PL224483B1 - Strunowa kotew iniekcyjna - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest strunowa kotew infekcyjna, wklejana do górotworu i przeznaczona do wzmacniania i zabezpieczenia górotworu zwłaszcza w wyrobiskach kopalnianych wokół wyrobisk korytarzowych i eksploatacyjnych w kopalniach węgla kamiennego i rud metali nieżelaznych.

Z opisu patentowego PL166599 znana jest konstrukcja kotwi cięgnowej, która stanowi jednolitą ciągłą konstrukcję, posiada cięgno drutowe połączone z cięgnem linowym, a usytuowane w otworze nieprzelotowym wiązki drutowe połączone są złączem metalowym, przy czym cięgno drutowe utworzone jest z szeregowo usytuowanych wiązek drutowych. W przelotowym otworze stożkowym korpusu jarzma kotwo osadzona jest tulejka stożkowa, która składa się z trzech symetrycznych elementów, podzielonych równo wzdłuż osi.

Ze zgłoszenia wzoru użytkowego nr 104210 znana jest konstrukcja strunowej kotwi wklejanej w caliznę wyrobiska kopalnianego, która zbudowana jest z wiązki stalowych strun, ściągniętych ze sobą w określonych odstępach ściągającymi opaskami, przy czym na jednym z jej końców osadzona jest końcówka prowadząca, a pomiędzy końcówkę prowadzącą i sąsiadującą z nią opaską ściągającą, jak również pomiędzy kolejnymi opaskami, poszczególne struny wygięte są na zewnątrz od osi kotwy.

Z opisu patentowego PL 203375 znana jest konstrukcja strunowej kotwi iniekcyjnej, która złożona jest z okrągłych drutów sprężystych połączonych w wiązki i zakończona jest od strony otworu w gwintowaną tuleję połączoną z rurą stalową, przy czym na długości tulei i rury stalowej osadzone są minimum dwa pierścienie stalowe, przez które przechodzą druty sprężyste tworzące wewnątrz rury co najmniej dwa stożki, przez zabudowę dodatkowego pierścienia pośredniego na długości rury i/lub skręcenie drutów sprężystych względem siebie, przy czym korzystnie jeden z pierścieni ma gwintowaną tuleję, a pozostałe mają rurę stalową na swojej długości w rejonie połowy swojej długości pierścień i na swoim końcu pierścień kolejny. Kotew ta posiada druty sprężyste przechodzące przez rurę z tuleją i przez co najmniej pierścienie, które są względem siebie skręcone minimum o kąt zawarty między kolejnymi drutami na obwodzie w stosunku do środka rury, a na długości tulei i rury z osadzonymi pierścieniami z drutami sprężystymi ma otwory przelotowe, do podawania spoiwa wiążącego, korzystnie przez zawór kulkowy, do otworu kotwiowego i do szczelin skalnych. Znana kotew ma na długości drutów sprężystych za tuleją i rurą stalową osadzone pierścienie przelotowe w rozstawie, tworzące rozszerzenia i zawężenia na wiązce drutów sprężystych, przy czym końcowy odcinek kotwi ma długość równą korzystnie łącznej długości tulei i rury i ma zaciśnięte druty zakończone ukośnym ścięciem.

Znane rozwiązania kotwi strunowych, które charakteryzują się zróżnicowaną konstrukcją, pozwalają wzmacniać otaczający górotwór przez wprowadzenie do górotworu liny lub struny oraz przeprowadzenie iniekcji spoiwa scalającego.

Kotew strunowa według wynalazku stanowi wiązkę pojedynczych strun w postaci drutów stalowych, ściągniętych ze sobą oplotami stalowymi, które z jednego końca, od strony górotworu, umocowane są w obejmie końcówki prowadzącej, a z drugiej strony, zewnętrznej, wpuszczone są do gwintowanej zewnętrznie tulei. Tuleja złożona jest z gwintowanego zewnętrznie odcinka cylindrycznego, zbieżnego do zewnątrz odcinka stożkowego oraz cylindrycznego odcinka wlotowego zakończonego głowicą iniekcyjną z zaworem zwrotnym, natomiast na gwintowany odcinek tulei nałożona jest po dkładka kształtowa ustalona nakrętką. Struny, wpuszczone do odcinka cylindrycznego tulei, otaczają wewnętrzny, ruchomy, stożkowy suwak rozpierający i utwierdzone są zbieżnie na końcu odcinka stożkowego tulei. Cylindryczny odcinek tulei połączony jest z rurą, uszczelniającą w której osadzony jest przelotowo przy pomocy umieszczonych wewnątrz rury uszczelniającej centrujących korków uszczelniających odcinek przewodu hydraulicznego, otoczony równomiernie rozłożonymi na jego odwodzie strunami, który z jednej strony wychodzi poza krawędź rury uszczelniającej do przestrzeni ograniczonej strunami, w której umieszczony jest element rozpierający oraz kulka zaworowa. Przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego, w której biegną struny, wypełniona jest chemoutwardzalną masą uszczelniającą.

Przedmiotem wynalazku jest także przykład wykonania strunowej kotwi iniekcyjnej, w której odcinek przewodu hydraulicznego osadzony jest przelotowo wewnątrz rury uszczelniającej przy pomocy jednego korka uszczelniającego, a przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego, w której biegną struny, wypełniona jest chem outwardzalną masą uszczelniającą do poziomu wylotu rury uszczelniającej.

PL 224 483 B1

Korki uszczelniające mogą być wykonane z metalu, tworzywa sztucznego lub gumy. Korki uszczelniające pełnią funkcję uszczelniającą oraz ustalającą i centrującą rozmieszczenie strun i węża hydraulicznego. Przewód hydrauliczny i struny przechodzą przez rurę uszczelniającą i dalej przewód hydrauliczny prowadzony jest wewnątrz wiązki strun, rozpieranych elementem rozpierającym.

Szczególnie korzystne efekty uzyskuje się, gdy ujście przewodu hydraulicznego znajduje się w przedziale 1,0 m - 2,0 m od końca kotwi. Korzystnie również, gdy element rozpierający posiada kształt bryły obrotowej, a zwłaszcza gdy ma formę walca. Korzystnie także, gdy struny mają przekrój poprzeczny kołowy.

Strunowa kotew iniekcyjna według wynalazku przeznaczona jest do wzmacniania i scalania górotworu poprzez zabudowywanie w otworach o dużym nachyleniu wykonanych w ośrodku skalnym. Konstrukcja kotwy zapewnia zarówno możliwość stosowania wysokich ciśnień prowadzonej iniekcji jak i umożliwia uzyskanie dużego promienia strefy wzmocnienia własności mechanicznych ośrodka skalnego.

Strunowa kotew iniekcyjna według wynalazku przedstawiona jest w przykładach wykonania na załączonym rysunku, którego:

Fig. 1 ukazuje strunową kotew iniekcyjną wyposażoną w dwa korki uszczelniające,

Fig. 2 przedstawia strunową kotew iniekcyjną z jednym korkiem uszczelniającym,

Fig. 3 pokazuje przekrój poprzeczny przez cylindryczny odcinek tulei kotwy,

Fig. 4 pokazuje przekrój poprzeczny przez zewnętrzną rurę uszczelniającą na wysokości korka uszczelniającego.

Kotew strunowa według wynalazku posiada wiązkę pojedynczych strun 1 w postaci drutów stalowych o przekroju kołowym, ściągniętych ze sobą oplotami stalowymi 2, które z jednego końca, od strony górotworu, umocowane są w obejmie końcówki prowadzącej 3, a z drugiej strony, zewnętrznej, wpuszczone są do gwintowanej zewnętrznie, metalowej tulei 4. Tuleja 4 złożona jest z gwintowanego zewnętrznie odcinka cylindrycznego 5, zbieżnego do zewnątrz odcinka stożkowego 6 oraz cylindrycznego odcinka wlotowego 7 zakończonego głowicą iniekcyjną 8 z zaworem zwrotnym, natomiast na gwintowany odcinek 5 tulei 4 nałożona jest podkładka kształtowa 9 ustalona nakrętką 10. Struny 1, wpuszczone do odcinka cylindrycznego 5 tulei 4, otaczają wewnętrzny, ruchomy, stożkowy suwak rozpierający 11 i utwierdzone są zbieżnie na końcu odcinka stożkowego 6 tulei 4. Cylindryczny odcinek 5 tulei 4 połączony jest za pomocą połączenia gwintowego z rurą uszczelniającą 12, w której osadzony jest przelotowo przy pomocy umieszczonych wewnątrz rury uszczelniającej 12 centrujących korków uszczelniających 13 odcinek przewodu hydraulicznego 14 z oplotem, otoczony równomiernie rozłożonymi na jego odwodzie strunami 1. Przewód hydrauliczny 14 z jednej strony wychodzi poza krawędź rury uszczelniającej 13 do przestrzeni ograniczonej strunami 1, w której umieszczony jest walec rozpierający 15 oraz kulka zaworowa 16, dopasowana do średnicy przewodu hydraulicznego 14 tak, aby tworzyła z przewodem 14 zamknięcie zwrotne, zabezpieczające przewód 14 przed zanieczyszczeniem i zapchaniem. Przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej 12 i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego 14, w której biegną struny 1, wypełniona jest, chemoutwardzalną masą uszczelniającą 17.

W innym przykładzie wykonania wynalazku odcinek przewodu hydraulicznego 13 osadzony jest przelotowo w tulei uszczelniającej 12 przy pomocy jednego korka uszczelniającego 13, umieszczonego wewnątrz tulei uszczelniającej 12, a przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej 12 i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego 14, w której biegną struny 1, wypełniona jest chemoutwardzalną masą uszczelniającą 17 do poziomu wylotu rury uszczelniającej 12.

Korki uszczelniające 13 wykonane są z metalu, konstrukcyjnego tworzywa sztucznego lub gumy. Ujście przewodu hydraulicznego 14 znajduje się w przedziale 1,0 m - 2,0 m od końca kotwi.

Kotew według wynalazku przeznaczona jest do zabudowy w otworach utworzonych w górotworze i do przeprowadzenia zabiegu iniekcyjnego, mającego na celu wzmocnienie i scalenie ośrodka skalnego.

W celu zabudowania kotwy według wynalazku kotew umieszcza się w otworze o średnicy dopasowanej do średnicy zewnętrznej kotwy. Po przyłączeniu pistoletu iniekcyjnego poprzez głowicę iniekcyjną 8 podawane jest płynne medium iniekcyjne, które przepływa przez zawór zwrotny znajdujący się w głowicy iniekcyjnej 8, a następnie płynie przez tuleję 4 do przestrzeni pomiędzy pojedynczymi strunami 1 i suwakiem rozpierającym 11.

Po wypełnieniu wolnych przestrzeni wewnątrz tulei 4, medium iniekcyjne przepływa do pierwszego korka uszczelniającego 13, który kieruje strumień do centralnie umieszczonego wysokociśnie4

PL 224 483 B1 niowego przewodu hydraulicznego 14. Medium iniekcyjne jest dalej prowadzone przewodem hydraulicznym 14, umieszczonym centralnie, wewnątrz wiązki strun 1, a następnie po opuszczeniu przewodu hydraulicznego 14 medium iniekcyjne swobodnie wypełnia przestrzeń pomiędzy rozpartymi elementem rozpierającym 15 strunami 1 i powierzchnią wnętrza otworu i dociera do otaczającego podłoża skalnego, które następnie penetruje. Głębokość penetracji zależy między innymi od lepkości utwardzalnego medium iniekcyjnego, przepuszczalności ośrodka skalnego oraz wartości przyłożonego do głowicy iniekcyjnej 8 ciśnienia. Przewód hydrauliczny 14 jest zamykany swobodnie przemieszczającą się kulką zaworową 16, która zarówno zapobiega zanieczyszczeniu i zatkaniu otworu węża hydraulicznego 14 podczas instalacji kotwy w górotworze jak i dodatkowo uniemożliwia cofnięcie i wypłyniecie medium iniekcyjnego przed jego utwardzeniem. Szczelność elementów kotwi strunowej, według wynalazku jest wystarczająca dla ciśnienia roboczego 200 bar.

Przy właściwym doborze średnicy otworu w górotworze, szybkości iniekcji i typu utwardzalnego medium iniekcyjnego można w prosty sposób osiągnąć kontrolowany stopień połączenia klejowego na całej długości kotwy. Dające się potwierdzić połączenie klejowe zostaje osiągnięte w chwili swobodnego wypływu medium iniekcyjnego z otworu wykonanego w górotworze w miejscu wejścia rury uszczelniającej 12 do otworu w górotworze. W wyniku takiego postępowania powstaje połączenie klejowe kotwy na całej jej długości. Dalsza iniekcja ciśnieniowa powoduje jedynie penetrację otaczającego zabudowaną kotew środowiska skalnego aż do momentu związania medium iniekcyjnego i p oprawia jego właściwości.

Kotew według wynalazku przystosowana jest do stosowania spoiw cementowych oraz spoiw na bazie żywic syntetycznych. Kotew po zabudowaniu wykazuje natychmiastową funkcjonalność z możliwością wykonania wtórnej iniekcji.

Kotew według wynalazku umożliwia przeprowadzenie iniekcji w szerokim otoczeniu otworu i przeznaczona jest do prowadzenia zabiegów wzmacniania w nieustabilizowanym górotworze i ro zwarstwionych warstwach skalnych.

Claims (4)

1. Strunowa kotew iniekcyjna, posiadająca wiązkę pojedynczych strun, rozpieranych elementami rozporowymi i ściągniętych ze sobą oplotami, które z jednego końca umocowane są w obejmie końcówki prowadzącej, a z drugiej strony osadzone są w gwintowanej zewnętrznie tulei zakończonej końcówką iniekcyjną, zaopatrzonej w podkładkę i nakrętkę, znamienna tym, że tuleja (4) złożona jest z gwintowanego zewnętrznie odcinka cylindrycznego (5), zbieżnego do wewnątrz odcinka stożkowego (6) oraz cylindrycznego odcinka wlotowego (7), zakończonego głowicą iniekcyjną (8) z zaworem zwrotnym, przy czym struny (1), wpuszczone do odcinka cylindrycznego (5) tulei (4) otaczają wewnętrzny ruchomy, stożkowy suwak rozpierający (11) i utwierdzone są zbieżnie na końcu odcinka stożkowego (6) tulei (4), natomiast cylindryczny odcinek (5) tulei (4) połączony jest z rurą uszczelniającą (12), w której osadzony jest przelotowo przy pomocy umieszczonych wewnątrz rury uszczelniającej (12) centrujących korków uszczelniających (13) odcinek przewodu hydraulicznego (14), otoczony równomiernie rozłożonymi na jego odwodzie strunami (1), który z jednej strony wychodzi poza krawędź rury uszczelniającej (12), do przestrzeni ograniczonej strunami (1), w której umieszczony jest element rozpierający (15) oraz kulka zaworowa (16), a przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej (12) i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego (14), w której biegną struny (1), wypełniona jest chemoutwardzalną masą uszczelniającą (17).

2. Kotew według zastrz. 1, znamienna tym, że odcinek przewodu hydraulicznego (14) osadzony jest przelotowo w rurze uszczelniającej (12) przy pomocy jednego korka uszczelniającego (13), umieszczonego wewnątrz rury uszczelniającej (12), a przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianą rury uszczelniającej (12) i zewnętrzną powierzchnią przewodu hydraulicznego (14), w której biegną struny (1), wypełniona jest chemoutwardzalną masą uszczelniającą (17), korzystnie do poziomu wylotu rury uszczelniającej (12).

3. Kotew według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że element rozpierający (15) ma kształt bryły obrotowej, a korzystnie posiada formę walca.

4. Kotew według zastrz. 1, znamienna tym, że ujście przewodu hydraulicznego (14) znajduje się w przedziale 1,0 m - 2,0 m od końca kotwi.