УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ БОЛТА В ГОРНОЙ ПОРОДЕ Российский патент 1998 года по МПК E21D20/02 

Изобретение относится к устройству для крепления болта в горной породе.

В случае постоянного ограждения с использованием болтов, предназначенных для горных пород, например, в тоннелях, требуется их коррозионная защита. Чтобы этого достичь, болт может быть полностью залит путем впрыскивания жидкого строительного раствора или "заливки цементного раствора". Обычно болты подвергаются горячему цинкованию или порошковой окраске.

Желательно сочетать использование болтов, применяемых для обеспечения безопасности рабочего места, без каких-либо требований в отношении коррозионной защиты, с проведением цементирования для улучшения крепления и обеспечения защиты от коррозии.

Чтобы достичь этого, используются болты трубчатой формы с расширяемой втулкой на внутреннем конце. Это решение проблемы обеспечивает последующее цементирование, однако требует больших затрат, поскольку стоимость трубчатых болтов приблизительно вдвое превышает стоимость стальных болтов. Кроме того, это решение восприимчиво к неправильной консистенции жидкого строительного раствора.

Предлагается последующая обработка стальных стержней с помощью шланга для жидкого строительного раствора и вентиляционной трубки. Стальной стержень крепится со своего внутреннего конца с расширяющейся втулкой или пластиковым устройством для нагнетания жидкого строительного раствора, например, полиэфирной гильзой. Кроме того, в нижнюю часть отверстия вводится вентиляционная трубка, а шланг для подачи жидкого строительного раствора вводится в отверстие приблизительно на 25 см. Затем перед введением жидкого строительного раствора отверстие изолируется с помощью уплотняющей пены. При этом воздух в отверстии будет вытесняться через вентиляционную трубу.

Такое цементирование требует дополнительного монтажного времени, причем оно ухудшается при плохой изоляции уплотняющей пены. Это приводит к утечкам до заполнения отверстия, и часть болта не покрывается цементирующим раствором.

Техническим результатом изобретения является создание устройства для крепления болтов в горной породе, которое может быть использовано быстрее и с менее дорогостоящим оборудованием, чем в случае известных столбов. Кроме того, оно должно обеспечивать достаточное качество и безопасность крепления с тем, чтобы избежать повреждений вследствие некачественных болтов, что вызывается плохим креплением. Конкретный результат заключается в создании способа крепления, обеспечивающего продолжительную защиту от коррозии для повышения долговечности и надежности болта.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для крепления болта в горной породе в отверстии, содержащем крепежный элемент, выполненный в виде втулки на резьбовой части на внутреннем конце, шайбообразный прижимной элемент, размещенный на наружном конце болта для прижима к горной породе с гайкой на наружной резьбовой части болта для нажима на опорный элемент с отверстием для подачи жидкого строительного раствора для заполнения полости между болтом и горной породой для усиления его крепления и обеспечения коррозионной защиты, при этом болт снабжен трубкой, идущей по меньшей мере по большей части его свободной длины, причем упомянутая трубка установлена для подачи жидкого строительного раствора к внутреннему концу отверстия в горной породе, согласно изобретению опорный элемент имеет выпуклый упор о нажимной элемент и обеспечивает соединение между шлангом для подачи жидкого строительного раствора и внутренней частью трубки.

Для практического осуществления изобретения требуется лишь недорогая и легко устанавливаемая трубка. Эта трубка может быть изготовлена с весьма небольшими затратами из пластика и легко монтируется на болте для горных пород перед его установкой в горную породу или во время ее выполнения, т.е. перед тоннелем в течение продувочных работ. Тем самым устройство будет подготовлено для последующего цементирования строительным раствором или другой цементирующей массой для обеспечения крепления болта и его коррозионной защиты. При этом достигается быстрая вставка болта при обеспечении защиты в течение проведения работ и может быть нагружена расширяющая втулка у внутреннего конца болта. Затем обеспечивается возможность быстрого введения под давлением жидкого строительного раствора, при этом трубка будет гарантировать полное удаление воздуха из отверстия в горной породе и соответствующее введение жидкого строительного раствора, чтобы тем самым обеспечить требуемую защиту.

Трубка может крепиться к опорному элементу различными способами, причем она изготавливается из различных материалов с приданием различной формы.

На фиг. 1 изображено осевое сечение устройства согласно изобретению; на фиг. 2 - в увеличенном масштабе наружный конец устройства, показанного на фиг. 1.

На фиг. 1 показано отверстие 11 в горной породе с болтом 12, предназначенным для такой породы и выполненным из стали, с резьбовой нарезкой 13 на его внутреннем конце, на котором установлена расширяющаяся втулка 14. На наружном конце выполнена резьбовая нарезка 15 с установленной на ней гайкой 16. Под гайкой 16 находится сферическая опора или прижимной элемент 17 (в последующем именуемый "прижимной сферой"), создающий осевое усилие на шайбу 18 на стенке 19 горной породы вокруг отверстия 11. Шайбочный элемент 18 имеет изогнутый вверх по направлению к отверстию фланец 20. Этот фланец находится вблизи от внутренней части прижимной сферы 17.

Прижимная сфера 17, которой придана форма оболочки, имеет внутреннюю полость 21 и отверстие 22, обращенное к горной породе, с зазором относительно болта 12. Отверстие 22 выполнено для установки трубки 23, проходящей по обращенной наружу части болта к расширяющейся втулке 14. В представленном варианте осуществления конструкции показанное отверстие 22 имеет резьбовую нарезку для зацепления с наружной резьбовой нарезкой 24 на трубке 23 (фиг. 2) для ее введения.

Трубке 23 придан такой размер, чтобы образовать кольцевой проход 20 вокруг болта 12 для горной породы. Просверленное отверстие 11 имеет соответствующий размер для обеспечения кольцевого прохода 26 снаружи от трубки 23. Назначение упомянутых кольцевых каналов будет описано ниже.

Наружная часть прижимной сферы 17 снабжена отверстием 27, которое выполнено с резьбовой нарезкой или слегка находится по направлению к центру. Это отверстие обеспечивает возможность резьбового или стыкового монтажа трубчатого конца (не показан) для крепления впускного шланга или трубы для жидкого строительного раствора либо другой цементирующей массы.

Предназначенный для горной породы болт 12 с трубкой 23 и установленной на нем расширяющейся втулкой 14 может быть легко введен в отверстие в горной породе для обеспечения промежуточного закрепления посредством затягивания гайки 16 для расширения расширяющейся втулки 14.

После этого к отверстию 27 прижимной сферы 17 может быть прикреплен впускной трубопровод и в полость 21 прижимной сферы 17 может осуществляться нагнетание жидкого строительного раствора, а отсюда - через кольцевой проход 25 трубки 23. Жидкий строительный раствор будет проникать по трубке и вытеснять из нее воздух, при этом он начнет заполнение кольцевого канала 26 с внутреннего конца. При этом воздух будет вытесняться из отверстия горной породы и все пустоты будут заполнены жидким строительным раствором без опасности появления воздушных карманов или коррозии вследствие эксцентричного расположения болта в трубе при плохом уплотнении пластиковой трубки.

В представленном примере трубка 23 изготовлена, например, из пластика с внутренними и наружными резьбовыми нарезками. Однако могут быть использованы трубки из других материалов и с другими типами гофр. В качестве альтернативы резьбовому соединению с прижимной сферой 17 прижимная сфера может быть зажата на трубке посредством гофр определенного вида. Также может быть использован зажим или иная форма крепления с тепловой обработкой или цементированием между трубкой 23 и прижимной сферой. При этом требуется, чтобы имело место достаточно прочное соединение для выдерживания манипуляций при введении раствора в отверстие 11 в горной породе.

Вместо прижимной сферы 17 может быть использован разделенный прижимной элемент, имеющий нижнюю часть со сферической поверхностью для примыкания шайбы 18 и верхнюю часть тарельчатой формы. Трубка 23 может заканчиваться выступом, который предназначен для введения через отверстие в верхней части тарельчатой формы. Следовательно, нет необходимости в прижимном элементе, служащем в качестве элемента переноса жидкого строительного раствора.

В качестве альтернативы нагнетанию жидкого строительного раствора по трубке может быть создано подходящее соединение для нагнетания раствора в наружный канал, с тем чтобы вытеснить воздух по трубке, которая будет заполнена с внутреннего конца.

Устройство для крепления болта в горной породе в отверстии, выполненном в ней, содержит крепежный элемент в виде расширяющейся втулки на резьбовой части внутреннего конца. У наружного конца болта расположен шайбообразный прижимной элемент с гайкой, служащий для прижатия к горной породе. Болт снабжен трубкой, проходящей по большей части его свободной длины для подачи жидкого строительного раствора к внутреннему концу отверстия в горной породе и вытеснения воздуха из этого отверстия. Опорный элемент имеет отверстие для подачи строительного раствора и выпуклый упор о нажимной элемент, обеспечивает соединение между шлангом для подачи строительного раствора и внутренней частью трубки. Опорный элемент может быть выполнен в виде сферической оболочки и иметь резьбовое отверстие трубки, выполненной с наружной резьбой на наружном конце. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для крепления болта в горной породе в отверстии, выполненном в ней, содержащее крепежный элемент, выполненный в виде расширяющейся втулки на резьбовой части на внутреннем конце, шайбообразный прижимной элемент, размещенный на наружном конце болта для прижима к горной породе, с гайкой на наружной резьбовой части болта для нажима на опорный элемент с отверстием для подачи жидкого строительного раствора для заполнения полости между болтом и горной породой, для усиления его крепления и обеспечения коррозионной защиты, при этом болт снабжен трубкой, идущей по меньшей мере по большей части его свободной длины и установленной для подачи жидкого строительного раствора к внутреннему концу отверстия в горной породе, отличающееся тем, что опорный элемент имеет выпуклый упор о нажимной элемент и обеспечивает соединение между шлангом для подачи жидкого строительного раствора и внутренней частью трубки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опорный элемент выполнен в форме сферической оболочки и имеет резьбовое отверстие трубки, при этом трубка снабжена наружной резьбой по меньшей мере у наружного конца, а опорный элемент имеет отверстие, которое может выполнено с резьбовой нарезкой, для введения жидкого строительного раствора.