PL170758B1 - Podatna sruba stropowa PL - Google Patents

Abstract

1. Podatna sruba stropowa, zawierajaca wydrazony, elastyczny czlon oraz koncówke przenoszaca obciazenie polaczona z konco- wa czescia wydrazonego elastycznego czlo- nu, przy czym ta konców ka posiada wewnetrzny otwór, który jest polaczony ze srodkowa przestrzenia pusta wydrazonego elastycznego czlonu i ma gwint zewnetrzny, znamienna tym, ze wydrazony elastyczny czlon stanowi wydrazona, spleciona line (3) skladajaca sie z wielu splotów biegnacych spiralnie wokól srodkowej przestrzeni pustej, przy czym kazdy splot zawiera skrecony spi- ralnie zespól drutów. FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest podatna śruba stropowa, stosowana w podziemnych pracach kopalnianych w celu stabilizowania geologicznych warstw skalnych, przykładowo w podporach stropowych podczas drążenia tunelu.

Procedura osadzania tego rodzaju śrub stropowych obejmuje wiercenie otworów w warstwach skalnych, wprowadzanie śrub usytuowanych osiowo wzdłuż długości otworów oraz wtryskiwanie do każdego otworu zestalającej się zaprawy cementowej, tak aby zasadniczo wypełnić puste przestrzenie pomiędzy śrubą a otworem. Głębokość i kierunek usytuowania otworów są tak zaprojektowane, że śruba przechodzi od potencjalnie niestabilnych warstw skalnych do obszarów skalnych o których wiadomo, że są stabilne, w ten sposób stabilizując skałę (np. strop), zagrożoną odpadnięciem. Tego rodzaju stabilizowanie może być dodatkowo wspomagane przez przymocowanie do wewnętrznego końca śruby nakrętki i podkładki, które bezpośrednio opierają się i podtrzymują wewnętrzną powierzchnię skały. Po stwardnieniu materiału zaprawy, nakrętka może być dokręcona tak, aby wstępnie naprężyć śrubę.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 3905128 A1 jest znana podatna śruba kotwiąca poprawiająca wytrzymałość warstw górotworu a szczególnie zabezpieczająca stropy w podziemiach kopalni i budowach tulei, składająca się z elastycznego, podłużnego członu w postaci licznych drutów oraz z gwintu umieszczonego na wylotowym końcu śruby, z nakrętką kotwową i płytą kalotkową, przy czym elastyczny podłużny człon otacza pusty wewnątrz człon rurowy i posiada na końcu zwróconym w stronę otworu wiertniczego głowicę prowadzącą, zabezpieczającą powrót, przy czym do gwintu jest doprowadzone przyłączenie przewodu pompy. Jednakże tego rodzaju śruba kotwiąca nie zapewnia właściwego zblokowania mechanicznego ze stabilizowaną warstwą skalną w warunkach pracy pod naprężeniem.

Celem wynalazku jest opracowanie śruby stropowej, w której byłaby wyeliminowana powyższa niedogodność.

Podatna śruba stropowa, zawierająca wydrążony, elastyczny człon oraz końcówkę przenoszącą obciążenie, połączoną z końcową częścią wydrążonego elastycznego członu, przy czym ta końcówka posiada wewnętrzny otwór, kiedy jest połączony ze środkową przestrzenią pustą wydrążonego elastycznego członu i ma gwint zewnętrzny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wydrążony elastyczny człon stanowi wydrążoną, splecioną linę składającą się z wielu splotów biegnących spiralnie wokół środkowej przestrzeni pustej, przy czym każdy splot zawiera skręcony spiralnie zespół drutów.

Końcowa część liny jest otoczona wydrążonym trzpieniem podłużnego korpusu, która posiada również przedłużenie poza tą częścią końcową, które to przedłużenie posiada zewnętrzny gwint.

Trzpień jest odkształcony promieniowo wewnętrznie, zaś końcówka zawiera plastyczną wykładzinę ułożoną pomiędzy trzpieniem i liną.

Wewnątrz końcowej części liny znajduje się rurowa wkładka, przy czym ta wkładka rozciąga się przynajmniej ponad wspólną nakładającą się długością wspomnianej części końcowej liny i trzpienia.

Zewnętrzna powierzchnia trzpienia korzystnie ma przynajmniej jedno spłaszczenie, a najkorzystniej przekrój poprzeczny przez zewnętrzną powierzchnię trzpienia jest wielokątny.

Wewnętrzny otwór końcówki przebiega osiowo wzdłuż przedłużenia końcówki, zaś zewnętrzna część końcowa otworu ma wewnętrzny gwint.

Podłużny korpus końcówki posiada obwodowy rowek pomiędzy trzpieniem a zewnętrznym gwintem, zaś w rowku znajduje się pierścień uszczelniający.

Na prowadzący koniec liny, usytuowany z dala od wspomnianej części końcowej liny połączonej z końcówką, jest nałożona nasadka, korzystnie wykonana z materiału kurczliwego cieplnie.

Lina zawiera sploty, które są odsłonięte względem środkowej przestrzeni pustej, i odsłonięte od zewnątrz.

Lina posiada pojedynczą warstwę splotów, przy czym warstwa ta korzystnie jest spleciona z sześciu splotów, a najkorzystniej jest spleciona z siedmiu splotów drucianych.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku podatnej śruby stropowej według wynalazku, fig. 2 4

170 758 przekrój wzdłuż linii II - II z fig. 1, fig. 3 - widok z góry płyty nośnej, fig. 4 - widok z boku płyty nośnej, a fig. 5 - powiększony przekrój osiowy przez jeden koniec śruby stropowej według wynalazku.

Plastyczna, stalowa, cylindryczna końcówka 1 śruby według wynalazku posiada wydrążony otwór 11, przechodzący przez jej całą długość. Otwór 11 skrajnie z prawej strony posiada wewnętrzny gwint 12 dla przyjęcia łącznika dla wtryskiwania płynu, zaś z lewej strony końcówki 1 otwór 11 jest powiększony tworząc wgłębienie 13 w trzpieniu 14 dla pomieszczenia podatnego członu wytrzymałościowego w postaci drucianej liny 3. Po wprowadzeniu drucianej liny 3 do wgłębienia 13, trzpień 14 końcówki 1 zostaje odkształcony promieniowo wewnętrznie (przez tłoczenie lub kucie) za pomocą matryc ze stali hartowanej dla spowodowania trwałego zniekształcenia i przytrzymania liny 3. Zewnętrzny profil wyciśnięty przez matrycę może być okrągły lub wielokątny w przekroju, jednakże na fig. 2 jest przedstawiony zalecany przekrój ośmiokątny, w którym jest również pokazane zastosowanie ewentualnej wykładziny 18 z materiału bardziej miękkiego i bardziej plastycznego niż korpus 19 końcówki 1. Prawy koniec końcówki 1 ma usytuowany zewnętrznie śrubowy gwint 16, na który jest nakładana nakrętka obciążająca (niepokazana) do przekazywania całkowitej wytrzymałości naprężeniowej zespołu.

W płytkim kolistym rowku 17 w końcówce 1 jest umieszczony pierścień uszczelniający 2 z materiału odkształcalnego elastycznie, który wystaje ponad gwint 16 i kształtowany matrycowo trzpień 14 końcówki 1. Zastosowanie pierścienia 2 ma na celu blokowanie pierścieniowej przestrzeni pomiędzy końcówką 1 a ścianami otworu w powierzchni skały.

Lina 3 stanowi wydrążoną stalową linę drucianą, korzystnie splecioną z sześciu pasm, przy czym każde pasmo jest korzystnie skręcone z siedmiu drutów, lub splecioną według podobnego projektu, zwykle o długości 5, 6, 8 lub do 10 m, jakkolwiek w razie potrzeby można stosować dłuższe odcinki. Wydrążona lina 3 może być wytworzona przykładowo według zaleceń opisu patentowego Zjednoczonego Królestwa nr 1373814, przy czym pasma liny 3 mogą dodatkowo być prasowane lub mogą być odkształcane tak, że zachodząjedno w drugie podczas wytwarzania, tam gdzie jest to pożądane dla uzyskania bardziej zagęszczonego i sztywnego splotu liny 3. Jest to szczególnie korzystne w przypadku, gdy potrzebne są długie odcinki podatnych śrub dla przyhamowania przedwczesnego odpadania materiału zaprawy cementowej.

Na gwint 16 końcówki 1 i pod nakrętką jest osadzona płyta nośna 4, dla rozprowadzania obciążenia na powierzchnię skały.

Ewentualnie można też zastosować rurowy kołnierz lub nasadkę 5, na przykład z materiału kurczliwego cieplnie, nałożoną na prowadzący koniec liny 3, co dopomaga we wprowadzaniu liny 3 do wywierconego otworu w skale i zapobiega zablokowaniu wydrążonego środka liny 3 przez zanieczyszczenia. Koniec nasadki 5 może korzystnie być wyposażony w podłużne szczeliny 21 (jak pokazano) dla umożliwienia wejścia płynnej zaprawy pod ciśnieniem.

Do wydrążonego otworu w drucianej linie 3 przed zamocowaniem końcówki 1 jest włożona rurowa wkładka 8 z twardego i sztywnnego materiału, np. ze stali. Rurowa wkładka 8 rozciąga się przynajmniej przez całą długość prasowanego trzpienia 14, jednakże nie przez całą długość drucianej liny 3, ponieważ mogłoby to wpływać ujemnie na elastyczność śruby. Celem zastosowania wkładki 8 jest utworzenie trzpienia podpierającego splecione pasma drucianej liny 3 podczas prasowania końcowego lub kucia, dla zabezpieczenia wciśnięcia drucianych brzegów do wgłębienia 13 trzpienia 14 rurowej końcówki 1 podczas jego odkształcania promieniowo wewnętrznie. Zapewnia to niezawodne i skuteczne przekazywanie sił naprężeniowych z końcówki 1 na drucianą linę 3 przy jednoczesnej ochronie środkowego kanału dla przepływu płynnej zaprawy.

Podatna śruba stropowa według wynalazku posiada liczne korzyści w stosunku do stanu techniki, zwłaszcza odnośnie skuteczności przytrzymywania warstwy skalnej w warunkach pracy pod naprężeniem.

Przez zastosowanie liny drucianej splecionej z pasm, (korzystniej niż z kilku śrubowych warstw drutów) uzyskuje się zwiększenie oddziaływania na druty materiału zaprawy i lepsze zblokowanie mechaniczne w wyniku przenikania zaprawy do nieregularnych szczelin splotu liny.

170 758

Radełkowy profil zewnętrzny splecionej liny 3 jest odpowiedni do zastosowania zaprawy zarówno na bazie żywicy jak i na bazie cementowej.

Ponieważ wydrążona druciana lina 3 nie jest wyposażona w rurowy rdzeń (lub osłonę), zatem nie ma przeszkody do przechodzenia zaprawy wzdłuż całej długości śruby, dla maksymalnego efektu wiązania/przytrzymywania stropu.

Układ zaciskania/kotwienia umożliwia przenoszenie pełnego naprężenia zespołu śruby wskutek wysokiej skuteczności przechwytywania, które jest łatwiej realizowane za pomocą splecionej liny drucianej.

Rurowa wkładka 8 z twardej stali zapewnia odpowiednią sztywność końcówki dla możliwości skutecznego jej zaciskania, bez zakłóceń przejścia przepływu materiału zaprawy.

Podczas mocowania, trzpień 14 z końcówką 1 wchodzi w głąb otworu w skale, zaś gładki okrągły pierścieniowy rowek 7 i pierścień uszczelniający 2 zapobiegają wydobywaniu się z otworu nadmiaru materiału zaprawy.

Sprasowana część trzpienia 14 z końcówką 1 może być wyposażona w liczne spłaszczenia dla wspomagania instalowania podatnej śruby według wynalazku, przy czym koniec tej śruby może być obracany przy jednoczesnym wpychaniu go do otworu w skale. Konstrukcja drucianej liny 3 jest również korzystna z tego względu, że nadaje się również do przenoszenia momentu skrętnego (w jednym kierunku), przy czym warstwy spiralne drutów są przy takim traktowaniu podatne na zakleszczenie.

Następna korzyść polega na tym, że prowadzący koniec śruby może być płasko przycięty lub zukosowany dla ułatwienia instalacji śruby w otworze w wyniku solidnej konstrukcji i stabilności wydrążonej liny 3, nadawanej przez wstępne formowanie splotów, bez potrzeby stosowania pierścienia lub kołnierza, jak w przypadku lin z drutów spiralnych.

Skuteczność przytrzymywania drucianej liny 3 w zaprawie jest tak duża, że nie ma potrzeby stosowania głowicy kotwiącej lub tulei, wystającej promieniowo poza prowadzący koniec liny.

170 758

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Podatna śruba stropowa, zawierająca wydrążony, elastyczny człon oraz końcówkę przenoszącą obciążenie połączoną z końcową częścią wydrążonego elastycznego członu, przy czym ta końcówka posiada wewnętrzny otwór, który jest połączony ze środkową przestrzenią pustą wydrążonego elastycznego członu i ma gwint zewnętrzny, znamienna tym, że wydrążony elastyczny człon stanowi wydrążoną, splecioną linę (3) składającą się z wielu splotów biegnących spiralnie wokół środkowej przestrzeni pustej, przy czym każdy splot zawiera skręcony spiralnie zespół drutów.
2. 2. Podatna śruba stropowa według zastrz. 1, znamienna tym, że końcowa część liny (3) jest otoczona wydrążonym trzpieniem (14) podłużnego korpusu, która posiada również przedłużenie poza tą częścią końcową, które to przedłużenie posiada zewnętrzny gwint (16).
3. 3. Podatna śruba stropowa według zastrz. 2, znamienna tym, że trzpień (14) jest odkształcony promieniowo wewnętrznie.
4. 4. Podatna śruba stropowa według zastrz. 3, znamienna tym, że końcówka (1) zawiera plastyczną wykładzinę (18) ułożoną pomiędzy trzpieniem (14) i liną (3).
5. 5. Podatna śruba stropowa według zastrz. 2, znamienna tym, że wewnątrz końcowej części liny (3) znajduje się rurowa wkładka (8), przy czym ta wkładka (8) rozciąga się przynajmniej ponad wspólną nakładającą się długością wspomnianej części końcowej liny (3) i trzpienia (14).
6. 6. Podatna śruba stropowa według zastrz. 2, znamienna tym, że zewnętrzna powierzchnia trzpienia (14) ma przynajmniej jedno spłaszczenie.
7. 7. Podatna śruba dachowa według zastrz. 6, znamienna tym, że przekrój poprzeczny przez zewnętrzną powierzchnię trzpienia (14) jest wielokątny.
8. 8. Podatna śruba stropowa według zastrz. 2, znamienna tym, że wewnętrzny otwór (11) końcówki (1) przebiega osiowo wzdłuż przedłużenia końcówki (1).
9. 9. Podatna śruba stropowa według zastrz. 8, znamienna tym, że zewnętrzna część końcowa otworu (11) ma wewnętrzny gwint (12).
10. 10. Podłużna śruba stropowa według zastrz. 2, znamienna tym, że podłużny korpus końcówki (1) posiada obwodowy rowek (17) pomiędzy trzpieniem (14) a zewnętrznym gwintem (16).
11. 11. Podatna śruba stropowa według zastrz. 10, znamienna tym, że w rowku (17) znajduje się pierścień uszczelniający (2).
12. 12. Podatna śruba stropowa według zastrz. 1, znamienna tym, że na prowadzący koniec liny (3), usytuowany z dala od wspomnianej części końcowej liny (3) połączonej z końcówką (1), jest nałożona nasadka (5).
13. 13. Podatna śruba stropowa według zastrz. 12, znamienna tym, że nasadka (5) jest wykonana z materiału kurczliwego cieplnie.
14. 14. Podatna śruba stropowa według zastrz. 1, znamienna tym, że lina (3) zawiera sploty, które są odsłonięte względem środkowej przestrzeni pustej.
15. 15. Podatna śruba stropowa według zastrz. 1, znamienna tym, że lina (3) zawiera sploty, które są odsłonięte od zewnątrz liny (3).
16. 16. Podatna śruba stropowa według zastrz. 1, znamienna tym, że lina (3) posiada pojedynczą warstwę splotów.
17. 17. Podatna śruba stropowa według zastrz. 16, znamienna tym, że lina (3) jest spleciona z sześciu splotów.
18. 18. Podatna śruba stropowa według zastrz. 1, znamienna tym, że lina (3) jest spleciona z siedmiu splotów drucianych.

    * *

    170 758