SE451867B

SE451867B - PROCEDURE FOR ROOF REMOVAL OF MOUNTAINS IF A ROCK REMOVAL IS PRESSED INTO A DRILL HALL WHICH IS PARTIALLY FILLED WITH CEMENT USE AND DEVICE TO INFO CEMENT USE IN THE DRILL RANGE AND DEVICE FOR ROOF ROLLING

Info

Publication number: SE451867B
Application number: SE8406196A
Authority: SE
Inventors: S E A Lundmark; K E Persson
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1983-04-12
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1987-11-02
Also published as: SE8406196D0; WO1984004131A1; FI83991B; NO844962L; JPS60501164A; SE8302025L; DE3466268D1; SE8302025D0; FI844885L; EP0126046B1; SE8406196L; ATE29761T1; FI844885A0; FI83991C; EP0126046A1

Abstract

In roof bolting, when an anchor rod (24) is to be inserted in a borehole (26) in the rock, a cement grout is ejected as a jet from a nozzle (22) located at the mouth of the borehole to partially fill the hole before the rod is forced into the borehole. The jet of grout should have such a velocity that it reaches the bottom of the borehole. A grout pump (45, 60) forces the grout through a hose (28) to the nozzle (22).

Description

451 867 2 2 sätt. En maskinskiftningsanordning 16 är monterad på matningsbalkens 14 bakre ände. När släden 15 är i sitt bakersta läge såsom visas i Fig 3 kan en bergborrmaskin 17, som visas i sitt operativa läge på släden 14, förflyttas från släden 15 till vänster i figuren och en bultsättningsmaskin 29 flyttas då_in till operativt läge på släden 15. Denna sidoförflyttning utföres medelst en hydraulcylinder 18. 451 867 2 2 ways. A machine changing device 16 is mounted on the rear end of the feed beam 14. When the carriage 15 is in its rearmost position as shown in Fig. 3, a rock drilling machine 17 shown in its operative position on the carriage 14 can be moved from the carriage 15 to the left in the figure and a bolting machine 29 is then moved to the operative position on the carriage 15. This lateral movement is performed by means of a hydraulic cylinder 18.

Bultsättningsmaskinen kan inkludera en hydraulmotor så att den kan rotera bulten medan den tvingar in bulten i borrhâlet. Vid matningsbalkens 14 främre ände är en hållare 19 monterad för att vara pivoterbar kring en axel som är parallell med matningsbalken 14. Hållaren 19 uppbär en styrning 20 för ett borrstål 21, ett munstycke 22 och en styrning 23 för en bergbult 24 av det slag som visas i Fig 7. Ett magasin för bergbultar indikeras i Fig 2 genom hänvisningsbeteckningen 43. Bulten 24_innefattar ett armeringsjärn 53, en bricka 54 och en mutter 55. Borrstålsstyrningen 20, som visas i sitt operativa läge, kan svängas åt sidan medelst en hydraulcylinder 25 och munstycket 22 och styrningen 23 för bergbulten svänges då alternativt in i sina operativa lägen i linje med ett borrhål 26 borrat av borrmaskinen 17 och dess borrstål 21.The bolting machine may include a hydraulic motor so that it can rotate the bolt while forcing the bolt into the borehole. At the front end of the feed beam 14, a holder 19 is mounted to be pivotable about an axis parallel to the feed beam 14. The holder 19 carries a guide 20 for a drill steel 21, a nozzle 22 and a guide 23 for a rock bolt 24 of the type is shown in Fig. 7. A magazine for rock bolts is indicated in Fig. 2 by the reference numeral 43. The bolt 24 includes a rebar 53, a washer 54 and a nut 55. The drill steel guide 20, shown in its operative position, can be pivoted to the side by means of a hydraulic cylinder 25 and the nozzle 22 and the guide 23 for the rock bolt are then alternatively pivoted into their operative positions in line with a borehole 26 drilled by the drilling machine 17 and its drilling steel 21.

Den främsta delen av matningsbalken innefattar en stöddubb 27 av hårt gummi som är anordnad att pressas mot berget och ta stöd mot detta.The front part of the feed beam comprises a support stud 27 of hard rubber which is arranged to be pressed against the rock and take support against it.

En slang 28 kopplar munstycket 22 till en anordning 30 för tillförsel av cementbruk. Denna anordning 30 är monterad på chassit 12.A hose 28 connects the nozzle 22 to a device 30 for supplying cement mortar. This device 30 is mounted on the chassis 12.

Tillförselanordningen 30 för cementbruk innefattar en ram 31 monterad pâ chassit 12. Ramen 31 inkluderar en plåt 32 och styrningar 33 för att styra ett spjäll 34 på plåten 32. Spjället 34 uppbär en cementblandare 35 med ett koniskt hus 36 och en roterbar 'omrörare 37 som drives av en hydraulmotor 38 på husets 36 lock 38.The cement mortar supply device 30 includes a frame 31 mounted on the chassis 12. The frame 31 includes a plate 32 and guides 33 for guiding a damper 34 on the plate 32. The damper 34 carries a cement mixer 35 with a conical housing 36 and a rotatable stirrer 37 which driven by a hydraulic motor 38 on the cover 38 of the housing 36.

Huset 36 bildar en blandningskammare som också utgör förrådsbehållare.The housing 36 forms a mixing chamber which also constitutes a storage container.

Det koniska husets 36 bottenände är koaxiell med ett hål 39 i spjället 34. Omröraren 37 är lagrad i ett nav 40 som är monterat i 451' 867 hålet 39. Slangen 28 är kopplad till ett hål 41 i spjället 34. En cylinder 45 är upphängd i ett ok 46 som i sin tur är upphängt i två bultar 47, 48. Två korta hydraülcylindrar 49, 50 är anordnade som distansorgan mellan oket 46 och muttrar 51, 52 på bultarna 47, 48.The bottom end of the conical housing 36 is coaxial with a hole 39 in the damper 34. The stirrer 37 is mounted in a hub 40 which is mounted in the hole 391 '867. The hose 28 is connected to a hole 41 in the damper 34. A cylinder 45 is suspended in a yoke 46 which in turn is suspended in two bolts 47, 48. Two short hydraulic cylinders 49, 50 are arranged as spacers between the yoke 46 and nuts 51, 52 on the bolts 47, 48.

Cylindrarna 49, 50 är kopplade att.kontinuerligt belasta cylinderns 54 ändyta mot spjället 34 med en kraft som tillåter spjällets rörelse. Sedan kan cylindrarna 49, 50 styras att klämma cylindern 45 mot spjället 34 med en väsentligt högre kraft för att åstadkomma en tätning som motstår högt tryck. I stället för att använda cylindrarna 49, 50 för att applicera den ständiga kraften på' cylindern 45 kan man koppla fjädrar mellan ramen 31 och oket 46 och använda cylindrarna 49, 50 enbart för klämningen. _ En kolv 60 är glidbar i en cylinder 45. Den har en ringformig kolvstâng 61 som glider på en kolv 62. Kolvens 62 kolvstång 59 är fixerad till ramen 31. En ringformig kammare 57 under kolven 60 spolas med vatten som tillföres genom en tillförselledning 58.The cylinders 49, 50 are connected to continuously load the end surface of the cylinder 54 against the damper 34 with a force which allows the movement of the damper. Then the cylinders 49, 50 can be controlled to clamp the cylinder 45 against the damper 34 with a substantially higher force to provide a seal which withstands high pressure. Instead of using the cylinders 49, 50 to apply the constant force to the cylinder 45, one can connect springs between the frame 31 and the yoke 46 and use the cylinders 49, 50 only for the clamping. A piston 60 is slidable in a cylinder 45. It has an annular piston rod 61 which slides on a piston 62. The piston rod 59 of the piston 62 is fixed to the frame 31. An annular chamber 57 below the piston 60 is flushed with water supplied through a supply line 58. .

En tillförselledning 63 för hydraulfluidum leder till en cylinderkammare 64 för att åstadkomma kolvens 60 rörelse uppåt i ett arbetsslag och en tillförselledning 65 leder till en cylinderkammare 66 för att åstadkomma kolvens 60 nedåtrörelse i ett returslag.A hydraulic fluid supply line 63 leads to a cylinder chamber 64 to effect the upward movement of the piston 60 in a working stroke and a supply line 65 leads to a cylinder chamber 66 to effect the downward movement of the piston 60 in a return stroke.

En hydraulcylinder 69 är kopplad mellan ramen 31 och spjället 34 och den är anordnad att förflytta spjället 34 mellan tre fixerade lägen.A hydraulic cylinder 69 is coupled between the frame 31 and the damper 34 and it is arranged to move the damper 34 between three fixed positions.

I spjällets 34 högra ändläge visat i Fig 4 är cementblandaren 35 koaxiell med cylindern 45. I ett mellanläge är hålet 41 koaxiellt med cylinder 46. I spjällets vänstra ändläge är blandarens 35 koniska hus 36 öppet mot ett häl 67 i plattan 32. En slang 68 leder från hålet 67 till marken.In the right end position of the damper 34 shown in Fig. 4, the cement mixer 35 is coaxial with the cylinder 45. In an intermediate position the hole 41 is coaxial with cylinder 46. In the left end position of the damper the conical housing 36 of the mixer 35 is open to a heel 67 in the plate 32. A hose 68 leads from the hole 67 to the ground.

En bultsättningssekvens skall nu beskrivas.A bolting sequence will now be described.

Innan det första hålet på ett skift eller efter en paus borras blandas cementbruk i blandaren 35. Vanligen används ett bruk som innehåller enbart en hydraulisk cement exempelvis portlandcement och g4s1 se? 4 vatten men ibland används ett cementbruk med fin sand. Spjället 34 förflyttas först till sitt mellanläge i vilket hålet 41 är koaxiellt med cylindern och plåten 32 bildar då en botten på cementblandaren 35. Blandaren 35 fylls med torr cement eller torrt cementbruk och en förutbestämd mängd vatten tillsättes.Before the first hole is drilled in a shift or after a break, cement mortar is mixed in the mixer 35. Usually a mortar is used that contains only one hydraulic cement, for example portland cement and g4s1 se? 4 water but sometimes a cement mortar with fine sand is used. The damper 34 is first moved to its intermediate position in which the hole 41 is coaxial with the cylinder and the plate 32 then forms a bottom of the cement mixer 35. The mixer 35 is filled with dry cement or dry cement mortar and a predetermined amount of water is added.

Hydraulmotorn 38 startas så att omröraren 37 blandar bruket. f! Spjället 34 flyttas till sitt läge i Fig 4 så att bruket fyller * cylindern 45 när kolven 60 förflyttas nedåt från sitt översta läge genom att hydraulolja tillförs till kammaren 66 genom ledningen 65.The hydraulic motor 38 is started so that the stirrer 37 mixes the mortar. f! The damper 34 is moved to its position in Fig. 4 so that the mortar fills the cylinder 45 when the piston 60 is moved downwards from its uppermost position by supplying hydraulic oil to the chamber 66 through the line 65.

Det nedåtriktade returslaget kan justeras medelst en axiellt förflyttbar givare som indikeras med hänvisningsbeteckningen 70 så att deplacementspumpens 45, 60 effektiva cylindervolym kan förbestämmas och en förutbestämd mängd bruk tillföras till cylindern 45. Spjället 34 förflyttas igen till vänster i Fig 4 så att det bildar ett cylinderhuvud som är försett med ett utlopp 41. Sedan påverkas kolven 60 av hydraulolja som tillförs till kammaren 64 genom kanalen 65 till att utföra ett uppåtriktat arbetsslag, dvs att trycka ut bruk från cylindern 45 till slangen 28. Trycket i cylindern 45 kan exempelvis vara 10 Megapascal och trycket i munstycket 22 kan då vara 1 Megapascal. Cylindrarna 49, 50 påverkas till att klämma fast cylindern 45 mot spjället 34 samtidigt som cylinderkammaren 66 trycksättes så att en god tätning åstadkommas mellan cylindern 45 och spjället 34. Sekvensen repeteras till dess slangen 28 har fyllts med bruk så att bruket ejekteras från munstycket 22 när kolven 60 utför ett arbetsslag.The downward return stroke can be adjusted by means of an axially displaceable sensor indicated by the reference numeral 70 so that the effective cylinder volume of the displacement pump 45, 60 can be predetermined and a predetermined amount of use is supplied to the cylinder 45. The damper 34 is moved again to the left in Fig. 4 to form a cylinder head which is provided with an outlet 41. Then the piston 60 is actuated by hydraulic oil supplied to the chamber 64 through the channel 65 to perform an upward working stroke, i.e. to push out use from the cylinder 45 to the hose 28. The pressure in the cylinder 45 may be, for example, 10 Megapascal and the pressure in the nozzle 22 can then be 1 Megapascal. The cylinders 49, 50 are actuated to clamp the cylinder 45 against the damper 34 while the cylinder chamber 66 is pressurized to provide a good seal between the cylinder 45 and the damper 34. The sequence is repeated until the hose 28 is filled with mortar so that the mortar is ejected from the nozzle 22 when the piston 60 performs a work stroke.

Bultningsoperationen kan nu börja. Matningsbalken 14 är således positionerad och pressad mot berget och borrmaskinen 17 borrar ett hål i berget. Under borrningen fylles cylindern 45 med bruk och spjället 34 flyttas till sitt mellanläge i vilket det bildar cylinderns 45 huvud såsom beskrives ovan. När hålet har borrats påverkas hydraulcylindern 25 till att positionera munstycket 22 i linje med borrhålet 26. Munstycket 22 är då beläget vid borrhålsmynningen. Det är nära mynningen men på ett visst avstånd från mynningen såsom visas i Fig 4. Det kan t.ex. vara beläget några * få centimeter från borrhålsmynningen eller några få decimeter från den. Sedan påverkas kolven 60 till att pressa sin förutbestämda 5 a 451 867 volym av bruk in i slangen 28 så att en motsvarande mängd bruk ejekteras ut ur munstycket 22 som en stråle som når borrhålets botten. Munstyckets diameter bör mjukt avta såsom visas i Fig 4 för att åstadkomma en stråle och inte en spray. Munstyckets 22 utloppsdiameter bör vara mindre än hälften eller mindre än en tredjedel av borrhålets diameter. Som exempel kan borrhålet ha en diameter av 40 mm, bulten en diameter av 30 mm ocn munstycket en utloppsdiameter av 8 mm. Den ejekterade mängden bruk behöver inte fullständigt fylla hålet. Den bör beräknas till att fylla utrymmet mellan bulten och borrhålet när bulten har insatts. Volymen av en ejekterad bruksmängd kommer således att vanligen vara omkring hälften av borrhâlets volym. Cylindern 45 och kolven 60 är lämpligen utformade till att åstadkomma en tillräcklig volym bruk i borrhålet med ett enda skott. Det är emellertid också möjligt att göra dem _ mindre och att skjuta mer än en gång. Vanligen tillsätter operatören torr cement och vatten till huset 36 när bultmagasinet 43 är tomt.The bolting operation can now begin. The feed beam 14 is thus positioned and pressed against the rock and the drilling machine 17 drills a hole in the rock. During drilling, the cylinder 45 is filled with mortar and the damper 34 is moved to its intermediate position in which it forms the head of the cylinder 45 as described above. Once the hole has been drilled, the hydraulic cylinder 25 is actuated to position the nozzle 22 in line with the borehole 26. The nozzle 22 is then located at the borehole mouth. It is close to the mouth but at a certain distance from the mouth as shown in Fig. 4. It can e.g. be located a few * a few centimeters from the borehole mouth or a few decimetres from it. Then, the piston 60 is actuated to force its predetermined volume of mortar into the hose 28 so that a corresponding amount of mortar is ejected out of the nozzle 22 as a jet reaching the bottom of the borehole. The diameter of the nozzle should gently decrease as shown in Fig. 4 to produce a jet and not a spray. The outlet diameter of the nozzle 22 should be less than half or less than one third of the diameter of the borehole. As an example, the borehole can have a diameter of 40 mm, the bolt a diameter of 30 mm and the nozzle an outlet diameter of 8 mm. The ejected amount of mortar does not have to completely fill the hole. It should be designed to fill the space between the bolt and the borehole once the bolt has been inserted. The volume of an ejected amount of use will thus usually be about half of the volume of the borehole. The cylinder 45 and the piston 60 are suitably designed to provide a sufficient volume of use in the borehole with a single shot. However, it is also possible to make them smaller and to shoot more than once. Typically, the operator adds dry cement and water to the housing 36 when the bolt magazine 43 is empty.

Sedan kommer bruket att vara färdigt att användas när opratören har återfyllt magasinet 43.Then the mill will be ready for use when the operator has refilled the magazine 43.

I stället för att ha munstycket utanför borrhålet såsom beskrivits kan man ha munstycket inuti borrhålet. Det bör då inte föras in alltför långt eftersom det måste vara utanför den del av hålet som skall fyllas med bruk. Det bör således vara beläget utanför borrhålets axiella mittpunkt. En fördel med att ha munstycket inuti borrhålet är att det kan vara utformat att bli styrt av borrhålet och därigenom i linje med borrhålet. Att ha munstycket i borrhålet kommer emellertid att komplicera användningen. Det är lättare att förflytta munstycket enbart sidledes såsom visat.Instead of having the nozzle outside the borehole as described, one can have the nozzle inside the borehole. It should then not be inserted too far as it must be outside the part of the hole to be filled with mortar. It should thus be located outside the axial center of the borehole. An advantage of having the nozzle inside the borehole is that it can be designed to be guided by the borehole and thereby in line with the borehole. However, having the nozzle in the borehole will complicate use. It is easier to move the nozzle only laterally as shown.

Det är vanligen oundvikligt att strålen slår i borrhålsväggen innan den när hålets botten. Det har emellertid visat sig att strålen fyller borrhålet från botten om dess ejektionshastighet är större än omkring 4 m/s. Hastigheten bör således vara åtminstone 6 m/s och kan lämpligen vara mellan 8 och 15 m/s.It is usually unavoidable for the jet to strike the borehole wall before it reaches the bottom of the hole. However, it has been found that the jet fills the borehole from the bottom if its ejection speed is greater than about 4 m / s. The speed should thus be at least 6 m / s and may suitably be between 8 and 15 m / s.

När en sats bruk har levererats till borrhålet pâverkas bultsättningsmaskinen till att pressa upp en bult i borrhålet till 451 se? 6 dess bultens bricka kommer i kontakt med berget. När bruket har härdat kan muttern 55 efterdragas.When a batch of mortar has been delivered to the borehole, is the bolt setting machine actuated to press a bolt into the borehole to 451 see? 6 its bolt washer comes in contact with the rock. When the mortar has hardened, the nut 55 can be tightened.

Det är risk att läckande cement kommer att hårdna på utrustningen och göra den oanvändbar. Eftersom hydraulisk cement användes kan detta problem lösas helt enkelt genom att man sprutar vatten på vitala delar kontinuerligt eller med korta intervaller under användningen. För detta ändamål finns ett flertal sprutmunstycken på riggen som ger en spridd stråle. Vissa vitala munstycken har markerats på ritningarna. Det finns ett munstycke 72 för att spruta på hållaren 19 och dess styrningar 20, 23 och injektionsmunstycke' 22. Vattnet från munstycket 72 kommer också att väta bultarna när dessa insättes. När en strâle bruk utskjutes genom munstycket 22 bör naturligtvis vattnet till munstycket 72 vara avstängt. Två sprutmunstycken 73, 74 är anordnade att spruta på spjället 34 och ett sprutmunstycke 75 är anordnat att spruta in i huset 36 när locket 42 hálles öppet. När användningen avbryts för en längre period kan huset 36 rengöras när spjället 34 är i sitt vänstra ändläge i vilket huset 36 är öppet till dräneringsslangen 68. Sedan när det rengjorda huset förflyttas tillbaka till sitt läge visat i Fig 4 kan vatten tillföras till huset 36 och kolven 60 kan köras fram och tillbaka för att rengöra cylindern 45.There is a risk that leaking cement will harden on the equipment and make it unusable. Since hydraulic cement is used, this problem can be solved simply by spraying water on vital parts continuously or at short intervals during use. For this purpose, there are a number of spray nozzles on the rig which give a scattered jet. Some vital nozzles have been marked on the drawings. There is a nozzle 72 for spraying on the holder 19 and its guides 20, 23 and injection nozzle 22. The water from the nozzle 72 will also wet the bolts when they are inserted. Of course, when a jet mill is ejected through the nozzle 22, the water to the nozzle 72 should be turned off. Two spray nozzles 73, 74 are arranged to spray on the damper 34 and a spray nozzle 75 is arranged to spray into the housing 36 when the lid 42 is kept open. When the use is interrupted for a longer period, the housing 36 can be cleaned when the damper 34 is in its left end position in which the housing 36 is open to the drain hose 68. Then when the cleaned housing is moved back to its position shown in Fig. 4, water can be supplied to the housing 36 and the piston 60 can be reciprocated to clean the cylinder 45.

I den ovanstående beskrivningen av en föredragen utföringsform av uppfinningen har delar som inte är vitala för förståendet av uppfinningen inte beskrivits i detalj. Magasinet 42 och dess funktion har t.ex. inte beskrivits närmare. Spjällets 34, kolvens 60 och cylindrarnas 49, 50 rörelser styrs lämpligen automatiskt liksom indexeringen av hâllaren 19 och växlingen av maskiner på släden 15.In the above description of a preferred embodiment of the invention, parts which are not vital for the understanding of the invention have not been described in detail. The magazine 42 and its function have e.g. not described in more detail. The movements of the damper 34, the piston 60 and the cylinders 49, 50 are suitably controlled automatically, as is the indexing of the holder 19 and the shifting of machines on the carriage 15.

Claims

A 451,867 patent claim: 1. g. A method of roof bolting in which a hole is drilled in the rock, a batch of unpackaged cement mortar is inserted into the borehole (Eb) and a rock bolt (84) is pressed into the borehole (26), characterized in that the batch with mortar is ejected from a nozzle (É3) at the mouth of the borehole (26) at such a speed that it forms a jet which reaches the bottom of the borehole. E. A method according to claim 1, characterized in that a predetermined amount of mortar is forced into a mortar-filled line (28), which is connected to said nozzle (EE), so that a corresponding amount is ejected from the nozzle as said batch of use. 3. A method according to claim E, characterized in that the mortar is both dosed and forced into the line (BE) by means of a displacement pump. A method according to claim 3, characterized in that a pump (# 5, 60) is used, which has a reciprocating piston (60), the effective cylinder volume of the pump being used to dose the mill. A method according to any one of the preceding claims, wherein the jet is electrically ejected from the nozzle (22) at a speed of at least 4 m / s and preferably at least e. M / s. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that water is flushed onto the bolt (2 #) while it is pressed into the hole. 451 867 QÖ 7.1 * Device for introducing cement mortar into a borehole according to the method according to any one of claims 1-6, comprising a storage device (35) for unpackaged use, a line (28) for leading the mill from the storage device (35). ) to the borehole (Eb) and means (ÅS, 60) for forcing the mill through the line (EB), characterized in that a nozzle (EE) is arranged at the end of said line (EB) and said means (ë5, 60) to push the mill through the conduit (88) comprises a displacement pump (45, 60) arranged to exert such a high pressure on the mill that it is ejected as a jet from the nozzle (EE). Device according to claim 7, characterized in that said pump (A5, 60) comprises a substantially vertical cylinder (# 5) with a reciprocating piston (60) and means are arranged to alternatively position a first cylinder head (34) , which is provided with an outlet (41) for said line (28), and a second cylinder head (34), which is provided with a utility inlet (39), in operative position on the cylinder. Device according to claim 8, characterized in that said first and second cylinder heads (34) are laterally slidable together and said storage device (35) is mounted on said second cylinder head (34). Roof bolting assembly for carrying out the method according to any one of claims 1-6, comprising a chassis (12), a boom (13) pivotally mounted on the chassis, an assembly (14) pivotally arranged on the outer end of the boom and comprising a rock drilling machine (17 ), means EE for introducing cement mortar into the borehole and a bolting d) device (29), the rock drilling machine (17), said means (EE) and the bolting device (E9) being movable in sequence to their operative positions on the assembly (14) , characterized by 451 867 that said means for introducing the hardening medium into the borehole, comprises a nozzle (EE), which has its operative position at the mouth of a borehole (86) drilled by the rock drilling machine (17) and is connected to a displacement pump (hä, 60) mounted on the chassis (12) and that a spring means (35) for: cement use is mounted on the chassis (12) and arranged to feed the pump (45, 60), the pump (45, 60) I being arranged to exert such high pressure on the mill that the mill ejek teras as a jet from the nozzle (EE).