NO159201B - Fremgangsmaate ved bolting i fjell og kombinert ekspansjonsbolt og installasjonsanordning for samme. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fjellboring samen en fjellbolt og en installasjonsanordning for bolten ifølge kravenes innledninger.

Flere utforminger av bolter for forankring i fjell

er kjent, blant annet fra GB 2 015 057, US 4 125 937, US 3 665

719 og NO 157 348.

Fra den forannevnte teknikkens stand er en fjellbolt kjent, utformet med større omkrets enn det hull bolten skal settes inn i, idet boltens omkrets ved innsettingen er sammen-foldet. Etter innsetting trykksettes boltens ytre hvorved dens omkrets foldes ut og presses mot borehullets vegg med en kraft som sikrer bolten i borehullet. Deformasjonen av bolten er plastisk slik at bolten fremdeles er sikret i borehullet når trykket i boltens indre fjernes. En flattrykt bolt er likeledes kjent for innsetting i et borehull hvor rommet mellom borehullets vegg og boltens ytre fylles med eksempelvis sement og boltens indre deretter trykksettes slik at det oppstår mål-rettede trykkrefter i rett vinkel til boltens plane sider. Forannevnte fjellbolt som også flere andre kjente bolter innrettet for trykksetting, vil opprettholde plastisk deformasjon etter at trykket fjernet, som er tilstrekkelig for å opprettholde en fast og belastbar forbindelse med borehullet.

De kjente fjellbolter av forannevnte type krever imidlertid en relativt omstendelig forberedelse og tilkopling av utstyr for gjennomføring av forankringen, slik at boltings-operasjonen blir kostbar. Denne ulempe gjelder dels innfør-

ingen og monteringen av selve bolten og dels tilkoplingen av høytrykksmediet.

Oppfinnelsens mål er å frembringe en enkel og hurtig installasjon av fjellbolter som gir god fjellforsterkning.

Dette oppfylles med fjellbolten ifølge oppfinnelsen med de i kravenes karakteriserende deler anførte trekk.

Oppfinnelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen hvor figur 1 viser en fjellbolt i delvis lengde-

snitt, som er egnet til å benyttes i henhold til oppfinnelsen og hvor bolten er vist før bruk, figur 2 viser et snitt langs 2-2 på figur 1, figur 3 viser et snitt langs 3-3 på figur 1,

men i motsetning til figur 1 etter at bolten er ekspandert og forankret i et borehull i fjellet, figur 4 viser i lengde-

snitt en installasjonsanordning i henhold til oppfinnelsen for å installere fjellbolten på figur 1-3, figur 5 viser et snitt langs 5-5 på figur 4, figur 6 viser et enderiss som vist med pilene 6 på figur 4, figur 7 viser et dellengdesnitt langs 7-7 på figur 5, figur 8 viser en modifisert installasjonsanordning i lengdesnitt, figur 9 viser et annet og fragmentar-isk lengdesnitt gjennom installasjonsanordningen på figur 8

og figur 10 viser installasjonsanordningen på figur 4 og 7 montert på en installasjonsstang.

Fjellbolten 10 på figur 1-3 omfatter et rør 11 fremstilt av bløtt stål. Røret som opprinnelig har hatt sirkel-formet periferi er deformert og har en dyp inntrykning 12 slik at dets ytre diameter er redusert. Inntrykningen 12 er så dyp at den er i kontakt med den motsatte vegg. Som eksempel kan nevnes at den opprinnelige diameter kan være 41 mm og diameteren etter deformasjonen kan være 28 mm. To hylser 13, 14 er presset på rørets 11 ender og endene er tettet ved sveising som også fester hylsene 13, 14 til røret 11. Den ytre 13 av hylsene har en flens 15 som holder en skive 16. Skivens 16 hull 17 tillater at skiven kan tres på bolten 11 fra dennes indre ende slik at skiven passerer den indre hylse 14. Via et radialt hull 18 gjennom den ytre hylse 13 og rørets 11 vegg, kan rørets indre settes under trykk av et høytrykksfluid, vanligvis vann, slik at røret ekspanderer ved plastisk å deformeres vesentlig uten at materialet strekkes. På figur 3 vises bolten ekspandert i et borehull som er større enn bolten, slik at bolten før ekspansjonen lett kunne innføres i borehullet, men som er mindre enn det opprinnelig rørs diameter. Derfor kunne ikke inntrykningen 12 ekspandere helt, men den reduseres og forblir i form av en innad rettet tunge 12. Tungen komprimeres av vanntrykket og derfor fungerer den som en fjær når trykket er borte og den søker å utvides slik at bolten trykker mot borehullets vegg. Borehullet kan være mer enn 20 % større enn bolten innen denne ekspanderes og en relativt stor tunge 12 gjenstår fremdeles om bolten har det ut-seende som er vist på figurene.

Installasjonsanordningen eller kjoksen 21 omfatter et hus som består av to deler 22, 23 som er sammenskrudd med skruer 24. Huset 22, 23 har en gjennomgående åpning 25 og en hylse 26eranordet i åpningen 25 for å støtte mot skuldre 27 i husdelen 22. Den fremre av åpningen 25 danner en fatning 28 for hylsen 13 på fjellbolten 10, vist på figur 1-3. Husdelen 22 danner en sylinder med. trinnvis ulike diametere for et ringformet stempel 30, slik at det dannes to sylinderkamre 31, 32 mellom stemplet og huset. Sylinderkamret 32 har konstant til-gang til atmosfæren ved hjelp av boringer 33 og spaltene mellom huset 22, 23 og hylsen 26.

Fire tetningsringer 34-37 og en tilkomstring 38 er anordnet i rekke i et ringformet spor 50 i fatningen 28 og det ringformede stempel 30 er anordnet for å kunne påføre sin aksialkraft mot tetningsringene 34-37 slik at disse deformeres til å tette mot fjellboltens 10 hylse 13 på begge sider av tilkomstringen 38. Tilkomstringen 38 er aksialt glidbar i fatningen 28 slik at den tillater alle tetningsringer 34-37

å deformeres. De ytre ringer 34, 37 er hårdere enn de indre ringer 35, 36 og disse deformeres kun ubetydelig. Deres funk-sjon er å danne motkraft mot de indre tetningsringer 35, 36 oghindre disse i å ekstrudere. Huset 12, 13 har et inntak 40 til hvilket en slange 41 for høytrykksvann er tilkoblet. Slangen er tilkoblet en kombinert tilkomst- og dreneringsven-til 42 (figur 9) gjennom hvilken slangen 41 alternativt kan tilkobles en høytrykkspumpe 39 (figur 9) eller til drenering. En tilkomstpassasje 43 leder fra inntaket 40 til en trykknivå-ventil 44 og en kanal 45 leder fra ventilen 44 til en bred ringformet utsparing 46 i tilkomstringen 38. Radiale boringer 47 leder fra den ringformede utsparing 46 til en annen bred ringformet utsparing 48 i tilkomstringens 38 indre flate. Tilkomstkanalen 43 har en gren 49 som leder til sylinderkamret 31.

En dreneringskanal 51 (fig. 7) leder fra tilkomsringens 38 ringformede utsparing 46 til en tilbakeslagsventil som har et firkantet ventilelement 53 med en konisk fremre ende som har kanalens 51 munning som sete. En kanal 54 forbinder den sir-kelformede sylinder 52 for ventilelementet 53 med inntaket 40.

Kjoksen 21 har to nøkkelgrep 55, 56 med gjengede hull 57, 58 slik at den tilkobles en slags holder. Den kan f.eks. monteres på en stang 5 9 gjennom hvilken operatøren manuelt kan føre kjoksen 21 for å innføre bolten i et på forhånd boret hull 70 i taket av en tunnel e.l. Tilkomstventilen 42 er montert på stangen 59. Kjoksen kan også monteres som boltsetter på et fjellboltingsaggregat av hvilken som helst type, eksempelvis et fjellboltingsaggregat som beskrevet i US 4 158 520 eller US 3 246 705.

Når en fjellbolt 10 skal forankres i et på forhånd boret hull for å forsterke fjellet, innsettes den ene ende av bolten i kjoksen som vist på figur 4 og kjoksen 21 flyttes for å føre bolten på plass i borehullet. Når bolten er på plass, tilføres høytrykksvann gjennom slangen 41 til inntaket 40. Vanntrykket forskyver stemplet 30 slik at tetningsringene 35, 36 tetter mot boltens hylse 13. Tilkomstringens ringformede utsparinger 46 og 48 er så brede at de alltid holder passasjen mellom kanalen 45 og hullet 18 i bolten åpen. Senere, når tetningsringene 35, 36 tetter, øker trykket ytt-erligere og trykknivåventilen 44 åpner ved et på forhånd bestemt trykk slik at den tilfører høytrykksvann til boltens indre gjennom hullet 18 i bolten.

Så snart ventilen 44 har åpnet, forblir den åpen også dersom trykket avtar etterhvert som det trykkpåvirkede areal økes vesentlig hår ventilen åpner. Ventilen 53 i dren-eringskanalen 51 forblir stengt ettersom den er fjærbelastet avstengt av en svak fjær. Når trykket i det tilførte vann har oppnådd et på forhånd bestemt nivå, eksempelvis 250 bar, forskyves tilkomstventilen 48 manuelt eller automatisk for istedet å drenere tilkomstslangen 41 og inntaket 40. Ettersom kanalen 54 også dreneres, så åpnes tilbakeslagsventilen 53 for å danne en dreneringspassasje fra kanalen 51 til kanalen 53 og ventilen 44 stenger. Stemplet 30 slipper sin aksialbelast-ning mot tetningsringene 34-37 når vanntrykket minsker og kjoksen 21 kan fjernes fra bolten 10 som nå er forankret i borehullet.

På installasjonsanordningen eller kjoksen vist på figur 8-9 er detaljer som tilsvarer detaljer på installasjonsanordningen tilsvarende figur 4-7, angitt med samme henvisn-ingstall. Det ringformede stempels 30 kant 61 danner en ventil som kontrollerer en åpning 62 i kanalen 45, som leder til tilkomstringen 38. Denne ventil 61, 45 erstatter den trykk-styrte ventil 44 på figur 4 og den tilfører ikke høytrykksvann til tilkomstringen 38 før tetningsringene 35, 36 er komprimert. Når slangen 41 dreneres så dreneres vannet i bolten gjennom tilbakeslagsventilen 52 til slangen 41.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fjellbolting ved bruk av en ekspanderbar, rørformet fjellbolt (10) som er lukket i begge ender, men har et fluidinntak (18) i den ene ende gjennom hvilket bolten trykksettes for å ekspandere i et borehull etter at boltens ende er tilkoplet en holder (21) i hvilken en fluidledning for høytrykksfluid settes i forbindelse med fluidinntaket (18), KARAKTERISERT VED at boltens ene ende skyves inn i holderen (21) i en fatning (28) i hvilken fluid-ledningens (40, 45, 47) uttak (47) munner ut, slik at uttaket hurtig forbindes med boltens fluidinntak (18), at holderen benyttes for å føre bolten på plass i borehullet hvoretter høytrykksfluid tilføres ledningen, og at forbindelsen mellom uttaket (47) og fluidinntaket (18) tettes i fatningen og høytrykksfluid bringes til å trenge inn i fluidinntaket (18) slik at bolten (10) forankres i hullet, hvoretter ledningen og derved bolten avlastes fra trykk og holderen fjernes fra bolten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en sylindrisk hylse (13) anbringes på den ene ende av bolten og et tilkomsthull (18) bores gjennom hylsen (13) til boltens indre for å danne fluidinntaket, hvoretter hylsen (13) avtettes mot fatningen (28) aksialt på begge sider av tilkomsthullet (18) før eller i det øyeblikk tilkomsthullet (18) trykksettes gjennom ledningen (40, 45, 47).

3. Kombinasjonen av en ekspanderbar fjellbolt (10) og en installasjonsanordning (21) for bolten, hvor bolten omfatter et ved hjelp av indre trykk ekspanderbart rør (11) som er lukket i begge ender, men har et fluidinntak (18) i den ene ende, mens installasjonsanordningen (21) omfatter en fluidledning (40, 45, 47) for høytrykksfluid og kan tilsluttes fjellbolten (10) slik at det opprettes forbindelse mellom fluidledningen og boltens indre, idet bolten omfatter en hylse (13) på rørets (11) ytre ende, og har et hull (18) som fører gjennom hylsen (13) til rørets (11) indre og danner fluidinntaket (18), KARAKTERISERT VED at installasjonsanordningen omfatter en holder (21) som har en fatning (28) for hylsen (13), to ringformede tetninger (34, 35, 36, 37) i fatningen (28) for å tette mot hylsen (13) og at fluidledningen (40, 45) har et uttak (47) mellom tetningene, idet hullet (18) i hylsen (13) er slik innrettet at den er plassert mellom tetningene når hylsen (13) på plass i fatningen (28), idet fluidledningen (40, 45, 47) kan tilsluttes en kilde for trykk-fluid i og for ekspansjon av røret (11).

4. Kombinasjonen ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at insallasjonsanordningen (21, 59, 42) omfatter en installa-sjonstang (59) på hvilken holderen (21) er montert og en tilkomstventil (42) som er montert på stangen (59), idet tilkomsventilen (42) er tilkoplet passasjen (40, 45, 47) og kan tilkoples trykkfluidkilden (39).

5. Kombinasjonen ifølge krav 3-4, KARAKTERISERT VED at holderen (21) omfatter et ringformet spor (50) i fatningen (28), en tilkomstring (35) som er aksialt glidbar i sporet (50) og danner en del av fluidledningen (40, 45, 46), nevnte tetningsringer (34, 35, hh. 36, 37) aksialt anordnet på begge sider av tilkomstringen (35) og at aksialt glidbart stempel (30) for aksialt å komprimere tetningsringene (34, 35, hh. 36, 37) til å tette mot hylsen (13).

6. Kombinasjonen ifølge krav 3-5, KARAKTERISERT VED at røret (11) har en dyp inntrykning (12) som strekker seg aksialt langs røret.

7. Kombinasjonen ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at inntrykningen (12) er så dyp at røret kan øke sin diameter minst 20% under ekspansjonen før inntrykningen er helt ekspandert .