PL175575B1

PL175575B1 - Rock anchor

Info

Publication number: PL175575B1
Application number: PL95307900A
Authority: PL
Inventors: Peter C.W. Stephan; Gerhard Klausen; Olof Dahle
Original assignee: Dmt Gmbh; Dmtgesellschaft F Forschung Und Pruefung Mbh
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1999-01-29
Also published as: DE9405514U1; PL307900A1; CH690505A5; AT1095U1

Abstract

The rock anchor is particularly for use in low strength mining surfaces and comprises a bundle of individual rods running parallel to one another and adherable over their length in a borehole. Outside the borehole the rock anchor is connectable to an anchor plate. The bundle of individual rods (1) is firmly connected with an anchor head (3) penetrating the anchor plate. The anchor head comprises a conically widening socket-shaped section (4), to which is connected an outwardly dome-shaped section (5). The plate-shaped anchor plate in the central area is correspondingly formed with the dome-shaped section and has a long hole-type and partly off-center penetration aperture.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kotew górotworowa, w szczególności do stosowania jako element obudowy w wyrobiskach o małej miąższości, w zasadzie składająca się z wiązki równoległych do siebie pojedynczych prętów wklejanych na długości otworu wierconego, i która poza tym otworem może łączyć się z płytką kotwową.The subject of the invention is a rock bolt, in particular for use as a casing element in workings with a small thickness, essentially consisting of a bundle of parallel individual rods glued along the length of the bore hole and which, apart from this hole, can connect with the anchor plate.

W niemieckim opisie patentowym nr DE-PS 3146 587 opisano bliżej kotew górotworową wyżej określonego rodzaju, która składa się z prowadzonych równolegle do siebie prętów kotwowych o małym przekroju i jest ogólnie nazywana kotwią wiązkową.German Patent Specification No. DE-PS 3146 587 describes a rock bolt of the above-defined type in more detail, which consists of low-section tie rods running parallel to each other and is generally called a bundle bolt.

Tego rodzaju kotew, ze względu na stosunkowo dużą jej długość i mało wolnego miejsca, może być wykorzystywana tylko wtedy, pomijając znaczną elastyczność prętów kotwowych i całej wiązki kotwowej, gdy istnieje możliwość takiego połączenia płytki kotwowej z kotwią górotworową, że z otworu wierconego nie wystaje większy odcinek kotwi.Such anchors, due to their relatively long length and little free space, can only be used, disregarding the considerable flexibility of the anchor rods and the entire anchor bundle, when it is possible to connect the anchor plate to the rock bolt in such a way that no greater protruding from the drilled hole anchor section.

Aby ukształtować w taki sposób kotew górotworową, poszczególne pręty kotwi wiązkowej wygięto poniżej płytki kotwowej i zespawano z tą płytką. Kotew zespawano z płytką kotwową pod pewnym kątem, co daje możliwość wprowadzenia kotwi mimo odpowiedniej długości z ciasnej przestrzeni do wywierconego otworu.In order to form a rock bolt in this way, the individual bars of the bundle bolt were bent below the rocker plate and welded to the plate. The anchor is welded to the anchor plate at an angle, which makes it possible to introduce the anchor, despite the appropriate length, from a tight space into the drilled hole.

Wadę tego rodzaju kotwi górotworowej stanowi to, że wykonanie połączenia kotwi z płytką kotwową jest kosztowne i że z powodu kątowego ustawienia tej płytki względem kotwi wiązkowej tę ostatnią można wprowadzić tylko wtedy, gdy podany jest dokładnie kąt wierconego otworu.A disadvantage of this type of rock bolt is that the connection between the bolt and the bolt plate is costly and that due to the angular position of the bolt with respect to the bundle bolt, the latter can only be introduced when the exact angle of the drill hole is specified.

175 575175 575

Dalszą wadę tak zwanej kotwi wiązkowej stanowi to, że można ją wprawdzie stosować wykorzystując zasadę zaprawy wypełniającej, ale kotew w tej postaci nie może być stosowana jako kotew iniekcyjna.A further disadvantage of the so-called bundle bolt is that although it can be used using the principle of a filler mortar, the bolt in this form cannot be used as an injection bolt.

Celem wynalazku jest zapewnienie kotwi górotworowej w szczególności do stosowania jako elementu obudowy w wyrobiskach o małej miąższości, której wytwarzaniejest łatwe i tanie, i która pozwala na jej użycie pod kątem przykładowo 30 gradów, przy zachowaniu krytycznych naprężeń gnących, odmiennie od dotychczasowego wprowadzania promieniowego, a ponadto może być też ukształtowana jako kotew iniekcyjna.The object of the invention is to provide a rock bolt, in particular for use as a casing element in low-thickness workings, the production of which is easy and cheap, and which allows its use in terms of, for example, 30 gons, while maintaining critical bending stress, unlike the prior radial introduction, and moreover, it can also be designed as an injection bolt.

Kotew górotworowa, w szczególności do stosowania jako element obudowy w wyrobiskach o małej miąższości, która w zasadzie składa się z wiązki równoległych do siebie pojedynczych prętów wklejanych na długości otworu wierconego, i która poza tym otworem może łączyć się z płytką kotwową, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wiązka z pojedynczych prętów jest połączona trwale z przechwytującą talerzową płytkę kotwową główką kotwową, która składa się z rozszerzającego się stożkowo tulejowego segmentu i łączącego się z nim, uformowanego na zewnątrz w postaci czaszy kulistej segmentu, przy czym talerzowa płytka kotwowa w swojej środkowej strefie ma uformowaną wklęsłą, zaokrągloną powierzchnię, której promień krzywizny jest co najmniej równy promieniowi krzywizny mającego kształt czaszy kulistej segmentu, oraz posiada wzdłużny otwór przelotowy umieszczony częściowo mimośrodowo.A rock bolt, in particular for use as a casing element in workings with a small thickness, which essentially consists of a bundle of parallel individual rods glued over the length of the drilled hole, and which, in addition to this hole, can engage an anchor plate, according to the invention is characterized by in that the bundle of single rods is firmly connected to the anchor plate that intercepts the anchor plate, which consists of a conically widening sleeve segment and a segment that connects to it, formed outwardly in the form of a spherical cup, the anchor plate in its middle the zone has a formed concave, rounded surface, the radius of curvature of which is at least equal to the radius of curvature of the spherically shaped segment, and has a longitudinal through-hole partially eccentric.

Korzystnie główka kotwowa po stronie wewnętrznej ma stałą zbieżność rozciągającą się przez oba segmenty.Preferably, the anchor head on the inside has a constant taper extending through both segments.

Korzystnie także główka kotwowa w czaszowym segmencie ma większą zbieżność różniącą się od zbieżności tulejowego segmentu.Preferably also, the anchor head in the cup segment has a greater taper that differs from that of the sleeve segment.

Korzystnie płytka kotwowa poza strefą środkową jest ukształtowana faliście w układzie koncentrycznym.Preferably, the anchor plate is corrugated in a concentric configuration beyond the mid-zone.

Korzystnie centralnie w wiązce składającej się z żebrowanych prętów umieszczono tuleję iniekcyjną w postaci rurki lub węża.Preferably, an injection sleeve in the form of a tube or a hose is placed centrally in a bundle consisting of ribbed bars.

Korzystnie pojedyncze pręty na końcu przeciwnym do główki kotwowej wyposażone są w kapturek ochronny.Preferably, the individual bars are provided with a protective cap at the end opposite the anchor head.

Korzystnie ponadto wiązka z pojedynczych prętów jest umocowana w główce kotwowej na jej długości przez wklejanie, korzystnie za pomocą masy syntetycznej z domieszką mączki kwarcowej.Preferably, moreover, the bundle of single rods is fixed in the anchor head along its length by gluing, preferably with a synthetic mass admixed with quartz flour.

Szczególną zaletę wynalazku stanowi ukształtowanie główki kotwowej, która częściowo na zewnątrz a przede wszystkim po stronie wewnętrznej jest ukształtowana stożkowo, dzięki czemu złożona z pojedynczych prętów wiązka tworząca kotew górotworową może być połączona trwale specjalną masą klejącą z główką kotwową. Użebrowanie prętów i wynikające ze zbieżności klinowanie zapewniają mocne połączenie między główką kotwową, masą klejącą i poszczególnymi prętami.A particular advantage of the invention is the design of the bolt head, which is conical in part on the outside and, above all, on the inside, so that the bundle of individual rods forming the rock bolt can be permanently connected to the bolt head with a special adhesive. The ribbing of the bars and the wedging resulting from the tapering ensure a firm connection between the anchor head, the adhesive and the individual bars.

Dzięki specjalnemu ukształtowaniu główki kotwowej i współpracującej z nią płytki kotwowej można umieścić kotew w górotworze tak, że wystaje ona tylko nieznacznie i nie zacieśnia dodatkowo wolnej przestrzeni. Płytka kotwowa ma kształt kołowy lub talerzowy i ma przynajmniej jedno koncentryczne wgłębienie faliste oraz przegięcie brzegowe, dzięki czemu zapewnione jest dopasowanie do główki kotwowej i nadana jest dodatkowa podatność.Due to the special shape of the anchor head and the associated anchor plate, it is possible to place the anchor in the rock mass so that it protrudes only slightly and does not further tighten the free space. The anchor plate is circular or disc-shaped and has at least one concentric wave recess and an edge deflection, whereby a fit with the anchor head is ensured and additional flexibility is provided.

Tak ukształtowana kotew górotworowa nadaje się do zastosowania w połączeniu z zasadą zaprawy wypełniającej lub też metodą zapełnienia. W przypadku metody wypełniania z użyciem zaprawy lub żywicy syntetycznej wyposażono kotew wiązkową w przebiegającą jako rdzeń tulejkę iniekcyjną w postaci rurki lub węża, przez którą odbywa się wstrzykiwanie. Na zwróconym w kierunku dna otworu wierconego końcu kotwi górotworowej ściągnięto poszczególne pręty kapturkiem ochronnym, który zapewnia jednocześnie centrowanie i lepsze wprowadzanie do otworu wierconego. Przy odpowiedniej długości złożonej z wielu prętów kotwi górotworowej celowe jest skupienie wiązki w pewnych odstępach opaskami drutowymi, na przykład za pomocą drutu wiązałkowego. Aby w razie potrzeby kotew nie łączyła się na całej długości z materiałem iniekcyjnym, można ją wyposażyć przynajmniej częściowo w koszulkę foliową.The rock bolt shaped in this way is suitable for use in combination with the filling mortar principle or the filling method. In the case of the mortar or synthetic resin filling method, the bundle anchor has an injection sleeve in the form of a tube or a hose as the core through which the injection takes place. At the end of the rock bolt facing the bottom of the drill hole, the individual bars are pulled together with a protective cap, which at the same time ensures centering and better insertion into the drill hole. Given a suitable length of a plurality of rock bolt rods, it is expedient to concentrate the bundle at intervals with wire ties, for example by means of a binding wire. In order that the anchors do not connect with the injection material over their entire length, it can be provided, at least partially, with a foil sleeve.

175 575175 575

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowo i w przekroju przykład wykonania wiązkowej kotwi górotworowej według wynalazku, fig. 2 - widok z góry na płytkę kotwową, fig. 3 - widok z boku płytki kotwowej w przekroju, a fig. 4 - schematycznie w przekroju główkę kotwową współpracującą z płytką kotwową.The subject matter of the invention is illustrated in the drawing, in which fig. 1 shows, partially and in cross-section, an exemplary embodiment of a bundle rock bolt according to the invention, fig. 2 - top view of the anchor plate, fig. 3 - side view of the anchor plate in section, and Fig. 4 is a schematic sectional view of an anchor head cooperating with a wedge plate.

Przedstawiona w przykładzie wykonania na fig. 1 kotew górotworowa składa się z wiązki pojedynczych prętów 1, które wykonane są celowo z żebrowanej stali. Koniec kotwi górotworowej połączono trwale z główką kotwową 3 za pomocą masy klejącej 14, przykładowo masy syntetycznej z domieszką mączki kwarcowej.The rock bolt shown in the embodiment in FIG. 1 consists of a bundle of individual bars 1 which are made of ribbed steel on purpose. The end of the rock bolt is firmly connected to the rocker head 3 by means of an adhesive 14, for example a synthetic compound with an admixture of quartz flour.

Główka kotwowa 3 składa się z rozszerzającego się stożkowo ku końcowi tulejowego segmentu 4 i z łączącego się z nim zaokrąglonego czaszowo na zewnątrz segmentu 5. Na końcu przeciwległym względem główki 3 skupione w wiązkę pręty 1 zaopatrzono w kapturek ochronnyAn anchor head 3 consists of a sleeve segment 4 extending conically towards the end and a segment 5 which is joined to it, rounded outwards. At the end opposite to the head 3, the bundled rods 1 are provided with a protective cap.

13. W pewnych odstępach przewidziano opaski drutowe 15 do skupienia wiązki.13. At intervals, wire bands 15 are provided to concentrate the bundle.

Widoczną z góry na fig. 2 płytkę kotwową 2 ukształtowano kołowo lub talerzowo, przy czym w swojej środkowej strefie 6 ma ona uformowaną wklęsłą zaokrągloną powierzchnię, której promień krzywizny jest co najmniej równy promieniowi krzywizny mającego kształt czaszy kulistej segmentu 5 oraz ma wzdłużny otwór przelotowy 7 umieszczony mimośrodowo.The anchor plate 2 seen from above in FIG. 2 is circular or plate-shaped, with its central region 6 having a concave rounded surface, the radius of curvature of which is at least equal to the radius of curvature of the spherical segment 5 and has a longitudinal through hole 7. positioned eccentrically.

Jak widać z przekroju płytki kotwowej 2 na fig. 3 ma ona poza strefą środkową 6 rozmieszczone koncentrycznie przynajmniej jedno wgłębienie faliste 10 oraz na obrzeżu przegięcie 11. Jak widać z przekroju na fig. 4, mimośrodowe rozmieszczenie wzdłużnego otworu przelotowego 7 stwarza możliwość wprowadzenia kotwi w górotwór 12 pod pewnym kątem, z odchyleniem od pionu. Czaszowe ukształtowanie dolnego segmentu kotwi 5 i mimośrodowe umieszczenie otworu przelotowego 7 pozwalają na celowe dopasowanie, przy czym płytka 2 ma dodatkową podatność, a koniec kotwi wystaje nieznacznie ku otwartej przestrzeni, ale nie poza płytkę kotwową 2.As can be seen from the cross-section of the anchor plate 2 in FIG. 3, it has at least one wave recess 10 arranged concentrically outside the central zone 6 and a bend 11 along the periphery. As can be seen from the cross-section in FIG. rock mass 12 at an angle with a deviation from the vertical. The cranial design of the lower segment of the bolt 5 and the eccentric positioning of the through-hole 7 allow for a targeted fit, the plate 2 having additional flexibility and the end of the bolt protruding slightly towards the open space but not beyond the anchor plate 2.

Jak wynika z przykładu wykonania główki kotwowej 3 według fig. 4, istnieje możliwość jednakowego ukształtowania zbieżności 8 w obrębie segmentów 4 i 5 lub też większego rozszerzenia stożka 9 w obrębie segmentu 5.As can be seen from the embodiment of the anchor head 3 according to FIG. 4, it is possible to have the same taper 8 within the segments 4 and 5 or a larger extension of the taper 9 within the segment 5.

175 575175 575

'Ί77777,'Ί77777,

15 115 1

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. Rock bolt, in particular for use as a support element in workings of small thickness, which essentially consists of a bundle of parallel individual rods glued over the length of the drilled hole, and which, apart from this hole, can connect to an anchor plate, characterized by that the bundle of single rods (1) is firmly connected to the anchor plate (2) that intercepts the anchor plate (2), which consists of a conically widening sleeve-shaped segment (4) and connecting to it, formed outwardly in the form of a bowl a spherical segment (5), the anchor plate (2) in its central zone (6) having a concave, rounded surface, the radius of curvature of which is at least equal to the radius of curvature of the spherical segment (5), and has a longitudinal opening a through passage (7) partially eccentric.

2. Anchor according to claim The bolt according to claim 1, characterized in that, on the inside, the anchor head (3) has a constant taper (8) extending through both segments (4, 5).

3. An anchor according to claim The taper according to claim 1, characterized in that the anchor head (3) in the cup-shaped segment (5) has a greater taper (9) differing from that of the sleeve segment (4) (8).

4. An anchor according to claim The anchor plate (2) according to claim 1, characterized in that the anchor plate (2) is wavy in a concentric configuration beyond the central zone (6).

5. Anchor according to claim An injection sleeve in the form of a tube or a hose is placed centrally in the bundle consisting of ribbed bars (1).

6. Anchor according to claim A device according to claim 1, characterized in that the individual bars (1) are provided with a protective cap (13) at the end opposite the bolt head (3).

An anchor according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the bundle of individual rods (1) is attached along its length to the bolt head (3) by gluing, preferably with a synthetic mass admixed with quartz flour.