SK6482002A3 - Frictional rock bolt - Google Patents
Frictional rock bolt Download PDFInfo
- Publication number
- SK6482002A3 SK6482002A3 SK6482002A SK6482002A SK6482002A3 SK 6482002 A3 SK6482002 A3 SK 6482002A3 SK 6482002 A SK6482002 A SK 6482002A SK 6482002 A SK6482002 A SK 6482002A SK 6482002 A3 SK6482002 A3 SK 6482002A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- bolt
- rock bolt
- rods
- expansion
- friction
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Trecí horninový svorník.Friction rock bolt.
Oblasť techniky.Technical field.
Vynález sa týka konštrukčného riešenia trecieho horninového svorníka na spevňovanie a kotvenie horninového masívu, najmä pri tunelovaní a razení podzemných diel.The invention relates to a structural design of a frictional rock bolt for solidification and anchoring of rock mass, especially in tunneling and excavation of underground structures.
Doterajší stav techniky.BACKGROUND OF THE INVENTION.
Existuje rad rôznych typov svorníkov na spevňovanie a kotvenie hornín, t.j. na udržanie súdržnosti horninového masívu, ktorého súdržnosť je zvolňovaná pri tunelovaní, razení podzemných diel a vykonávaní niektorých zemných prác. Jednu konkrétnu skupinu svorníkov tvoria trecie (fikčné) horninové svorníky, ktoré sa zapravujú do vrtov v horninovom masíve a súdržnosť horniny zaisťujú vyvodením trecej sily kotevnej časti svorníka o stenu vrtu. Komerčne najznámejší v tejto skupine svorníkov je trecí horninový svorník typu Swellex.. Známe sú rovnako svorníky s komerčnými názvami Split-set, Rock-Nail, Cotter-pin, Pipe anchor, Pipe bolt a BOLTEX. K najnovším riešeniam trecích svorníkov sa radí potom systém horninových svorníkov podľa medzinárodnej patentovej prihlášky č. PCT/AU91/00315. Všetky tieto známe trecie horninové svorníky majú jeden hlavný spoločný znak, ktorým je technické riešenie kotevnej časti, ktorá je tvorená jednou rúrkou rôzneho prierezu a to buď uzatvoreného alebo otvoreného, pozdĺžne rôznym tvarom zboreného alebo premačknutého. Kotviaci účinok je pri týchto známych svorníkoch dosiahnutý trecou silou na obvodovej ploche týchto rúrkovitých telies vyvodzovanou expanziou rúrky. Trecí odpor v dôsledku expanzie je využívaný buď v mieste priameho dotyku expandovanej rúrky so stenou vrtu, alebo sprostredkovane prostredníctvom ďalšieho rozperného plášťa okolo expanznej rúrky, ktorý je tvorený napríklad pozdĺžne rozrezanou rúrkou. Nevýhodou tohto známeho konštrukčného systému trecích horninových svorníkov je ich limitovaná pevnosť t.j. únosnosť svorníkov. Únosnosť svorníka ja závislá na veľkosti prierezu expanznej rúrky kotevnej časti, prípadne zväčšeného o rozperný plášť a na pevnosti ocele expanznej rúrky a rozperného plášťa. Voľba veľkosti prierezu expanznej rúrky je pritom rovnako obmedzená možným priemerom rúrky pre daný vrt a hrúbkou steny jej plášťa dovoľujúcou expanziu rúrky vo vrte privedeným tlakovým médiom pri kotvení svorníka. Dosiahnuteľná únosnosť týchto svorníkov je často nedostatočná pre ich použitie v náročných geologických pomeroch. Využívaním kvalitnejších ocelí na výrobu expanzných rúrok svomíkových telies je síce možné únosnosť svorníka zvýšiť, ale len do určitej medze z týchto dôvodov. Kvalitnejšie ocele s vyššou pevnosťou sú drahšie, čím sa zväčšuje cena svorníka s vyššou únosnosťou. Kvalitnejšie ocele s vyššou pevnosťou sa však vyznačujú horšou tvárnosťou, čo sťažuje jednak výrobu zborených tvarov expanzných rúrok svomíkových telies z kvalitnejších ocelí, ale aj ich expanziu vo vrte do potrebného objemu.There are a number of different types of bolts for strengthening and anchoring rocks, i. to maintain the cohesion of the rock mass, the cohesion of which is slowed down during tunneling, excavation of underground works and the execution of certain earthworks. One particular group of bolts consists of friction (fictional) rock bolts, which are incorporated into boreholes in the rock mass and ensure the cohesion of the rock by applying the frictional force of the anchoring part of the bolt to the well wall. Swellex type friction rock bolts are commercially best known in this group of bolts. The studs with the commercial names Split-set, Rock-Nail, Cotter-pin, Pipe anchor, Pipe bolt and BOLTEX are also known. The latest solutions of friction bolts include the rock bolt system according to international patent application no. PCT / AU91 / 00315th All these known friction rock bolts have one main common feature, which is the technical solution of the anchoring part, which is formed by a single tube of different cross-section, either closed or open, longitudinally collapsed or crushed in different shapes. The anchoring effect of these known bolts is achieved by frictional force on the circumferential surface of these tubular bodies due to the expansion of the tube. The frictional resistance due to expansion is utilized either at the point of direct contact of the expanded tube with the borehole wall, or indirectly by means of an additional sheath around the expansion tube, which is formed, for example, by a longitudinally cut tube. A disadvantage of this known friction rock bolt construction system is their limited strength i.e. bearing capacity of bolts. The load-bearing capacity of the bolt depends on the cross-sectional area of the expansion tube of the anchoring part, possibly increased by the expansion sleeve and the strength of the steel of the expansion tube and the expansion sleeve. The choice of the cross-sectional size of the expansion tube is also limited by the possible diameter of the tube for the borehole and the wall thickness of its jacket allowing expansion of the tube in the borehole by the pressurized medium supplied at the anchorage of the bolt. The achievable carrying capacity of these bolts is often insufficient for their use in demanding geological conditions. By using higher-quality steels for the production of expansion tubes of the solid bodies, it is possible to increase the load-bearing capacity of the bolt, but only to a certain limit for these reasons. Higher quality steels with higher strength are more expensive, which increases the price of bolts with higher load capacity. However, higher quality steels with higher strength are characterized by worse ductility, which makes it difficult to manufacture both the collapsed expansion tube shapes of higher-quality steels and their expansion in the borehole to the required volume.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nevýhody odstraňuje nové konštrukčné riešenie trecieho horninového svorníka podľa tohto vynálezu. Riešenie vychádza zo známej fyzikálnej skutočnosti, že veľkosť trecieho odporu medzi dvomi dotýkajúcimi sa telesami nie je závislá na veľkosti styčných plôch telies, ale len na prítlačnej sile pôsobiacej medzi nimi a koeficiente trenia styčných plôch telies. Podstata riešenia trecieho horninového svorníka podľa vynálezu, ktorý obsahuje kotevnú časť a hlavovú časť alebo iba kotevnú časť, spočíva v tom, že jeho kotevná časť je tvorená jednou alebo väčším počtom združených tyčí s plným prierezom a paralelne priľahlým rozpínacím elementom na pritlačenie tyče alebo tyčí ku stene vrtu. Ďalej je podstatou riešenia to, že prítlačný rozpínací element tyčí je tvorený uzatvorenou rúrkou, ktorá je opatrená plniacou koncovkou a na umiestnenie každej kotevnej tyče pozdĺžne vyvalcovaným zborením prierezu rúrky v tvare žliabku. Podstatou riešenia podľa vynálezu je rovnako to, že tyč môže byť na konci svojej hlavovej časti opatrená závitom pre maticu a prítlačnou podložkou a že v uskutočnení kotevnej časti svorníka s dvomi a viacerými kotevnými tyčami sú ich konce v hlavovej časti a plniaca koncovka rozpínacieho elementu uchytené v spoločnom sedle, že tyče s rozpínacím elementom môžu byť spolu spojené v hlavovej časti plniacej koncovky rozpínacieho elementu, pričom povrch kotevných tyčí môže byť opatrený rebrovaním na zvýšenie kotevného účinku.These disadvantages are overcome by the novel design of the friction rock bolt according to the invention. The solution is based on the known physical fact that the amount of frictional resistance between two contacting bodies is not dependent on the size of the contact surfaces of the bodies, but only on the contact force applied between them and the coefficient of friction of the contact surfaces of the bodies. The principle of a friction rock bolt according to the invention which comprises an anchor part and a head part or only an anchor part consists in that its anchor part is formed by one or more associated full-sectioned rods and a parallel adjacent expansion element to press the rod or rods against well wall. Furthermore, the principle of the solution is that the pressure expanding element of the rods is formed by a closed tube, which is provided with a filling end and for the placement of each anchor rod by longitudinally rolled corrugation of the channel-shaped tube cross-section. The invention is also based on the fact that the rod can be provided with a nut thread and a thrust washer at the end of its head part and that in the embodiment of the bolt anchor part with two or more anchor rods, their ends in the head part and the filling end of the expanding element are It is common to the saddle that the bars with the expanding element can be joined together in the head portion of the filling end of the expanding element, whereby the surface of the anchor rods can be provided with ribs to increase the anchor effect.
Riešenie trecieho horninového svorníka podľa vynálezu je evidentne značne výhodnejšie oproti doteraz známym riešeniam, lebo sa ním umožňuje dosiahnuť teoreticky neobmedzená nosnosť svorníka. Pri reálne dosiahnuteľnom koeficente trenia 1, rebrovaním povrchu tyčí kotevnej časti svorníka bude projektovanie výšky jeho nosnosti limitované prakticky len maximálne možným počtom tyčí kotevnej Časti svorníka umiestniteľných spolu s expanzným elementom do vrtu. Na základe tohto riešenia je možné vytvoriť celú novú generáciu trecích horninových svorníkov s pomerne presne projektovanou potrebnou nosnosti. Tieto budú mať všetky výhody jednak súčasných trecích svorníkov, tzn. rýchle, spoľahlivé a účinné kotvenie a jednak výhody veľkej nosnosti súčasných tyčových svorníkov a možnosťou využitia akéhokoľvek materiálu plného prierezu.The inventive friction rock bolt solution according to the invention is obviously much more advantageous than the prior art solutions, since it allows to achieve a theoretically unlimited load-bearing capacity of the bolt. With a truly achievable coefficient of friction 1, by ribbing the surface of the rods of the anchoring part of the bolt, the design of its bearing capacity will be limited by virtually the maximum possible number of rods of the anchoring part of the bolt which can be placed into the borehole. Based on this solution, it is possible to create a whole new generation of friction rock bolts with a relatively accurately designed necessary load-bearing capacity. These will have all the advantages of the present friction bolts, i.e. fast, reliable and efficient anchoring, as well as the advantages of the large load-bearing capacity of current bar studs and the possibility of using any material of full cross-section.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na pripojených výkresoch je znázornené niekoľko príkladných uskutočnení trecieho horninového svorníka podľa vynálezu umiestnených vo vrte spevňovanej horniny. Na obr. 1 je v priečnom reze svorník tvorený jednou tyčou a hydraulickým expanzným elementom v tvare polmesiaca pred expanziou. Obr. 2 znázorňuje v priečnom reze svorník podľa obr. 1 po expanzii hydraulického expanzného elementu. Obr. 3 znázorňuje v priečnom reze svorník s tromi tyčami a hydraulickým expanzným elementom v tvare trojlístka pred expanziou. Na obr. 4 je znázornený svorník podľa obr. 3 po expanzii hydraulického expanzného elementu. Obr. 5 znázorňuje v priečnom reze svorník so štyrmi tyčami a hydraulickým expanzným elementom v tvare štvorlístka pred expanziou. Na obr. 6 je znázornený svorník podľa obr. 5 po expanzii hydraulického expanzného elementu. Obr. 7 znázorňuje v priečnom reze svorník s jednou tyčou a chemickým expanzným elementom v tvare polmesiaca pred expanziou. Na obr. 8 je znázornený svorník podľa obr. 7 po expanzii chemického expanzného elementu. Na obr. 9 je znázornený v priečnom reze svorník podľa obr. 2 alebo obr. 8. Obr. 10 znázorňuje v pozdĺžnom reze svorník v situácii podľa obr. 4. Na obr. 11 je znázornený v pozdĺžnom reze svorník v situácii podľa obr. 6.In the accompanying drawings, several exemplary embodiments of a friction rock bolt according to the invention are shown in a reinforced rock well. In FIG. 1 is a cross-section of a bolt formed by a single rod and a hydraulic expansion element in the form of a crescent before expansion. Fig. 2 is a cross-sectional view of the bolt of FIG. 1 after expansion of the hydraulic expansion element. Fig. 3 is a cross-sectional view of a three-rod bolt with a three-leaf hydraulic expansion element prior to expansion. In FIG. 4 shows the bolt of FIG. 3 after expansion of the hydraulic expansion element. Fig. 5 shows a cross-section of a four-rod bolt and a four-leaf hydraulic expansion element prior to expansion. In FIG. 6 shows the bolt of FIG. 5 after expansion of the hydraulic expansion element. Fig. 7 shows a cross-section of a single rod bolt and a chemical expansion element in the shape of a crescent before expansion. In FIG. 8 shows the bolt of FIG. 7 after the expansion of the chemical expansion element. In FIG. 9 is a cross-sectional view of the bolt of FIG. 2 or FIG. 8. FIG. 10 shows a longitudinal section of the bolt in the situation of FIG. 4. In FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the bolt in the situation of FIG. 6th
Príklad uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Trecí horninový svorník podľa vynálezu má ako každý iný svorník kotevnú časť umiestnenú vo vrte a hlavovú časť pred ústim vrtu. V najjednoduchšom uskutočnení je kotevná časť svorníka tvorená jednou tyčou 1 z guľatiny plného prierezu a rozpínacím elementom 2, ktorým je tenkostenná rúrka 3, ktorej kruhový prierez je valcovaním zborený do tvaru polmesiaca tak, že je na nej vytvorený pozdĺžny žliabok 4 v ktorom je priľahlo umiestnená táto tyč 1, ako je znázornené na obr. 1 a 7. Rúrka 3 je na konci kotevnej časti svorníka zaslepená zvarom a v hlavovej časti svorníka opatrená plniacou koncovkou 5 a tyč 1 vonkajším závitom 6 s maticou 11 na pritiahnutie podložky 12 na prekrytie ústia vrtu 13, ako je znázornené na obr. 9. Na dosiahnutie väčšej nosnosti trecích svorníkov je ich kotevná časť tvorená väčším počtom tyčí 1 plného prierezu napr. tromi alebo štyrmi a jedným paralelne priľahlým rozpínacím elementom 2. V tomto prípade ním bude rovanko uzatvorená tenkostenná rúrka 3, avšak so zboreným prierezom v tvare trojlístka, štvorlístka alebo viaclístka. V ich žliabkoch 4 je umiestnený zodpovedajúci počet tyčí 1, podobne ako pri uskutočnení kotevnej časti svorníka s jednou tyčou 1 ako je znázornené na obr. 3 a 5. Tyče 1 spolu s plniacou koncovkou 5 rúrky 3 sú príkladne uchytené v spoločnom sedle 7 guľovitého tvaru, ktorým je pritlačená podložka 12 na ústie vrtu 13, ako je znázornené na obr. 10. Vzájomné spojenie tyčí 1 s rozpínacím elementom 2, to je rúrkou 3 je možné uskutočniť objímkou 8 na konci kotevnej časti svorníka a hlavicou 9 plniacej koncovky 5 rúrky 3, ako je znázornené na obr. 11, alebo iba hlavicou 9. Rozpínací element 2 vo forme rúrky 3 ako je opísané vyššie je rozpínaný hydraulicky pomocou tlakovej vody do tvarov znázornených na obr. 2, 4 a 6. Môže byť rozpínaný tiež médiom v rúrke 3 v tvare podľa obr. 7 expandujúcim chemickou reakciou a spôsobujúci jej roztiahnutie do tvaru ako je znázornený na obr. 8. Rozpínací element 2 môže byť uskutočnený pre zvláštne podmienky vo forme mechanického prítlačného zariadenia, napr. ako skrutka s prítlačnými klinmi alebo čeľusťami. Privedeným hydraulickým médiom do rúrky 3 alebo reakciou chemického média v rúrke 3 dôjde ku zväčšeniu jej objemu a tým k pritlačeniu tyče alebo tyčí 1 ku stene vrtu 13. Pri uskutočnení kotevnej časti svorníka s jednou tyčou 1 a so štyrmi tyčami 1 dôjde k roztiahnutiu rúrky 3 natoľko, že sa rovnako táto pritlačí ku stene vrtu 13 ako je znázomnené na obr. 2, 6 a 8. Týmto sa zväčší styčná plocha svorníka s otvorom 13, čo sa prejaví zmenšením možnosti jeho preklzu v otvore 13. Trecími svorníkmi podľa vynálezu sa dosiahne kotevný účinok, ktorý je úmerný súčtu pevostí tyčí 1 a rozpínacieho elementu 2 a koeficientu trenia ich styčných plôch. Najvyšší koeficient trenia je pritom možno dosiahnuť použitím tyčí 1 a rebrovaným povrchom ako je znázornené na obr. 3, 4, 7, 8, 9 a 10, napr. vyrobených z rebierkovej ocele.The friction rock bolt according to the invention has, like any other bolt, an anchoring part located in the borehole and a head part in front of the borehole. In the simplest embodiment, the anchoring part of the bolt is formed by a single bar 1 of solid cross-section and an expanding element 2, which is a thin-walled tube 3, the circular cross-section of which is rolled into a crescent-like shape. this bar 1 as shown in FIG. 1 and 7. The tube 3 is welded at the end of the anchoring part of the bolt and is provided with a filling end 5 and a rod 1 with an external thread 6 with a nut 11 to tighten the washer 12 for covering the borehole mouth 13 as shown in FIG. 9. In order to achieve greater bearing capacity of the friction bolts, their anchoring part is formed by a plurality of bars 1 of full cross-section e.g. In this case, the thin-walled tube 3, but with a collapsed cross-section in the shape of a cloverleaf, cloverleaf or multi-cloverleaf, will be closed in a straight line. In their grooves 4 a corresponding number of rods 1 are placed, similar to the embodiment of the anchor part of a single rod bolt 1 as shown in FIG. 3 and 5. The rods 1, together with the feed end 5 of the tube 3, are, for example, mounted in a common spherical seat 7 by which the washer 12 is pressed against the borehole 13, as shown in FIG. 10. The interconnection of the rods 1 with the expansion element 2, i.e. the tube 3, can be effected by a sleeve 8 at the end of the anchoring part of the bolt and by the head 9 of the filling end 5 of the tube 3 as shown in FIG. 11 or only the head 9. The expansion element 2 in the form of a tube 3 as described above is expanded hydraulically by means of pressurized water into the shapes shown in FIG. 2, 4 and 6. It can also be expanded by the medium in the tube 3 in the shape of FIG. 7 by expanding the chemical reaction and causing it to expand into the shape as shown in FIG. 8. The expansion element 2 can be designed for special conditions in the form of a mechanical pressing device, e.g. as a screw with clamping wedges or jaws. By supplying the hydraulic medium to the tube 3 or by the reaction of the chemical medium in the tube 3, its volume is increased and thereby the rod or rods 1 are pressed against the wall of the borehole 13. When the bolt anchoring part is made. to the extent that it is also pressed against the wall of the borehole 13, as shown in FIG. 2, 6 and 8. This increases the contact area of the bolt with the bore 13, which results in a reduction in the possibility of its slipping in the bore 13. The anchor effect according to the invention achieves an anchor effect proportional to the sum their interfaces. The highest coefficient of friction can be obtained by using the bars 1 and the ribbed surface as shown in FIG. 3, 4, 7, 8, 9 and 10, e.g. made of ribbed steel.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Riešenie podľa vynálezu je využiteľné pri konštrukcii dokonalejších trecích horninových svorníkov na spevňovanie a kotvenie hornín. Vynález je preto použiteľný pri výrobe tyčových vystužovacích zariadení potrebných v rudnom a uhoľnom baníctve a podzemnom staviteľstve hlavne pri výstavbe tunelov a podzemných diel a spevňovaní svahov.The solution according to the invention is useful in the construction of improved friction rock bolts for rock reinforcement and anchoring. The invention is therefore applicable in the manufacture of rod reinforcement devices required in ore and coal mining and underground construction, particularly in the construction of tunnels and underground works and slope reinforcement.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK648-2002A SK286735B6 (en) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | Frictional rock bolt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK648-2002A SK286735B6 (en) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | Frictional rock bolt |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK6482002A3 true SK6482002A3 (en) | 2004-07-07 |
SK286735B6 SK286735B6 (en) | 2009-04-06 |
Family
ID=32653830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK648-2002A SK286735B6 (en) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | Frictional rock bolt |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK286735B6 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT508761B1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-04-15 | Atlas Copco Mai Gmbh | Friction Bolts |
-
2002
- 2002-05-09 SK SK648-2002A patent/SK286735B6/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK286735B6 (en) | 2009-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2007338947B2 (en) | A deformable rock bolt | |
CA2985032C (en) | Locally anchored self-drilling hollow rock bolt | |
US5018919A (en) | Combined rigid profile and stretching roof bolt with expansion element | |
US4798501A (en) | Flexible rock anchor | |
RU2724176C1 (en) | Composite deformable rock anchor with improved range of deformations | |
US9091167B2 (en) | Self drilling rock bolt | |
US20070269274A1 (en) | Rock Bolt | |
CN110621848A (en) | Friction rock anchor rod | |
CN100365245C (en) | Shell expansion type rock bolt | |
US4896416A (en) | Anchoring method | |
SK6482002A3 (en) | Frictional rock bolt | |
CZ20003670A3 (en) | Friction rock bolt | |
AU2009227874B2 (en) | Method of supporting ground using a combined rock bolt, and such a combined rock bolt | |
CN1710253A (en) | Underground engineering slip casing anchorge cable | |
CN216809874U (en) | Reducing expanding anchor rod supporting body and anchor rod | |
CN216157690U (en) | Novel spiral slip casting stock | |
CN213897103U (en) | Keep stock to be located drilling center's positioner | |
CN114396044A (en) | Reducing expanding anchor rod supporting body and anchor rod | |
AU5199801A (en) | Rock bolt assembly | |
CZ12937U1 (en) | Bolted support |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20130509 |