JPS6124520B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の技術分野〕 本発明は支持の目的で坑道の天井に設置される
アンカーボルトに関する。

〔従来の技術〕

例えば点固定用の樹脂ボルト（point anchor
resin bolt）等、坑道の天井用のボルトを設置す
る場合、まず樹脂カプセルを天井の上下方向の穴
に挿入し、続いてボルトを上記穴に挿入して樹脂
カプセルを穴の奥に押込む。するとボルトから作
用し続ける上方への圧力により樹脂カプセルが破
断され、ボルトを回転させて樹脂成分を混合す
る。この樹脂は硬化してボルトを穴内に固定す
る。樹脂の硬化後には、ボルト装置に設けられた
天井支持板を天井を支持すべく移動させてこれに
係合させる必要がある。

この目的を、ボルトヘツドに十分な力が作用す
ると離脱し、ボルト及び支持板を上昇させて天井
に係合させ得るようにする構造部品をボルトに設
けることにより達成する各種の手段が工夫されて
おり、例えば米国特許第３，979，918号及び第
４，023，373号にその種の構造が開示されてい
る。しかしこれら従来装置は全てこの問題に関連
してはいるものの、上記目的を製造を経済的にす
るために必要な簡単且安価な態様で達成するもの
ではなく、また一定の精確な回転力に応じて離脱
するような一貫性をもつて製造し得るものでもな
い。

更に多くのこの種のボルトは、適切に設置でき
ない、樹脂の混合が不完全である、或はボルトヘ
ツドが支持板で止まる、そしてこの摩擦に打勝つ
回転力を失う、という理由で有効ではない。加え
て、それらボルトの設置に使用する機械の作業員
は通常、機械がボルトを所期トルクまで締付ける
力を失つたことに気付かない。これは電源の電圧
の低下、機械の摩耗、油圧の不精確で誤つた設定
に起因して生じる。またボルトヘツドと支持板の
間の摩擦は、ボルト設置機械のスラストが変化す
るために大きく変動する。

また特開昭56―20300号公報（特にその第９
図）には、ナツト部材の螺合孔の外端部にこの螺
合孔を密封するもろい膜を設けて樹脂が固まる前
は停止体の役を果させ、樹脂が固まるとボルトの
端部がこの膜を貫通してボルト・ナツトの完全な
ねじ付けを可能にする技術が示されている。しか
しながらボルトは薄い膜を貫通し、膜がボルトと
ナツトと螺合係合部に介在して膜を貫通しない時
よりも高トルクを与え、その力は不規則であつて
ボルト・ナツトの締付完了の時点を指示ることが
できない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は、ボルトを最初に固定手段によ
り所定位置に固定した後、ボルトの締付け前に得
られる固定・設置トルクを予めテストする簡単か
つ安価な手段を備え、ボルトヘツドを坑道の天井
に向けて引上げて天井板を天井に押し付け、これ
により支持係合させる坑道の天井に使用するボル
ト装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、軸部と、
坑道の天井に形成された穴の内端において該軸部
の一端を上記天井に固定するカプセルと、該軸部
の他端の雄螺子部に係合する雌螺子部を有するヘ
ツド部材と、ヘツド部材と天井表面の間で該軸部
に設けられヘツド部材を締付けると天井表面に押
付けられるボルト装置にして、該ヘツド部材の天
井と接する側とは反対側に該軸部と係合する雌螺
子部に続いてもう１つの雌螺子部を設け、これに
ストツパプラグを螺合したことを特徴とする該ボ
ルト装置を提供しようとするものである。

〔作用〕

上記ストツパプラグはボルト軸部の一端に当接
してボルトヘツド内への上記軸部の進入を初期に
は制限する。しかし一定の回転力がボルトヘツド
に加わると、軸部によりストツパプラグに加えら
れる力により前記第２ねじ穴部のねじ山が摺り減
らされ、ストツパプラグは前記中心孔から押出さ
れ、ボルトヘツド及び天井板は天井に支持係合す
べく天井に向けて前進し得るようになる。ストツ
パプラグをねじ穴部内に螺合して設けると、スト
ツパプラグをねじ穴部から離脱させるためにボル
トヘツドに要求される回転力を精確に設定、制御
できるとともに、予め固定し且得られる設置トル
クのテストを行なうから、既存の構造に無関係な
部品を付加したり高価につく変形を施したりする
ことなくボルト装置を適切に設置できる。

〔実施例〕

本発明は更に、設置の最終段階でボルトヘツド
から押出されるストツパプラグをボルトヘツドに
設けることにより、ボルト装置が適切に設置され
たこと、及びボルト設置機械により適切な値の設
置トルクを生じることを視覚的に示す。つまり上
記ストツパプラグが存在しないことは、ボルト設
置機械がボルトヘツドと天井板の間に異状な摩擦
があつたとしてもボルト軸部に所定の回転力を作
用させたこと、並びに樹脂による固定が上記回転
力に対抗し得ることを示す。

本発明装置によれば、一端をねじ切りした標準
的なボルト軸部を使用でき、これに係合するボル
トヘツドは形状に関して従来の坑道の天井用のボ
ルトのボルトヘツドと同じものでよい。そしてボ
ルトヘツドのねじ穴は短時間で精確に形成でき、
ストツパプラグは構成が簡単でボルトヘツドに対
して容易に組付け得る。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図乃至第８図に、現段階で好適な本発明の
１実施例によるボルト装置を示す。第１図乃至第
８図において、このボルト装置２０は坑道の天井
２４の細長い穴２２に挿入されるものである。本
発明の１使用例によれば、まず樹脂カプセル２６
を上記した穴２２に挿入した後にボルト装置２０
の軸部で穴２２の後端まで押込むと、上記樹脂カ
プセル２６が破断して内部の樹脂混合物２８が流
出し、これが硬化してボルト装置２０の内端部を
穴２２内に固定する。

３０は上記ボルト装置２０の軸部で、一端に形
成されたねじ部３２にボルトヘツド３４が螺合さ
れる。３６は通常の天井板を示す。

第５図に示すように、ボルトヘツド３４はナツ
ト状の本体部分を有し、該本体部分の一端が大径
とされて本体端部と同一平面のフランジ３８を構
成している。

４０は本発明の目的により上記ボルトヘツド３
４に設けられた第１ねじ穴部で、望ましくは右ね
じとし、この第１ねじ穴部４０を第６図に示すよ
うにボルト軸部３０の前記ねじ部３２に螺合して
いる。４２はボルトヘツド３４の第２ねじ穴部
で、そのねじ山は第１ねじ穴部４０のねじ山より
細目で、直径は第１ねじ穴部４０の直径より若干
大きい。そして第２ねじ穴部４２のねじ山は、後
に詳述する理由で第１ねじ穴部４０のねじ山とは
逆方向、つまり左ねじとするのが望ましい。

４４はねじ切りされた外周面４６を有した円板
状のストツパプラグで、前記第２ねじ穴部４２に
螺合され、第６図に示すようにボルト装置２０の
前記軸部３０の一端に係合した状態で位置決めさ
れている。尚このストツパプラグ４４の中心部に
は６角形等、適宜横断面の穴４８が穿設されてお
り、ストツパプラグ４４の第２ねじ穴部４２に対
する組付けを通常のスパナで行ない得るようにし
ている。

またボルト装置２０が適切に設置されたかどう
かを視覚で確認できるように、ボルトヘツド３２
とストツパプラグ４４の外面には５０，５２で示
すように反射色又は非反射色等異る対照的な色の
塗料を塗付しており、ストツパプラグ４４が存在
しないことで適切な設置条件が満たされたことが
直ちに視覚的に示される。

上記構成になるボルト装置２０の使用に際して
は、まず樹脂カプセル２６を穴２２に挿入し、ボ
ルト装置２０の先端で穴２２の奥まで押上げる。
このようにボルト装置２０を穴２２内で軸方向に
移動させ続けると、樹脂カプセル２６が破断し、
この時点でボルト装置の軸部３０及びボルトヘツ
ド３４を第２図に示すように一体的に回転させつ
つ上方に押込み、樹脂成分を混合させる。その
際、軸部３０に対するボルトヘツド３４の相対回
転が、軸部３０のストツパプラグ４４との係合に
より阻止される。このとき、天井板３６は第２図
に示すように天井２４から１／２インチ（約1.27
cm）以内にある。そして５〜10秒回転させた後、
天井板３６が天井２４に係合するまでボルト装置
２０を穴２２内で押上げ、この位置に５〜20秒間
保持して樹脂を硬化させる。

次にボルトヘツド３４を機械を使用して回転さ
せる。この場合、樹脂は既に硬化して軸部３０の
回転を阻止しているため、ボルトヘツド３４に一
定の回転力が作用すると軸部３０を介してストツ
パプラグ４４に力が伝達される結果、ストツパプ
ラグ４４は第２ねじ穴部４２のねじ山を摺り減ら
しつつ同ねじ穴部４２から押出され、所期の力が
天井板３６から天井２４に作用するまでボルトヘ
ツド３４を更に回転させ得るようになる。これに
より軸部３０のねじ部３２が第１ねじ穴部４０内
に更に深く進入すると同時に、第７図に示すよう
に上記ねじ部３２は第２ねじ穴部４２を、その部
分が大径であることと第２ねじ穴部４２のねじ山
により自由に連続的に移動する。

尚、第１ねじ穴部４０及び第２ねじ穴部４２に
逆方向のねじを形成したことにより、ねじが同一
方向であれば軸部３０のねじ部３２端面が回転中
のストツパプラグ４４に摩擦係合したときに生じ
得るストツパプラグ４４の抜けを防止できる。従
つてこの構成によれば、ストツパプラグ４４によ
る第２ねじ穴部４２の所期の摺り減らし動作が確
実に行なわれる。

第９図乃至第１３図に前記第１図乃至第８図の
実施例の変形例を示す。この変形例におけるボル
ト軸部と天井板は前記実施例のものと同一であ
り、従つて同様の部分をダツシユを付した同一符
号で示す。

第９図乃至第１３図において、５４はボルトヘ
ツドのナツト状本体部分で、外周部にフランジ５
６を具えている。５８は該フランジ５６から更に
延設された略円筒形の本体部分で、その外壁６０
は該本体部分５８の端部まで衝次先細とされてい
る。

本実施例によれば、ボルトヘツドには中心孔が
設けられている。６２はこの中心孔に含まれ、前
記本体部分５８を経てフランジ５６近傍の点まで
延びた第１ねじ穴部で、望ましくは右ねじを形成
されている。この第１ねじ穴部６２は第９図に示
した態様で軸部３０′のねじ部３２′に螺合してい
る。６４は前記本体部分５４の一部に形成された
第２ねじ穴部で、望ましくは前記第１ねじ穴部６
２より細目のねじ山を具えるとともに、第１ねじ
穴部６２より若干大径とされている。また第２ね
じ穴部６４のねじ山は望ましくは左ねじで、第１
ねじ穴部６２とは逆方向とする。６６は第３部分
としての非ねじ部で、第２ねじ穴部６４より大径
とされ、第２ねじ穴部６４とストツパプラグの外
端との間に位置している。

６８はボルトヘツドの前記本体部分５４に挿入
されたストツパプラグ、７０は該ストツパプラグ
に設けられ、軸部３２′に係合して最初は該軸部
３２′の本体部分５４内の移動を制限するストツ
パ部を示す。第９図、第１０図に示すように、前
記ストツパ部７０の一端の周縁は面取り７２さ
れ、その周面は第１ねじ穴部６２のねじ山から離
間している。７４はストツパ部７０の他端を大径
として形成された円板部で、その外周面はねじ切
り７６されて第２ねじ穴部６４に螺合している。
第９図に示すように、上記円板部７４が完全に第
２ねじ穴部６４に螺入された状態では、ストツパ
部７０の上端が軸部３２′の下端に当接する。更
に７８は円板部７４の外面の中央に設けられた横
断面が６角形或はその他適宜形状の凹所で、スト
ツパプラグ６８をボルトヘツドの前記中心孔内に
挿入する際に通常のスパナを係合させるものであ
る。

本実施例の場合にも、ボルトヘツドとストツパ
プラグ６８の外表面に８０，８２で示すように異
る対照的な色彩の塗料を塗付し、ボルト装置が天
井２４′に適切に設置されたかどうかを視覚的に
示す。

上記構成のボルト装置の使用に際し、設置の手
順は前記第１図乃至第８図について説明したもの
と実質的に同一である。但し第９図、第１０図か
らわかるように、先細状の本体部分５８の一部は
穴２２′内に嵌入されて穴２２′内で軸部３０′を
心合せする機能を果している。また第１ねじ穴部
６２のねじ山を穴２２′内で軸部３０′に係合させ
たことにより、ボルトヘツドに最終的に回転力が
作用した時点で軸部３０′がボルトヘツドから過
度に突出する可能性を最少限にできる。このこと
は、採掘の対象が薄い鉱石層や石炭層である場合
に好適である。何故ならボルト軸部が突出してい
ると、それらを打たずに安全に作用し得るには採
掘機械の高さを低くする必要があるからである。

精密に形成し得るねじ穴部分を具えたボルトヘ
ツドを有するボルト装置を使用すれば、本発明に
より製造された全てのボルト装置に対してボルト
ヘツドからストツパプラグを離脱させるに要する
回動力を正確且一様に設定できる。これにより、
ボルト装置の回転中にボルトヘツドが軸部に対し
て早すぎる時期に回転するのを防止できる。

前述の通り、樹脂がボルトヘツドに設定された
分離トルクにて軸部の回転に坑するに十分な程硬
化した後、軸部に対してボルトヘツドを回転させ
るとストツパプラグが軸部から抜け落ちる。この
ことは、ボルト設置機械が十分に大きい回転力を
生じたこと、このトルクがボルトヘツドと天井板
との摩擦として損失することなくボルト軸部に伝
達されたこと、及びその結果ボルトが締められて
も穴内に固定された樹脂は移動しなかつたことを
示す。

本発明の実際の使用においては、ボルトヘツド
の第１ねじ穴部を直径が約1.905cm（３／４イン
チ）で2.54cm（１インチ）当り11本のねじ山を有
する並目ねじとし、第２ねじ穴部を直径が約2.22
cm（７／８インチ）で2.54cm（１インチ）当り14
本のねじ山を有するアメリカ規格細目ねじとし、
更にストツパプラグの厚さを約0.794cm（５／16
インチ）として場合に最も良好な結果が得られる
ことが判明した。この構造の場合、第２ねじ穴部
のねじ山を摺り減らしつつストツパプラグをボル
トヘツドから離脱させるに要するトルク力は17.3
〜20.7Kgｍ（125〜150フイトポンド）である。こ
の回転力は、第２ねじ穴部のねじ山の種類及び寸
法、並びにストツパプラグの厚さを変えることに
より変化させ得る。

本発明によるボルト装置の軸部は、鋼、フアイ
バーグラス、木、或は竹で製造でき、ボルトヘツ
ド及びストツパプラグの材料としては、鋼、鋳
鉄、フアイバーグラスの使用が可能である。尚、
図面は本発明を点支持用の樹脂ボルトに応用した
場合を示すが、この構造は全コラム式の樹脂ボル
ト（full column resin bolt）や機械的なシエル
形ボルト（shell bolt）にも応用できる。

以上本発明を樹脂式ボルト装置に関して図示し
且説明したが、軸部の両端にねじ山を形成し、一
端を伸縮シエル（expansion shell）に螺合する
とともに他端をボルトヘツドに螺合するようにす
れば、従来の天井用ボルト及び伸縮シエルの集合
構成にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるボルト装置を、坑道の天
井に対する設置の第１段階で示す立面図、第２図
は設置の第２段階を示す第１図と同様の図、第３
図は設置の第３段階を示す第１図と同様の図、第
４図は設置の最終段階を示す第１図と同様の図、
第５図は本発明の一部を構成するボルトヘツドの
長手方向の拡大断面図、第６図は軸部のねじ切り
端部とこれに係合したストツパプラグを示す第５
図と同様の図、第７図は設置の最終段階における
ボルトヘツドに対する軸部とストツパプラグの位
置を示す第６図と同様の図、第８図は第６図のボ
ルトヘツド及びストツパプラグの端面図、第９図
は本発明の変形例を設置の最終段階以前で示す要
部拡大断面図、第１０図は最終段階以後の各部品
の位置を示す第９図と同様の図、第１１図は第９
図におけるボルトヘツドの長手方向の断面図、第
１２図は第１１図のボルトヘツドの端面図、第１
３図は第１２図とは反対側の端部からみた第１１
図のボルトヘツドの端面図である。 ２０…ボルト装置、２２…穴、２４…天井、２
６…樹脂カプセル、２８…樹脂混合物、３０…ボ
ルト軸部、３２…ねじ部、３４…ボルトヘツド、
３６…天井板、３８…フランジ、４０…第１ねじ
穴部、４２…第２ねじ穴部、４４…ストツパプラ
グ、５４，５８…ボルトヘツド本体部分、５６…
フランジ、６２…第１ねじ穴部、６４…第２ねじ
穴部、６６…非ねじ部、６８…ストツパプラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸部３０と、坑道の天井に形成された穴の内
   端において該軸部３０の一端を上記天井に固定す
   るカプセル２６と、該軸部３０の他端の雄螺子部
   ３２に係合する雌螺子部４０を有するヘツド部材
   ３４と、ヘツド部材３４と天井表面の間で該軸部
   ３０に設けられヘツド部材３４を締付けると天井
   表面に押付けられる天井板３６と、からなる坑道
   の天井に設置されるボルト装置にして、該ヘツド
   部材３４の天井と接する側とは反対側に該軸部３
   ０と係合する雌螺子部４０に続いてもう１つの雌
   螺子部４２を設け、これにストツパプラグ４４を
   螺合したことを特徴とする該ボルト装置。