지고 있다. 첫째로, 구멍의 내측 표면상에 간격을 두고 뻗어 있는 톱니가 형성된 블레이드의 바이트 동작(biting action)과 함께, 팽창 외피(218)가 구멍에 외접하는 단단한 면에 대하여 확실하게 접하고 있다는 사실은, 앵커 헤드(214)와 구멍의 표면 사이에 마찰력을 생성하여 앵커 헤드(214)가 암석층에 단단히 고정되도록 할 수 있다. 게다가, 팽창 외피는 탄성 물질에 의해 만들어져서 변형되었을 때 원래 형상으로 되돌아 오려는 경향을 가지기 때문에, 팽창 외피는 팽창 셸(217) 상에 스프링 역할을 한다. 실제로, 축방향으로 압축될 때, 팽창 외피는 팽창 셸의 환형 중공부(217a)상을 가압하고, 만약 진동 및 강한 전단력이, 톱니가 형성된 블레이드(217b)와 구멍의 표면 사이의 경계에서 톱니가 형성된 블레이드에 의해 암석의 붕괴를 발생시킨다면, 탄성 팽창 외피(218)는 약간 팽창하여 고정된 상태를 유지하는 팽창 웨지(216)를 향하여 팽창 셸(217)을 더욱 가압하고, 이는 블레이드(217b)로 하여금 구멍의 내측 둘레면을 향하여 뻗은 것을 증가하도록 할 수 있고, 외측의 톱니가 형성된 표면에서 구멍의 내부 표면상에 그립(grip)을 되찾도록 할 수 있다.

도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예가 실시될 수 있다. 앵커 볼트(510)의 본 실시예는 다수의 앵커 헤드(514)가 설치된 스터드 볼트(512)를 포함한다. 본 실시예의 앵커 볼트(510)는 구멍을 따라 암석 안에 복수의 고정점을 포함한다는 장점이 있으며, 따라서 더 큰 하중에 저항할 수 있다.

또한, 도 11 및 도 12에 도시된 본 발명의 다른 실시예가 실시될 수 있다. 본 실시예의 앵커 장치(310)는 "스플릿 세트(Split Set)"이라고 널리 알려진 앵커 볼트를 사용하는데, 그것의 길이를 따라 전부 뻗은 슬릿(311e) 뿐만 아니라, 기단부(311a) 및 원단부(311b)를 정의하는 스틸 튜브(311)를 포함한다. 튜브(311)의 기단부(311a)는 벌어져서 그 안에 립(311c)을 형성하고, 링(311d)을 유지하게 된다. 차례로, 링(311d)은 그 중심에 구멍이 뚫리고 튜브(311)에 의해 맞물려, 베이링 플레이트(326)를 유지하도록 형성된다. 또한, 도 11로부터, 튜브(311)의 원단부는 약간 더 얇고, 그 안에서 그것의 직경은 튜브의 중심부에 비하여 더 작다.

도 11에 도시된 튜브(311)와 같은 "스플릿 세트" 타입의 튜브는 벽을 지지하기 위하여 단독으로 사용될 수 있다. 먼저 그것의 설치는 튜브의 중심부보다 더 작은 직경을 가지는 구멍을 드릴링하는 것을 포함한다. 그에 따라, 튜브(311)의 짧은 원단부가 구멍 내부에 맞물리고, 튜브(311)는 그것의 기단부(311a)에 의해 망치질 되어 튜브가 드릴링된 구멍에 점진적으로 맞물리게 된다. 튜브(311)는, 구멍을 드릴링하기 위해 사용되는 충격/회전 드릴링 머신의 충격 기능을 사용하여 구멍 내부로 내려갈 수 있다. 튜브(311)의 중심부는 구멍보다 직경이 더 크므로, 튜브를 구멍 안에 맞물릴 수 있도록 하기 위하여 튜브의 직경을 구멍의 직경에 맞출 수 있도록, 슬릿이 점차적으로 패쇄되면서, 구멍 안에서의 그것의 맞물림은 튜브의 단단한 조임을 발생시킨다. 튜브(311)는, 베어링 플레이트(326)가 굴착 벽의 외측 표면에 대하여 단단히 접하게 될 때까지 구멍의 내부로 이동된다.

구멍 내부에 맞물릴 수 있도록 하기 위하여 더 작은 직경으로 변형되는 튜브 (311)의 탄성 능력은, 튜브를 스프링처럼 작용하게 하고, 그것의 원래의 변형되지 않은 형상이 되도록 계속하여 튜브를 가압한다. 이것은 튜브(311)의 외부 표면이 구멍의 내측 표면상에 반경방향 바깥쪽으로 압력을 가하여, 이러한 방법으로 튜브의 외부 표면과 구멍의 내부 표면 사이에 마찰력을 발생시켜 구멍 내부에 튜브가 단단히 고정되도록 한다.

이러한 튜브(311)는 굴착 벽에 설치된 경우에 암석층의 팽창을 도모할 수 있다는 장점이 있다. 실제, 암석층이 팽창하는 경우에 굴착 벽은 스스로 폐쇄되는 경향이 있고 드릴링된 구멍은 길이가 늘어나는 경향을 가지는데, 이 경우에 튜브는 베어링 플레이트(326)에 의해 이동될 수 있고, 이는 폐쇄하는 벽에 의해 야기되고, 튜브는 구멍에 대하여 미끄러질 수 있다. 그러나, 이러한 볼트는 매우 강한 하중을 견딜 수는 없다.

본 발명은, 볼트의 저항을 증가시키기 위하여 앞서 설명한 바와 같이 탄성 팽창 외피를 갖춘 앵커 볼트의 실시예 중 하나와 함께 "스플릿 세트" 타입의 앵커 볼트를 사용하여 실시할 수 있다. 튜브(311)에서 앵커 볼트(310)(앵커 볼트(310)는 도 1 내지 3b의 앵커 볼트(10)과 유사하지만, 베어링 플레이트를 포함하고 있지 않음)를 결합함으로써, 튜브(311)가 굴착 벽에 드릴링된 구멍에 맞물린 후에, 그리고 작동 위치에서 앵커 헤드(314)를 기울이기 위한 방법으로 스터드 볼트(312)를 피벗회전함으로써, 탄성 팽창 외피(318)는 튜브(311)의 내측 표면에 대하여 반경방향으로 압축되고, 또한 구멍의 내측 표면에 대하여 스틸 튜브(311)를 가압한다. 이에 따른 결과는, 스플릿(split) 튜브의 스프링 효과를 완성하여 튜브(311)의 외 측 표면과 드릴링된 구멍을 외접하는 암석의 내측 표면 사이의 마찰력을 증가시키는 것이고, 이에 따라, 튜브(311)/앵커 볼트(310) 조립체가 단독으로 사용되는 "스플릿 세트" 타입의 스틸 튜브(311)에 비하여 더 큰 하중에 저항할 수 있도록 한다는 것이다.

본 발명의 앵커 볼트의 다른 실시예(도면에 미도시)는, 베어링 플레이트가 그것의 기단부에 단단히 고정되는 스터드 볼트를 포함할 수 있고, 슬리브(도 7의 슬리브(221)과 유사함)상에 설치되는 팽창 외피를 가진 앵커 헤드를 포함하고, 슬리브는 주 원통형 부분 및 후방 스토퍼를 형성한다. 또한, 앵커 헤드는 스터드 볼트 상에 형성된 제1 중공 나사부 및 제 2 중공부를 형성하는 가압 부재를 포함하는데, 제2 중공부는, 나사산이 형성되지 않은 내측 캐버티를 가지고 있고, 팽창 외피가 슬리브의 후방 스토퍼와 제 2 중공부 사이에 위치하는 방법으로 슬리브의 원통형 부에 미끄럼이동식으로 맞물린다. 상기 가압 부재가 슬리브의 후방 스토퍼에 대하여 팽창 외피를 축방향으로 압축하도록 하기 위하여, 가압 부재는, 가압 부재를 회전함으로써 스터브 볼트를 따라 나사를 조임으로써 작동 중에 끌어당겨 질 수 있다. 팽창 외피를 축방향으로 압축함으로써, 그것은 반경방향의 팽창을 견딜 것이고 아치형 형상을 가질 것이고(도 9와 같이), 또한 암석에서 앵커 헤드를 고정하기 위하여 구멍에 외접하는 표면에 대하여 단단히 가압할 것이다.

본 발명의 다른 실시예(도면에 미도시)에서, 앞서 설명한 실시예의 스터드 볼트는 다른 어떤 적절한 지지 부재로 교체될 수 있다. 예를 들어, 드릴링된 구멍의 전체 길이에 대하여 뻗어 있는 신장된 스터드 볼트 상에 설치되는 것보다, 탄성 팽창 외피 앵커 헤드는 작동 부재(삽입 웨지, 슬리브 등)뿐만 아니라 팽창 외피에 설치되는 볼트를 포함할 수 있으며, 이에 대하여 작동 부재는 팽창 외피 상에 압력을 가하고 작동 위치에서 앵커 헤드를 기울이기 위하여 이동할 수 있다. 이 경우에, 지지 부재는, 베어링 플레이트와 같은 굴착 벽의 외측 표면에 대하여 인접할 수 있는 인접 부재에 앵커 헤드를 서로 연결하기 위해 사용되는 단단한 금속 케이블일 수 있다. 케이블은, 굴착 벽을 확실히 지지하기 위하여, 암석층에 고정된 앵커 헤드와 베어링 플레이트 사이에 단단히 고정된다.

당업자는 앞서 설명한 것과 다른 앵커 볼트의 다른 실시예를 또한 실시할 수 있다. 편의상 이러한 모든 실시예가 설명되지는 않지만, 특허청구범위의 범위 내에서 다른 실시예들이 도출될 수 있음은 자명하다.

Claims

굴착 벽 속으로 뚫린 구멍과 적어도 부분적으로 맞물려서 굴착 벽을 안정화시키는 앵커 장치로서,

상기 뚫린 구멍 속으로 맞물리는 원단부와, 상기 원단부와 대향하고 있는 기단부를 형성하는 길게 뻗은 지지 부재;

상기 기단부에 인접하여 상기 지지 부재에 장착되어 있으며 암석층의 외측 표면에 대하여 떠받치기 위한 베어링 부재; 그리고

상기 지지 부재에 장착되어 있으며 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍 속으로 맞물리기 위한 앵커 헤드;

를 포함하고 있고, 상기 앵커 헤드는,

상기 지지 부재에 장착되어 있으며, 신장될 수 있고 또한 반경방향으로 확대될 수 있는 탄성 물질로 된 가요성 팽창 부재; 및

상기 지지 부재에 이동가능하게 장착되어 있고, 상기 지지 부재와 상기 팽창 부재에 대해 상대 이동할 수 있게 장착되어 있고 상기 팽창 부재와 맞물릴 수 있으며, 상기 팽창 부재에 압력을 가하는 작동 부재;

를 포함하고 있고,

상기 앵커 헤드를 상기 뚫린 구멍의 높이에서 상기 굴착 벽 속에 고정시키기 위해, 상기 작동 부재와 상기 팽창 부재는 서로 접촉되어 상기 팽창 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 작동 부재가 상기 팽창 부재에 압 력을 가할 수 있도록 서로 상대적으로 이동되어야 하고, 그 결과 상기 팽창 부재의 상기 일부분은 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 내측 표면의 일부분과 마찰 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 팽창 부재는 제 1 단부 및 제 2 단부, 그리고 상기 지지 부재와 맞물린 내측 캐버티를 형성하는 원기둥 형상의 탄성 팽창 외피인 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 지지 부재는 상기 원단부와 기단부 사이에서 뻗어 있는 길이방향의 축을 형성하는 길게 뻗은 강성 로드인 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 길게 뻗은 강성 로드는 적어도 부분적으로 나사부가 형성되어 있고, 상기 작동 부재는 적어도 부분적으로 나사부가 형성되어 있어서 상기 로드와 나사식으로 맞물리는 둘레 벽을 가진 길이방향의 내측 캐버티를 형성하고, 상기 작동 부재가 상기 로드를 따라서 축방향으로 나사식으로 이동되어 상기 팽창 외피에 대한 상기 작동 부재의 상대적인 변위를 가능하게 하기 위해, 상기 로드는 상기 길이방향의 축 둘레로 피벗가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 팽창 외피의 상기 캐버티는 상기 팽창 외피의 상기 제 1 단부에 인접해 있는 제 1 마우스를 형성하고, 상기 로드가 길이방향의 축 둘레로 피벗될 때 상기 작동 부재는 상기 로드를 따라서 축방향으로 이동가능한 삽입 부재를 포함하고 있고, 상기 제 1 단부에 적어도 인접해 있는 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티의 둘레면에 반경방향 바깥쪽으로 압력을 가하여, 상기 제 1 단부에 적어도 인접해 있는 상기 팽창 외피를 신장시키고 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 삽입 부재는 상기 제 1 마우스에 의해 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티 속으로 적어도 부분적으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 삽입 부재는 원뿔대형상 부분을 포함하고 있는 삽입 웨지이고, 상기 삽입 웨지는 상기 제 1 단부에 적어도 인접해 있는 상기 팽창 외피를 신장시키고 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 제 1 마우스에 의해 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티 속으로 적어도 부분적으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 로드에 고정 장착된 유지 부재를 더 포함하고 있고, 상기 팽창 외피의 상기 제 2 단부는 상기 팽창 외피를 반경방향 바깥쪽으로 신장시키기 위해서 상기 삽입 웨지가 내측 캐버티의 상기 제 1 마우스 속으로 맞물릴 때 상기 고정 유지 부재에 맞닿을 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 팽창 외피의 상기 캐버티는 상기 제 1 마우스에 대향하고 있고 상기 팽창 마우스의 상기 제 2 단부에 인접하여 위치되어 있는 제 2 마우스를 형성하고, 상기 유지 부재는 제 2 원뿔대형상 부분을 형성하는 제 2 삽입 웨지를 포함하고 있고, 상기 제 2 삽입 웨지는 상기 삽입 웨지가 상기 팽창 외피쪽으로 이동하여 상기 팽창 외피를 상기 제 2 삽입 웨지쪽으로 가압할 때 상기 팽창 마우스의 상기 캐버티의 상기 제 2 마우스 속으로 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 로드에 고정 장착된 유지 부재를 더 포함하고 있고, 상기 작동 부재는 상기 로드를 따라서 이동가능하고 상기 팽창 외피를 축방향으로 압축하여 반경방향으로 팽창시키기 위해 상기 팽창 외피를 상기 유지 부재에 대해 가압할 수 있는 가압 부재인 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 로드와 맞물려서 축방향으로 고정상태로 유지되어 있으며, 주 원통형 부분 및 상기 주 원통형 부분의 단부 중의 하나로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 후방 환형 스토퍼를 형성하는 중공 슬리브를 더 포함하고 있고, 상기 후방 스토퍼는 상기 유지 부재를 형성하고, 상기 슬리브의 상기 주 원통형 부분은 상기 팽창 외피의 상기 내측 캐버티와 맞물리는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 가압 부재가 중공 환형상의 제 1 단부 부분을 가지고 있으며 상기 슬리브의 상기 주 원통형 부분과 미끄럼이동식으로 맞물리는 팽창 셸을 포함하고 있어서, 상기 팽창 외피가 상기 팽창 외피의 상기 환형 단부 부분과 상기 슬리브의 상기 후방 스토퍼 사이에서 쐐기식으로 고정될 수 있고, 상기 팽창 셸은 톱니가 형성된 외측 표면을 가지고 있는 다수의 블레이드를 포함하고 있고, 상기 가압 부재는 상기 나사부가 형성되어 있는 로드에 나사식으로 이동가능하게 장착되어 있으며 상기 팽창 셸쪽으로 이동가능한 삽입 웨지를 더 포함하고 있고, 상기 삽입 웨지는 상기 팽창 셸의 상기 블레이드들 사이에 맞물려서 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 둘레면에 상기 블레이드들을 부착시킬 수 있도록 상기 블레이드들을 벌어지게 하고, 상기 팽창 셸의 상기 제 1 단부 부분을 상기 슬리브의 상기 주 원통형 부분을 따라서 상기 팽창 외피에 대하여 미끄럼이동식으로 가압하여 상기 팽창 외피를 축방향으로 압축시키고, 그 결과 상기 팽창 외피가 반경방향으로 팽창되어 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 둘레면에 대해 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 베어링 부재는 베어링 플레이트인 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 앵커 장치가 보다 큰 부하에 견딜수 있도록, 상기 로드는 굴착 벽의 뚫린 구멍을 따라서 고정 지점의 갯수를 증가시키기 위해서 적어도 2 개의 앵커 헤드를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 팽창 외피는 상기 팽창 외피의 외측 표면에 단단히 고정된 적어도 하나의 길게 뻗은 밴드를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
굴착 벽 속으로 뚫린 구멍과 적어도 부분적으로 맞물려서 암석층으로부터 굴착 벽을 안정화시키는 앵커 장치로서,

상기 구멍의 내측 표면에 반경방향 바깥쪽으로 압력을 가하기 위한 외측 표면을 가지고 있으며, 굴착 벽의 뚫린 구멍 속으로 맞물리는 조정가능한 직경을 가진 튜브;

기단부에 인접하여 상기 튜브에 장착되어 있으며 암석 벽의 외측 표면에 대하여 떠받치기 위한 베어링 부재;

상기 튜브 속에 맞물려 있는 원단부와, 상기 원단부와 대향하고 있는 기단부를 형성하고, 상기 원단부와 기단부 사이에서 뻗어 있는 길이방향의 축을 형성하는 길게 뻗은 강성 로드; 그리고

상기 로드에 장착되어서 상기 튜브 속에 맞물려 있는 앵커 헤드;

를 포함하고 있고, 상기 앵커 헤드는,

상기 로드에 장착되어 있으며, 신장될 수 있고 또한 반경방향으로 확대될 수 있는 탄성 물질로 된 가요성 팽창 부재; 및

상기 로드에 이동가능하게 장착되어 있고, 상기 강성 로드와 상기 팽창 부재에 대해 상대 이동할 수 있게 장착되어 있고 상기 팽창 부재와 맞물릴 수 있으며, 상기 팽창 부재에 압력을 가하는 작동 부재;

를 포함하고 있고,

상기 앵커 장치를 작동 상태로 만들기 위해서, 상기 로드 및 상기 앵커 헤드가 상기 튜브 속으로 맞물려야 하고, 상기 튜브는 미리 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍 속에 맞물려 있고, 상기 팽창 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 작동 부재가 상기 팽창 부재에 압력을 가할 수 있도록 상기 작동 부재와 상기 팽창 부재는 서로 맞물리기 위해서 서로 상대적으로 이동되어야 하고, 그 결과 상기 팽창 부재의 상기 일부분은 상기 구멍의 내측 표면에 대하여 상기 튜브의 상기 외측 표면에 의해 가해진 압력을 증가시킬 수 있도록 상기 튜브의 내측 표면에 대하여 반경방향의 압력을 가하게 되는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.
강성 로드에 설치되고 암석층으로부터 굴착 벽에 뚫린 구멍 속에 고정되는 앵커 헤드로서,

상기 로드에 장착되어 있으며, 신장될 수 있고 또한 반경방향으로 확대될 수 있는 탄성 물질로 된 가요성 팽창 부재; 및

상기 로드에 이동가능하게 장착되어 있고, 상기 팽창 부재에 대해 상대 이동할 수 있게 장착되어 있고 상기 팽창 부재와 맞물릴 수 있으며, 상기 팽창 부재에 압력을 가하는 작동 부재;

를 포함하고 있고,

상기 앵커 헤드를 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍의 높이에서 암석층에 고정시키기 위해, 상기 작동 부재와 상기 팽창 부재는 서로 접촉되어 상기 팽창 부재의 적어도 일부분을 반경방향으로 팽창시키기 위해서 상기 작동 부재가 상기 팽창 부재에 압력을 가할 수 있도록 서로 상대적으로 이동되어야 하고, 그 결과 상기 팽창 부재의 상기 일부분은 상기 굴착 벽의 뚫린 구멍을 둘러싸는 내측 둘레면과 마찰 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 앵커 헤드.
접근 갱도를 둘러싸는 불균일한 외측 표면을 포함하고 있는 불안정한 암석층을 안정화시키는 방법으로서,

a) 드릴링 머신을 사용하여 상기 외측 표면을 통하여 암석층 속에 적어도 하나의 길게 뻗은 캐버티를 형성하는 단계;

b) 상기 길게 뻗은 캐버티 속에 장착된 원단부 부분과, 상기 길게 뻗은 캐버 티로부터 바깥쪽으로 돌출된 기단부 부분을 형성하는 강성의 길게 뻗은 로드를 포함하고 있는 앵커 장치를 설치하는 단계;

c) 상기 원단부 부분에서 시작하여 상기 강성 로드의 적어도 일부분을 상기 길게 뻗은 캐버티 속으로 맞물리도록 하여, 상기 로드에 장착된 상기 작동 부재 및 상기 탄성 팽창 부재도 상기 캐버티 속으로 맞물리고, 상기 베어링 플레이트 및 상기 장력 바이어스 장치는 상기 캐버티 바깥에서 암석층의 상기 외측 표면의 상기 환형 부분에 인접하여 배치되는 단계;

d) 상기 팽창 부재를 제 2 압축 조건으로 가압하기 위해서 상기 이동가능한 작동 부재를 상기 탄성 팽창 부재와 맞물리도록 상기 로드를 따라서 이동시키는 단계; 그리고

e) 상기 장력 바이어스 장치가 암석층의 외측 표면의 상기 환형 부분에 대하여 상기 베어링 부재를 마찰식으로 맞물리도록 상기 장력 바이어스 장치를 조정하는 단계;

를 포함하고 있고,

상기 암석층은 상기 길게 뻗은 캐버티를 둘러싸는 내측 표면을 형성하고 있고, 상기 외측 표면의 환형 부분은 상기 접근 갱도로 개방되어 있고,

상기 앵커 장치는 상기 로드에 장착된 탄성 팽창 부재를 더 포함하고 있고, 상기 팽창 부재는 제 1 언로드 상태에 있을 수 있으며, 제 2 압축 상태로 가압될 때 암석층의 상기 내측 표면에 대해 마찰식으로 맞물릴 수 있고, 상기 앵커 장치는 상기 팽창 부재에 인접하여 상기 로드에 이동가능하게 장착된 작동 부재를 더 포함 하고 있고, 상기 앵커 장치는 상기 로드의 상기 기단부 부분에 베어링 부재 및 장력 바이어스 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 불안정한 암석층을 안정화시키는 방법.
접근 갱도를 둘러싸는 불균일한 외측 표면을 포함하고 있고, 적어도 하나의 캐버티가 상기 외측 표면을 통하여 형성되어 있는 암석층의 불안정한 굴착 벽을 위한 앵커 장치로서,

상기 캐버티 속에 장착되는 원단부 부분과, 상기 캐버티로부터 바깥쪽으로 돌출되는 기단부 부분을 포함하고 있고, 상기 캐버티 속에 맞물리는 길게 뻗은 강성 로드;

상기 로드의 상기 원단부 부분의 적어도 일부분에 장착되어 있고, 제 1 비가압 상태에서는 암석층의 내측 표면과 접촉하지 않지만, 제 2 압축 상태로 일단 가압되면 암석층의 내측 표면과 마찰식으로 맞물리는 탄성 팽창 부재;

상기 로드의 상기 원단부 부분에 장착되어 있고, 상기 팽창 부재를 작동시키기 위한 이동가능한 작동 부재;

상기 로드의 상기 기단부 부분에 장착되어 있는 베어링 부재; 그리고

상기 로드의 상기 기단부 부분에 장착되어 있고, 상기 베어링 부재를 암석층의 외측 표면의 상기 환형 부분에 대하여 맞물리도록 하는 장력 바이어스 장치;

를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 앵커 장치.