SE524361C2 - Sätt och metod för eftergivligt spännarmeringsstödi ett gruvhål samt sats av delar för bergväggsförstärkning - Google Patents

Description

75 20 25 30 35 524 361 _2_ att installera spännarmeringen i hålet för att åstadkomma att förankringsmaterialet härdar. Blandningen av produktens komponenter utförs vanligen genom att spännförankringen vrids så att grovheten eller korrugeringarna på spännarme- ringen (tex räfflorna på ett armeringsjärn) blandar kompo- nenterna. Speciella blandningsanordningar såsom spiralfjäd- rar kan monteras på förankringens spännarmering mot hålets mynning för att åstadkomma bättre blandningskvalitet. Se tex US-patentet nr 4 704 053.

Ett problem med sådana bergförankringar är att underjordis- ka väggar kan flytta sig och konvergera när markbetingel- serna ändras. Stela bergförankringar brister även när de utsätts för små förskjutningar. Det är att föredra att förankringen ger efter något medan den är i oskadat skick för att upprätthålla stöd av tunnelväggarna. Eftergivliga spännarmeringar är kända, som har någon eftergivningsmeka- nism, så att spännarmeringen inte kan brista när berget kring tunneln deformeras, och företrädesvis bibehålls en väldefinierad och konstant belastning. Det eftergivliga spännarmeringsstödet används vid gruvdrift och tunneldriv- ning. Den eftergivliga spännarmeringen är en bergförankring eller en bergbult, som ger efter när den utsätts för för- skjutning men gör motstånd mot denna förskjutning.

Kända eftergivliga spännarmeringsstöd är vanligen baserade på friktionsdragmotståndsmekanismer, som är placerade nere i hålet eller på hålets mynningssida vid spännarmeringshu- vudet. Exempelvis kan spännarmeringsgängor vara konstruera- de för att ge efter under belastning och medge att en mut- ter eller krampa rör sig i förhållande till spännarmering- en. Andra deformerbara strukturer kan finnas antingen nere i hålet eller vid spännarmeringshuvudet. Se exempelvis US- patenten nr 3 967 455, 5 791 823 och 5 882 148. ga mekanismer vid spännarmeringshuvudet erbjuder ett be- Eftergivli- gränsat intervall för eftergivningsförskjutningen, som är otillräcklig för att klara av kraftiga energistötar, som införs genom gruvbrytningssprängning eller seismiska före- 10 15 20 25 30 35 524 361 teelser. Eftergivningsmekanismer baserade på friktionsdrag- motstånd kan bete sig bättre i stötande mark men är dyra och känsliga för korrosion där grundvattnet är surt.

COMRO introducerade sin Cone Bolt 1992, en injekteringsbar spännarmering som är försedd med en konförankring. Vid denna Cone Bolt uppnås energiavledning när en kil, som är placerad nere i hålet vid den injekterade änden av spännar- meringen, plöjer genom fyllnadsmaterialet, som är instängt i borrhålet, tills kraften på ytan inte är större än rest- styrkan hos systemet spännarmering-injektering-berghål.

Denna Cone Bolt kan tåla långsam eller snabb konvergering hos tunnelväggar. Se Jager, A. J. ”Two New Pupport Units for the Control of Rockburst Damage", Proc. Rock Support in Mining and Underground Construction, Balkema, Rotterdam (1992) sid 621-631, och den sydafrikanska patentskriften nr 90/4879. Denna Cone Bolt var ursprungligen konstruerad för användning i cementinjektering. Emellertid är den oförenlig med användning tillsammans med packad harts beroende på dess oförmåga att blanda hartset ordentligt.

Således finns det behov av en eftergivlig spännarmering, som är i stånd att stå emot stötar och långsam eller snabb sammanlöpning hos tunnelväggar. Beroende på den valda geo- metrin hos förankringen kan den förspännas och användas som aktivt berggrundsstöd.

Uppfinningen i sammandrag Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ny eftergivlig spännarmeringsanordning jämte en metod, som övervinner nackdelarna hos känd teknik och åstadkommer en tillförlitlig och stark bergförankring, som är i stånd att stå emot stora mängder stötar och belastningar utan kata- stroffel, och således öka gruvsäkerheten.

Uppfinningen definieras av de bifogade självständiga pa- tentkraven. Utföringsformer framgår av de bifogade osjälv- 10 15 20 25 30 35 524 361 ständiga patentkraven, den följande beskrivningen och de bifogade ritningarna.

Enligt en första aspekt på uppfinningen àstadkommes sålunda en eftergivlig spännarmering för användning i en tunnel, som innefattar en stång, en konisk kil som är anordnad i stångens distala ände, varvid ett bredare parti av den koniska kilen är vid den distala änden, samt en injekte- ringsmedelsblandare, som skjuter ut från den koniska kilens distala ände.

Enligt en annan aspekt på föreliggande uppfinning gäller, att en eftergivlig spännarmering för ett tunnelvägghàl innefattar en vridbar bergsförankring och ett koniskt åter- hàllningsorgan, som är kopplat till en distal ände av berg- förankringen, och som har en konvinkel mellan väsentligen 1 dimensionen Ytter- grad och väsentligen 8 grader med den bredare vid det koniska återhàllningsorganets distala ände. diametern hos det koniska återhállningsorganets bas är mindre än innerdiametern i tunnelvägghålet för att medge att injekteringsmaterial passerar från ett parti av det koniska hämningsorganet nedtill i hålet till ett parti av det närmare hàlets mynning. Det koniska återhållningsorga- net är dimensionerat för att röra sig genom krossat, fast injekteringsmaterial, när en eftergivningsspänning anbring- as pà stången. En injekteringsmedelsblandare är anordnad på den distala änden av det koniska áterhållningsorganet och har en plan yta.

Enligt ännu en aspekt på föreliggande uppfinning gäller, att en eftergivlig bergförankring innefattar ett metall- stödorgan, vilket har en ytterdiameter som är mindre än diametern hos ett bergväggshål. En kilförankring är anord- nad vid den distala änden av metallstödorganet och har ett smalt parti, som är anordnat närmare hålets mynning än ett bredare basparti hos metallstödorganet. Kilförankringens basparti är smalare än berghålets diameter för att medge att ej stelnat injekteringsmaterial passerar från området 10 15 20 25 30 35 524 361 _5_ närmare hàlets botten till omrâdet närmare hàlets mynning av kilförankringens basparti. Kilförankringen är dimensio- nerat för att krossa stelnat injekteringsmaterial närmare hàlets mynning och medge att krossat, stelnad injekterings- material rör sig mot hàlets botten, när en eftergivnings- spänning anbringas pà metallstödorganet och kilförankringen rör sig mot hålets mynning. En injekteringsmaterialblandare är anordnad vid kilförankringens distala ände och har en första kant för att punktera en injekteringsmaterialpatron och en andra kant för att blanda injekteringsmaterialet.

Enligt ännu en aspekt på föreliggande uppfinning gäller, att en utrustning för bergväggsförstärkning innefattar åtminstone en injekteringsmaterialpatron, som är dimensio- nerad för att placeras nere i ett bergväggshål. En kilfor- mad förankring finns även och är kopplingsbar till en distal ände av metallstödorganet, så att ett bredare parti av den kilformade förankringen är placerad närmare hàlets botten. Den kilformade förankringen har en basände, som är dimensionerad för att medge att ej stelnat injekteringsma- terial från injekteringsmaterialpatronen passerar mellan bergväggshålets sidor och förankringens bas i riktning mot hàlets mynning. Den kilformade förankringen har en kilvin- kel, som är dimensionerad för att orsaka att, när en efter- (i) teringsmaterial närmare hàlets mynning än förankringens bas givningsspänning anbringas på metallstödorganet, injek- brister och rör sig till närmare hàlets botten än basen, och (ii) förankringen rör sig mot hàlets mynning genom injekteringen. En injekteringsmaterialblandare finns även, och den är kopplingsbar till den kilformade förankringens distala ände.

Enligt ännu en aspekt på föreliggande uppfinning gäller, att en metod för att installera en eftergivlig spännarme- ring i ett berghål innefattar stegen: (i) för in åtminstone en hartspatron i ett parti närmare botten av berghålet; (ii) för in en metallstàng i berghålet, varvid metallstång- en har en konformad förankring fäst till sin distala ände 10 15 20 25 30 35 524 361 _6_ med det bredare baspartiet av förankringen placerat på dess mot hålets botten vända sida, och en hartsblandare är an- ordnad på förankringens sida närmast hålets botten; (iii) punktera hartspatronen med hartsblandaren; (iv) vrid stång- en för att åstadkomma att hartsblandaren blandar hartset; (v) förflytta stången längre in i hålet för att åstadkomma att hartset passerar förankringens basparti och rör sig mot hålets mynning; och (vi) vänta tills hartset utanför för- ankringens basparti stelnar. Företrädesvis fästs sedan en mutter och en spännbricka till stångens närmre ände för att fästa förankringen till en bergsyta.

Ett eftergivligt spännarmeringsbergsstöd enligt föreliggan- de uppfinning är bättre i stånd att ha följande funktioner: - passiv berguppbärande effekt, som åstadkommes medelst överföring av belastning genom bergsmassan in i zonen hos ett ursprungligt bergvalv; - aktiva stabiliserande effekter som resulterar i spän- ningsförändring i närheten av gruvöppningen och i bergets spänningstillstånd; och - energiabsorberande effekt beroende på dess inneboende förmåga att tåla stötbelastning genom omvandling av en del av stötenergin till förstöring av injekteringsmateri- al.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas i form av exempel med hänvisningar till ritningarna, i vilka: Fig 1A och lB är en sidovy resp vy uppifrån av en eftergiv- lig spännarmering enligt föreliggande uppfinning; Fig 2A är ett tvärsnitt av ett parti av den eftergivliga spännarmeringen i fig 1, och fig 2B är en vy upp- ifrån av detta parti; Fig 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A och 6B visar tvärsnittsvyer och planvyer uppifrån av alternativa hartsblandare enligt föreliggande uppfinning; 70 15 20 25 30 35 524 361 Fig 7, 8 och 9 visar den föredragna metoden för installa- tion av den eftergivliga spännarmeringen, som visas i fig 1; Fig 10 är ett diagram som visar provningsresultat från statisk dragprovning för den första belastningscy- keln hos en eftergivlig spännarmering enligt före- liggande uppfinning; Fig ll är ett diagram som visar provningsresultat från stötbelastning av en eftergivlig spännarmering en- ligt föreliggande uppfinning; Fig 12 är ett diagram som visar provningsresultat från stötbelastning av det eftergivliga spännarmerings- stödet för en andra stöt; och Fig 13 är ett diagram som visar resultat från provning av spänningsrelaxation hos en eftergivlig spänningsar- mering enligt föreliggande uppfinning.

Beskrivning av för närvarande föredragna utföringsformer 1. Introduktion Den föredragna utföringsformen kommer att beskrivas med avseende på ett speciellt exempel, där specifika dimensio- ner och material används, men en fackman inser omedelbart att de relativa dimensionerna och materialen kan modifieras inom ramen för patentkraven.

Enligt den föredragna utföringsformen gäller i korthet, att en konisk kil är fäst vid den mot hålets botten vända änden av stålspännarmeringen, så att det bredare partiet av kilen finns på den mot hålets botten vända sidan. En hartsblanda- re skjuter ut från den mot hålets botten vända änden av kilen för att punktera hartspatronen och blanda hartset när spännarmeringen vrids. Den koniska kilen är dimensionerat så att flytande harts kan strömma mellan hålets sidor och kilen till det parti av kilen som är närmas hålets öppning.

Efter det att hartset har härdat är förankringen inbäddad i hartset. När rörelser i berget orsakar dragning i spännar- meringen, är den koniska kilens form och dimensioner såda- 10 75 20 25 30 35 524 361 na, att kilen tillåts röra sig gradvis mot hålets mynning, varvid fast harts krossas och de krossade partiklarna rör sig förbi kilen mot hålets botten. Detta medger att kilen och spännarmeringen rör sig mot hålets öppning medan de fortfarande är inbäddade i hartset och ger fortsatt struk- turellt stöd, så länge som kilen är inbäddad i hartset.

Enligt den föredragna utföringsformen av föreliggande upp- finning som beskrivs nedan finns det fyra huvudsärdrag: - en blandningsanordning, som är placerad ovanpå spännarme- ringen för vederbörlig blandning av hartset med en slät stålstång; - en form hos förankringen som är gjord för att reglera relaxationsnivån efter det att stången utsatts för drag- ning; - en form hos förankringen som är gjord för att medge att spännarmeringen ger efter medan den ger en acceptabel motståndsnivå mot förstöring av spännarmeringen vid sta- tisk belastning och stötbelastning; och - en installationsmetod med användning av bindningsregle- rande medel för att reglera mängden kohesion mellan spännarmeringens yta och injekteringsmedlet. 2. Strukturerna och funktionerna Med hänvisning till fig 1A, lB och 2 innefattar en efter- givlig spännarmering en slät stålspännarmering 4, en konisk kil 2, en hartsblandare 1 och en ansats 3. Stålspännarme- ringen 4 är företrädesvis en slät stång med längden 1,5 till 2,5 meter, 16 till 25 mm i diameter och gjord av mjukt kolstål, och ännu hellre en slät stång med nominell storlek 17 mm och gjord av stàlkvaliteten 1060. Som jämförelse är borrhàlet i berget företrädesvis 38 mm i diameter. Den föredragna spännarmeringen är gängad i båda ändar men kan omfatta en gängad stång, korrugerad stång, en stång med fyrkantigt tvärsnitt, ihålig stång, armeringsjärn, kabel etc. I bergbultförbandssammanhang är en spännarmering varje linjärt bergstödelement, men vanligen är det frågan om hen helt injekterad kabel eller bult. Spännarmeringen känne- 70 75 20 25 30 35 524 361 _9_ tecknas av en initiell styvhet, som är i stånd att ge stort stödande motstånd med liten deformation.

Den koniska kilen 2 är företrädesvis 45 till 60 mm lång (ännu hellre 45 till 55 mm lång och allra helst 55 mm lång), den har en bas 22 med diametern 19 till 30 mm (före- trädesvis 22 till 29 mm och ännu hellre 25 mm, en ansats 3 med diametern 17 till 21 mm (företrädesvis 19 mm), och där konvinkeln till spännarmeringens axel är 3 grader. Konvin- keln kan vara från väsentligen 1 grad till väsentligen 8 grader, företrädesvis från väsentligen 2 grader till vä- sentligen 6 grader, och ännu hellre från väsentligen 3 grader till väsentligen 5 grader och allra helst från vä- sentligen 3 grader till väsentligen 4 grader. Konvinkeln kan variera beroende på borrhålets diameter, hartsets vis- kositet, typ av injekteringsmedel som används, bergets konsistens, spännarmeringens diameter etc. Den koniska kilen är företrädesvis gängad på gängor hos spännarmeringen 4 vid dess mot hàlets botten vända ände, men den kan vara svetsad eller smidd på en slät stång av stålkvaliteten 1060 med diametern 17 mm eller gjuten med en likartad stång. Den koniska kilen kan även omfatta en pyramidformad kil som har 3, 4, 5, 6, 7 eller flera sidor.

Den koniska kilen 2 fungerar som en förankring i den stel- nade hartsbädden. Hela kilens form och dimensioner är såda- na, att den utför två viktiga funktioner. För det första kan flytande harts passera från partiet vid hàlets botten mot dess öppning mellan berghålets väggar och kilens bas, medan det blandas genom passagen genom denna förträngning när spännarmeringen vrids. För det andra kan kilen krossa stelnat harts och medge att krossat material passerar mot hàlets botten förbi förankringens bas. Om således spännar- meringen utsätts för en belastning som skulle kunna äventy- ra dess oskadade tillstånd, förbrukar krossningen av harts- materialet en del av överenergin under det att ett stadigt grepp bibehålls på förankringen. 10 75 20 25 30 35 524 361 _10_ Injekteringsmaterialet som används tillsammans med förelig- gande uppfinning kan innefattar varje slags kemiskt injek- teringsmaterial, betonginjektering eller annat injektering, som är användbar vid hantering av berg- och markprojekt.

Företrädesvis utgörs injekteringen av tvåkomponents polyes- tex Fosroc LOKSET, DuPont FASLOC och Ground Control GROUND-LOK. Dessa produkter levereras ty- terhartspatroner, piskt i färdigförpackade patroner av varierande diameter för användning tillsammans med berghål av varierande diame- ter.

Den föredragna hartsblandaren är en plan platta som är 6,3 mm tjock, 25,4 mm hög och 19 mm bred. Den föredragna blan- daren är en rektangulär platta, som har en övre kant och två sidokanter, eftersom detta synes ge den grundligaste blandningen av hartskomponenterna när spännarmeringen vrids. Blandaren kan vara bredare än förankringen, men blandaren skall då installeras i en slits vid förankringens bas. Emellertid kan man använda olika utformningar av plat- tan, såsom visas i fig 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A och 6B. I fig 3A och 3B består blandaren 1 av två ortogonala plattor och har ett korsformat tvärsnitt. Dessa fyra sidokanter ger I fig 4A och 4B består blandaren 1 av två angränsande plattor, som har motstående, utskju- god blandning av hartset. tande partier 41 och 42. Även här är sidokanterna fördelak- tiga för effektiv blandning av hartset. Även vinkeln hos den centrala V-formen kan varieras för att åstadkomma ef- fektiv blandning för varje önskad tillämpning. I fig 5A och 5B omfattar blandaren 1 den ortogonala utformningen av plattorna enligt fig 3A och 3B, men plattorna 51, 52, 53 och 54 har yttre kanter, som smalnar av till en central punkt 55. Denna utformning ger en bra spets för punktering av hartspatronerna och ger fyra raka kanter för blandning av hartset. I fig 6A och 6B omfattar blandaren 1 en platt- utformning liknande plattan 6 i fig 1, men sidokanterna har en mejselspets som ger nöjaktig penetrering av patronerna och blandning. En fackman inom detta område kan se att en stor mängd olika utformningar är tänkbara för att uppnå 10 15 20 25 30 35 524 361 _11.. blandningsfunktionerna för hartset enligt föreliggande uppfinning.

Spännarmeringen 4 är företrädesvis överdragen med vax 8 (typiskt bilvax) över hela sin längd. Vaxet förhindrar bindning mellan spärrarmeringen 4 och det blandade hartset 15 och ger således jämnare reaktion hos det eftergivliga spännarmeringsstödet när det utsätts för långsam eller snabb belastning. Det ger även en begränsad, ytterligare motståndsförmåga mot korrosion för stålspännarmeringen i sura gruvmiljöer. Företrädesvis anbringas inte vax på den koniska kilen 2 eller hartsblandaren 1, även om detta kan vara önskvärt vid vissa tillämpningar.

Muttern 10 och spännbrickan ll kan vara standardmuttrar och -brickor, som typiskt används i bergförankringar. Även de metallkomponenter som beskrivs i de ovan listade US- patenten kan med fördel användas tillsammans med förelig- gande uppfinning. 3. Metoden I korthet installeras den eftergivliga spännarmeringen i ett borrhål och hålls på plats med användning av hartsin- jekteringspatroner. Dessa innehåller en katalysator och en basprodukt. När spännarmeringen krossar patronen lösgör den båda produkterna, och en kemisk reaktion härdar hartset.

Patroner installeras i hålet, och sedan trycks spännarme- ringen in i det tills den når ett avstånd om minst 60 cm från hålets botten. Spännarmeringen vrids sedan för att blanda hartset, och stången trycks samtidigt till hålets ände. En mutter eller kåpa används för att snurra spännar- meringen vid den gängade änden som är utanför hålet. Om så fordras kan spännarmeringen förspännas, dvs en slät stång kan spännas mellan förankringen och en spännbricka, som hålls fast av muttern och stöder tunnelväggen (som innefat- tar tunnelns sidoväggar, tak och golv). När spännarmeringen utsätts för en stöt som orsakas av en seismisk företeelse, eller genom deformation av tunnelväggarna finns det en 70 15 20 25 30 35 524 361 _ 12 _ förskjutningsskillnad mellan spännarmeringsstödets båda ändar. Spännarmeringsstödets yttre ände är fäst till tun- nelväggen. Den inre änden har en konisk form kom kan krossa det stelnade hartset och medge att det krossade materialet förflyttas över spännarmeringen. Om således spännarmeringen utsätts för en belastning som skulle kunna äventyra dess oskadade tillstånd, avledes en del av överenergin genom krossningen av hartsmaterialet.

Med hänvisning till fig 7, 8 och 9 gäller mer i detalj, att ett borrhål borras först med den rätta längden i berget 13, företrädesvis med diametern 38 mm och djupet 1,5 till 2,5 meter. Patronförpackat harts 14 förs in i hålet till den erforderliga bindningslängden, som motsvarar ett föredraget minimum om 90 cm. Spännarmeringen 4 trycks med ett pneuma- tiskt stativ, bergborrmaskin eller en mekanisk bergbult- ningsanordning in i borrhålet till ett avstånd om minst 60 cm från den eftersträvade insättningspunkten för den konis- ka kilen 2 med avseende på hålets krage. Genom att spännar- meringen 4 trycks in i patronen 14 punkterar blandaren 1 patronen 14, och materialet som är frilagt på kilförank- ringens 6 övre yta kläms ihop så att det strömmar mellan ytans 6 kant och borrhålets yta, varigenom således det kemiska injekteringsmaterialets komponenter blandas något.

Spännarmeringen trycks sedan vidare och vrids inuti borrhå- let med användning av kupolmuttern 10, varigenom det pa- tronförpackade hartset 14 blandas tills reaktionsplattan 11 kommer i kontakt med hålets krage. Om spännarmeringen skall förspännas hålls verktyget, som används för att vrida och trycka stången in i borrhålet, på plats så att spännarme- ringen 4 inte trycks ut ur hålet beroende på invändigt tryck i hålet (orsakat av hartsets härdning), tills det snabbhärdande hartset härdar enligt tillverkarens specifi- (tex 7 till 8 Nm) igen för att justera reaktionsplattan 11 till väggytans kationer. Kupolmuttern 10 dras sedan åt oregelbundenheter och sträcka spännarmeringen till en defi- nierad dragbelastning mellan kupolmuttern 10 och den konis- ka kilen 2 i det blandade hartset 15. 10 15 20 25 30 35 524 361 _13- Om det eftergivliga spännarmeringsstödet installeras med användning av en mekanisk bergbultningsanordning kan spänn- armeringen blandas över de erforderliga hartspatronernas hela längd. Om det eftergivliga spännarmeringsstödet in- stalleras med användning av ett pneumatiskt stativ eller en bergborrmaskin blir det svårt att blanda hartset över stör- re längd än 1 meter från den eftersträvade placeringen för den koniska kilen. Det är då att föredra att trycka stången in i hartspatronerna och slutföra grundlig blandning vid förankringsänden genom vridning av stången.

När den beskrivan spännarmeringen förspänns i injektering kan det stelnade materialet nedanför förankringen krypa, vilket orsakar förlust av spänning i stången. Denna effekt kontrolleras genom den koniska kilens geometri. Den sist- nämnda tjänstgör som ett spikhuvud i trä, som innesluter och komprimerar materialet under förankringen, så att kryp- ningen stoppar och viss spänningsnivå råder i stången.

När en bergförankring vid användning installeras tex i en tunnelvägg gäller, att en eftergivningsspänning (dvs den spänning som orsakar att förankringen rör sig i hartset utan att fallera) börjar vid ca 75% av stångens dragbrott- gräns (ca 11.000 kp). Se fig 10-13 för provningsresultat av en eftergivlig spännarmering enligt den föredragna utfö- ringsformen. Stångförankringen brister vid ca 17.000.

Spännarmeringen kommer typiskt att röra sig genom det här- dade hartset ca 10 cm innan brott uppstår. Se fig 10-13. 4. Provningsresultat Dragprovningsresultat in situ för den föredragna utförings- formen illustreras i fig 10. För dragprovning installerades spännarmeringarna med användning av den nedan beskrivna, föredragna metoden, men de förspändes inte. Dragprovning användes för att simulera statisk belastning av spännarme- ringen genom stödplattan och muttern. Dessa prövningar utfördes i en underjordisk tunnel med användning av 2,2 m 10 15 20 25 30 35 524 361 _ 14 _ eftergivliga stödspännarmeringar och olika hartsblandningar och injekteringslängder. Stödet provades till 87% av sin maximala kapacitet i en belastning och gav en acceptabel nivå för motstàndsförmàga mot dragningen hos en mutter, som var pågängad vid den yttre änden av spärrarmeringen.

Stötprovningsresultat för den föredragna utföringsformen i laboratoriet illustreras i fig ll och 12. Stötprovning utfördes i laboratoriet genom att en 1,8 m eftergivlig spännarmering installerades med användning av snabbhärdande polyesterharts i ett tungt mätrör av stål med innerdiame- tern 38 mm. Provexemplaret monterades sedan i en fallvikts- provningsram. Stötbelastningen och förskjutningen mättes precis nedanför reaktionsplattan. Dessa monteras på stål- spännarmeringen med användning av en gängad mutter. Resul- taten visar, att den eftergivliga spännarmeringen är i stånd att tåla 2 stötar med mer än 15 kilojoules energi utan att fallera och utan att dras ut ur provningsröret med en sträcka som i praktiken vore för lång.

Relaxationsprovningsresultat (fig 13) i laboratoriet för en utföringsform med längden 0,9 m och en konisk kil med läng- den 55 mm, 4 graders konvinkel från spännarmeringens axel och 2 mm ansatsbredd med en blandare visar att den skenbara modulen för spänningsrelaxation tenderar att falla signifi- kant efter skälig tid. Detta gör det möjligt att förspänna spännarmeringen om så erfordras vid installeringen av spännarmeringen i ett borrhàl. 5. Utrustningen Utrustningar kan iordningställas för bekväm installation vid gruvhanteringsplatser, och de omfattar företrädesvis tillräckligt med hartspatroner, stålspännarmeringar, konis- ka kilar, muttrar och spännbrickor för att iordningställa och installera de erforderliga bergförankringarna. Sådana utrusningar kan iordningställas för varje hål som skall borras eller också i en mängd för varje tunnel som skall förstärkas. Personer med erfarenhet inom detta område kan 10 15 20 25 524 361 _ 15 _ iordningställa lämpliga utrustningar i avhängighet av den specifika tillämpningen. 6. Avslutning Vad som här har beskrivits är sålunda en ny eftergivlig spännarmeringsanordning, metod och utrustning, tillförlitlig, stallera och i stånd att stå emot stora mängder av stötar som ger en stark bergförankring som är enkel att in- och belastning utan katastroffel.

De i ritningarna visade, individuella komponenterna är välkända inom gruvhanteringen, och deras speciella kon- struktion och funktion är inte kritisk för funktionen eller bästa sättet att realisera uppfinningen.

Föreliggande uppfinning har beskrivits med avseende på vad som för närvarande anses vara de föredragna utföringsfor- merna, men det skall påpekas att uppfinningen inte är be- gränsad till de beskrivna utföringsformerna. Tvärtom är uppfinningen avsedd att täcka varjehanda modifieringar och ekvivalenta arrangemang inom ramen för patentkraven. Nedan- stående patentkravs skyddsomfång skall ges den bredaste tolkningen för att omspänna alla sådana modifikationer och ekvivalenta strukturer och funktioner.

Claims (33)

10 15 20 25 30 35 524 361 _16- Patentkrav (4) för en tunnel innefattan- (2) varvid en bredare del av den koniska

1. Eftergivlig spännarmering de: en stång; en konisk kil som är anordnad vid stång- ens distala ände, kilen befinner sig vid en distal ände av den, k ä n n e t e c k n a d av en injekteringsmaterialblandare (1), som skjuter ut från den koniska kilens distala ände, (1) bredd som är väsentligen lika med eller mindre än en bredd varvid nämnda injekteringsmaterialblandare har en total hos nämnda koniska kil vid dess distala ände, varvid nämnda injekteringsmaterialblandare (1) innefattar en plan del.

2. Spännarmering enligt kravet 1, varvid den koniska kilen (2) är dimensionerad så att kilen krossar injekteringsmate- rial, som härdat på hålets mynningssida om kilen, och med- ger att stången rör sig mot hålets mynning när en sträck- spänning anbringas på stången.

3. Spännarmering enligt kravet 1, varvid blandaren (1) innefattar en plan yta. (1)

4. Spännarmering enligt kravet 1, varvid blandaren innefattar ett rektangulärt organ.

5. Spännarmering enligt kravet 1, varvid nämnda stång är en stålstång, vars båda ändar uppvisar gängor (5).

6. Spännarmering enligt kravet 5, varvid den koniska kilen (2) är förenad med distala gängor på stången.

7. Spännarmering enligt kravet 5, varvid den koniska kilen (2) är smidd på stàngens distala ände.

8. Spännarmering enligt kravet 1, varvid den koniska kilen (2) ligen 8 grader. har en konvinkel mellan väsentligen 1 grad och väsent- 10 15 20 25 30 35 524 361 _ 17 _

9. Spännarmering enligt kravet 8, varvid den koniska kilen (2) sentligen 5 grader. har en konvinkel mellan väsentligen 3 grader och vä-

10. (2) tern i ett hål i tunneln. Spännarmering enligt kravet 1, varvid den koniska kilen har en bas, vars ytterdiameter är mindre än innerdiame-

11. Spännarmering enligt kravet 10, varvid den koniska kilens (2) bas ytterdiameter inte är expanderbar.

12. Spännarmering enligt kravet 10, varvid den koniska kilens (2) injekteringsmaterial kan passera mellan tunnelhålets inner~ bas ytterdiameter är utformad för att medge att diameter och den koniska kilens bas ytterdiameter.

13. Spännarmering enligt kravet 1, varvid stången har en utvändig vaxbeläggning, åtminstone på ett parti.

14. en bult Spännarmering enligt kravet 1, som därjämte innefattar (10), samt en bricka som är kopplad till stångens näraliggande ände, (11), som är anordnad mellan bulten och en berggrundsyta.

15. (1) för injekteringsmaterialet innefattar endera av en hartsblanda- Spännarmering enligt kravet 1, varvid blandaren re och en injekteringsbetongblandare.

16. skär en längdaxel hos nämnda stång. Spännarmering enligt kravet 1, varvid nämnda plana del

17. Spännarmering enligt kravet 1, varvid nämnda plana del har två främre blandarkanter.

18. innefattar en enstyckig, Spännarmering enligt kravet 1, varvid nämnda plana del rektangulär platta. 10 15 20 25 30 35 524 361 _ 18 _

19. Sats av delar för àstadkommande av en bergväggsförs- tärkning innefattande: (14), som är dimensionerad att placeras inuti ett bergväggshál; - åtminstone en injekteringsmaterialpatron - ett metallstödorgan som är dimensionerat för att passa i bergväggshålet; - en kilformad förankring (4), som kan anslutas till me- tallstödorganets distala ände på sådant sätt, att ett bredare parti av den kilformade förankringen är närmast hålets botten, varvid den kilformade förankringen har en basände, som är dimensionerad för att medge att injekte- ringsmaterial från injekteringsmaterialpatronen kan pas- sera mellan bergväggshålet och basen i riktning mot hà- lets mynning, varvid den kilformade förankringen har en kilvinkel, ningsspänning anbringas på metallstödorganet, som är dimensionerad för att, när en eftergiv- (i) som är närmare hàlets mynning orsaka att injekteringsmaterial, är förankringens bas, brister och rör sig förbi basen mot hålets botten och mot hålets mynning genom injekteringsmaterialet, (ii) orsaka att förankringen rör sig k ä n n e t e c k n a d av (1) tas till den kilformade förankringens distala ände, - en blandare för injekteringsmaterial, som kan anslu- var- vid nämnda blandare för injekteringsmaterial har en total bredd som är väsentligen samma som eller mindre än en bredd hos nämnda koniska kil vid dess distala ände, var- vid nämnda injekteringsmaterialblandare innefattar en plan del.

20. varvid den kilformade förankringen Sats av delar enligt kravet 19, (2) mellan väsentligen l grad och väsentligen 8 grader. innefattar en kon, som har en konvinkel

21. på en gängad ände Sats av delar enligt kravet 20, varvid konen kan gängas (5) av metallstödorganet.

22. Sats av delar enligt kravet 20, varvid metallstödorga- net innefattar en stålstång, som är gängad i båda ändar, 70 15 20 25 30 35 524 361 _ 19 _ som kan anslutas (ll). (10), samt en spännbricka och därjämte innefattar en mutter till den närmre änden av stången,

23. Sats av delar enligt kravet 19, varvid injekteringsma- (14) ett latexharts och en injekteringsbetong. terialpatronen innehåller åtminstone endera av ett plastharts, (1) som är svetsad till för-

24. varvid blandaren innefattar en rektangulär platta, Sats av delar enligt kravet 19, ankringens bas.

25. Sats av delar enligt kravet 19, varvid förankringens bas är dimensionerad för att förhindra kringliggande kon- takt med berghålets sidor.

26. Sats av delar enligt kravet 19, varvid nämnda plana del skär en längdaxel hos nämnda stång.

27. har två främre blandarkanter. Sats av delar enligt kravet 19, varvid nämnda plana del

28. innefattar en enstyckig, Sats av delar enligt kravet 19, varvid nämnda plana del rektangulär platta.

29. Metod för installation av en eftergivlig spännarmering i ett berghål, som innefattar stegen: - för in åtminstone en hartspatron (14) i ett mot botten liggande parti av berghålet; - för in en metallstång (4) i berghålet, varvid en konfor- mad förankring (2) är fäst till metallstångens distala ände, varvid ett bredare basparti av förankringen finns vid dess mot hâlets botten vända sida, och en hartsblan- (1) vända sida, dare är anordnad på förankringens mot hâlets botten varvid nämnda blandare för injekteringsmate- rial har en total bredd som är väsentligen samma som el- ler mindre än en bredd hos nämnda koniska kil vid dess distala ände, varvid nämnda injekteringsmaterialblandare innefattar en plan del; 10 15 20 25 30 524 361 _ 20 _ - punktera hartspatronen (14) med hartsblandaren (1); - vrid stången (4) för att åstadkomma att hartsblandaren (1) blandar hartset; - förflytta stången (4) ma att hartset passerar förankringens basparti och rör längre in i hålet för att åstadkom- sig mot hålets mynning; och - avvakta att hartset utanför förankringens basparti stel- Har.

30. Metod enligt kravet 29, som därjämte innefattar stegen: (11) (10) till den närmre ände av stången före vridningssteget; och - efter avvaktningssteget, (10) (11) till berghålets utsida. - fixera en spännbricka och en mutter vrid muttern för att fixera spännbrickan

31. Metod enligt kravet 29, varvid steget med införande av metallstången innefattar steget med att föra in en konfor- (2), medge att förankringen gradvis rör sig i riktning ut ur mad förankring vars konvinkel är dimensionerad för att hålet, när en eftergivningsspänning anbringas på stången.

32. Metod enligt kravet 29, som därjämte innefattar steget att förspänna stången genom att anbringa ett förbestämt vridmoment på muttern (10), efter det att hartset har stel- nat.

33. Metod enligt kravet 29, att anbringa en eftergivningsspänning på stången för att som därjämte innefattar steget orsaka att den konformade förankringen rör sig mot hålets mynning och krossar stelnat harts, varvid det stelnade hartset rör sig inåt i hålet innanför den konformade för- ankringens bas.