PL389312A1

PL389312A1 - Device for checking the tension force of mining rod bolts

Info

Publication number: PL389312A1
Application number: PL389312A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Orzepowski
Original assignee: Stanisław Orzepowski
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-26

Description

389312 Η389 312 Η

Urządzenie do sprawdzania siły naciągu żerdzi kotwi górniczychDevice for checking the tension force of the bolts of mining bolts

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie umożliwiające sprawdzanie siły naciągu żerdzi kotwi w obudowach kotwiowych podziemnych wyrobisk górniczych. Urządzenie według wynalazku umieszcza się między głowicą kotwi górniczej a podkładką kotwi w celu umożliwienia sprawdzania czy nie wystąpiło niekorzystne zmniejszenie wartości siły naciągu żerdzi kotwi w odniesieniu do wartości nominalnej tej siły, uzyskiwanej przy instalacji kotwi.The subject of the invention is a device that enables checking the tension force of bolt rods in anchor housings of underground mining excavations. The device according to the invention is placed between the head of the mining bolt and the bolt washer in order to check whether there has been an unfavorable reduction in the tension force of the bolt with respect to the nominal value of this force obtained when installing the bolt.

Celem kotwienia stropu w kopalniach podziemnych jest ściśnięcie kotwiami ostatniej, kilkumetrowej warstwy skały nad stropem z taką siłą aby skały zwykle naturalnie rozwarstwione w sąsiedztwie wyrobiska, tworzyły jednorodną mechanicznie belkę, zdolną przeciwdziałać zawałowi skał stropu albo zawałowi skał ociosu wyrobiska. Niekontrolowane zmniejszenie siły naciągu żerdzi kotwi zmniejsza siłę tarcia między spinanymi przez kotwie warstwami skał, co w konsekwencji zagraża zawałem skał. Dlatego w kopalniach stosuje się rutynowo, wymagane przepisami górniczymi, obligatoryjne inspekcje obudowy kotwiowej, polegające na sprawdzaniu co pewien okres czasu wartości momentu siły dokręcenia łbów wyrywkowo wytypowanych kotwi obudowy, za pomocą klucza dynamometrycznego. Rzadziej dokonuje się, sprawdzania nośności 2 wyrywkowo wybranych kotwi przez ich wyrywanie ze stropu za pomocą specjalnej maszyny. Stosuje się również specjalne kotwie z naklejonymi na żerdziach tensometrami oporowymi, w celu mierzenia zmian siły naciągu żerdzi, za pomocą elektronicznej aparatury tensometrycznej. Znane są również czujniki dynamometryczne umieszczane między łbem kotwi a jej podkładką, stosowane do pomiaru siły naciągu żerdzi kotwi, również za pomocą specjalnej przenośnej aparatury elektronicznej. Dwa ostatnie sposoby kontroli siły naciągu w żerdziach kotwi są stosowane głównie dla celów badawczych.The purpose of anchoring the roof in underground mines is to press the anchors of the last, several-meter-long layer of rock above the ceiling with such force that the rocks, usually naturally delaminated in the vicinity of the excavation, form a mechanically uniform beam, able to counteract the collapse of the roof rocks or the collapse of the excavation side rocks. The uncontrolled reduction of the tension force of the bolt rods reduces the friction force between the layers of rock fastened by the bolts, which in turn poses a risk of rock collapse. That is why, in mines, obligatory inspections of the bolt support are routinely required, as required by mining regulations, which consist in periodically checking the value of the tightening torque of the heads of randomly selected bolts of the support with a torque wrench. Less frequently, the load capacity of 2 randomly selected bolts is checked by tearing them out of the ceiling with a special machine. There are also used special anchors with resistance strain gauges glued on the poles, in order to measure changes in the tension force of the poles with the use of electronic strain gauge equipment. There are also known dynamometric sensors placed between the bolt head and its washer, used to measure the tension force of a bolt rod, also by means of special portable electronic devices. The last two methods of controlling the tension force in rock bolts are mainly used for research purposes.

Celem wynalazku jest zapewnienie możliwości szybkiego wizualnego sprawdzania wartości siły naciągu żerdzi kotwi bezpośrednio przez górników przebywających w wyrobiskach, zwłaszcza w wyrobiskach szczególnie zagrożonych zawałem stropu z powodu silnego rozwarstwienia skał stropowych powodowanego przyczynami geologicznymi. Taką możliwość zapewnia urządzenie według wynalazku które ma formę dodatkowej podkładki umieszczonej pomiędzy łbem standardowej żerdzi kotwi górniczej, a standardową podkładką kotwi, dociskanej do stropu wyrobiska. Urządzenie zawiera wskaźnik w formie bolców których wysunięcie się z otworów w dolnej, widocznej z wyrobiska części urządzenia, informuje o istnieniu siły naciągu żerdzi kotwi, albo o braku tej siły. W przypadku żerdzi kotwi nie naciągniętej, bolce są niewidoczne, a w przypadku kotwi prawidłowo naciągniętej, bolce są maksymalnie wysunięte. Pierścień umieszczony w pobliżu bolców, którego wysokość bocznej krawędzi cylindrycznej odpowiada położeniuThe aim of the invention is to provide the possibility of a quick visual check of the value of the tension force of the bolt rods directly by miners staying in the workings, especially in workings which are particularly endangered by roof collapse due to the strong delamination of the roof rocks caused by geological reasons. Such a possibility is provided by the device according to the invention, which has the form of an additional washer placed between the head of a standard mining bolt rod and a standard bolt washer pressed against the roof of the excavation. The device contains an indicator in the form of pins, the protrusion of which from the openings in the lower part of the device visible from the excavation, informs about the existence of a tension force of the bolt rod, or about the lack of this force. In the case of an untensioned bolt, the bolts are invisible, and in the case of a properly tensioned bolt, the bolts are fully extended. A ring placed near the pins, the height of the side cylindrical edge corresponding to the position

3 krawędzi bolców przy nominalnej sile naciągu żerdzi kotwi, pozwala porównawczo oceniać proporcję rzeczywistej wartości siły naciągu żerdzi kotwi w odniesieniu do wartości nominalnej tej siły. Pod pojęciem nominalnej siły naciągu żerdzi kotwi rozumie się siłę naciągu żerdzi uzyskaną po dokręceniu łba kotwi momentem siły określonej instrukcją kotwienia.3 bolt edges at the nominal tension of a bolt rod, allows a comparative assessment of the proportion of the actual value of the tensioning force of the bolt in relation to the nominal value of this force. The nominal tension force of an anchor rod is understood as the tension force of the rod obtained after tightening the bolt head with the moment of force specified in the anchoring instruction.

Urządzenie do sprawdzania siły naciągu żerdzi kotwi górniczej zawiera dwa elementy znanej sprężyny talerzowej, która jest ściskana pomiędzy dwiema tarczami: tarczą górną zawierającą bolce, usytuowane prostopadle do płaszczyzny tarczy, oraz tarczę dolną zawierającej otwory w które te bolce wchodzą. Długość bolców jest tak dobrana, aby były one schowane w otworach przy nie napiętej sprężynie talerzowej, co odpowiada brakowi siły naciągającej żerdź kotwi, oraz aby bolce były wysunięte z otworów na zewnątrz urządzenia, przy napiętej sprężynie talerzowej, na długość proporcjonalną do wartości rzeczywistej siły naciągającej żerdź kotwi.The device for checking the tension force of a mining bolt rod comprises two elements of a known disk spring which is compressed between two disks: an upper disk containing pins perpendicular to the plane of the disk, and a lower disk containing holes in which these bolts engage. The length of the pins is selected so that they are hidden in the holes when the disc spring is not tensioned, which corresponds to the lack of tensioning force in the bolt rod, and that the pins are protruding from the holes outside the device, with the disc spring under tension, to a length proportional to the value of the actual tensioning force an anchor rod.

Dla lepszej widoczności wysuniętych bolców w świetle lampy górniczej, wystające z otworów boczne powierzchnie bolców są pokryte farbą odblaskową.For better visibility of the protruding bolts in the light of the miner's lamp, the side surfaces of the bolts protruding from the holes are covered with reflective paint.

Dla przeciwdziałania uszkodzeniu kołnierzy obu tarcz urządzenia na których opierają się sprężyny, gdy siła naciągu żerdzi kotwi jest znacznie większa od wartości nominalnej, a sprężyny talerzowe są bliskie całkowitego spłaszczenia, obie wewnętrzne płaszczyzny tarcz opierają się jedna o drugą, działając dalej jak niesprężysta podkładka między łbem kotwi a podkładką kotwi, redukując w ten sposób dalszy przyrost obciążenia kołnierzy tarcz górnej i dolnej urządzenia.In order to prevent damage to the flanges of both discs of the device on which the springs rest, when the tension force of the bolt rods is much greater than the nominal value and the disc springs are close to flattening, both internal faces of the discs abut one another, acting further as an inelastic washer between the head the bolt and the bolt washer, thus reducing the further increase in load on the flanges of the upper and lower discs of the machine.

44

Urządzenie jest przeznaczone do kotwi górniczych typu rozprężnego, ale może być również stosowane do kotwi typu wklejanego, w których żerdzie mają nakrętki w miejsce łbów, stosowanych w kotwiach z głowicami rozprężnymi. Głównymi zaletami urządzenia według wynalazku są: poprawa bezpieczeństwa zawałowego w wyrobiskach górniczych, przez zapewnienie możliwości wizualnego wykrywania utraty nośności fragmentów stropu wyrobisk z powodu spadku siły naciągu żerdzi kotwi, niski koszt wytworzenia urządzenia umożliwiający jego stosowanie na dużą skalę, oraz oszczędność robocizny związanej z koniecznością okresowego wybiórczego sprawdzania momentu siły dokręcenia głowic kotwi, co można częściowo zastąpić zwykłymi obserwacjami. Urządzenie umożliwia również dokładny pomiar siły naciągu żerdzi kotwi, przez pomiar długości wysuniętych bolców z otworów za pomocą standardowych warsztatowych przyrządów do pomiaru przesunięcia bolców, korzystając z charakterystyk ugięcia pary sprężyn talerzowych określonych normą.The device is designed for expansion type mining bolts, but can also be used for bonded type bolts where the poles have nuts in place of the heads used in bolts with expansion heads. The main advantages of the device according to the invention are: improvement of caving safety in mining excavations by providing the possibility of visual detection of loss of load-bearing capacity of the roof sections of the excavations due to the drop in the tension force of the bolt rod, low cost of production of the device enabling its use on a large scale, and saving of labor due to the necessity of periodic by selective checking of the bolt-head torque, which may be partially replaced by ordinary observations. The device also enables accurate measurement of the tension force of the bolt rod by measuring the length of the protruding bolts from the holes using standard workshop equipment for measuring the displacement of the bolts, using the deflection characteristics of a pair of disc springs specified in the standard.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania za pomocą rysunku który pokazuje urządzenie w widoku bocznym wraz z przekrojem urządzenia, oraz pokazuje widok od dołu, tak jak urządzenie jest widziane na stropie wyrobiska górniczego. Urządzenie według wynalazku jest osadzone między łbem (A) a podkładką (B) znanej kotwi górniczej, której żerdź (C) jest zamocowana w głębi otworu (D) za pomocą znanej głowicy rozprężnej nie pokazanej na rysunku. Urządzenie według wynalazku jest utworzone z pary sprężynThe invention is explained in more detail with an exemplary embodiment by means of a drawing which shows the device in a side view with a section of the device, and shows a bottom view, as the device is seen on the roof of a mining excavation. The device according to the invention is mounted between the head (A) and the washer (B) of a known mining bolt, the rod (C) of which is fixed in the depth of the hole (D) by means of a known expansion head, not shown in the drawing. The device according to the invention consists of a pair of springs

5 talerzowych (1) ściskanych między łbem (A) kotwi a podkładką (B) kotwi za pośrednictwem kołnierza (6) tarczy górnej (2) oraz kołnierza (7) tarczy dolnej (3), przy czym tarcza górna (2) zawiera bolce (4) umieszczone w otworach (5) tarczy dolnej (3) które znajdują się naprzeciw bolców (4) i otaczają występ (8) o kształcie pierścienia usytuowanego na tarczy dolnej (3) przy czym bolce (4) mają taką długość aby były schowane w otworach (5) i były niewidoczne, gdy nie występuje siła naciągu żerdzi (C) oraz aby bolce (4) były wysunięte z otworów (5) do wysokości (w), przy nominalnej wartości siły naciągu żerdzi (C) która to wartość określa również wysokość cylindrycznej krawędzi występu (8), jako wartość referencyjną dla wysokości wysunięcia bolców przy nominalnej sile naciągu żerdzi (C). Boczne powierzchnie wysuniętych bolców (4) są pokryte farbą odblaskową w celu poprawy ich widoczności w strumieniu światła lampy górniczej. Ponadto w celu ochrony przed przeciążeniem kołnierza (6) tarczy górnej (2) oraz kołnierza (7) tarczy dolnej (3) po ewentualnym przekroczeniu nominalnej wartości siły naciągu żerdzi (C), odległość (h) między tarczami (2) i (3) powinna być mniejsza od podwójnej grubości (t) talerza pojedynczej sprężyny talerzowej (1), gdy urządzenie znajduje się w stanie nie napiętym, co powoduje że w razie przeciążenia, urządzenie zachowuje się jak niesprężysta podkładka złożona z przylegających do siebie tarcz (2) i (3). 55 discs (1) pressed between the head (A) of the bolt and the washer (B) of the bolt via the flange (6) of the upper disc (2) and the flange (7) of the lower disc (3), the upper disc (2) containing the pins ( 4) placed in the holes (5) of the lower disc (3) which are opposite the pins (4) and surround the ring-shaped projection (8) on the lower disc (3), the pins (4) being of such length that they are hidden in holes (5) and are invisible, when there is no tension force of the rod (C) and that the pins (4) protrude from the holes (5) to the height (w), with the nominal value of the tension force of the rod (C), which also determines the height of the cylindrical edge of the projection (8), as a reference value for the extension height of the bolts at the nominal tensioning force of the rod (C). The side surfaces of the protruding pins (4) are covered with reflective paint to improve their visibility in the beam of the miner's lamp. In addition, in order to protect against overloading the flange (6) of the upper disk (2) and the flange (7) of the lower disk (3), if the nominal tension force of the rod (C) is exceeded, the distance (h) between the disks (2) and (3) should be less than twice the thickness (t) of the disc of a single diaphragm spring (1) when the device is not under tension, which means that in the event of overload, the device behaves like an inelastic washer consisting of adjacent discs (2) and ( 3). 5

Claims

A) E £ $! 3A z. New claims of 24.0B.2010. Patent claims 1. Device for checking the tension force of a rod of a known mining anchor, embedded between the head (A) of the anchor and the washer (B), anchors, where the rod ( C) is fixed in the depth of the hole (D) by means of a known expansion head not shown in the drawing, containing the known disk springs (1) compressed between the flange (6) of the upper disk (2) and the flange (7) of the lower disk (3), characterized by in that the pins (4) which protrude from the holes (5) indicate an increase in the tension of the anchor rod, are placed around this rod inside the holes of the cup springs (1).

Device according to claim 1, characterized in that the distance (h) between the inner planes of the disks (2) and (3) should be smaller than the difference between the height (H) of the stack of springs (1) and the product of the value of rivet, where t is the single thickness. springs, and n is the number of disc springs in the spring stack.

The device according to claims 1 and 2, characterized in that on the end parts of the pins (4) that extend from the holes (5) there are strips of reflective substance with widths corresponding to the specified values of the tension force in the anchor rod (C).