SE543656C2 - Metod för förstärkning av bergvolym genom förbultning medelst topphammarborrmaskin, borrmodul för sagda förbultning samt användning av sagda topphammarborrmaskin för förbultning - Google Patents

Abstract

Förstärkning av en bergvolym genom förbultning varvid man anordnar en topphammarborrmaskin (1, 6) för automatisk matning av och borrning med ett flertal borrmoduler (2, 3), initialt laddar topphammarborrmaskinen (1, 6) med minst en av nämnda flertal borrmoduler (2, 3) varvid denna är försedd med en borrkrona (5), med topphammarborrmaskinen (1, 6) automatiskt matar i följd och borra borrkronan (5) och nämnda flertal borrmoduler (2, 3) in i ett resulterande borrhål i bergvolymen, i borrhålet fixerar borrkronan (5) och nämnda flertal borrmoduler (2, 3) genom injektering av ett fixeringsmedel i borrhålet, varvid borrmodulernas (2, 3) och borrkronans (5) diametrar står i ett ändamålsenligt förhållande till varandra.

Description

RX Datefïime From: 201910924 23214 TocPRV P.OÛ4 24/09/2019 23:28 #047 P.OO4/016 FÖRBULTNING Tekniskt område Uppfinningen avser metod, borrmodul och användning vidförbultning med topphammarborrning, inklusive automatiskborrning med och installation av borrmoduler samt skarvbara självborrande borrmoduler.

BakgrundVid byggnation av anläggningar i berg, såsom tunnlar och bergrum, skall ibland områden med berg av sämre hållfastighetpasseras. För att undvika oönskat bergutfall och behålla önskadkontur kan berget då behöva att förförstärkas. En vanlig metodatt förstärka berget är då att förbulta.

För att förbulta berg, för att öka dess stabilitet innan berguttag,används bultar eller rör i olika dimensioner och längder somborras runt konturen likt en skärm med olika c/c mått (figur 1).Borrmoduler, i denna text även benämnda bultar, förbultar,rörbultar och bergförstärkningsrör, borras in med hjälp av olika typer av bergborrmaskiner.

Det idag vanligaste förförstärkningssystem är att borra och gjutain armeringsjärn av olika dimensioner (16-32 mm). Detta systemförutsätter att det borrade hålet inte rasar in innan bult har installerats.

Om bergets kvalitet är så dåligt att hålet rasar igen efter borrning kan självborrande förbult installeras. En självborrande m: oatenime 2o1srosu24 23:14 pmg FVOmï TOIPRV 24/09/2019 23:28 #047 P.OO5/O16 bult är försedd med en borrkrona som blir lämnad i hålet. Ensådan bult är dessutom ihålig då vattentillförsel till kronanbehövs för borrning. Samma ihålighet används efter att bult ärinstallerad och en injekteringspacker monteras i ändan på bult5 och bult injekteras fast med betong. Kända tekniker med självborrande bultar har dock brister bland annat avseendeautomatisering, materialegenskaper hos borrmoduler och rakhethos borrhàl.

Då bergrum eller tunnlar blir större och högre krav påhållfasthet, rakhet och längre bult, är det rörbult som gäller.De system som idag används är stålrör med dimensioner mellanø 76 till 140 mm. Borrning och installation sker medsänkhammarborrning där röret och krans blir kvar efter att sänkhammare tas bort efter borrning. Vid borrning med grövredimensioner krävs speciell borrutrustning men för mindredimensioner ex ø 76 mm diameter kan en ombyggdbergortsborrmaskin med foderrörsborrning med topphammareanvändas. Detta är dock en tidskrävande metod.

Nackdelarna för dagens system är att personal måste byta/läggai förlängning av rör vid installation, systemet kräver speciellutrustning alternativt omfattande ombyggnad, personalkrävandeoch tidskrävande vilket påverkar ekonomin negativt.

Sammanfattning av uppfinningen Allmänt öppnar uppfinningen här för att, på ett arbetsmiljösäkertsätt, med minimalt med personal och på ett tidseffektivt ochdärmed ekonomiskt sätt installera rörbult genom att använda RI Dflteflime 2019I09l24 23214 P.006 From: TOSPRV 24/09/2019 23:29 #047 P.OO6/O16 den automatiska stànghanteringen (figur 3) som vanligabergortsborrmaskiner med topphammarteknik har. Rörlängdanpassas till borriggens matarlängd, från 18 till 20 fots matare,där rören laddas i motsvarande varannan position i maskinens5 normala stånghanteringssystem. Detta ger en automatiserad, arbetsmiljövänlig, tidsoptimerad och därmed ekonomiskt fördelaktig installation av rörbulten.

Specifikt tillhandahåller uppfinningen en metod för förstärkning10 av en bergvolym genom förbultning, vilken metod innefattar att:för bergvolymen anordna en topphammarborrmaskinkonfigurerad för automatisk matning av och borrning med ettflertal borrmoduler; initialt ladda topphammarborrmaskinen medminst en av nämnda flertal borrmoduler varvid denna är försedd15 med en borrkrona; initialt ladda ett lagringsmagasin hostopphammarborrmaskinen med minst en av nämnda flertalborrmoduler för dess automatiska matning i följd vid borrning;med topphammarborrmaskinen automatiskt mata i följd ochborra borrkronan och nämnda flertal borrmoduler in i ett20 resulterande borrhål i bergvolymen; i borrhålet fixera borrkronanoch nämnda flertal borrmoduler genom injektering av ettfixeringsmedel i borrhàlet; varvid nämnda flertal borrmoduler haren största ytterdiameter om 50 mm - 60 mm, företrädesvis 55mm, och varvid borrkronan har en största ytterdiameter som är 525 mm - 16 mm, företrädesvis 11 mm, större den största ytterdiametern hos nämna flertal borrmoduler.

RX Datelïime From: 201910924 23314 To:PRV P.0O7 24/09/2019 23:29 #047 P.OO7/016 Det har visat sig att kombinationen mellan diametrarna hosborrmoduler och borrkrona under dessa förhållanden är mycket viktig för att åstadkomma borrning med god rakhet.

Borrmodulerna är rörformiga och i sammanfogat skick bildar ettkontinuerligt rör där både kylvatten kan appliceras och bruk injekteras för permanent fixering av bergförstärkningen.

Borrmoduler sammanfogas med gängor, företrädesvis av typenT45, vilka i kombination med dels borrningens tryck, rotation ochi synnerhet hamrande, dels egenskaper hos det valdastålmaterialet i borrmodulerna gör att nitning eller presspassninguppstår. Detta är fördelaktigt då borrningsenergin kan överföraseffektivare mellan borrmodulerna. Viktigt är även att effektivaslagytor finns vid gängskarvarna mellan borrmodulerna. Vidareär valet av stålkvalitet viktigt för borrmoduler, vilka enligt testerbör består av stål med en brottgräns om 650 MPa +/- 20%, företrädesvis +/- 10%.

Uppfinningen omfattar även en enskild borrmodul vid förbultningav en bergvolym utgörande i kombination dels kraftöverföringmellan en topphammarborrmaskin och en borrkrona, dels enförbult i bergvolym, varvid borrmodulen företrädesvis består avstål med en brottgräns om 650 MPa +/- 20%, företrädesvis +/-10%. Som nämnts ovan är kombinationen av borrmodul ochborrkrona en del av uppfinningen. Borrmodulen har en störstaytterdiameter om 50 mm - 60 mm, företrädesvis 55 mm (+/- 1 mm), och varvid borrkronan har en största ytterdiameter som år m: natemme 2o19rosiz4 23:14 pßog From: TOCPRV 24/09/2019 23:29 #047 P.OO8/O16 mm - 16 mm, företrädesvis 11 mm (+/-1 mm), större den största ytterdiametern hos borrmodulen.

Användningen av en konventionell topphammarmaskin med modifieringar utgör del av uppfinningen, varvid matning ochborrning med bergförstärkningsröret sker med automation därrören och borriggens stånghanteringssystem modifierats till att passa varandra.

Kort beskrivning av ritninqarnaFigur 1 visar en schematisk bild över hur en förbultning kring ettbergrum eller en tunnel kan se ut. Figuren visar ett exempelmed tre skärmar i serie med överlapp mellan skärmarna förbästa stabilitet.

Figur 2 visar rörbulten uppbyggnad med mellanliggandeanslutningar.

Figur 3 visar en skiss på ett stånghanteringssystem.

Detalierad beskrivning Rörbulten består av en borrkrona (5), startrör (3) samt fyramodulrör (2). Borrkronans diameter är ø 66 mm och rörensytterdiameter är ø 55 mm. Den lilla skillnaden mellanborrkronans och rörets diameter gör att röret ger stöd vidborrningen och därmed rakare häl.

Gängan mellan rör, mellan rör-borrkrona och mellan nacke-rörär en så kallad T45 gänga. Det finns tvâ slagytor (4a och 4B)mellan respektive del som möjliggör en optimerad borrning för hela rörets längd. Röret har en innerdiameter på ø 28 mm. Vid RX Datelïime From: 2019IÛ9f24 23214 TozPFlv P.009 24/09/2019 23229 #047 P.OO9/O16 borrning används röret för vattentillförsel och när röret år installerat monteras en injekteringspacker i ändan på röret.

Rörbulten borras in och installeras med hjälp av enbergortsborrigg med stånghanteringssystem (figur 3). lnnan installation påbörjas laddas matare samtstånghanteringsmagasinet med rör. Laddning av rör görs medhjälp av en telferkran som är anpassad till de häckar som rörenlevereras i. Mataren på borrigg laddas med startrör (3),borrkrona (5) och ett modulrör (2). Det befintligastånghanteringssystemet modifieras med nya karusellplattor (6)och laddas med fyra modulrör (2). Efter att installation avsamtliga rörbultar år klar, injekteras rören och håligheter kringrören fylls med injekteringsbruk. Röret gjuts in eller injekteras med tryck om så behövs.

Uppfinningen avser ett skarvbart självborrandebergförstärkningsrör som innefattar borrkrona, startrör och fyramodulrör anpassat till moderna stånghanteringssystem påbergortsborrmaskiner. lnnan installation påbörjas monterasstartrör med borrkrona på matararm. Modulrör monteras istånghanteringskarusell. Bergförstärkningsrörets delar monterasautomatiskt ihop under borrningen. Typiskt övervakasborrningen av en enda operatör som befinner sig på avstånd från maskinens förliga delar under borrning.

Det unika med uppfinningen år möjligheten att med automatik,installera rörbult upp till 18m med vanlig bergortsborrmaskin med topphammarborrning. Systemet år resursbesparande och RX Datelïime 201 QIÛBIZJI 23214 P.010 From: TozF>FšV 24/09/2019 28:30 #047 P.O10/O16 tidssparande vilket ger ekonomiska vinster då stillestånd för bergförstärkningsaktiviteter minimeras.Uppfinningen går även att tillämpa med reducerad eller ingen automatik i matning av borrmoduler med bibehållande av flera av uppfinningens fördelar.

Claims (12)

1. 1. Metod för förstärkning av en bergvolym genom förbultning, vilken metod innefattar att: för bergvolymen anordna en topphammarborrmaskinkonfigurerad för automatisk matning av och borrning med ettflertal borrmoduler, initialt ladda topphammarborrmaskinen med minst en avnämnda flertal borrmoduler varvid denna är försedd med enborrkrona, med topphammarborrmaskinen automatiskt mata i följd ochborra borrkronan och nämnda flertal borrmoduler in i ettresulterande borrhål i bergvolymen, i borrhàlet fixera borrkronan och nämnda flertalborrmoduler genom injektering av ett fixeringsmedel i borrhàlet,varvid nämnda flertal borrmoduler har en största ytterdiameterom 50 mm - 60 mm, företrädesvis 55 mm, och varvid borrkronanhar en största ytterdiameter som är 5 mm - 16 mm,företrädesvis 11 mm, större den största ytterdiametern hos nämna flertal borrmoduler.

2. Metod enligt krav 1, vidare innefattande att försetopphammarborrmaskinens lagringsmagasin med karusellplattorför hållande av borrmoduler med nämnd ytterdiameter.

3. Metod enligt något föregående krav, varvid nämnda flertalborrmoduler är rörformiga och i sammanfogat skick bildar ett kontinuerligt rör. RX Datefïime 201 BIOS! 24 23214 P.012 FrOmI TOIPRV 24/09/2019 23:30 #047 P.O12/O16

4. Metod enligt något föregående krav, vidare innefattandeatt sammanfoga nämnda flertal borrmoduler medelst gängor, företrädesvis av typen T45.

5. 5. Metod enligt krav 4, varvid åtminstone en borrmodulingående i nämnda flertal borrmoduler har åtminstone en förstaslagyta som utgörs av en yttre ände av en gänga av nämndagängor och en andra slagyta som utgörs av ett säte vid en inreände av nämnda gänga, varvid den första och andra slagytan 10 samverkar med respektive slagytor hos en intilliggande borrmodul ingående i nämnda flertal borrmoduler.

6. Metod enligt något föregående krav, varvid nämnda flertalborrmoduler består av stål med en brottgräns om 650 MPa +/-15 20%, företrädesvis +/- 10%.

7. Metod enligt något krav 4-6, vidare innefattande att,genom att borra, samtidigt deformera nämnda gängor som utgörsammanfogningar mellan borrmodulerna så att betydande 20 presspassning uppstår däri.

8. Metod enligt något föregående krav, varvid nämnda flertalborrmoduler utgör i kombination dels kraftöverföring mellan entopphammarborrmaskin och en borrkrona, dels en förbult för en 25 bergvolym. m: natemme 2o19iosrz4 23:14 pma From: TOIPRV 24/09/2019 23:30 #047 P.O13/O16

9. Metod enligt något föregående krav, vidare innefattandeatt initialt ladda ett lagringsmagasin hos topphammarborr-maskinen med minst en av nämnda flertal borrmoduler för dess automatiska matning i följd vid borrning.

10. Borrmodul vid förbultning av en bergvolym utgörande i kombination dels kraftöverföring mellan en topphammar- borrmaskin och en borrkrona, dels en förbult i bergvolym, varvid borrmodulen företrädesvis består av stål med en brottgräns om10 650 MPa +/- 20%, företrädesvis +/- 10%.

11. Borrmodul enligt krav 10 i kombination med en borrkrona, varvid borrmodulen har en största ytterdiameter om 50 mm - 60 mm, företrädesvis 55 mm, och varvid borrkronan har en största15 ytterdiameter som är 5 mm - 16 mm, företrädesvis 11 mm, större den största ytterdiametern hos borrmodulen.

12. Användning av en topphammarborrmaskin, vilken ärkonfigurerad för automatisk matning av och borrning medelst ett20 flertal borrmoduler, för förstärkning av en bergvolym genomförbultning, innefattande att topphammarborrmaskinen ärförsedd med karusellplattor för hållande och matande avborrmoduler med en största ytterdiameter om 50 mm - 60 mm,företrädesvis 55 mm, att topphammarborrmaskinen först laddas25 med en borrmodul försedd med borrkrona vars störstaytterdiameter är 5 mm - 16 mm, företrädesvis 11 mm, större denstörsta ytterdiametern hos nämnda flertal borrmoduler, attförbultningen sker genom att topphammarborrmaskinen med automatisk matning av borrmoduler borrar in nämnda borrkrona RX Datelïime 201 910994 23:14 p_014 FfOmï TOIPRV 24/09/2019 23:31 #047 P.O14/O16 11 följd av nämnda flertal borrmoduler i bergvolymen och genom attfixeringsmedel injekteras för fixering av borrkronan och nämnda flertal borrmoduler.