PL212364B1 - Sposób nadawania podporności wstępnej kotwi linowej i kotew linowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nadawania podporności wstępnej kotwi linowej i kotew linowa przystosowana do tego sposobu, przydatne w szczególności do kotwienia górotworu w górnictwie podziemnym.

Znana jest, na przykład z opisu polskiego wynalazku P-364390 kotwa do skał i sposób jej użycia, która to kotwa na wydłużonym pręcie ma usytuowane deformowalne elementy rozpierające się po zdeformowaniu o ścianki otworu wiertniczego, dzięki czemu bezpośrednio po założeniu kotew może przeciwdziałać rozwarstwianiu kotwionego górotworu. Sposób zakładania tej kotwi polega na tym, że po wywierceniu otworu kotwiowego i włożeniu do niego kotwi, na wystającym z otworu końcu tej kotwi umieszcza się płytę czołową, a następnie nakrętkę, po czym nakrętkę dokręca się do osiągnięcia odkształcenia deformowalnych elementów i rozparcia ich między prętem kotwi, a ściankami otworu kotwiowego. Takie działanie powoduje mechaniczne połączenie kotwi z górotworem, mające na celu przeciwdziałanie rozwarstwianiu warstw górotworu z odpowiednią siłą oddziaływania, będącą funkcją sił odkształcających deformowalnych elementów. Połączenie to realizowane jest jednak tylko w tych miejscach, gdzie wzniesienia deformowalnych elementów wchodzą w kontakt z powierzchnią otworu kotwiowego.

Znane są ponadto, na przykład z polskich opisów patentowych nr 190697 i nr 166599 kotwie linowe, które na rdzeniu w postaci liny mają zamocowane na sztywno wypukłe wybrzuszenia wykonane z wiązek drutu, bądź też odcinki wypukłe powstałe z odcinkowego spęczania liny. Wybrzuszenia, po napełnieniu otworu kotwiowego środkiem wiążącym, stanowią dodatkowe elementy polepszające powiązanie kotwi z górotworem, co wynika z wnikania środka wiążącego między druty na odcinkach wybrzuszeń. Kotwie takie umożliwiają nadanie odpowiedniej nośności wstępnej dopiero po związaniu środka wiążącego, co nie zapewnia przeciwdziałania rozwarstwianiu kotwionego górotworu bezpośrednio za postępem wyrobiska.

Dodatkowo znana jest, na przykład z polskiego opisu patentowego nr 174371 iniekcyjna kotew linkowa, mająca rdzeń w postaci węża ciśnieniowego, obwiedzionego siatkowym oplotem z mocnej przędzy włókienniczej z włókien chemicznych, bądź naturalnych. Kotew taka posiada na wgłębnym końcu element przytrzymujący z otworami iniekcyjnymi, a przy odociosowym końcu elementy uszczelniające, zachodzące na siebie, z powierzchniami stożkowymi. Podczas wtłaczania środka iniekcyjnowiążącego następuje nadanie wzdłużnego naprężenia kotwi, umożliwiającego natychmiastowe jej nastawienie na naciąg potrzebny do uzyskania wstępnego naprężenia.

Wszystkie znane konstrukcje kotwi linowych nie zapewniają utrzymania nadawanej podporności wstępnej w początkowym okresie jej pracy, jako że właśnie w tej fazie występuje relaksacja kotwi linowej, polegająca na jej wydłużaniu przy jednoczesnym zmniejszaniu się przekroju poprzecznego pod wpływem sił rozwarstwiających górotwór. Musi zatem upłynąć pewien okres czasu, aby kotew linowa przejęła pełne obciążenie wynikające z sił górotworu.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że po wklejeniu jej końca wgłębnego i wstępnego naprężenia nadanego na końcu wystającym z otworu kotwiowego w kotwi linowej, na jej odcinku umieszczonym w otworze kotwiowym wywołuje się jej rozpęczanie i w końcu utrwalenie stanu rozpęczenia środkiem wiążącym.

Korzystnym jest, gdy po rozpęczeniu i utrwaleniu rozpęczenia odcinka kotwi linowej w otworze kotwiowym w wolne przestrzenie w otworze kotwiowym wtłacza się środek iniekcyjno-wiążący.

Istota kotwi linowej według wynalazku polega na tym, że lina ma w zasadzie przebiegający osiowo we wnętrzu przewód wysokociśnieniowy zdolny do rozpęczania na boki, który zaciśnięty jest szczelnie na końcu wgłębnym, skierowanym ku zakończeniu otworu kotwiowego i po stronie wystającej z otworu kotwiowego ma przyłącze do agregatu wysokociśnieniowego.

W najprostszym wykonaniu przewód wysokociśnieniowy, stanowiący rdzeń kotwi linowej, jest przewodem gumowym bez oplotu, podatnym na rozszerzanie pod wpływem zadanego do jego wnętrza medium pod ciśnieniem.

W korzystnym wykonaniu kotew linowa na odcinku wchodzącym do wnętrza otworu kotwiowego ma obejmy dystansowe rozmieszczone w odstępach od siebie i jest pomiędzy tymi obejmami dystansowymi wstępnie rozpęczona.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest to, że wstępnie naprężoną kotew linową skraca się na jej odcinku zlokalizowanym we wnętrzu otworu kotwiowego poprzez rozpęczenie środkiem wiążącym podanym do wnętrza przewodu ciśnieniowego pod wysokim ciśnieniem i ten stan

PL 212 364 B1 rozpęczenia stabilizuje się środkiem wiążącym. Dzięki temu kotew linowa powoduje powstanie sił ściskających górotwór w otoczeniu otworu kotwiowego, przeciwdziałających tendencjom rozwarstwiania się górotworu, co zdecydowanie poprawia charakterystykę pracy obudowy kotwiowej. Dodatkowe wtłoczenie do wolnych przestrzeni otworu kotwiowego środka iniekcyjno-wiążącego wzmacnia ten efekt, co może pozwolić na rozszerzenie podziałki rozmieszczenia kotew w górotworze. Kotew linowa według wynalazku może być wykorzystana przy otworach kotwiowych o różnej długości, zwłaszcza w warunkach znacznych ciśnień górotworu i daje możliwość istotnego rozszerzenia siatki kotwienia górotworu, co ma znaczenie dla obniżenia kosztów zabudowy górotworu, przy zachowaniu żądanego bezpieczeństwa pracy załogi w wyrobiskach podziemnych.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia rysunek poglądowy kotwi linowej włożonej do otworu kotwiowego i zamocowanej za pomocą ładunku klejowego, fig. 2 - kotew linową w przekroju poprzecznym, fig. 3 - rysunek poglądowy kotwi linowej po jej odcinkowym rozpęczeniu w otworze kotwiowym, a fig. 4 - kotew linową w rysunku poglądowym po ostatecznym wypełnieniu otworu kotwiowego środkiem iniekcyjno-wiążącym.

Kotew linowa 1 posiada osiowo umieszczony rdzeń 2 w postaci przewodu ciśnieniowego o elastycznych, skłonnych do rozpęczania ściankach, przykładowo z gumy bez zbrojenia, na który nawinięte są oploty 3 z drutu. Na oplotach 3 od zewnątrz kotwi linowej 1 zamocowane są obejmy dystansowe 4, rozmieszczone w odstępach od siebie. Na wgłębnym końcu 5 druty oplotów 3 są rozszczepione, a bezpośrednio pod rozszczepieniem zamontowana jest obejma zaciskowa 6 zamykająca nieprzelotowo rdzeń 2 kotwi linowej. Poniżej wgłębienia końca 5 na kotwi linowej 1 nałożony jest pierścień uszczelniający 7, zbliżony swą średnicą zewnętrzną do średnicy otworu kotwiowego 8. Na końcu 9 kotwi linowej 1, wystającym z otworu kotwiowego 8 zamocowane jest okucie 10 z zewnętrznym gwintem 11, służące do nakręcania nakrętki 12 dociskającej płytę oporową 13 do powierzchni górotworu 14. Obejmy dystansowe 4 są połączone z elastycznym przewodem 15 do podawania środka iniekcyjno-wiążącego 16.

W pierwszej kolejności po wywierceniu otworu kotwiowego 8 wsuwa się do niego ładunki klejowe, a następnie kotew linową 1, wgłębnym końcem 5 w kierunku dna otworu kotwiowego 8. Po nadaniu kotwi linowej 1 ruchu obrotowo-posuwistego następuje rozbicie i wymieszanie ładunków klejowych, które żelując mocują wgłębny koniec 5 w otworze kotwiowym 8 na odcinku do pierścienia uszczelniającego 7. Następnie na wystające z otworu kotwiowego 8 okucie 10 nakłada się płytę oporową 13 i dociska się ją z żądaną siłą do powierzchni górotworu 14 za pomocą nakrętki 12. Po tej czynności do rdzenia 2 kotwi linowej wtłacza się pod wysokim ciśnieniem środek wiążący 17, który oddziaływując na ścianki rdzenia 2 powoduje ich rozpęczanie na odcinkach L zlokalizowanych między sąsiadującymi ze sobą obejmami dystansowymi, a przez to również rozpęczenia 18 linowych oplotów 3 na tych odcinkach. Oploty 3 na odcinkach L mogą być wstępnie rozpęczone już przed władowaniem kotwi linowej 1 do otworu kotwiowego, co ułatwia proces rozpęczania kotwi linowej 1. Rozpęczenia 18 linowych oplotów 3 kotwi linowej 1 zmierzają ku skracaniu kotwi linowej 1, a ponieważ jest ona na obydwóch końcach 5, 10 sztywno zamocowana, wywołują naprężenia przyciągające ku sobie te końce 5, 10 kotwi linowej 1, a więc powstają siły ściskające górotwór w sąsiedztwie otworu kotwiowego 8. Po związaniu środka wiążącego 17 przez przewód 15 wtłacza się do otworu kotwiowego 1 środek iniekcyjno-wiążący 16 powodujący wypełnienie otworu kotwiowego 8 oraz otaczających go szczelin w górotworze, a także powiązanie górotworu na całej długości z kotwią linową 1. Rozpęczenia 18 kotwi linowej 1 stanowią dodatkowe wzmocnienie osadzenia tej kotwi linowej 1 w otworze kotwiowym 8, jako że środek iniekcyjno-wiążący migruje również do szczelin powstałych na skutek powstania rozpęczeń 18 kotwi linowej.

Claims (5)

1. Sposób nadawania podporności wstępnej kotwi linowej, w którym po wywierceniu otworu kotwiowego wkłada się do niego co najmniej jeden nabój klejowy, a następnie wsuwa się kotew linową i mocuje się klejem na dnie otworu kotwiowego, po czym na koniec kotwi, wystający z otworu kotwiowego, zakłada się podkładkę oporową i naciąga się ją wstępnie z wymaganą siłą, znamienny tym, że następnie w kotwi linowej (1) na jej co najmniej jednym odcinku (L) umieszczonym w otworze kotwiowym (8) wywołuje się jej rozpęczanie (18) z utrwaleniem stanu rozpęczenia środkiem wiążącym (17).

PL 212 364 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po rozpęczeniu (18) i utrwaleniu rozpęczenia (18) do wolnych przestrzeni otworu kotwiowego (8) wtłacza się środek iniekcyjno-wiążący (16).

3. Kotew linowa wyposażona w co najmniej jedną obejmę zaciskową na końcu skierowanym ku zakończeniu otworu kotwiowego i zlokalizowany w jej pobliżu element uszczelniający, zamocowaną na jej długości co najmniej jedną obejmę dystansową oraz zamocowane na końcu wystającym z otworu kotwiowego okucie z nakrętką napinającą znamienna tym, że ma w zasadzie przebiegający osiowo we wnętrzu przewód wysokociśnieniowy (2) zdolny do poprzecznego rozpęczania zaciśnięty szczelnie na wgłębnym końcu (5) skierowanym ku zakończeniu otworu kotwiowego (8) i wyposażony po stronie wystającej z otworu kotwiowego (8) w przyłącze (10) do podłączenia agregatu wysokociśnieniowego.

4. Kotew według zastrz. 3, znamienna tym, że jako przewód ciśnieniowy (2) stosuje się przewód wysokociśnieniowy gumowy bez oplotu.

5. Kotew według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że na długości wchodzącej do wnętrza otworu wiertniczego (8) ma obejmy dystansowe (4), rozmieszczone w odstępach (L) od siebie i jest pomiędzy tymi obejmami dystansowymi (4) wstępnie spęczona.