PL194113B1 - Kotwa rurowa do górotworu - Google Patents

Abstract

1. Kotwa rurowa do górotworu stosowana wgórnictwie i/lub przy budowie tuneli, z ele- mentem rurowym, który na jednym koncu jest zaopatrzony w glowice wiertnicza, na naprze- ciwleglym koncu posiada srodki napedowe, wewnatrz przynajmniej czesciowo jest wypel- niony zaprawa, a w obszarze glowicy wiertni- czej znajduje sie co najmniej jeden kanal wylo- towy, znamienna tym, ze zaprawa (4) jest umieszczona w uksztaltowanym zasadniczo w postaci wydrazonego cylindra srodku ustala- jacym (7), który w obszarze koncowym, odwró- conym od kierunku osadzania posiada co naj- mniej jeden otwór przelotowy (11), umozliwiaja- cy po otwarciu odplyw zaprawy (4), przy czym otwór przelotowy (11) jest polaczony przez co najmniej jeden kanal przelotowy (12) z kanalem wylotowym (5) i ze glowica wiertnicza (2) jest uksztaltowana jako koronka wiertnicza, której wewnetrzna srednica odpowiada najwyzej sze- rokosci w swietle srodka ustalajacego (7). PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kotwa rurowa do górotworu, stosowana w górnictwie i/lub przy budowie tuneli.

Kotwy rurowe jako takie są znane. Służą one w rodzaju kotwy rurowej do górotworu do stabilizacji ścian pustek, przykładowo w tunelach, sztolniach i tym podobnych, a mianowicie w ten sposób, że warstwy górotworu, następujące kolejno po sobie w kierunku pionowym do ściany, są mocowane do siebie, przy czym w wielu wypadkach wychodzi się od tego, że warstwy, które w bezpośredniej bliskości ścian w następstwie wykonania pustki, zmniejszają swoje właściwości mechaniczne, zwłaszcza swoją nośność, są mocowane na bardziej oddalonych, nieuszkodzonych warstwach górotworu.

Kotwa rurowa wymienionego rodzaju jest przykładowo ujawniona w opisie US 4055051, przy czym składa się ona z elementu rurowego, który na jednym końcu jest zaopatrzony w głowicę wiertniczą, a na przeciwległym końcu posiada elementy napędowe. Znana kotwa rurowa jest częściowo wypełniona wewnątrz zaprawą. Przez głowicę przechodzi co najmniej jeden kanał wylotowy. Proces osadzania znanej kotwy rurowej przeprowadza się w dwóch etapach.

W pierwszym etapie kotwa rurowa jest osadzana w podłożu, zwłaszcza w górze, przez przykładowo stosowany przyrząd wiertniczy. Urobiona przez głowicę wiertniczą kotwy wiertniczej na jej końcu od strony kierunku wiercenia i rozdrobniona skała jest odprowadzana przez umieszczone na głowicy wiertniczej otwory wylotowe i przestrzeń pośrednią między ścianami otworu wiertniczego a zewnętrznym obwodem kotwy rurowej. W drugim etapie, na końcu odwróconym od kierunku osadzania jest przykładowo wtłaczany w kierunku osadzania tłok, który znajdującą się w kotwie rurowej zaprawę wyciska przez otwory wylotowe z kotwy rurowej do otworu wiertniczego.

Niedogodnością tej znanej kotwy rurowej jest to, że proces osadzania składa się z dwóch etapów roboczych i stosuje się szczególny przyrząd osadczy, co powoduje bardzo powolny cykl osadzania.

Ponadto w procesie wiercenia skała jest urabiana i rozdrabniana na całym przekroju poprzecznym kotwy rurowej, co wpływa niekorzystnie na wydajność urabiania, a tym samym również na czas osadzania.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie kotwy rurowej, którą można osadzić w jednym procesie roboczym z zastosowaniem dostępnego w handlu przyrządu wiertniczego.

Według wynalazku zadanie to rozwiązano dzięki temu, że zaprawa jest umieszczona w ukształtowanym zasadniczo w postaci wydrążonego cylindra środku ustalającym, który w obszarze końcowym, odwróconym od kierunku osadzania posiada co najmniej jeden otwór przelotowy, umożliwiający po otwarciu odpływ zaprawy, przy czym otwór przelotowy jest połączony przez co najmniej jeden kanał przelotowy z kanałem wylotowym i że głowica wiertnicza jest ukształtowana jako koronka wiertnicza, której wewnętrzna średnica odpowiada najwyżej szerokości w świetle środka ustalającego. Dzięki temu, że głowica wiertnicza jest ukształtowana jako koronka wiertnicza, której wewnętrzna średnica odpowiada najwyżej szerokości w świetle środka ustalającego, powstający w procesie wiercenia rdzeń wiertniczy może być przyjmowany przez zasadniczo cylindryczny środek ustalający. Ponieważ wnętrze kotwy rurowej według wynalazku jest przynajmniej częściowo wypełnione zaprawą, to jest ona zasilana czynnikiem pod ciśnieniem przez rdzeń wiertniczy. Ciśnienie to wykorzystuje się do otwarcia otworu przelotowego dla zaprawy. Przykładowo można to przeprowadzić za pomocą otworu, który w przypadku dostatecznie wysokiego ciśnienia otwiera otwór przelotowy dla zaprawy. Kanał przelotowy, przylegający do otworu przelotowego, umożliwia dalsze zmniejszenie ciśnienia w środku ustalającym, przy czym zaprawa wypływa w obszarze głowicy wiertniczej przez otwory wylotowe połączone z kanałem przelotowym. Dzięki ruchowi obrotowemu kotwy rurowej, a zwłaszcza głowicy wiertniczej, zaprawa zostaje zmieszana w obszarze głowicy wiertniczej ze zwiercinami, ewentualnie zostają ze sobą wymieszane, i przetransportowana do przestrzeni pośredniej między ścianami otworu wiertniczego a ścianami obwodu zewnętrznego kotwy rurowej. Ponadto dzięki środkom ustalającym możliwe jest oddzielne składowanie elementu rurowego bez zaprawy, nadającej się do składowania w ograniczonym okresie. Dzięki temu, że zaprawa jest wtłaczana do otworu wiertniczego wskutek nacisku rdzenia wiertniczego, kotwę rurową według wynalazku można osadzać za pomocą dostępnego w handlu przyrządu wiertniczego, a tym samym dla całkowitego osadzenia kotwy rurowej nie jest konieczne stosowanie dodatkowych środków pomocniczych czy etapów roboczych.

Korzystnie środek ustalający jest zamknięty na obu obszarach końcowych przez tłoki, przesuwne wzdłuż elementu rurowego, a przeciwnie do kierunku osadzania tuż za tłokiem, odwróconym od kierunku osadzania, posiada obszar mocowania dla tłoka, zaopatrzony w otwór przelotowy, przy czym otwór przelotowy wykazuje odstęp od wolnego końca obszaru ustalającego, który odpowiada przyPL 194 113 B1 najmniej długości tłoka, mierzonej wzdłuż elementu rurowego. Zaprawa, znajdująca się między tłokami przesuwnymi wzdłuż elementu rurowego, dzięki ciśnieniu wsuwanego rdzenia wiertniczego, jest przemieszczana w środku ustalającym przeciwnie do kierunku osadzania. Dzięki temu, że w środku ustalającym znajduje się obszar mocowania dla tłoka, tłok umieszczony w obszarze końcowym od strony kierunku osadzania może być tak daleko przesuwany przeciwnie do kierunku osadzania, aż uwolni otwór przelotowy. Dzięki zastosowaniu tłoków uszczelniających zapewnione jest uwolnienie otworu przelotowego w każdych warunkach, przy odpowiednio wysokim nacisku rdzenia wiertniczego. Ponadto wytwarzanie kotwy rurowej w tej postaci wykonania jest ekonomiczne, ponieważ w celu uwolnienia otworu przelotowego zbędny jest montaż skomplikowanego mechanizmu.

Korzystnie średnica zewnętrzna głowicy wiertniczej jest większa od największej średnicy elementu rurowego, w celu wycięcia szczeliny pierścieniowej dla zwiercin, wymieszanych z zaprawą.

Celowo średnica zewnętrzna środka ustalającego jest większa od średnicy wewnętrznej elementu rurowego dla umożliwienia wprowadzenia do wnętrza elementu rurowego.

Korzystnie kanał przelotowy jest utworzony przez szczelinę, znajdującą się między środkiem ustalającym a elementem rurowym. W przypadku wytwarzania elementu rurowego przez walcowanie blachy, w jednym procesie roboczym szczelina może być wykonana w wewnętrznych ścianach elementu rurowego. Dzięki temu element rurowy jest wytwarzany w sposób ekonomiczny.

Korzystnie kanał przelotowy ma postać spiralnej szczeliny, dzięki czemu do wytworzenia elementu rurowego można zastosować zwykły proces walcowania.

Korzystnie zaprawa jest umieszczona w środku ustalającym przynajmniej w jednej torbie w postaci giętkiego węża, aby ułatwić wprowadzenie zaprawy do środka ustalającego, a ponadto zapewnić łatwą manipulację kotwą rurową według wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kotwę rurową według wynalazku w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - przedstawioną na fig. 1 kotwę rurową podczas procesu osadzania.

Na figurach 1 i 2 jest przedstawiona kotwa rurowa według wynalazku z cylindrycznym elementem rurowym 1, który wewnątrz posiada środek ustalający 7 z zaprawą 4. Na końcu od strony kierunku osadzania, element rurowy 1 posiada głowicę wiertniczą 2, a na naprzeciwległym końcu - środek napędowy 3, ukształtowany jako profilowanie zewnętrzne.

Wykonany przykładowo z metalu element rurowy 1 posiada na końcu od strony kierunku osadzania jeden lub szereg otworów wylotowych 5, rozdzielonych równomiernie na obwodzie, oraz zewnętrzne profilowanie na całej długości. Zewnętrzne profilowanie może być wytworzone przez walcowanie.

Głowica wiertnicza 2, ukształtowana jako koronka wiertnicza, posiada stożkowy wierzchołek i współśrodkowy otwór 16 i jest osadzona w elemencie rurowym 1. Powierzchnia stożka jest zaopatrzona w zdzierające elementy 14, wykonane zwłaszcza z twardego stopu. W celu przyjmowania zwiercin, średnica zewnętrzna głowicy wiertniczej 2 jest większa od średnicy elementu rurowego 1.

Środek ustalający 7 w postaci cylindra, przykładowo z tworzywa sztucznego, jest zamknięty na obu końcach przez przesuwne wzdłuż elementu rurowego 1 tłoki 8, 9. Za tłokiem 9, odwróconym od kierunku osadzania S jest umieszczony obszar mocowania 6 dla tłoka 9, zaopatrzony w otwór przelotowy 11, rozdzielonych równomiernie na obwodzie. Otwór przelotowy 11 jest umieszczony w odstępie a od wolnego końca obszaru mocowania 6, który odpowiada przynajmniej długości 1 tłoka 9, mierzonej wzdłuż elementu rurowego 1. Zaprawa 4 może być dodatkowo opakowana w nie przedstawioną torbę w postaci giętkiego węża.

Podczas procesu osadzania, który jest przedstawiony zwłaszcza na fig. 2, kotwa rurowa jest wprawiana w ruch obrotowy i posuw osiowy, przykładowo za pomocą nie przedstawionego przyrządu wiertniczego. Głowica wiertnicza 2 wycina w podłożu 15 cylindryczny otwór wiertniczy 16, w którym umieszczony jest element rurowy 1. We współosiowym otworze 16 głowicy wiertniczej 2 jest osadzony rdzeń wiertniczy 17, który przemieszcza się do wnętrza elementu rurowego 1 i przy tym wywiera nacisk na umieszczony w kierunku osadzania S tłok 8, skierowany przeciwnie do kierunku osadzania S. Poprzez zaprawę 4, umieszczoną wewnątrz środka ustalającego 7, nacisk jest przenoszony dalej na tłok 8 od strony kierunku osadzania. Odwrócony od kierunku osadzania S tłok 9 jest tak daleko przesuwany przeciwnie do kierunku osadzania S, aż znajduje się on całkowicie w obszarze mocowania 6 i tym samym uwalnia otwory przelotowe 11 dla zaprawy 4. Zaprawa 4 znajduje się dalej pod ciśnieniem wywieranym przez tłok 8, zwrócony do kierunku osadzania S, dzięki czemu zaprawa 4 jest kierowana przez uwalniany przez tłok 9 kanał przelotowy 12, co jest widoczne na fig. 2, do otworów wylo4

PL 194 113B1 towych 5 i tam miesza się ze zwiercinami dzięki ruchowi obrotowemu kotwy rurowej, zwłaszcza głowicy wiertniczej 2. Wskutek działania ciśnienia, zaprawa 4 pomieszana ze zwiercinami rozdziela się równomiernie w przestrzeni pośredniej między ścianami wywierconego otworu 16 o zewnętrzną powierzchnią elementu rurowego 1.

Claims (7)

1. Kotwa rurowa do górotworu stosowana w górnictwie i/lub przy budowie tuneli, z elementem rurowym, który na jednym końcu jest zaopatrzony w głowicę wiertniczą, na naprzeciwległym końcu posiada środki napędowe, wewnątrz przynajmniej częściowo jest wypełniony zaprawą, a w obszarze głowicy wiertniczej znajduje się co najmniej jeden kanał wylotowy, znamienna tym, że zaprawa (4) jest umieszczona w ukształtowanym zasadniczo w postaci wydrążonego cylindra środku ustalającym (7), który w obszarze końcowym, odwróconym od kierunku osadzania posiada co najmniej jeden otwór przelotowy (11), umożliwiający po otwarciu odpływ zaprawy (4), przy czym otwór przelotowy (11) jest połączony przez co najmniej jeden kanał przelotowy (12) z kanałem wylotowym (5) i że głowica wiertnicza (2) jest ukształtowana jako koronka wiertnicza, której wewnętrzna średnica odpowiada najwyżej szerokości w świetle środka ustalającego (7).

2. Kotwa rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że środek ustalający (7) jest zamknięty na obu obszarach końcowych przez tłoki (8, 9), przesuwne wzdłuż elementu rurowego (1), a przeciwnie do kierunku osadzania (S) tuż za tłokiem (9), odwróconym od kierunku osadzania (S) posiada obszar mocowania (6) dla tłoka (9), zaopatrzony w otwór przelotowy (11), przy czym otwór przelotowy (11) wykazuje odstęp (1) od wolnego końca obszaru ustalającego (6), który odpowiada przynajmniej długości (1) tłoka (9) , mierzonej wzdłuż elementu rurowego (1).

3. Kotwa rurowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że średnica zewnętrzna głowicy wiertniczej (2) jest większa od największej średnicy elementu rurowego (1).

4. Kotwa rurowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że średnica zewnętrzna środka ustalającego (7) jest większa od średnicy wewnętrznej elementu rurowego (1).

5. Kotwa rurowa według zastrz. 4, znamienna tym, że kanał przelotowy (2) jest utworzony przez szczelinę, znajdującą się między środkiem ustalającym (7) a elementem rurowym (1).

6. Kotwa rurowa według zastrz. 5, znamienna tym, że kanał przelotowy (12) ma postać spiralnej szczeliny.

7. Kotwa rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zaprawa (4) jest umieszczona w środku ustalającym (7) przynajmniej w jednej torbie (13) w postaci giętkiego węża.