NO875236L

NO875236L - PROCEDURE FOR STABILIZING MOUNTAINS AND A MOUNTAIN BOLT FOR USE BY PROCEDURE.

Info

Publication number: NO875236L
Application number: NO87875236A
Authority: NO
Inventors: Karl Gosta Lindh
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1988-06-20
Also published as: FI875508A; CA1286603C; EP0272233A1; SE8605408D0; AU8259387A; PL269500A1; ZA878649B; AU594846B2; CS924387A2; JPS63223300A; FI875508A0; NO875236D0; HUT48711A; CS274416B2

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for stabilisering av fjell og en fjellbolt for bruk ved gjennomføring av frem-gangsmåten . The invention relates to a method for stabilizing rock and a rock bolt for use when carrying out the method.

US 4 423 986 beskriver en fjellbolt som består av et lukket, i lengderetningen innbukket rør som settes under trykk og derved ekspanderer slik at det forankres i et borehull. Med denne fjellbolt for man en utmerket stabilisering av fjellet og den fungerer effektivt også ved store diameter-variasjoner. Fjellbolten er imidlertid relativt kostbar. US 4 423 986 describes a rock bolt which consists of a closed, longitudinally bent tube which is put under pressure and thereby expands so that it is anchored in a borehole. With this mountain bolt, excellent stabilization of the mountain is achieved and it works effectively even with large diameter variations. However, the mountain bolt is relatively expensive.

SE-søknad 8502981-7 beskriver en rørformet fjellbolt som ved tøyning ekspanderes til en diameter som er større enn borehullets diameter ved hjelp av et ekspanderbart legeme som innsettes i fjellbolten. Herved forankres fjellbolten i borehullet ved elastisk kompresjon av det omgivende fjell. Den benyttede fjellbolt er billig, men det ekspanderbare legeme har på grunn av det store arbeidstrykk en begrenset levetid. SE application 8502981-7 describes a tubular rock bolt which, when stretched, expands to a diameter that is larger than the diameter of the borehole by means of an expandable body which is inserted into the rock bolt. In this way, the rock bolt is anchored in the borehole by elastic compression of the surrounding rock. The rock bolt used is cheap, but the expandable body has a limited lifespan due to the high working pressure.

US 3 349 567 beskriver en fjellbolt i form av et rør som innsettes i borehullet og deretter ekspanderes punktvis ved hjelp av pulserende magnetiske felt. Disse induseres ved høyspenningspulser i en spole på en sonde som temporært innsettes i fjellbolten. Fjellbolten er som sådan billig, men den nødvendige utrustning er meget kostbar og medfører sikkerhets-risiko på grunn av den høye spenning. US 3 349 567 describes a rock bolt in the form of a tube which is inserted into the borehole and then expanded point by point using pulsating magnetic fields. These are induced by high-voltage pulses in a coil on a probe that is temporarily inserted into the rock bolt. The rock bolt is cheap as such, but the necessary equipment is very expensive and poses a safety risk due to the high voltage.

Oppfinnelsen har som mål å skape en effektiv fremgangsmåte for å stabilisere fjell og en enkel fjellbolt for frem-gangsmåten, som sammenlagt resulterer i en nedsatt totalkostnad for hver fjellbolt som er forankret i fjellet. Dette oppnås med de i kravenes karakteriserende deler anførte trekk. The invention aims to create an efficient method for stabilizing rock and a simple rock bolt for the method, which together results in a reduced total cost for each rock bolt that is anchored in the rock. This is achieved with the features listed in the characterizing parts of the requirements.

Oppfinnelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen hvor fig. 1 viser et lengdesnitt av en fjellbolt som er innsatt i et borehull, før ekspansjonen, fig. 2 viser et snitt langs 2-2 på fig. 1, fig. 3 viser fjellbolten på fig. 1 etter at den er forankret ved radial ekspansjon, fig. The invention is described in more detail with reference to the drawing where fig. 1 shows a longitudinal section of a rock bolt which is inserted in a borehole, before the expansion, fig. 2 shows a section along 2-2 in fig. 1, fig. 3 shows the mountain bolt in fig. 1 after it is anchored by radial expansion, fig.

4 viser en alternativ ytre ende for fjellbolten på fig. 1, på figuren nærmest tilpasset den på fig. 5 viste utførelse, fig. 5 viser en ekspanderbar fjellboltseksjon innrettet for oppbygning av skjøtte lange bolter som er sammensatt av en eller flere med hverandre forbundne seksjoner av den type som vises på fig. 1 og på hvis ytre ende er forbundet med den på fig. 4 viste endedel, fig. 6 viser en stengeplugg for bunnseks jonen i en skjøtt utførelse og fig. 7 viser en ikke ekspanderende fjellboltseksjon som kan benyttes som alternativ til en eller flere seksjoner av den type som er vist på fig. 5 . 4 shows an alternative outer end for the mountain bolt in fig. 1, in the figure most closely adapted to that in fig. 5 shown embodiment, fig. 5 shows an expandable mountain bolt section arranged for the construction of several long bolts which are composed of one or more interconnected sections of the type shown in fig. 1 and on whose outer end is connected to that of fig. 4 shown end part, fig. 6 shows a closing plug for the bottom six ion in a slim design and fig. 7 shows a non-expanding rock bolt section which can be used as an alternative to one or more sections of the type shown in fig. 5 .

Den på fig. 1 viste fjellbolt 10 består av et lukket langstrakt, rett sylindrisk rør 11 av et stål som gir en ens-artet utvidelse under ekspansjonsbelastning . Et hensiktsmessig stål er eksempelvis et slikt som faller under den svenske standard SS141147 og betegnes som et dyptrekkingsstål. Dersom rørets 11 ytre diameter betegnes D cm er dets omkrets åpenbart Tf- D cm. med uforandret sirkelformet perif eriverdi T^ D kan røret i tverrsnitt alternativt velges bølgeformet eller med uregelmessig tverrsnitt slik at rørets stivhet økes for hånd-teringen. Rørets 11 ende i bunnen er tettende lukket ved hjelp av en sirkulær plate 12 som er festet til røret 11 fortrinnsvis ved friksjonssveising. På liknende måte er en flens 13 festet ved den ytre ende, som har en utad ragende sylindrisk del 14. Et inntak 15 er anordnet på den sylindriske del 14 og fra denne leder en kanal 16 til rørets 11 indre. The one in fig. 1 shown rock bolt 10 consists of a closed elongated, straight cylindrical tube 11 of a steel which gives a uniform expansion under expansion load. A suitable steel is, for example, one that falls under the Swedish standard SS141147 and is described as a deep-drawing steel. If the outer diameter of the tube 11 is denoted D cm, its circumference is obviously Tf-D cm. with an unchanged circular peripheral value T^ D, the cross-section of the pipe can alternatively be chosen to be wavy or with an irregular cross-section so that the stiffness of the pipe is increased for handling. The end of the tube 11 at the bottom is tightly closed by means of a circular plate 12 which is attached to the tube 11 preferably by friction welding. In a similar way, a flange 13 is attached at the outer end, which has an outwardly projecting cylindrical part 14. An intake 15 is arranged on the cylindrical part 14 and from this a channel 16 leads to the inside of the pipe 11.

Fjellbolten 10 kan fritt settes inn i et borehull 20 som bores i fjellet 21. Borehullet 20 skal ha en diameter som er noe større enn D cm. Fjellbolten 10 innsettes slik at dens flens 13 ligger an mot en støtteplate 22 som omgir røret 11 mot fjellet 21. The rock bolt 10 can be freely inserted into a borehole 20 which is drilled in the rock 21. The borehole 20 must have a diameter somewhat larger than D cm. The mountain bolt 10 is inserted so that its flange 13 rests against a support plate 22 which surrounds the pipe 11 towards the mountain 21.

Før eller etter innsettingen av fjellbolten 10, tilsluttes en kjoks 25 som kun er vist skjematisk på fig. 3 og som fortrinnsvis er utført slik det vist i US 4 423 986, fig. 1, 10, liggende tettende an omkring den sylindriske del 14 og hvor åpningen 15 tilføres høytrykksvæske ved trykkregulering ved hjelp av ventilen 26, med et trykk opptil 500 bar, fra en pumpe 27. Væsken trykksetter fjellboltens 10 indre og forår-saker en radial utvidelse av denne som fyller ut de normalt alltid forekommende ujevnheter i borehullet og elastisk utvider det omgivende fjell, slik det er vist på fig. 3. Trykket avlastes deretter og kjoksen tas bort slik at fjellbolten tømmes for væske. Selv om det foregår en viss krymping i sammenheng med avlastningen, forblir fjellbolten fast forankret i borehullet 20 da fjellet 21 omkring den utvidede fjellbolt 10, elastisk utsetter denne for et krympegrep som overstiger rørkrymp-ningen ved avlastningen. Et manometer eller et annet hensiktsmessig instrument i høytrykksvæskens tilførsel kan benyttes for å forbedre reguleringen av trykksettingsforløpet ved den radiale utvidelse av fjellbolten 10. Before or after the insertion of the mountain bolt 10, a yoke 25 is connected which is only shown schematically in fig. 3 and which is preferably carried out as shown in US 4,423,986, fig. 1, 10, lying tightly around the cylindrical part 14 and where the opening 15 is supplied with high-pressure liquid by pressure regulation using the valve 26, with a pressure of up to 500 bar, from a pump 27. The liquid pressurizes the inside of the rock bolt 10 and causes a radial expansion of this which fills in the normally always occurring irregularities in the borehole and elastically expands the surrounding rock, as shown in fig. 3. The pressure is then relieved and the cooker is removed so that the rock bolt is emptied of liquid. Although some shrinkage takes place in connection with the relief, the rock bolt remains firmly anchored in the borehole 20 as the rock 21 around the expanded rock bolt 10 elastically exposes it to a shrink grip that exceeds the pipe shrinkage during the relief. A manometer or other appropriate instrument in the high-pressure liquid supply can be used to improve the regulation of the pressurization process by the radial expansion of the rock bolt 10.

Fjellbolten 10 kan alternativt utstyres med en nippel 28 av den type som er vist på fig. 4, i steden for den sylindriske del 14. I et slikt tilfelle kan en hurtigkopling benyttes for tilførsel av høytrykksvæske. The rock bolt 10 can alternatively be equipped with a nipple 28 of the type shown in fig. 4, instead of the cylindrical part 14. In such a case, a quick coupling can be used for the supply of high-pressure liquid.

For å kunne mestre lange borehull ved hjelp av korte dellengder med den foreliggende type ekspanderende fjellbolter, kan man skjøte sammen ekspanderbare, rørformede fjellboltseksjoner 30, utført som vist på fig. 5. Disse kan etter ønske kombineres med ikke ekspanderbare fjellboltseksjoner 31 som har en indre tilførselskanal 36 med redusert diameter, av den type som er vist på fig. 7. Seksjonene 30 og 31 har respek-tive hann- og hunnkoplingsdeler 34, 35 for tettende endefor-bindelse mellom seksjonene. En endedel 32 danner ytterenden av den skjøtte fjellbolt. Endedelen 32 har et gjenget hull 33, fig. 4, som tilkoples en eller flere fjellboltseksjoner, eksempelvis et antall ikke ekspanderbare seksjoner 31, som igjen koples sammen innbyrdes ved hjelp av gjengede koplings-deler 34, 35. Rekken med på denne måte skjøtte seksjoner av-sluttes med en eller flere tilkoplede, ekspanderbare seksjoner 30 hvorav den innerste i borehullet lukkes med en propp 38, se fig. 6. In order to be able to master long boreholes with the help of short part lengths with the present type of expanding rock bolts, one can join together expandable, tubular rock bolt sections 30, made as shown in fig. 5. These can, if desired, be combined with non-expandable rock bolt sections 31 which have an internal supply channel 36 of reduced diameter, of the type shown in fig. 7. The sections 30 and 31 have respective male and female connecting parts 34, 35 for sealing end connection between the sections. An end part 32 forms the outer end of the jointed rock bolt. The end part 32 has a threaded hole 33, fig. 4, to which one or more rock bolt sections are connected, for example a number of non-expandable sections 31, which in turn are connected together by means of threaded connection parts 34, 35. The series of sections joined in this way is finished with one or more connected, expandable sections 30 of which the innermost one in the borehole is closed with a plug 38, see fig. 6.

Claims

1. Method of stabilizing rock using an elongated, closed, tubular rock bolt (10) made of mild steel that can expand radially by means of internal excess pressure, where holes (20) are drilled in the rock (21), the rock bolt (10) is set freely into a borehole with the bottom end (12) of the bolt first, and the rock bolt's outer end (14) is connected to a source (27) for high-pressure fluid so that the rock bolt expands radially against the wall of the hole, CHARACTERIZED BY using a rock bolt (10) with a significant circular cross-section with a circumference equal to ff D before the expansion of the pipe material and where the hole in the rock is drilled with a diameter somewhat larger than D, to pressurize the rock bolt (10) by controlled supply of high-pressure fluid in such an extent of the rock bolt by ex- pandering of pipe material expands radially beyond the diameter value D, so that the irregularities of the borehole (20) are first filled in and the wall of the hole in the surrounding rock (21) then expands elastically, after which the pressure in the rock bolt (1 0) is relieved and post-loaded anchored in the borehole (20) as a result of the elastic remaining shrink grip between the rock and the rock bolt.

2. Method according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT a tubular rock bolt (10) is used which, before the pressurization and expansion, has a circular cross-section with the outer diameter D.

3. Method according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the mountain bolt (10) is expanded radially by expansion over essentially its entire length.

4. Method according to claim 1, CHARACTERIZED BY the fact that the rock bolt is extended in and for adaptation to long boreholes, by connecting and maintaining the fluid connection between the inner and the outer end, in two or more rock bolt sections arranged to each other (32, 31).

5. Method according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT the mountain bolt is extended by means of non-expandable pipe sections (31).

6. Closed, tubular rock bolt (10) made of mild steel which expands radially due to internal excess pressure, for use in the method for stabilizing rock described in claims 1-5, where a hole (20) is drilled in the rock (21) with a diameter which is somewhat larger than D, where the rock bolt (10) is inserted into a borehole with the bottom first and where the rock bolt's outer end (14) is connected to a source (27) for high-pressure fluid so that the rock bolt expands radially against the wall of the hole, CHARACTERIZED IN THAT the rock bolt (10 ) has an essentially circular cross-section with a circumference equal to TTd before expansion of the pipe material, so that it can be freely inserted into the borehole (20), that the rock bolt (10) due to the influence of the high-pressure fluid inside the bolt, by stretching the pipe material, can expand radially beyond the diameter D, to a sufficiently large extent that, after pressure relief, a lasting elastic shrink grip is achieved between the rock and the rock bolt.

7. Rock bolt according to claim 6, CHARACTERIZED IN THAT before pressurization it has a circular cross-section with outer diameter D and can expand over essentially the entire length of the pipe.

8. Mountain bolt according to claim 6, CHARACTERIZED IN THAT the outside of the mountain bolt is formed by a cylindrical part (14) with an intake (15) for the high-pressure fluid, arranged at the periphery of the part.

9. Mountain bolt according to claim 6, CHARACTERIZED IN THAT the ends of the mountain bolt (30) have respectively a male and female connecting part (34, 35) to enable an extension of the rock bolt by mutual fluid connection in a series of two or more rock bolt sections so that the rock bolt is adapted to longer boreholes.

10. Rock bolt according to claim 9, CHARACTERIZED IN THAT one or more non-expandable rock bolt sections (31) are included in the series of interconnected rock bolt sections.