PL212363B1 - Iniekcyjna kotew prętowo-rurowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest iniekcyjna kotew prętowo - rurowa mająca zastosowanie zwłaszcza do zabezpieczenia podziemnych wyrobisk górniczych przy pomocy obudowy kotwowej w połączeniu z iniekcją górotworu, w szczególności do wyrobisk w których występują obciążenia dynamiczne, zwłaszcza tąpnięcia.

Znane jest od dawna, szczególnie w górnictwie podziemnym, wspieranie chodników za pomocą obudowy kotwowej w celu utrzymania spoistości górotworu i zabezpieczenia w ten sposób ociosów wyrobisk chodnikowych oraz wyrobisk ścianowych. W tym celu stosowanych jest wiele rodzajów kotwi prętowych, rurowych czy linowych wyposażonych w elementy rozpierające jak również przystosowanych do użycia substancji wiążących.

Z opisu patentowego EP 0 089 656 wynalazku znana jest kotew iniekcyjna z centralnym trzonem osadzana we wcześniej wywierconych otworach. Trzon kotwi znajduje się w osłonie rurowej, która na obu końcach jest z nim połączona. Trzon i osłona są naprężone w stosunku do siebie. Pomiędzy rurową osłoną a trzonem przewidziany jest otwarty kanał iniekcyjny. W jednej z wersji osłona składa się z wielu naprzemiennie następujących po sobie tulei i tarcz a trzon ma na obu końcach elementy zamykające. Do elementów zamykających zamocowany jest wąż elastyczny obejmujący osłonę. Elementy zamykające mają kanały a tarcze na swych strefach brzegowych wyposażone są w otwory przelotowe lub wybrania przelotowe dla masy iniekcyjnej. W innej wersji dla ustalenia odstępu pomiędzy trzonem a rurową osłoną wykorzystywane są, nakręcone na nagwintowany trzon, pierścienie dystansowe, na które naciągnięta jest osłona. Pierścienie dystansowe posiadają otwory przelotowe dla masy iniekcyjnej. Ponadto na przedni koniec trzonu kotwi jest nasadzany i napinany względem podłoża za pomocą nakrętki dzwon wyposażony w otwór iniekcyjny. Tak zbudowana kotew znajduje zastosowanie przede wszystkim do umacniania wystających fasad, naprawy budynków dotkniętych szkodami budowlanymi i górniczymi, umacniania popękanych części murów i elementów betonowych w budownictwie wysokościowym, budowie mostów i tuneli, wykazując wysoką odporność na rozciąganie. Nie nadaje się jednak do zastosowania przy zabezpieczeniu podziemnych wyrobisk górniczych przy pomocy obudowy kotwowej w połączeniu z iniekcją górotworu, a w szczególności do wyrobisk górniczych, w których występują obciążenia dynamiczne, a zwłaszcza tąpnięcia, gdyż jedynie jej trzon jest elementem przenoszącym obciążenia.

Znana jest również z polskiego opisu patentowego nr 153395 konstrukcja rurowa do wytwarzania kotwi skalnej i/lub do wytwarzania kanału do transportowania cieczy, która ma ściankę odkształconą przez ciśnienie cieczy. Ścianka ma zagięcie i jej jeden koniec jest zamknięty elementem zamykającym a do drugiego końca dołączony jest element sprzęgowy utworzony poprzez trzpień sprzęgowy z zewnętrznym gwintem, w którym wykonany jest otwór przelotowy wchodzący do wnętrza rury będącej elementem przenoszącym obciążenia od górotworu. W przypadku wystąpienia obciążeń dynamicznych, zwłaszcza tąpnięć, nastąpi jej zerwanie i kotew przestanie podtrzymywać górotwór.

Celem wynalazku jest taka konstrukcja kotwi która - przy zapewnieniu łatwości montażu i iniekcji ekspansywnych środków wiążących - zagwarantuje pewne zabezpieczenie górotworu w warunkach, w których często występują obciążenia dynamiczne, zwłaszcza tąpnięcia.

Cel ten osiągnięto w iniekcyjnej kotwi prętowo - rurowej, która według wynalazku zawiera rurę mającą w swoim płaszczu co najmniej jeden przelotowy otwór i usytuowany wewnątrz rury pręt oraz umiejscowione pomiędzy nimi dystansowe elementy wyposażone w przelotowe otwory. Kotew jest zakończona z jednej strony zespołem mocującym i wyposażona w element uszczelniający.

Kotew charakteryzuje się tym, że pomiędzy współpracującym z rurą mocującym elementem dociskającym do górotworu pierścieniową podkładkę, a mocowaną na pręcie ustalającą podkładką dociskaną współpracującym z prętem mocującym elementem ma elastyczny element tłumiący.

W celowym wykonaniu, rura jest krótsza od pręta, korzystnie stanowi 2/3 jego długości.

Najlepiej jest ponadto, kiedy pręt ma rozmieszczone na długości i usytuowane na swojej powierzchni co najmniej dwa zespoły stabilizujących występów.

Pożądane jest także, kiedy wyposażone w przelotowe otwory dystansowe elementy mają odpowiadające stabilizującym występom wnęki.

Wskazane jest również, kiedy stabilizujące występy są mocowane do pręta rozłącznie.

Równie korzystne jest, kiedy każdy zespół stabilizujących występów jest złożony z trzech stabilizujących występów.

PL 212 363 B1

Pożądane jest przy tym, kiedy odległość kątowa pomiędzy stabilizującymi występami jest w zasadzie równa 60°.

W preferowanym wykonaniu dystansowe elementy mają postać siatki, najlepiej stalowej.

Dalsze korzyści według wynalazku uzyskuje się, kiedy uszczelniający element ma postać szczelnie połączonych ze sobą od strony mocującego zespołu elastycznych płaszczy o różnej długości i w zasadzie cylindrycznym kształcie, krótszego wewnętrznego płaszcza i dłuższego zewnętrznego płaszcza, przy czym swobodny koniec krótszego wewnętrznego płaszcza jest usytuowany przed wykonanym w rurze przelotowym otworem.

Nadto celowe jest przy tym, kiedy krótszy wewnętrzny płaszcz uszczelniającego elementu ma na swej wewnętrznej powierzchni co najmniej jeden zespół skierowanych do wewnątrz karbów, a dłuższy zewnętrzny płaszcz ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jeden zespół skierowanych na zewnątrz karbów.

Szczególnie wskazane jest także, kiedy skierowane na zewnątrz zespoły karbów zewnętrznego płaszcza są umiejscowione obwodowo w jego części środkowej i blisko jego końców, a obwodowe usytuowanie skierowanych do wewnątrz zespołów karbów wewnętrznego płaszcza blisko jego końców odpowiada umiejscowieniu skierowanych na zewnątrz zespołów karbów części środkowej zewnętrznego płaszcza i jego części końcowej połączonej z wewnętrznym płaszczem.

W zalecanym wykonaniu zewnętrzne średnice elastycznego elementu tłumiącego i ustalającej podkładki są w zasadzie równe zewnętrznej średnicy rury.

Tak wykonana kotew, dzięki zastosowaniu niezależnego mocowania rury i pręta, z których każde jest niezależnym elementem nośnym, oraz umiejscowieniu pomiędzy ich mocującymi elementami elastycznego elementu tłumiącego spełnia swoje zadanie - podtrzymuje górotwór - nawet w przypadku, kiedy występujące obciążenia dynamiczne, zwłaszcza tąpnięcia, zerwą rurę. Następuje wtedy wygaszenie przez elastyczny element tłumiący uderzenia obciążenia dynamicznego, także tąpnięcia i górotwór jest dalej podtrzymywany przez zamocowaną do pręta podkładkę, a pręt przejmuje całość obciążenia. Zastosowanie rozprężnego elementu uszczelniającego złożonego z elastycznych płaszczy o różnej długości i usytuowaniu swobodnego końca krótszego wewnętrznego płaszcza przed wykonanym w płaszczu rury przelotowym otworem umożliwia szybki montaż kotwi poprzez iniekcję ekspansywnych środków wiążących.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kotew w częściowym przekroju wzdłużnym w ujęciu częściowo schematycznym, fig. 2 przedstawia fragment kotwi z rozprężnym elementem uszczelniającym w częściowym przekroju wzdłużnym, fig. 3 przedstawia kotew w poprzecznym przekroju A-A zaznaczonym na fig. 1, a fig. 4 przedstawia kotew w poprzecznym przekroju B-B również zaznaczonym na fig. 1.

Iniekcyjna kotew prętowo - rurowa zawiera pręt 1 usytuowany w rurze 2, która ma w swoim płaszczu przelotowe otwory 3 i 4 oraz umiejscowione pomiędzy prętem 1 i rurą 2 dystansowe elementy 5 wyposażone w przelotowe otwory 6. Kotew jest zakończona z jednej strony mocującym zespołem 7, w którym pomiędzy współpracującym z rurą 2 mocującym elementem 8 dociskającym do górotworu pierścieniową podkładkę 9, a mocowaną na pręcie 1 ustalającą podkładką 10 dociskaną współpracującym z prętem 1 mocującym elementem 11 ma elastyczny element 12 tłumiący. Zewnętrzne średnice elastycznego elementu 12 tłumiącego i ustalającej podkładki 10 są w zasadzie równe zewnętrznej średnicy rury 2. Pręt 1 ma rozmieszczone na długości i usytuowane na swojej powierzchni dwa zespoły stabilizujących występów 13, z których każdy jest złożony z trzech występów 13. Odległość kątowa pomiędzy stabilizującymi występami 13 jest w zasadzie równa 60°. Dystansowe elementy 5 mają odpowiadające stabilizującym występom 13 wnęki 14. Na rurze 2 kotwi jest umiejscowiony uszczelniający element 15 wykonany w postaci szczelnie połączonych ze sobą od strony mocującego zespołu 7 elastycznych płaszczy o różnej długości i w zasadzie cylindrycznym kształcie - krótszego wewnętrznego płaszcza 16 i dłuższego zewnętrznego płaszcza 17. Swobodny koniec 18 krótszego wewnętrznego płaszcza 16 usytuowany jest przed wykonanym w rurze 2 przelotowym otworem 3. Krótszy wewnętrzny płaszcz 16 uszczelniającego elementu 15 ma na swej wewnętrznej powierzchni co najmniej jeden zespół skierowanych do wewnątrz karbów 19. Dłuższy zewnętrzny płaszcz 17 ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jeden zespół skierowanych na zewnątrz karbów 20. Skierowane na zewnątrz zespoły karbów 20 zewnętrznego płaszcza 17 są umiejscowione obwodowo w jego części środkowej i blisko jego końców. Obwodowe usytuowanie skierowanych do wewnątrz zespołów karbów 19 wewnętrznego płaszcza 16 blisko jego końców odpowiada umiejscowieniu skierowanych

PL 212 363 B1 na zewnątrz zespołów karbów 20 części środkowej zewnętrznego płaszcza 17 i jego części końcowej połączonej z wewnętrznym płaszczem 16.

Proces umacniania górotworu za pomocą tak wykonanej kotwi polega na umieszczeniu rury 2 kotwi z umieszczonym wewnątrz niej prętem 1 na który nasunięte są dystansowe elementy 5 i z nałożonym na nią uszczelniającym elementem 15 w uprzednio wywierconych w górotworze kotwowych otworach 21 tak, że swobodny koniec 18 krótszego wewnętrznego płaszcza 16 uszczelniającego elementu 15 jest usytuowany przed wykonanym w płaszczu rury 2 pierwszym przelotowym otworem 3. Po umieszczeniu kotwi w otworze 21, za pomocą współpracującego z rurą 2 mocującego elementu 8, dociska się do górotworu pierścieniową podkładkę 9 ustalając wstępne położenie kotwi. Następnie poprzez rurę 2 wtłacza się do górotworu środek wiążący. Pod wpływem parcia jakie wywiera zwiększający swoją objętość środek iniekcyjny zewnętrzny płaszcz 17 uszczelniającego elementu 15 jest dociskany do ścianek kotwowego otworu 21, a wewnętrzny płaszcz 16 do powierzchni zewnętrznej rury 2, powodując szczelne osadzenie kotwi w otworze 21. Po upływie czasu wiązania środka spajającego prowadzi się dalsze wtłaczanie do kotwowego otworu 21 środka spajającego poprzez rurę 2 pełniącą w tej operacji rolę głowicy iniekcyjnej i dalej poprzez przelotowe otwory 6 dystansowych elementów 5 oraz przelotowe otwory 3 w płaszczu rury 2, aż do całkowitego wypełnienia kotwowego otworu 21 i szczelin w górotworze. Po zabezpieczeniu w ten sposób wyrobiska, na wystający z kotwowego otworu pręt 1 zakłada się elastyczny element 12 tłumiący i dociska go do rury 2 ustalającą podkładką 10 za pomocą mocującego elementu 11 współpracującego z prętem 1, nadając kotwi naciąg ostateczny. Do wystającej nagwintowanej końcówki pręta 1 kotwi montuje się siatki zabezpieczające.

Claims (12)

1. Iniekcyjna kotew prętowo - rurowa zawierająca rurę mającą w swoim płaszczu co najmniej jeden przelotowy otwór i usytuowany wewnątrz rury pręt oraz umiejscowione pomiędzy nimi dystansowe elementy wyposażone w przelotowe otwory, zakończona z jednej strony zespołem mocującym i wyposażona w element uszczelniający, znamienna tym, że pomiędzy współpracującym z rurą (2) mocującym elementem (8) dociskającym do górotworu pierścieniową podkładkę (9), a mocowaną na pręcie (1) ustalającą podkładką (10) dociskaną współpracującym z prętem (1) mocującym elementem (11) ma elastyczny element (12) tłumiący.

2. Kotew według zastrz. 1, znamienna tym, że rura (2) jest krótsza od pręta (1), korzystnie stanowi 2/3 jego długości.

3. Kotew według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pręt (1) ma rozmieszczone na długości i usytuowane na swojej powierzchni co najmniej dwa zespoły stabilizujących występów (13).

4. Kotew według zastrz. 3, znamienna tym, że wyposażone w przelotowe otwory (6) dystansowe elementy (5) mają odpowiadające stabilizującym występom (13) wnęki (14).

5. Kotew według zastrz. 3, znamienna tym, że stabilizujące występy (13) są mocowane do pręta (1) rozłącznie.

6. Kotew według zastrz. 3, znamienna tym, że każdy zespół stabilizujących występów (13) jest złożony z trzech stabilizujących występów (13).

7. Kotew według zastrz. 6, znamienna tym, że odległość kątowa pomiędzy stabilizującymi występami (13) jest w zasadzie równa 60°.

8. Kotew według zastrz. 1, znamienna tym, że dystansowe elementy (5) mają postać siatki, najlepiej stalowej.

9. Kotew według zastrz. 3, znamienna tym, że uszczelniający element (15) ma postać szczelnie połączonych ze sobą od strony mocującego zespołu (7) elastycznych płaszczy o różnej długości i w zasadzie cylindrycznym kształcie, krótszego wewnętrznego płaszcza (16) i dłuższego zewnętrznego płaszcza (17), przy czym swobodny koniec (18) krótszego wewnętrznego płaszcza (16) jest usytuowany przed wykonanym w rurze (2) przelotowym otworem (3).

10. Kotew według zastrz. 9, znamienna tym, że krótszy wewnętrzny płaszcz (16) uszczelniającego elementu (15) ma na swej wewnętrznej powierzchni co najmniej jeden zespół skierowanych do wewnątrz karbów (19), a dłuższy zewnętrzny płaszcz (17) ma na swej zewnętrznej powierzchni co najmniej jeden zespół skierowanych na zewnątrz karbów (20).

11. Kotew według zastrz. 10, znamienna tym, że skierowane na zewnątrz zespoły karbów (20) zewnętrznego płaszcza (17) są umiejscowione obwodowo w jego części środkowej i blisko jego końców,

PL 212 363 B1 a obwodowe usytuowanie skierowanych do wewnątrz zespołów karbów (19) wewnętrznego płaszcza (16) blisko jego końców odpowiada umiejscowieniu skierowanych na zewnątrz zespołów karbów (20) części środkowej zewnętrznego płaszcza (17) i jego części końcowej połączonej z wewnętrznym płaszczem (16).

12. Kotew według zastrz. 11, znamienna tym, że zewnętrzne średnice elastycznego elementu (12) tłumiącego i ustalającej podkładki (10) są w zasadzie równe zewnętrznej średnicy rury (2).