PL224483B1

PL224483B1 - Injection string anchor

Info

Publication number: PL224483B1
Application number: PL404014A
Authority: PL
Inventors: Romuald Kubiczek; Paweł Kubiczek
Original assignee: Kubiczek Romuald Przedsiębiorstwo Produkcyjno Usługowo Handlowe Interram
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2016-12-30
Also published as: PL404014A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest strunowa kotew infekcyjna, wklejana do górotworu i przeznaczona do wzmacniania i zabezpieczenia górotworu zwłaszcza w wyrobiskach kopalnianych wokół wyrobisk korytarzowych i eksploatacyjnych w kopalniach węgla kamiennego i rud metali nieżelaznych.The subject of the invention is an infection string bolt, glued to the rock mass and intended for strengthening and securing the rock mass, especially in mine workings around corridor and mining workings in hard coal and non-ferrous metal ore mines.

Z opisu patentowego PL166599 znana jest konstrukcja kotwi cięgnowej, która stanowi jednolitą ciągłą konstrukcję, posiada cięgno drutowe połączone z cięgnem linowym, a usytuowane w otworze nieprzelotowym wiązki drutowe połączone są złączem metalowym, przy czym cięgno drutowe utworzone jest z szeregowo usytuowanych wiązek drutowych. W przelotowym otworze stożkowym korpusu jarzma kotwo osadzona jest tulejka stożkowa, która składa się z trzech symetrycznych elementów, podzielonych równo wzdłuż osi.From the patent description PL166599 a structure of a tension bolt is known, which is a uniform continuous structure, has a tendon connected to a cable tendon, and the wire bundles located in the blind hole are connected by a metal joint, where the tendon is made of serially arranged wire bundles. A conical sleeve, which consists of three symmetrical elements, evenly divided along the axis, is embedded in the conical through-hole of the yoke body.

Ze zgłoszenia wzoru użytkowego nr 104210 znana jest konstrukcja strunowej kotwi wklejanej w caliznę wyrobiska kopalnianego, która zbudowana jest z wiązki stalowych strun, ściągniętych ze sobą w określonych odstępach ściągającymi opaskami, przy czym na jednym z jej końców osadzona jest końcówka prowadząca, a pomiędzy końcówkę prowadzącą i sąsiadującą z nią opaską ściągającą, jak również pomiędzy kolejnymi opaskami, poszczególne struny wygięte są na zewnątrz od osi kotwy.From the utility model application No. 104210, a construction of a string bolt glued into the body of a mine excavation is known, which is made of a bundle of steel strings tightened at certain intervals with tightening bands, with a guide end mounted on one of its ends, and between the guide end and the adjacent tightening band, as well as between successive bands, the individual strings are bent outward from the axis of the anchor.

Z opisu patentowego PL 203375 znana jest konstrukcja strunowej kotwi iniekcyjnej, która złożona jest z okrągłych drutów sprężystych połączonych w wiązki i zakończona jest od strony otworu w gwintowaną tuleję połączoną z rurą stalową, przy czym na długości tulei i rury stalowej osadzone są minimum dwa pierścienie stalowe, przez które przechodzą druty sprężyste tworzące wewnątrz rury co najmniej dwa stożki, przez zabudowę dodatkowego pierścienia pośredniego na długości rury i/lub skręcenie drutów sprężystych względem siebie, przy czym korzystnie jeden z pierścieni ma gwintowaną tuleję, a pozostałe mają rurę stalową na swojej długości w rejonie połowy swojej długości pierścień i na swoim końcu pierścień kolejny. Kotew ta posiada druty sprężyste przechodzące przez rurę z tuleją i przez co najmniej pierścienie, które są względem siebie skręcone minimum o kąt zawarty między kolejnymi drutami na obwodzie w stosunku do środka rury, a na długości tulei i rury z osadzonymi pierścieniami z drutami sprężystymi ma otwory przelotowe, do podawania spoiwa wiążącego, korzystnie przez zawór kulkowy, do otworu kotwiowego i do szczelin skalnych. Znana kotew ma na długości drutów sprężystych za tuleją i rurą stalową osadzone pierścienie przelotowe w rozstawie, tworzące rozszerzenia i zawężenia na wiązce drutów sprężystych, przy czym końcowy odcinek kotwi ma długość równą korzystnie łącznej długości tulei i rury i ma zaciśnięte druty zakończone ukośnym ścięciem.Patent description PL 203375 describes the construction of a string injection bolt, which consists of round elastic wires connected in bundles and ends on the opening side into a threaded sleeve connected to a steel pipe, while at least two steel rings are mounted on the length of the sleeve and the steel pipe through which the elastic wires pass, forming at least two cones inside the pipe, by installing an additional intermediate ring along the length of the pipe and / or twisting the elastic wires relative to each other, preferably one of the rings has a threaded sleeve, and the others have a steel pipe along its length in in the region halfway along its length, a ring and another ring at its end. This anchor has elastic wires passing through the tube with the sleeve and through at least the rings, which are twisted to each other at least by the angle between successive wires on the circumference in relation to the center of the tube, and in the length of the sleeve and tube with embedded rings with elastic wires has holes straight-through for feeding the binding adhesive, preferably through a ball valve, into the anchor hole and into the rock crevices. The known anchor has, along the length of the elastic wires behind the sleeve and the steel pipe, through rings mounted in spacing, creating widenings and constrictions on the bundle of elastic wires, the end section of the anchor having a length preferably equal to the total length of the sleeve and pipe and having crimped wires terminated in a diagonal cut.

Znane rozwiązania kotwi strunowych, które charakteryzują się zróżnicowaną konstrukcją, pozwalają wzmacniać otaczający górotwór przez wprowadzenie do górotworu liny lub struny oraz przeprowadzenie iniekcji spoiwa scalającego.Known solutions of string bolts, which are characterized by a diversified structure, allow to strengthen the surrounding rock mass by introducing a rope or string into the rock mass and by injecting a binding binder.

Kotew strunowa według wynalazku stanowi wiązkę pojedynczych strun w postaci drutów stalowych, ściągniętych ze sobą oplotami stalowymi, które z jednego końca, od strony górotworu, umocowane są w obejmie końcówki prowadzącej, a z drugiej strony, zewnętrznej, wpuszczone są do gwintowanej zewnętrznie tulei. Tuleja złożona jest z gwintowanego zewnętrznie odcinka cylindrycznego, zbieżnego do zewnątrz odcinka stożkowego oraz cylindrycznego odcinka wlotowego zakończonego głowicą iniekcyjną z zaworem zwrotnym, natomiast na gwintowany odcinek tulei nałożona jest po dkładka kształtowa ustalona nakrętką. Struny, wpuszczone do odcinka cylindrycznego tulei, otaczają wewnętrzny, ruchomy, stożkowy suwak rozpierający i utwierdzone są zbieżnie na końcu odcinka stożkowego tulei. Cylindryczny odcinek tulei połączony jest z rurą, uszczelniającą w której osadzony jest przelotowo przy pomocy umieszczonych wewnątrz rury uszczelniającej centrujących korków uszczelniających odcinek przewodu hydraulicznego, otoczony równomiernie rozłożonymi na jego odwodzie strunami, który z jednej strony wychodzi poza krawędź rury uszczelniającej do przestrzeni ograniczonej strunami, w której umieszczony jest element rozpierający oraz kulka zaworowa. Przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego, w której biegną struny, wypełniona jest chemoutwardzalną masą uszczelniającą.The string bolt according to the invention is a bundle of individual strings in the form of steel wires, tightened together by steel braids, which on one end, from the side of the rock mass, are fastened to the bracket of the guide end, and on the other side, on the outer side, are inserted into an externally threaded sleeve. The sleeve consists of an externally threaded cylindrical section, conical section converging to the outside, and a cylindrical inlet section ending with an injection head with a non-return valve, while the threaded section of the sleeve is fitted with a shaped washer fixed with a nut. The strings, inserted into the cylindrical section of the sleeve, surround the inner, movable, conical expanding slide and are constrained conically at the end of the conical section of the sleeve. The cylindrical section of the sleeve is connected to the sealing pipe, in which it is embedded through the sealing tube with centering plugs sealing the section of the hydraulic conduit, surrounded by strings evenly distributed on its side, which on one side extends beyond the edge of the sealing pipe to the space limited by the strings, in the expanding element and the valve ball are placed. The space between the inner wall of the sealing tube and the outer surface of the hydraulic conduit in which the strings run is filled with a chemically hardened sealing compound.

Przedmiotem wynalazku jest także przykład wykonania strunowej kotwi iniekcyjnej, w której odcinek przewodu hydraulicznego osadzony jest przelotowo wewnątrz rury uszczelniającej przy pomocy jednego korka uszczelniającego, a przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego, w której biegną struny, wypełniona jest chem outwardzalną masą uszczelniającą do poziomu wylotu rury uszczelniającej.The subject of the invention is also an embodiment of a string injection bolt, in which a section of the hydraulic conduit is inserted through the sealing pipe with one sealing plug, and the space between the inner wall of the sealing pipe and the outer surface of the hydraulic conduit, in which the strings run, is filled with a chemically extensible mass. up to the mouth of the sealing pipe.

PL 224 483 B1PL 224 483 B1

Korki uszczelniające mogą być wykonane z metalu, tworzywa sztucznego lub gumy. Korki uszczelniające pełnią funkcję uszczelniającą oraz ustalającą i centrującą rozmieszczenie strun i węża hydraulicznego. Przewód hydrauliczny i struny przechodzą przez rurę uszczelniającą i dalej przewód hydrauliczny prowadzony jest wewnątrz wiązki strun, rozpieranych elementem rozpierającym.Sealing plugs can be made of metal, plastic or rubber. The sealing plugs perform the function of sealing as well as locating and centering the arrangement of the string and the hydraulic hose. The hydraulic conduit and the strings pass through the sealing pipe and then the hydraulic conduit is led inside the string bundle, which is expanded with an expanding element.

Szczególnie korzystne efekty uzyskuje się, gdy ujście przewodu hydraulicznego znajduje się w przedziale 1,0 m - 2,0 m od końca kotwi. Korzystnie również, gdy element rozpierający posiada kształt bryły obrotowej, a zwłaszcza gdy ma formę walca. Korzystnie także, gdy struny mają przekrój poprzeczny kołowy.Particularly favorable effects are obtained when the outlet of the hydraulic conduit is in the range of 1.0 m - 2.0 m from the end of the bolt. It is also advantageous when the distraction element has the shape of a rotating body, especially when it has the form of a cylinder. It is also preferred that the strings have a circular cross-section.

Strunowa kotew iniekcyjna według wynalazku przeznaczona jest do wzmacniania i scalania górotworu poprzez zabudowywanie w otworach o dużym nachyleniu wykonanych w ośrodku skalnym. Konstrukcja kotwy zapewnia zarówno możliwość stosowania wysokich ciśnień prowadzonej iniekcji jak i umożliwia uzyskanie dużego promienia strefy wzmocnienia własności mechanicznych ośrodka skalnego.The string injection bolt according to the invention is intended for strengthening and consolidating the rock mass by building it in holes with a steep inclination made in the rock mass. The design of the anchor enables both the use of high injection pressures and a large radius of the zone of strengthening the mechanical properties of the rock medium.

Strunowa kotew iniekcyjna według wynalazku przedstawiona jest w przykładach wykonania na załączonym rysunku, którego:The inventive string injection bolt is shown in the exemplary embodiment in the accompanying drawing, in which:

Fig. 1 ukazuje strunową kotew iniekcyjną wyposażoną w dwa korki uszczelniające,Fig. 1 shows a string injection bolt provided with two sealing plugs,

Fig. 2 przedstawia strunową kotew iniekcyjną z jednym korkiem uszczelniającym,Fig. 2 shows a string injection bolt with one sealing plug,

Fig. 3 pokazuje przekrój poprzeczny przez cylindryczny odcinek tulei kotwy,Fig. 3 shows a cross section through the cylindrical section of the anchor sleeve,

Fig. 4 pokazuje przekrój poprzeczny przez zewnętrzną rurę uszczelniającą na wysokości korka uszczelniającego.Fig. 4 shows a cross-section through the outer sealing tube at the height of the sealing plug.

Kotew strunowa według wynalazku posiada wiązkę pojedynczych strun 1 w postaci drutów stalowych o przekroju kołowym, ściągniętych ze sobą oplotami stalowymi 2, które z jednego końca, od strony górotworu, umocowane są w obejmie końcówki prowadzącej 3, a z drugiej strony, zewnętrznej, wpuszczone są do gwintowanej zewnętrznie, metalowej tulei 4. Tuleja 4 złożona jest z gwintowanego zewnętrznie odcinka cylindrycznego 5, zbieżnego do zewnątrz odcinka stożkowego 6 oraz cylindrycznego odcinka wlotowego 7 zakończonego głowicą iniekcyjną 8 z zaworem zwrotnym, natomiast na gwintowany odcinek 5 tulei 4 nałożona jest podkładka kształtowa 9 ustalona nakrętką 10. Struny 1, wpuszczone do odcinka cylindrycznego 5 tulei 4, otaczają wewnętrzny, ruchomy, stożkowy suwak rozpierający 11 i utwierdzone są zbieżnie na końcu odcinka stożkowego 6 tulei 4. Cylindryczny odcinek 5 tulei 4 połączony jest za pomocą połączenia gwintowego z rurą uszczelniającą 12, w której osadzony jest przelotowo przy pomocy umieszczonych wewnątrz rury uszczelniającej 12 centrujących korków uszczelniających 13 odcinek przewodu hydraulicznego 14 z oplotem, otoczony równomiernie rozłożonymi na jego odwodzie strunami 1. Przewód hydrauliczny 14 z jednej strony wychodzi poza krawędź rury uszczelniającej 13 do przestrzeni ograniczonej strunami 1, w której umieszczony jest walec rozpierający 15 oraz kulka zaworowa 16, dopasowana do średnicy przewodu hydraulicznego 14 tak, aby tworzyła z przewodem 14 zamknięcie zwrotne, zabezpieczające przewód 14 przed zanieczyszczeniem i zapchaniem. Przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej 12 i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego 14, w której biegną struny 1, wypełniona jest, chemoutwardzalną masą uszczelniającą 17.The string bolt according to the invention has a bundle of single strings 1 in the form of steel wires with a circular cross-section, tightened together by steel braids 2, which on one end, from the side of the rock mass, are fastened to the bracket of the guiding end 3, and on the other, on the outer side, are recessed into an externally threaded metal sleeve 4. The sleeve 4 consists of an externally threaded cylindrical section 5, an outwardly conical section 6 and a cylindrical inlet section 7 ending with an injection head 8 with a non-return valve, while the threaded section 5 of the sleeve 4 is fitted with a shaped washer 9 fixed by a nut 10. The strings 1, recessed into the cylindrical section 5 of the sleeve 4, surround the internal, movable, conical expanding slide 11 and are fixed conically at the end of the conical section 6 of the sleeve 4. The cylindrical section 5 of the sleeve 4 is threadedly connected to the sealing tube 12 in which it is embedded through the use of inside the sealing tube 12 centering sealing plugs 13 a section of a braided hydraulic conduit 14 surrounded by strings evenly distributed on its side 1. The hydraulic conduit 14 on one side extends beyond the edge of the sealing tube 13 into the space delimited by the strings 1, in which the expanding roller 15 is placed and a valve ball 16 matched to the diameter of hydraulic conduit 14 to form a non-return seal with conduit 14 to prevent conduit 14 from contamination and clogging. The space between the inner wall of the sealing tube 12 and the outer surface of the hydraulic conduit 14 in which the strings 1 run is filled with a chemically hardened mastic 17.

W innym przykładzie wykonania wynalazku odcinek przewodu hydraulicznego 13 osadzony jest przelotowo w tulei uszczelniającej 12 przy pomocy jednego korka uszczelniającego 13, umieszczonego wewnątrz tulei uszczelniającej 12, a przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej 12 i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego 14, w której biegną struny 1, wypełniona jest chemoutwardzalną masą uszczelniającą 17 do poziomu wylotu rury uszczelniającej 12.In another embodiment of the invention, a section of the hydraulic conduit 13 is inserted through the sealing sleeve 12 by means of one sealing plug 13 placed inside the sealing sleeve 12, and the space between the inner wall of the sealing tube 12 and the outer surface of the hydraulic conduit 14 in which the strings 1 run, it is filled with a self-hardening mastic 17 to the level of the mouth of the sealing tube 12.

Korki uszczelniające 13 wykonane są z metalu, konstrukcyjnego tworzywa sztucznego lub gumy. Ujście przewodu hydraulicznego 14 znajduje się w przedziale 1,0 m - 2,0 m od końca kotwi.Sealing plugs 13 are made of metal, engineering plastic or rubber. The outlet of the hydraulic conduit 14 is in the range 1.0 m - 2.0 m from the end of the bolt.

Kotew według wynalazku przeznaczona jest do zabudowy w otworach utworzonych w górotworze i do przeprowadzenia zabiegu iniekcyjnego, mającego na celu wzmocnienie i scalenie ośrodka skalnego.The bolt according to the invention is intended for installation in holes formed in the rock mass and for the injection procedure aimed at strengthening and consolidating the rock mass.

W celu zabudowania kotwy według wynalazku kotew umieszcza się w otworze o średnicy dopasowanej do średnicy zewnętrznej kotwy. Po przyłączeniu pistoletu iniekcyjnego poprzez głowicę iniekcyjną 8 podawane jest płynne medium iniekcyjne, które przepływa przez zawór zwrotny znajdujący się w głowicy iniekcyjnej 8, a następnie płynie przez tuleję 4 do przestrzeni pomiędzy pojedynczymi strunami 1 i suwakiem rozpierającym 11.In order to build in the anchor according to the invention, the anchors are inserted into a hole with a diameter matching the outer diameter of the anchor. After connecting the injection gun, a liquid injection medium is fed through the injection head 8, which flows through the check valve located in the injection head 8, and then flows through the sleeve 4 into the space between the individual strings 1 and the expanding slide 11.

Po wypełnieniu wolnych przestrzeni wewnątrz tulei 4, medium iniekcyjne przepływa do pierwszego korka uszczelniającego 13, który kieruje strumień do centralnie umieszczonego wysokociśnie4After filling the voids inside the sleeve 4, the injection medium flows to the first sealing plug 13, which directs the flow to the centrally located high pressure4

PL 224 483 B1 niowego przewodu hydraulicznego 14. Medium iniekcyjne jest dalej prowadzone przewodem hydraulicznym 14, umieszczonym centralnie, wewnątrz wiązki strun 1, a następnie po opuszczeniu przewodu hydraulicznego 14 medium iniekcyjne swobodnie wypełnia przestrzeń pomiędzy rozpartymi elementem rozpierającym 15 strunami 1 i powierzchnią wnętrza otworu i dociera do otaczającego podłoża skalnego, które następnie penetruje. Głębokość penetracji zależy między innymi od lepkości utwardzalnego medium iniekcyjnego, przepuszczalności ośrodka skalnego oraz wartości przyłożonego do głowicy iniekcyjnej 8 ciśnienia. Przewód hydrauliczny 14 jest zamykany swobodnie przemieszczającą się kulką zaworową 16, która zarówno zapobiega zanieczyszczeniu i zatkaniu otworu węża hydraulicznego 14 podczas instalacji kotwy w górotworze jak i dodatkowo uniemożliwia cofnięcie i wypłyniecie medium iniekcyjnego przed jego utwardzeniem. Szczelność elementów kotwi strunowej, według wynalazku jest wystarczająca dla ciśnienia roboczego 200 bar.The injection medium is further guided through a hydraulic conduit 14 located centrally inside the string bundle 1, and then, after leaving the hydraulic conduit 14, the injection medium freely fills the space between the spreading element 15 with the strings 1 and the surface of the hole inside and reaches the surrounding bedrock which then penetrates. The penetration depth depends, inter alia, on the viscosity of the curable injection medium, the permeability of the rock medium and the pressure applied to the injection head 8. The hydraulic conduit 14 is closed by a freely moving valve ball 16, which both prevents contamination and clogging of the opening of the hydraulic hose 14 during the installation of the anchor in the rock mass, and additionally prevents the injection medium from flowing back and out before it hardens. The tightness of the elements of the string bolt according to the invention is sufficient for an operating pressure of 200 bar.

Przy właściwym doborze średnicy otworu w górotworze, szybkości iniekcji i typu utwardzalnego medium iniekcyjnego można w prosty sposób osiągnąć kontrolowany stopień połączenia klejowego na całej długości kotwy. Dające się potwierdzić połączenie klejowe zostaje osiągnięte w chwili swobodnego wypływu medium iniekcyjnego z otworu wykonanego w górotworze w miejscu wejścia rury uszczelniającej 12 do otworu w górotworze. W wyniku takiego postępowania powstaje połączenie klejowe kotwy na całej jej długości. Dalsza iniekcja ciśnieniowa powoduje jedynie penetrację otaczającego zabudowaną kotew środowiska skalnego aż do momentu związania medium iniekcyjnego i p oprawia jego właściwości.With the right choice of the hole diameter in the rock mass, the injection rate and the type of curable injection medium, a controlled degree of adhesive bonding over the entire length of the anchor can be achieved in a simple manner. A verifiable adhesive bond is achieved when the injection medium flows freely from the hole made in the rock mass at the point of entry of the sealing pipe 12 into the hole in the rock mass. As a result of this procedure, an adhesive bond of the anchor is created along its entire length. Further pressure injection causes only the penetration of the rock environment surrounding the built-up anchor until the injection medium binds and improves its properties.

Kotew według wynalazku przystosowana jest do stosowania spoiw cementowych oraz spoiw na bazie żywic syntetycznych. Kotew po zabudowaniu wykazuje natychmiastową funkcjonalność z możliwością wykonania wtórnej iniekcji.The anchor according to the invention is adapted to the use of cement binders and binders based on synthetic resins. After installation, the anchor shows immediate functionality with the possibility of secondary injection.

Kotew według wynalazku umożliwia przeprowadzenie iniekcji w szerokim otoczeniu otworu i przeznaczona jest do prowadzenia zabiegów wzmacniania w nieustabilizowanym górotworze i ro zwarstwionych warstwach skalnych.The bolt according to the invention enables the injection in the wide vicinity of the hole and is intended for strengthening operations in unstable rock mass and stratified rock layers.

Claims

1. A string injection bolt with a bundle of individual strings, spaced with expansion elements and tightened with braids, which are fastened at one end to the clamping pin of the guide end, and on the other hand, are embedded in an externally threaded sleeve with an injection tip, provided with a washer and a nut, characterized in that the sleeve (4) consists of an externally threaded cylindrical section (5), an inwardly conical section (6) and a cylindrical inlet section (7) terminating in an injection head (8) with a non-return valve, the strings (1 ), recessed into the cylindrical section (5) of the sleeve (4), surround the inner movable, conical expanding slide (11) and are fixed conically at the end of the conical section (6) of the sleeve (4), while the cylindrical section (5) of the sleeve (4) is connected it is fitted with a sealing tube (12) in which it is pass-through with centering sealing plugs placed inside the sealing tube (12) ch (13) a section of the hydraulic conduit (14) surrounded by strings (1) evenly distributed along its side, which on one side extends beyond the edge of the sealing pipe (12), to the space delimited by the strings (1), in which the expanding element ( 15) and the valve ball (16), and the space between the inner wall of the sealing tube (12) and the outer surface of the hydraulic conduit (14) in which the strings (1) run is filled with a chemically hardened mastic (17).

2. An anchor according to claim The method of claim 1, characterized in that the section of the hydraulic conduit (14) is inserted through the sealing tube (12) by means of one sealing plug (13) placed inside the sealing tube (12), and the space between the inner wall of the sealing tube (12) and the outer wall the surface of the hydraulic conduit (14) in which the strings (1) run is filled with a chemically hardened sealing compound (17), preferably to the level of the mouth of the sealing tube (12).

3. An anchor according to claim 3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the distraction element (15) has the shape of a revolving solid, and preferably has the form of a cylinder.

4. An anchor according to claim The method of claim 1, characterized in that the outlet of the hydraulic conduit (14) is in the range of 1.0 m - 2.0 m from the end of the bolt.