KR20070003850A - Single pass drilling apparatus, use a one-piece drill bit, method and rock bolt for single pass rock bolting - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보강, 굴착의 안정화, 로드 뱅크 드릴링, 벤치 드릴링, 관의 설치 또는 케이스 드릴링 영역에서 독립항의 전제부에 따른 단일 패스 드릴 장치, 록볼트, 드릴비트의 용도 및 단일 패스 록볼팅 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the use of single pass drill devices, rock bolts, drill bits and single pass rock bolting methods according to the preamble of the independent claim in the areas of reinforcement, stabilization of excavation, rod bank drilling, bench drilling, pipe installation or case drilling. will be.
굴착을 보강하기 위한 록볼트의 설치는 일반적으로 2개의 구분된 단계로 실시된다. 대게, 구멍이 드릴되고 볼트가 구멍에 삽입되어 조여지거나 그라우트 (rout) 로 마무리되기 전에 드릴강 및 드릴비트가 추출된다. 단일 패스 록 볼팅은 제거될 볼트를 삽입하기 위한 드릴강의 제거단계를 없앰으로써 이 2 단계가 동시에 실시되도록 한다. 단일 패스 볼팅의 장점은 볼트 설치를 위해 요구되는 시간을 최소화하고, 수동 또는 반수동 볼팅과 비교할 때 드릴링 장비 운전자들의 안전성을 향상시키며, 공정의 완전 자동화를 위한 전망을 더욱 밝게 한다. 추가적인 장점은 수동 또는 반수동 볼팅과 비교할 때 록볼트 설치의 향상된 질과 정확도이다. 구멍의 직경은 록볼트 성능에 있어서, 예컨대 스플릿 세트 (split-set), 볼트와 같은 마찰의 측면에서 중요하다. 또한, 단일 패스 볼팅의 추가적 인 장점은 볼트가 이미 구멍에 있기 때문에 드릴비트를 회수할 때 구멍이 붕괴할 수 없다는 것이다. 이러한 점들은 볼트가 항상 설치된 것과 같은 훨씬 나은 효과를 유도하여, 즉 붕괴되는 구멍이 생기지 않을 것이다.Installation of rock bolts to reinforce the excavation is generally carried out in two separate steps. Usually, the drill steel and the drill bit are extracted before the hole is drilled and the bolt is inserted into the hole and tightened or finished with a grout. Single pass lock bolting eliminates the removal of the drill steel for inserting the bolt to be removed so that these two steps are performed simultaneously. The advantages of single pass bolting minimize the time required for bolt installation, improve the safety of drilling machine operators when compared to manual or semi-manual bolting, and brighten the prospect for full automation of the process. An additional advantage is the improved quality and accuracy of rock bolt installation compared to manual or semi-manual bolting. The diameter of the hole is important for rock bolt performance, for example in terms of friction such as split-sets, bolts. An additional advantage of single pass bolting is that the hole cannot collapse when retrieving the drill bit because the bolt is already in the hole. These points will lead to a much better effect as the bolt is always installed, i.e. there will not be a hole to collapse.
단일 패스 볼팅에서 종래의 시도는 말단 부근에 제공된 드릴비트를 갖는, 드릴 강의 역할도 하는 혁신적인 록볼트에 집중되어 왔다. 이러한 장치는 회전식 드릴링 방법 또는 회전식/타격식 드릴링 방법에 사용되고, 일반적으로 견고한 지면 상태에는 적절하지 않다. 드릴비트를 재사용하지 않는 현존하는 견고한 지면 타격식 록볼트는 비용문제가 부담이 된다. 매우 다양한 루프 볼트 (roof bolt) 가 존재하며, 이들 중 한 특정 형태는 볼트 전체의 길이를 통해 형성된 중앙 보어 (bore) 를 갖는 관형 (예, 스플릿 세트, 스웰렉스 (Swellex) 등) 이다. 케이싱을 통한 추출에 적합한 드릴비트는 복잡하며, 비쌌다. 종래의 단일 패스 록볼트의 드릴링 속도에 대한 비트 비용의 가격 경쟁력은, 특화된 록볼트의 사용 및 복잡하고 회수가능한 비트의 배타적 사용에 기인하여 이해하기가 어려웠다. 그럼에도, 자기 (self) 드릴링 루프 볼트의 설치의 장점이 비자기 (non-self) 드릴링형을 압도한다.Prior attempts at single pass bolting have focused on innovative rock bolts, which also serve as drill steel, with drill bits provided near the ends. Such devices are used in rotary drilling methods or rotary / hit drilling methods and are generally not suitable for solid ground conditions. Existing rigid ground blow rock bolts that do not reuse drill bits are costly. There are a wide variety of roof bolts, one particular type of which is tubular (eg, split set, Swellex, etc.) with a central bore formed through the entire length of the bolt. Drill bits suitable for extraction through the casing were complex and expensive. The cost competitiveness of the bit cost over the drilling speed of conventional single pass rockbolts has been difficult to understand due to the use of specialized rockbolts and the exclusive use of complex and recoverable bits. Nevertheless, the advantages of the installation of self drilling loop bolts overwhelm the non-self drilling type.
본 발명의 드릴링 장치, 록볼트, 드릴비트의 용도 및 방법의 일 목적은, 종래 기술과 관련된 전술한 문제점을 실질적으로 극복하거나, 적어도 이에 대한 대안을 제공하는 것이다.One object of the use and method of the drilling device, rock bolt, drill bit of the present invention is to substantially overcome, or at least provide an alternative to, the aforementioned problems associated with the prior art.
본 발명의 또 다른 목적은 루프 볼트용 단일 패스 드릴링 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a single pass drilling device for a loop bolt.
본 발명의 또 다른 목적은 관형의 확장가능한 자기 드릴링 루프 볼트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a tubular expandable magnetic drilling loop bolt.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 종류의 루프 볼트보다 사용하는데 비용이 적게 들기 때문에, 광산업에 보다 매력적으로 사용될 수 있는 루프 볼트용 단일 패스 드릴링 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a single pass drilling device for a loop bolt that can be used more attractively in the mining industry because it is less expensive to use than the above mentioned kind of loop bolt.
본 발명의 또 다른 목적은 오늘날의 기계화된 시스템과 비교할 때 더 간단하고 더 작은 장착물을 사용가능케 하는 루프 볼트용으로 최적화된 단일 패스 드릴링 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a single pass drilling apparatus optimized for loop bolts which allows for simpler and smaller mountings compared to today's mechanized systems.
본 발명의 또 다른 목적은 드릴비트의 재사용이 가능한 루프 볼트용 단일 패스 드릴링 장치에 사용되는 드릴비트의 용도를 제안하는 것이다.It is a further object of the present invention to propose the use of a drill bit for use in a single pass drilling device for a loop bolt which is reusable.
명세서 전반에 걸쳐, 다른 문맥상의 요구가 없으면, "포함한다 (comprise)" 는 단어 또는 그의 변형 ("comprises" 또는 "comprising") 은 언급된 단일체 (integer) 또는 단일체의 그룹을 포함하는 것을 의미하며, 다른 임의의 단일체 또는 단일체의 그룹을 배제하는 것을 의미하지 않는다.Throughout the specification, unless otherwise required by context, the word "comprise" means that the word or variations thereof ("comprises" or "comprising") includes the stated entity or group of units; , Does not mean excluding any other monolith or group of monoliths.
첨부된 도면은 본 발명의 전술한 실시형태를 나타낸다. 도면 및 관련 설명의 특정은 본 발명의 후술할 넓은 기재의 일반성을 대체하는 것은 아니다.The accompanying drawings show the foregoing embodiments of the invention. The specification of the drawings and related descriptions do not replace the generality of the broad description set forth below.
도 1a ~ 도 1g 는 본 발명에 따른 장치를 사용한 단일 패스 루프 볼팅의 절차를 개략적으로 나타낸다.1A-1G schematically illustrate the procedure of single pass loop bolting using the device according to the invention.
도 1h 는 도 1d 와 유사한 구멍에서의 드릴링 장치의 단면을 나타낸다.FIG. 1H shows a cross section of the drilling device in a hole similar to FIG. 1D.
도 1k 는 도 1e 와 유사한 구멍에서의 드릴링 장치의 단면을 나타낸다.FIG. 1K shows a cross section of the drilling device in a hole similar to FIG. 1E.
도 1l 은 본 발명에 따른 드릴링 장치의 분해도를 나타낸다.1l shows an exploded view of a drilling device according to the invention.
도 2a 및 도 2b 는 도 1c 에 따른 드릴링 장치의 측면도 및 본 발명에 따른 드릴비트의 단부도를 나타낸다.2a and 2b show a side view of a drilling device according to FIG. 1c and an end view of a drill bit according to the invention.
도 3a 및 도 3b 는 도 1h 및 도 1k 와 유사한 견지의 단일 패스 볼팅용 드릴링 장치의 대체 실시형태를 나타낸다.3A and 3B show an alternative embodiment of a drilling apparatus for single pass bolting in a similar manner to FIGS. 1H and 1K.
도 4a 및 도 4b 는 도 1h 및 도 1k 와 유사한 견지의 본 발명에 따른 단일 패스 볼팅용 드릴링 장치의 대체 실시형태를 나타낸다.4a and 4b show an alternative embodiment of a drilling apparatus for single pass bolting according to the invention in a manner similar to FIGS. 1h and 1k.
도 5a 및 도 5b 는 도 1h 및 도 1k 와 유사한 견지의 본 발명에 따른 단일 패스 볼팅용 드릴링 장치의 대체 실시형태를 나타낸다.5a and 5b show an alternative embodiment of a drilling apparatus for single pass bolting according to the invention in a similar manner to FIGS. 1h and 1k.
도 1a ~ 도 1g 는 본 발명에 따른 단일 패스 드릴링 장치 (10) 를 나타낸다. 단일 패스 드릴링 장치 (10) 는 여러 부분을 포함한다. 기다란 드릴강 (11) 에는, 드릴링 방향 (F) 을 기준으로, 전단부 (12) 및 후단부 (13) 가 있다. 전단부 (12) 는 나사 (15), 테이퍼 (taper) 또는 베이오니트 (bayonet) 연결 (도시되지 않음) 을 포함하는 연결부를 포함한다. 일체형 드릴비트 (16) 에는 기계가공 (machining) 수단 (17, 18) 이 있다. 드릴비트 (16) 는 나사 (20), 테이퍼 또는 베이오니트 연결 (도시되지 않음) 을 포함하는 연결부를 통해서 드릴강에 연결될 수 있다. 단일 패스 드릴링 장치 (20) 는 적어도 부분적으로 드릴강 (11) 을 포위하는 록볼트 (21) 를 또한 포함한다. 드릴비트의 최대 직경 치수는 록볼트의 최소 직경보다 더 작다.1a to 1g show a single
본 발명에 따른 단일 패스 드릴링 장치 (10) 의 기본적인 사상은 드릴강을 포위하는 볼트를 사용해 천공한 후, 문제없이 비트를 회수하는 것이다. 비트 부분의 손실이 없다.The basic idea of the single
드릴비트 (16) 는 참고 도면 도 1k 또는 도 2a 및 2b 와 같이 구성될 수 있다. 일체형 드릴비트 (16) 에는 일체부 2개, 즉 파일럿부 (14) 의 축 (CL1) 이 구멍 (22) 의 축 (CL2) 과 일치하는 곳에 장치 (10) 전체를 적절하게 유도하기에 충분하게 긴 파일럿부 (14) 및 리머부 (19) 가 있다. 파일럿부 (14) 의 중심 축 또는 중앙선 (CL1) 은 드릴링 동안 록볼트의 중심 축과 실질적으로 일치하지만, 드릴비트를 회수하는 동안에는 그러하지 않다. 리머부 (19) 의 중심축 또는 중앙선 (CL2) 및 드릴강 (11) 의 축은 일치하지만, 구멍 (22) 의 축 (CL3) 으로부터 실질적으로 이격되어 있다. 파일럿부 및 리머부의 단면은 반드시 원형일 필요가 없기 때문에, 축 (CL1, CL2) 은 각 부분의 평균 중앙선을 나타내는 것으로 이해하여야 한다.The
일체형 록 드릴비트 (16) 는 몸체 (25) 및 초경합금 수단, 즉 치즐 (chisel) 및/또는 버튼 (17, 18 및 17', 18') 을 포함한다. 드릴비트의 몸체는 강으로 제조되었다. 몸체 (25) 는 실질적으로 원추형인 파일럿부 (14) 및 실질적으로 원추형인 리머부 (19) 를 포함한다. 파일럿부 (14) 는 도 2b 에서 볼 수 있듯이 원형 단면을 가질 수 있다. 파일럿부에는 직경방향으로 확장된 치즐 (chisel)(17) 또는 2개의 직경방향으로 마주보는 전면 버튼 (17') 을 지지 (carry) 하는 전면부가 있다. 리머부 (19) 는 도 2b 에서 볼 수 있듯이 원형 단면을 가질 수 있다. 리머부에는 3개의 전면 버튼 (18) 또는 4개의 전면 버튼 (18') 을 지지하는 전면부가 있다. 전면부는 볼록형 또는 실질적으로 평면일 수 있다. 버튼 (18, 18') 은 리머부 상에서 주변 아치를 형성할 수 있다. 버튼 (18, 18') 은 리머부의 외주변부를 어느 정도 관통하여, 드릴링 동안 강 몸체보다 어느 정도 더 큰 직경의 구멍을 기계가공할 수도 있다. 플러시 매개물 (flush medium) 이 통과할 수 있는 인접한 리머 버튼들 사이의 영역에 칩통로 (chipway) 또는 리세스가 제공될 수 있다. 록 드릴비트는 연결부 (도시되지 않음) 에 의해 드릴강 (11) 에 연결되거나, 다운홀 해머 (down-the-hole hammer)(도시되지 않음) 의 드라이버 서브 (driver sub) 에 연결되어, 회전운동을 통상의 방법으로 전달한다. 드릴강 (11) 은 플러시 매개물 운반용 채널을 포함한다. 플러시 매개물용 주 채널은 드릴비트의 내부에 제공된다. 이 주 채널은 그 전방단부에서 전면으로 빠져나가는 다수의 분기 채널과 연통한다. 플러시 매개물은 실제로 물, 시멘트 또는 공기가 될 수 있다. 파일럿부는 구멍 (22) 과 비교하여 더 작은 직경 및 길이의 파일럿 구멍 (22A) 을 만든다. 중요한 치수는 다음과 같다.The integral
RP는 구멍의 축 (CL3) 과 비교하여 파일럿부 (14) 의 최대 반경이다. RR은 리머부 (19) 의 최대 반경이다. 1/2(RP + RR) 은 드릴강 (11) 의 축 (CL2) 과 비교하여 리머부 (19) 의 반경이다. DH는 2 x RR 값과 동일한 구멍 (22) 의 직경이다. 관 (21) 의 두께는 E로 도시된다. OFF는 구멍 (22) 의 축 (CL3) 및 드릴강 (11) 의 축 (CL2) 의 오프셋이다. DD는 드릴강 (11) 의 직경이다. DI는 드릴비트 (16) 가 그 안에서 자유롭게 이동할 수 있는 최소 직경이다. DB는 드릴비트 (16) 의 최대 직경 치수이다. OD는 록볼트의 외경이다. 다음 방정식을 적용할 수 있다.RP is the maximum radius of the
RR = 1/2DH,RR = 1 / 2DH,
RP < OD - RR - 2E (록볼트 (21, 121) 에 적용가능) 또는RP <OD-RR-2E (applicable to
2RR - E ≤ DI ≤ 2RR - 2E (드릴비트 (16) 를 록볼트를 통해 회수하기 위해 록볼트 (221) 에 적용가능),2RR-E ≦ DI ≦ 2RR-2E (applicable to rockbolt 221 to retrieve
DD < RR + RP - 2E (드릴강 (11) 이 볼트 (21) 안에서 편향되도록 함),DD <RR + RP-2E (so that the
DB = RP + RR.DB = RP + RR.
예 : 다음의 치수는 볼팅 사용에 적절할 수 있다. RR = 19mm, RP = 14mm, OFF = 2.5mm 및 10mm < L < 60mm.Example: The following dimensions may be suitable for bolting use. RR = 19 mm, RP = 14 mm, OFF = 2.5 mm and 10 mm <L <60 mm.
단일 패스 록 볼팅 장치 (10) 의 동작은 도 1a ~ 도 1g 에 나타나 있다. 드릴비트 (16) 는 드릴강 (11) 에 연결, 예컨대 나사 연결된다. 예컨대 표준 드릴 점보 (standard drill jumbo) 와 같은 드릴링 기계가 드릴강을 유지한다. 바람직하게는, 볼트 (21) 는 드릴강 주변에서 자동으로 공급되며, 드릴링 방향 (F) 의 드릴비트 (16) 뒤에 위치한다. 도 1a 에서, 파일럿부 (14) 는 원호 보간 (circular interpolation) 을 하는 동안 암반 표면을 기계가공하게 될 짧은 기간 동안 우선 암반과 접촉하게 될 것이다. 다음으로, 파일럿부 (14) 는 정확한 중 심을 찾고 중심으로 굴착을 시작할 것이며, 이와 동시에 드릴강 (11) 은 파일럿부의 축 (CL1) 을 중심으로 흔들리기 시작할 것이다 (도 1b 참조). 다음으로, 리머부 (19) 가 암반 표면과 접촉하고 파일럿부 (14) 에 의해 만들어진 구멍을 확장하기 시작할 것이다. 잠시 후, 볼트 (21) 가 구멍에 도달하고, 도 1c 및 도 1h 에 도시된 바와 같이 구멍 안으로 삽입된다. 보통, 볼트 (21) 는 드릴비트 (16) 에서 축방향으로 이격되어 있다. 스플릿 볼트 (21) 는 압축을 통해 구멍 (22) 의 직경을 지지할 수 있다. 드릴비트 (16) 는 구멍 (22) 의 굴착 및 확장을 계속할 것이며, 이때 볼트는 다른 부분의 공급이 중단될 때까지 드릴링 장치의 커플링 (coupling) 슬리브 (26)(도 1d 참조) 에 의해 전진할 것이다. 구멍 (22) 의 깊이는 볼트 (21) 의 길이에 의해 실질적으로 결정되는데, 이는 볼트의 후단부에 위치한 와셔 (23) 가 암반 표면 또는 구멍의 입구에 도달하여 추가적인 공급이 중단될 때까지를 의미한다 (도 1e 참조). 드릴링 장치에는 록볼트 푸셔 (pusher) 가 있다. 볼트 푸셔는 커플링 슬리브 (26) 또는 드릴강에 의해 구동되는 돌리 공구 (dolly tool)(27) 이다 (도 1l 참조). 돌리 공구 (27) 는 삽입시에 보통 드릴강 및 볼트와 함께 회전한다. 그러나, 예컨대 드릴링 시에 소망하지 않은 쉘 (shell) 의 확장을 피하기 위해, 삽입 동안, 즉 기계적 앵커 볼트의 경우에, 볼트가 회전하지 않고 유지될 수 있다. 돌리 공구는 완전히 삽입되었을 때 확장 쉘 록볼트에 토크를 가할 수 있다. 돌리 공구는 기계적 쉘 볼트 및 그라우트된 볼트의 쉬운 설치를 위하여 드릴강을 따라서 또한 활주할 수도 있다. 도 1e 는 완전히 삽입된 록볼트를 나타내며, 이때 드릴강 및 드릴비트는 완전히 삽 입되고 푸셔가 판을 암반 표면으로 밀고 있다. 와셔는 볼트의 후단부에서 벌지 (bulge)(24) 와 상호작동하는 중심 구멍이 있는 느슨한 종래의 판이다. 다음으로, 드릴비트는 파일럿 구멍 (22A) 에서 회수된다 (도 1f 및 도 1k 참조). 볼트와 드릴비트 사이의 축 간격이 파일럿 구멍 (22A) 의 깊이보다 커서 볼트의 전단부가 드릴비트의 회수를 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 드릴비트 및 드릴강은 완전히 회수될 수 있으며, 반복되는 드릴링 작업을 위하여 재사용될 수 있다. 바꾸어 말하면, 단일 패스 록 볼팅 방법은 다음의 단계로 구성된다.The operation of the single pass
- 단일 패스 드릴링 장치 (10) 를 제공하는 단계로서, 상기 드릴링 장치 (10) 는 드릴링 방향 (F) 을 기준으로 연결부 (15) 를 구비한 전단부 (12) 및 후단부 (13) 가 있는 기다란 드릴강 (11) 과, 암반 기계가공 수단 (17, 18 또는 17', 18') 이 있으며 드릴강 (11) 에 연결가능한 일체형 드릴비트 (16) 를 포함하도록 구성된 단계,Providing a single
- 드릴강 (11) 을 적어도 부분적으로 록볼트 (21) 로 포위하는 단계로서, 상기 드릴비트 (16) 및 상기 록볼트 (21) 는 드릴비트의 회수시에 드릴비트 (16) 가 록볼트 (21) 를 통과할 수 있도록 구성된 단계,Enclosing the
- 구멍 (22) 안으로 록볼트를 밀어 넣으면서 암반에 상기 구멍을 드릴링 하는 단계,Drilling the hole in the rock while pushing the rock bolt into the hole (22),
- 록볼트 (21) 를 통하여 상기 드릴강 (11) 및 상기 드릴비트 (16) 를 회수하는 단계.Withdrawing the drill steel (11) and the drill bit (16) through a rock bolt (21).
드릴링 장치 (10) 를 구동하는 기계는 탑 해머 드릴링 기계, 로타리 기계 또 는 다운-더-홀 설비가 될 수 있다. 파일럿의 리머로부터의 방사상 힘 (radial force) 에 기인한 마모 또는 구멍 직경의 감소, 즉 비낌 (deflection) 을 방지하기 위해, 파일럿의 정부 (top) 에 리머부의 지름방향 반대편으로 형성된 각이 주어져 상기 방사상 힘에 반대되도록 한다. 리머부에 반대되는 상기 힘은 리머부가 반경방향 최외곽부에서 작업을 유지할 수 있도록 도와주며, 또한 리머부로부터 떨어져 있는 대향 측면이 너무 많이 마모되는 것이 아니라 리머측의 파일럿부가 마모되도록 할 것이다. 리머부로부터 떨어져 있는 파일럿부의 대향 측면에는 마모 패드가 제공될 수 있다. 리머측의 파일럿부의 이러한 마모는 구멍 직경을 유지하고 리머부의 주변 마모를 부분적으로 보상하는 데에도 유리할 수 있다. 이러한 형상이 자기-연마 드릴비트를 제공할 것이다.The machine driving the
도 3a 및 도 3b 는 도 1h 및 도 1k 와 유사한 모양의 단일 패스 볼팅용 드릴링 장치의 대체 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는 볼트 (121) 가 다른 구성을 갖는 점에서 이전에 개시된 실시형태와 다르다. 록볼트 (121) 은 길이방향 슬롯이 없는 강관으로부터 제조된다. 록볼트 (121) 는 드릴링된 구멍보다 작은 직경을 갖는다. 전술한 바와 같이 구멍이 드릴링되면 볼트 (121) 가 구멍에 남아있는 채로 드릴비트 및 드릴강이 회수된다 (도 3b 참조). 드릴비트 (16) 의 최대 직경 치수는 록볼트 (121) 의 최소 직경 치수 (DI) 보다 더 작다. 느슨한 패러슈트 (parachute) 또는 록볼트 자체의 일체형 패러슈트때문에, 드릴링 장치에 연결된 외부 시스템의 도움으로 볼트는 구멍에 남아있게 된다.3A and 3B show an alternative embodiment of a drilling device for single pass bolting in a shape similar to that of FIGS. 1H and 1K. This embodiment differs from the previously disclosed embodiment in that the
다음으로, 그라우트 또는 레진이 볼트의 내부 또는 외부에 충전 (filling) 되며, 충전으로 경화 (cure) 또는 고정 (set) 이 가능하다. 와셔는 전술한 바와 같이 구멍의 입구를 덮는데 바람직하게 사용된다.Next, the grout or resin is filled in or out of the bolt, which can be cured or set by filling. The washer is preferably used to cover the inlet of the hole as described above.
도 4a 및 도 4b 는 도 1h 및 도 1k 와 유사한 모양의 단일 패스 볼팅용 드릴링 장치의 대체 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는 볼트 (121) 가 다른 구성을 갖는 점에서 이전에 개시된 실시형태와 다르다. 록볼트 (221) 는 직경을 실질적으로 감소시키는 깊은 함몰부를 갖도록 변형된 강관으로부터 제조되며, 이때 치수는 원통형 관의 1/2 까지 실질적으로 감소한다. 록볼트 (221) 를 형성하는 유체 확장형 관에는 양 단부가 폐쇄되었지만 유체 입구를 구비한 내부 기다란 압력 유체 수급 챔버가 있다. 슬리브가 용접 또는 기계적 폐쇄수단으로 봉인된 챔버의 외측 단부에 가압된다. 볼트는 드릴비트 (16) 가 통과하도록 일반적인 U-형으로 구성된다. 도 4b 의 반경 단면에서, 단부 (221A, 221B) 는 실질적으로 서로 직경방향 반대편에 위치하는데, 이때 볼트는 실질적으로 반원형이다. 록볼트 (221) 는 적어도 부분적으로 드릴강 (11) 을 포위하기에 적당하다. 드릴비트 (16) 의 최대 직경 치수 (DB) 는 록볼트와 구멍 (22) 사이의 최소 간격 또는 최소 직경 치수보다 작다.4A and 4B show an alternative embodiment of a drilling device for single pass bolting in a shape similar to that of FIGS. 1H and 1K. This embodiment differs from the previously disclosed embodiment in that the
드릴링 작업은 전술한 바와 같이 수행된다. 전술한 바와 같이 록볼트가 보어구멍 (borehole) 에 자동으로 삽입되고 드릴비트 (16) 및 드릴강이 회수되면, 고압 액체가 통로를 통해, 관의 내부 챔버로 슬리브를 통해 유도하는 구멍으로 이동되어 관이 소성변형되어 확장되고, 이에 의해 보어구멍 내부의 록볼트를 고정 (anchoring) 한다. 다음으로, 록볼트는 압력이 감소하여 고정된다. 유체 챔버를 가압하는 주 기능은 US-A-4,423,986에 더 자세하게 기재되어 있다. 와셔는 전술한 바와 같이 구멍의 입구를 덮는데 바람직하게 사용된다.Drilling operations are performed as described above. As described above, when the lock bolt is automatically inserted into the borehole and the
도 5a 및 도 5b 는 도 1h 및 도 1k 와 유사한 모양의 단일 패스 볼팅용 드릴링 장치의 대체 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는 볼트 (221) 가 다른 구성을 갖는 점에서 이전에 개시된 실시형태와 다르다. 록케이블볼트 (321) 는 다가닥 (multistrand) 강 케이블로부터 제조된다. 드릴비트 (16) 는 1회의 드릴링 작업으로 드릴링 및 리밍 (reaming) 한다. 전술한 바와 같이 구멍이 드릴링되면, 볼트 (321) 가 구멍에 남아있은 채로 드릴비트 및 드릴강이 회수된다 (도 3b 참조). 케이블볼트 (321) 와 관련된 최대 치수 (DI) 는 구멍으로 눌렸을 때의 케이블과 직경방향 반대편 구멍 벽사이의 유용한 간격이다.5A and 5B show an alternative embodiment of a drilling device for single pass bolting in a shape similar to that of FIGS. 1H and 1K. This embodiment differs from the previously disclosed embodiment in that the
그 후, 그라우트 또는 레진이 볼트의 내부 또는 외부에 충전되며, 충전으로 경화 또는 고정된다. 케이블 볼팅은 확립된 기술로써, 표면 또는 지하 암반의 굴착부 근처의 암괴 (rock mass) 의 보강용으로 널리 사용된다. 케이블 볼트는 길고, 완전히 그라우트되며, 팽팽하지 않은 (untensioned) 보강 요소이다. 케이블 볼팅의 목적은 암괴의 전단강도 및 인장강도를 향상시키는 것이다.Thereafter, the grout or resin is filled inside or outside of the bolt and cured or fixed by filling. Cable bolting is an established technique and is widely used for the reinforcement of rock mass near the excavation of a surface or underground rock. The cable bolt is a long, fully grouted, untensioned reinforcement element. The purpose of cable bolting is to improve the shear and tensile strength of the rock mass.
본 발명의 다양한 실시형태에 따른 단일 패스 드릴링 장치는 드릴링 시에 적어도 부분적으로 드릴강을 포위하기에 적합한 록볼트를 포함하며, 드릴비트의 최대 직경 치수는 록볼트의 최소 직경 치수보다 더 작다.The single pass drilling apparatus according to various embodiments of the present invention comprises a rock bolt suitable for at least partially enveloping the drill steel during drilling, the maximum diameter dimension of the drill bit being smaller than the minimum diameter dimension of the rock bolt.
자기 드릴링 볼트의 사용을 통한 장점은 다음과 같다.The advantages of using a self drilling bolt are as follows.
- 드릴링 및 세팅이 동시에 실행된다.-Drilling and setting are carried out simultaneously.
- 빠르고 쉬운 설치가 볼팅 비용을 절감시킨다.-Fast and easy installation reduces bolting costs.
- 난해한 지리적 조건 (특히 불안정한 드릴링 구멍) 에 우수하다.-Excellent for difficult geographic conditions (especially unstable drilling holes).
- 그라우팅시의 암반 강화.-Strengthening rock during grouting.
- 지형 조건에 따른 볼트의 선택.-Selection of bolts according to terrain conditions.
- 표준 드릴 점보를 사용한 드릴링 및 세팅.-Drilling and setting with standard drill jumbo.
- 특별한 설비가 필요없다.-No special equipment is required.
- 드릴비트가 수개의 구멍을 드릴링 하는데 사용될 수 있다.Drill bits can be used to drill several holes.
- 회수가 시작되기 전에 드릴비트가 위치로 키잉 (keying) 할 필요가 없다.The drill bit does not need to key into position before retrieval begins.
본 명세서에 기재된 발명은 특정하여 기재한 것보다 수정, 개조 및/또는 추가의 소지가 다분하므로, 본 발명은 청구범위의 기술적 사상에 포함되는 이러한 수정, 개조 및/또는 추가를 모두 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 로타리 충격식 탑 해머에 제한되지 않는다. 개념은 순수 로타리 드릴링에 유효하며, DTH 대형 착암기 (drifter) 에도 마찬가지이다. 파일럿부와 리머부의 초경합금 버튼의 수는 드릴비트의 직경이 얼마나 큰지 여부에 따라 달라질 수 있다. 리머부에는 리머부 직경을 유지하고 구멍 벽의 질을 향상시키기 위해 쟈켓 (jacket) 표면과 실질적으로 동일한 면에 단단한 슬리브 또는 인서트가 제공될 수도 있다. 더 깊은 구멍이 드릴링될 때, 드릴강 및 록볼트는 1개 이상의 구성요소로 신장 될 수 있다는 점도 이해하여야 한다.Since the invention described herein has many modifications, adaptations, and / or additional features than those specifically described, it is understood that the present invention includes all such modifications, adaptations, and / or additions included in the technical spirit of the claims. shall. Not limited to rotary impact tower hammers. The concept is valid for pure rotary drilling, as well as for DTH rock drills. The number of cemented carbide buttons in the pilot and reamer sections may vary depending on how large the diameter of the drill bit is. The reamer may be provided with a rigid sleeve or insert on a surface substantially the same as the jacket surface to maintain the reamer diameter and improve the quality of the hole walls. It is also to be understood that when deeper holes are drilled, the drill steel and rock bolts can be stretched into more than one component.
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