KR20070020452A - 락볼팅 방법과 락볼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 락볼팅을 위한 락볼트(rock bolt)(2)를 형성하는 방법에 관한 것으로, 폐쇄된 단면이 있는 튜브형 볼트(4)를 가지는 락볼트(rock bolt)(2)가 락구조물(rock structure)(1)의 구멍(3)에서 지지하기 위해 확장되고 삽입된다. 튜브형 볼트(4)의 길이가, 이 길이를 가진 튜브형 볼트가 있는 락볼트(rock bolt)의 구멍(3)안에서의 최대마찰력이 예정된 최대값보다 작게 되도록 결정된다. 본 발명은 또한 락볼트(rock bolt)에 관련된 것이다.

Description

락볼팅 방법과 락볼트{ROCK BOLTING METHOD AND ROCK BOLT}

본 발명은 청구범위 제1항의 서문에 따른 락 볼팅 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구범위 제6항의 서문에 따른 락볼트(rock bolt)에 관련된다.

미국 특허 제4459067호(아틀라스 콥코 에이비)로부터 튜브형 볼트를 갖춘 락볼트(rock bolt)가 알려져 있는데, 이것은 폐쇄된 단면을 가지고 락 구조물 구멍 내부에 대해 지지하도록 뻗어 있게 된다.

튜브형 볼트가 확장된 상태에서, 상기 락볼트(rock bolt)는 터널굴착과, 갱도굴착, 갱도확장 등과 관계된 락구조물(rock structure)에 있는 암벽을 안정화시키기 위해 하중을 지지할 수 있다.

본 발명의 목적은 락볼팅 방법을 개선하기 위한 것인데, 상기 언급된 미국 특허 제4459067호에 나타난 일반적인 락볼트(rock bolt)가 사용된다.

또, 본 발명은 높은 경제성을 제공함과 더불어 안정성있고 다용도로 될 수 있는 락볼트(rock bolt)를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은, 구멍 내부에서 당겨질 때 구멍의 내벽에 대해 지지하는 튜브형 볼트 부분 사이의 최대 마찰력이 예정된 최대값 이하로 제한되도록 튜브형 볼트의 길이를 결정함으로써, 본 발명에 따른 방법으로 성취된다.

따라서, 튜브형 볼트를 가지는 락볼트(rock bolt)가, 안정화될 락구조물(rock structure)에서 강력하지만 제한되게 락볼트(rock bolt)가 움직이게 될 수 있는 큰 인장력이 락볼트(rock bolt)의 손상을 일으키지 않고 구멍내 제한된 거리로 튜브형 볼트가 미끄러지는 것이 제어되도록, 제조되고 형성될 수 있는데, 락볼트(rock bolt)가 미끄러지기전과 동일한 하중을 견딜 수 있게 될 때, 락구조물(rock structure)에서의 움직임이 허용되게 된다.

본 발명의 장점은 락볼트(rock bolt)의 파손을 피하는 것 이외에도 단위면적 당 락볼트(rock bolt)의 수가 줄어들 수 있으며, 사용된 락볼트(rock bolt)의 크기가 줄어들 수 있는데, 이는 의도되고 생성된 항복이 제어된 방식으로 락구조물(rock structure)의 이동을 허용하기 때문이다. 따라서 락 구조물은 확대되거나 더 비싼 방법으로 안정화될 필요가 없다.

바람직하기로 튜브형 볼트의 길이는 최소한 하나의 측정값에 따라 결정되는데, 이는 같거나 상응한 락구조물(rock structure)의 최소한 하나의 구멍에 예정된 튜브형 볼트를 가지는 최소 하나의 락볼트(rock bolt)를 당기는 동안 이행된다.

인장시험으로부터 나온 값들로부터, 안정화를 위해 사용될 락볼트(rock bolt)는 튜브형 볼트의 길이에 대해 적당한 크기로 제조되어 소정 하중에 소정의 미끄러짐이 실현될 수 있다.

바람직하기로, 예정된 값은 튜브형 볼트에 대한 항복점 하중이며, 이것은 재질이 바람직한 방식으로 그 형상에 최적화됨을 의미한다. 의도된 락볼트(rock bolt)의 튜브형 볼트에 대한 항복점 하중은 이전에 알려진 하중테스트를 통해 당해분야 숙련자에 의해 결정된다.

수많은, 예컨대 5-10회의 인장시험이 수행되는 것이 바람직한데, 이는 크기를 위한 더욱 신뢰성 있는 값을 구하기 위한 것이다. 이러한 다수의 인장시험의 결과로부터, 각 락볼트(rock bolt)에 사용될 튜브형 볼트의 길이가 결정될 때 항복점의 한계를 결정하기 위해서 결과들의 분포가 고려된다.

큰 분산에서, 항복점에 대한 높은 한계가 전형적으로 필요하다. 이 경우, 인장시험의 평균값으로부터, 최대산출마찰력이 항복점 하중의 예컨대 60~70%정도가 되도록 락볼트(rock bolt)를 형성하는 것이 적당하다. 통상적인 분산으로 고려되는 작은 분산에서는, 인장시험의 평균값으로부터, 최대산출마찰력은 항복점 하중의 80~90%가 될 수 있다. 이것은 대표적인 것으로, 다른 값들이 고려될 수 있으며 이는 본 발명의 범주내에 있다.

작은 락구조물(rock structure) 움직임에서 불필요한 미끄러짐을 피하기 위해 마찰력이 예정된 최소값을 초과하도록 튜브형 볼트의 길이가 결정되고 형성된다.

상응하는 장점은 상응하는 특징을 가지는 락볼트(rock bolt)를 통해 본 발명으로 이루어진다. 본 발명의 락볼트(rock bolt)를 통해, 크고 갑작스런 락구조물(rock structure)의 움직임은 조절될 수 있다. 미끄럼이동 후, 하중을 처리하는 락볼트(rock bolt)의 성능은 미끄러짐 전과 반드시 동일하다.

상기 방법을 수행하는 장치는, 구멍내로 삽입되고 확장되는 튜브형 볼트를 가지는 락볼트(rock bolt)에 연결되는 수단과, 락볼트(rock bolt)에 대한 인장력을 적용하는 수단, 인장력의 적용에 따라 락볼트(rock bolt)의 미끄럼을 감지하는 수단 및, 감지된 미끄럼에 상응하는 인장력을 감지하고 측정하는 수단을 포함한다.

상기 장치는 락구조물(rock structure)에서 큰 움직임 중 미끄러짐을 통한 항복을 가지는 락볼트(rock bolt)의 유효 길이를 효과적으로 결정할 수 있게 한다.

이제 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 좀 더 자세히 설명하겠다.

도1은 본 발명에 따른 락볼트(rock bolt)를 가지는 락구조물(rock structure)의 단면도이다.

도2는 락볼트(rock bolt)에 관계된 본 발명에 따른 방법을 이행하는 장치를 도시한 도면이다.

도3은 본 발명에 따른 락볼팅의 방법을 나타내는 순서도이다.

도1에서 참조번호 1은 락구조물(rock structure)이고, 여기서 락볼트(rock bolt)(2)는 구멍안에 끼워지며, 그 내벽은 참조번호 3으로 표시된다. 락볼트(rock bolt)(2)는 튜브형의 확장가능한 볼트(4)와, 어댑터 슬리브(6)를 거쳐 튜브형 볼트(4)와 결합되는 인장로드(5)를 구비한다. 도1은 수많은 관형상 단면(5')의 형태로 되고서, 결합 슬리브(5")의 도움으로 쌍으로 결합되는 인장로드를 도시하고 있다. 이러한 구조는 좁은 드리프트에서 전체 길이가 긴 락볼트(rock bolt)의 사용을 허용하며, 그렇지 않으면 일체로 된 인장로드의 길이를 제한한다. 구멍(3)의 가장 안쪽에서 튜브형 볼트(4)는 터미날 슬리브(7)로 끝나게 된다.

구멍(3)의 바깥쪽에는 락플레이트(8)가 통상 사용되는데, 인장로드(5)의 예하중을 통하여 락구조물(rock structure)(1)의 바깥부분에 대해 안쪽으로 안정화시키는 압박력을 가하게 된다.

도1에서, 참조번호 9는 락구조물(rock structure)(1)의 고유한 불안정성을 조금 나타내기 위한 락구조물(rock structure)의 균열을 나타낸다. 본 발명에 따르면, 락구조물(rock structure)의 운동으로 도1에서 오른쪽인 측방향 바깥쪽으로 락플레이트(8)를 이동시키게 되고, 락 볼트가 충분히 큰 힘을 받게 되는데, 이로써 튜브형 볼트(4)가 구멍(3)의 내벽에 대해 미끄러지게 된다. 특히, 이것은 락구조물(rock structure)의 이동가능한 부분에 의해 락볼트(rock bolt)에 가해진 힘이 최소값을 초과하며 발생하게 된다.

이렇게 하여, 락볼트(rock bolt)의 제어된 항복은 미끄러짐 이동을 통해 일어나며, 이로써 락볼트(rock bolt)는 파손없이 큰 인력과 구조물의 움직임을 견딜 수 있게 된다.

도2에서, 임의의 구조물에 관계된 확장가능한 유형의 락볼트(rock bolt)에 있는 마찰력을 측정하는 장치(14)를 나타낸다. 이 장치는 본 발명에 따른 락볼트(rock bolt)의 크기결정, 특히 튜브형 볼트의 길이를 결정하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 예컨대 터널굴착 또는 갱도굴착에서 암벽을 안정화하기 위해 락구조물(rock structure)에 수많은 락볼트(rock bolt)를 위치시키기 전에, 락볼트(rock bolt)의 튜브형 볼트의 유효 길이를 결정하기 위한 공정이 시작된다.

측정은, 해당 락구조물(rock structure)(13)에서 구멍(12) 안으로, 예정된 길이의 튜브형 볼트를 가진 락볼트(rock bolt)(10)의 형태로 된 실험표본이 삽입되는 것으로 이루어진다. 상기 튜브형 볼트의 길이는 적당히 선택되어 락볼트(rock bolt)의 미끄러짐이 튜브형 볼트의 항복점 이하의 힘에서 안전하게 이루어지게 한다. 만약 항복점이 미끄러짐이 생기기 전에 도달한다면, 보다 짧은 튜브형 볼트(11)를 가지는 새로운 락볼트(rock bolt)가 선택될 것이다.

측정장치(14)는 확장가능한 튜브형 볼트에 결합되는 인장로드(15)와, 락구조물(rock structure)의 측면에 대해 사용되는 지지부분(16), 인장로드(15)와 연결되어 있는 연결부분(17) 및, 예컨대 유압수단에 의해 락볼트(rock bolt)(9)에 인장력을 가하는 인장기구(18)를 구비한다. 제어 유닛(19)은 가해진 인장력을 감지하고, 미끄러질 때와 인장력이 일어날 때를 감지한다.

튜브형 볼트의 단위길이당 마찰력으로 전환될 수 있는 측정의 결과로부터, 락볼트(rock bolt)는 적당한 튜브형 볼트의 길이로 형성되어서, 한 예로 선택된 길이의 튜브형 볼트를 가진 선택된 락 볼트에 대한 미끄러짐에 상응하는 인장력이 항복점 하중의 약 60-90%에 상응하게 될 수 있다. 적당한 길이의 선택은 실제로 예컨대 리스트, 다이어그램 등을 통해 이루어 질 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 순서를 나타낸다.

단계(20)는 순서의 시작을 나타낸다.

단계(21)는 락구조물(rock structure)의 미리 뚫린 구멍에서 소정의 길이를 가진 튜브형 락볼트(rock bolt)를 삽입하고 확장하는 것이다.

단계(22)는 바깥으로 향하여 락볼트(rock bolt)를 축방향으로 당기는 것이다.

단계(23)는 락볼트(rock bolt)의 미끄러짐과 미끄러질 때 인장력을 감지하는 것이다.

도중에서 꺽인 선(26)은 다수의 인장시험이 실시될 수 있음을 나타낸다.

단계(24)는 락볼트(rock bolt)를 위한 튜브형 볼트의 길이를 계산하는 것으로, 테이블, 다이어그램 등을 통해 수동적으로 이루어지거나, 제어유닛에 연결된 회로를 통해 자동적으로 이루어진다. 이것은 인장시험과, 단계(22) 내지 단계(24)에서 수행된 해당 검출로부터 이행된다.

단계(25)는 순서의 종결을 나타낸다.

본 발명은 청구항의 범주 내에서 수정가능하다. 따라서, 방법을 수행하기 위한 장치가 인장력을 가하는 수단과, 미끄러짐을 감지하는 수단 및, 미끄러질 때의 인장력을 측정하는 수단을 구비하는 한 다르게 될 수 있다.

본 발명에 따른 락볼트(rock bolt)를 형성할 때 항복점이 참조로 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 락볼트(rock bolt)의 다른 주요값이 형성을 위해 사용될 수 있는 것은 배제하지 않는다. 한 예로 락볼트(rock bolt)의 파괴하중이 사용될 수 있는데, 락볼트(rock bolt)의 튜브형 부분은 파괴하중의 어떤 부분인 마찰력에 상응하는 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한 락의 주요 강도값의 어떤 부분을 포함하는 마찰력으로부터 형성되는 것을 배제시키지 않는다.

본 발명에 따른 락 볼트는 다른 실시예로 될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따 른 락볼트(rock bolt)는 순서대로 배열된 하나 이상의 튜브형 볼트를 포함할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 높은 경제성과 더불어 안정성 및 다용도 이용가능성을 제공하는 효과가 있게 된다.

Claims (10)

1. 폐쇄된 단면을 가진 튜브형 볼트(4)를 갖춘 락볼트(rock bolt)(2)가 락구조물(rock structure)(1)의 구멍(3)에서 지지하도록 삽입되고 확장되는 락볼팅용 락볼트(rock bolt)를 형성하는 방법에 있어서,

   튜브형 볼트(4)의 길이는, 이러한 길이로 된 튜브형 볼트를 갖춘 락볼트(rock bolt)가 구멍(3)의 내부에서 당겨질 때 최대 마찰력이 예정된 최대값 이하가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 락 볼팅용 락볼트(rock bolt)를 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 튜브형 볼트(4)의 길이는, 동일 또는 그와 상응하는 락구조물(rock structure)의 구멍(12)에서 예정된 길이의 튜브형 볼트(11)가 있는 하나이상의 락볼트(rock bolt)(10)를 당기면서 수행되는 측정으로부터 결정되는 것은 특징으로 하는 락볼팅용 락볼트(rock bolt)를 형성하는 방법.
3. 제1항 혹은 제2항에 있어서, 예정된 값은 튜브형 볼트의 항복점 하중인 것을 특징으로 하는 락볼팅용 락볼트(rock bolt)를 형성하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 길이는, 최대로 계산된 마찰력이 항복점 하중의 60~90%정도가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 락볼팅용 락볼트(rock bolt)를 형성하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 길이는, 이 길이를 가진 튜브형 볼트(4)를 갖춘 락볼트(rock bolt)(2)가 구멍에서의 최소 마찰력이 예정된 최소값을 초과도록 결정되는 것을 특징으로 하는 락볼팅용 락볼트(rock bolt)를 형성하는 방법.
6. 구멍(3)에서 지지하도록 삽입되고 확장되는 폐쇄된 단면을 가진 튜브형 볼트(4)를 포함하는 락볼트(rock bolt)(2)에 있어서,

   튜브형 볼트(4)의 길이가, 이 길이를 가진 튜브형 볼트를 갖춘 락볼트(rock bolt)가 구멍안에서 당겨질 때 최대마찰력이 예정된 최대값 이하로 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 락볼트(rock bolt).
7. 제6항에 있어서, 튜브형 볼트(4)의 길이가, 같거나 상응한 락구조물(rock structure)의 구멍에서 결정된 길이의 튜브형 볼트를 가지는 최소한 하나의 락볼트(rock bolt)를 당기면서 이행되는 적어도 한번의 측정으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 락볼트(rock bolt).
8. 제6항 혹은 제7항에 있어서, 예정된 값이 튜브형 볼트의 항복점 하중인 것을 특징으로 하는 락볼트(rock bolt).
9. 제8항에 있어서, 상기 길이는, 최대마찰력이 항복점 하중의 약 60~90%가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 락볼트(rock bolt).
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 길이는, 이 길이를 가진 튜브형 볼트(4)가 있는 락볼트(rock bolt)(2)의 구멍안에서의 최소마찰력이 예정된 최소값을 초과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 락볼트(rock bolt).

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