BRPI0410171B1

BRPI0410171B1 - método e dispositivo para aparafusamento de ancoragem

Info

Publication number: BRPI0410171B1
Application number: BRPI0410171-5A
Authority: BR
Inventors: Fredrik Öberg; Morgan Kanflod
Original assignee: Epiroc Rock Drills Aktiebolag
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2020-11-03
Also published as: SE0301376D0; NO20055861L; RU2340775C2; JP4484869B2; BRPI0410171A; CN1788139A; ZA200508165B; IL171671A; SE525765C2; DE602004011206D1; DK1623093T3; SE0301376L; AU2004236621B2; SI1623093T1; ES2297418T3; CN1788139B; ATE383496T1; AU2004236621A1; HRP20080032T3; CA2523296C

Abstract

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA APARAFUSAMENTO DE ANCORAGEM". Método e dispositivo para aparafusamento de ancoragem, onde um parafuso tubular (2) com seção transversal fechada é inserido e expandido para ancoragem no interior de um furo de sondagem (12), onde o parafuso tubular é expandido para contatar a porção interna do furo de sondagem, um elemento de tração (3, 7, 8, 9) que é arranjado na porção externa do furo de sondagem com uma parte interna (7) fixada ao parafuso tubular (2) ser pré-tensionado e um meio endurecível ser injetado na porção externa do furo de sondagem (14) entre (27) o elemento de tração e a parede do furo de sondagem e ser permitido endurecer.

Description

Campo técnico

Esta invenção refere-se a um método e a um dispositivo para aparafusamento de ancoragem de acordo com os preâmbulos das reivindicações 1 e 11, respectivamente.

Descrição da técnica anterior

Parafusos de cabos pré-tensionados para pós-cimentar são instalados pela fixação do parafuso com calda de cimento em um furo de sondagem na rocha a ser reforçada. Desse modo, concreto de cimento ou qualquer outro agente aglutinante é usado como cimento.

Após a injeção do agente de ligação, este deve ser deixado endurecer, por meio do que o parafuso tem que ser deixado sem carga durante o período de endurecimento. Após o endurecimento, uma chapa superficial é montada contra a face da rocha, por meio do que o parafuso é pré-tensionado através de meios de parafuso ou equivalentes.

Devido à natureza da instalação, a pré-tensão só ocorrerá ao longo de parte do fio que é puxada livre do agente de ligação. O comprimento da parte sendo puxada livre de agente de ligação é indefinido, o que é um problema em relação à segurança do prendedor.

O documento US 3379019 revela um conector para acoplamento com uma haste de parafuso de ancoragem para isolar uma porção de um furo ocupado pelo parafuso a partir de uma carga de cimento (“grout”)injetada, o conector tem uma passagem para receber um tubo ao longo da haste.

O documento US 4664561 apresenta um sistema para ancorar um parafuso tensionado em um furo no teto de uma mina ou outra localização. O parafuso é roscado de uma extremidade e tem uma cabeça na outra extremidade que transporta uma placa de apoio padrão. O parafuso é ancorado no furo através de uma resina de cimentação (“resin grouting”)e por fixação por expansão mecânica.

Resumidamente, o método conhecido de instalação de parafusos de cabos é um demorado e não um procedimento totalmente impedido, uma vez que a instalação deve ser feita em diversas etapas com períodos de espera intermediários.

O fato também do parafuso não poder ser usado antes do endurecimento do agente aglutinante é uma considerável desvantagem em muitos casos. De acordo com o acima, a resistência do parafuso completamente instalado também pode ser questionada.

Objetivo e características mais importantes da invenção

É um objetivo da presente invenção prover um método e um dispositivo onde os problemas da técnica anterior sejam evitados. Em particular, é provido um método e um dispositivo que leva à instalação rápida, racional, econômica e segura. Isto é obtido através de características das reivindicações 1 e 11, respectivamente.

Desse modo, verifica-se que pré-tração pode ser aplicada ao parafuso antes de sua fixação com calda de cimento com um agente endurecível, que resulta no fato da pré-tração ser bem definida ao longo de um comprimento completo de um elemento do parafuso e o fato da segurança da instalação ser aumentada.

Além disso, é permitido que um parafuso de ancoragem instalado através de um método de acordo com a invenção possa ser carregado imediatamente logo após o parafuso tubular ter sido expandido de modo a ficar ancorado no furo de sondagem. Desse modo, os períodos indesejáveis de espera necessários no método de acordo com a técnica anterior são evitados e, assim é obtido um método de aparafusamento de ancoragem menos demorado e mais econômico.

Devido o canal para transmitir o mencionado agente endurecível prover meios que se abrem para comunicação com o lado externo do elemento de tacão através da pressurização até um certo nível de pressão, o mesmo canal pode ser usado para o meio de transmissão de expansão e meio endurecível. Quando o mesmo canal é usado pelo meio de transmissão para expandir o parafuso tubular, bem como, pelo meio endurecível, o mencionado nível de pressão é ajustado de modo que o canal se abra a um aumento de pressão com um certo diferencial Δ de pressão acima da pressão de expansão.

É preferido que o elemento de tração seja usado para transmissão de meio para expandir o parafuso tubular, razão pela qual o elemento de tacão compreende um canal transpassante para transmissão de água pressurizada ou equivalente. Através dele também um meio endurecível é transmitido através de um canal no elemento de tração, onde, em particular, é preferido que ele seja o canal que pode se aberto através de pressurização até um certo nível de pressão que excede um certo valor de limiar predeterminado.

Pela provisão do elemento de tração com uma chapa de ruptura, que se rompe a um nível predeterminado de pressão, esta função é obtida de um modo simples.

Em particular, a chapa de ruptura pode ser uma parte integral do material no elemento de tração, por exemplo, uma porção perfurada ou fresada tendo uma certa espessura de material remanescente, que permite o cisalhamento do material quando a mencionada pressão for atingida.

Outras vantagens são obtidas com as características das outras reivindicações independentes e as correspondentes vantagens são obtidas em um dispositivo inventivo para aparafusamento de ancoragem.

Descrição resumida dos desenhos

A invenção será descrita agora com mais detalhe nos fundamentos dos modos de realização e com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Fig. 1 mostra uma vista em perspectiva desmontada de um dispositivo para aparafusamento de ancoragem de acordo com a invenção,

A Fig. 2 mostra, parcialmente em seção, o dispositivo na Fig. 1, montado e inserido em um furo de sondagem;

A Fig- 3 mostra um detalhe do dispositivo na Fig. 1 e Fig. 2 com uma chapa de ruptura,

A Fig- 4 mostra, diagramaticamente, um bloco-diagrama de etapas incluídas em um método de acordo com a invenção,

As Figs. 5 e 6 mostram diagramaticamente dispositivos alternativos de acordo com a invenção.

Descrição dos modos de realização

Na Fig. 1, o número 1 denota geralmente um dispositivo para aparafusamento de ancoragem, incluindo a pré-tensão de um parafuso de ancoragem e com um parafuso de ancoragem tubular expansível, essencialmente do tipo descrito em US — A 4.459.067 (Atlas Copco AB).

O parafuso tubular inclui, em geral, uma porção expansível 5 e uma porção de fixação 6, na qual pode ser fixado um elemento de tração tubular 3 incluindo uma porção interna 7 tendo uma rosca para cooperação com uma seção de tração 8, que, por sua vez, sobre um elemento de união 9 é arranjada para ser rosqueada a uma outra seção de tração 8.

De preferência, as partes incluídas no elemento de tração 3 são componente padrão, que podem ser combinados conforme desejado, por exemplo, para ajuste à profundidade de um furo de sondagem onde o dispositivo 1 pretende ser inserido.

Um elemento de apoio 4, incluindo uma chapa de apoio 10 e uma porca de tração 11, que coopera com uma seção de tração externa 8, é arranjado do lado de fora de uma abertura de inserção do mencionado furo de sondagem.

A Fig. 2 mostra o dispositivo na Fig. 1 em um estado montado e inserido em um furo de sondagem 12, que é perfurado em uma estrutura rochosa 20. O furo de sondagem 12 provê uma abertura de inserção 13, uma porção externa 14 e uma porção interna 15.

A instalação de um dispositivo para aparafusamento de ancoragem é tal que todas as partes mostradas na Fig. 1 são aparafusadas de modo justo uma a outra de modo que um canal vedado seja estabelecido entre a porção expansível 5 do parafuso tubular e a extremidade externa 29 da seção de tacão mais externa 8. A vedação pode ser obtida de uma maneira particularmente conhecida através de elementos de vedação não mais descritos.

A extremidade externa 29 da seção de tração mais externa 8 é, após a inserção do dispositivo no furo de sondagem 12, conectada a uma fonte de água pressurizada ou equivalente para transmitir uma pressão de, por exemplo, 300 bar, para a porção expansível 5.

Esta porção expansível 5 será, desse modo, levada para ancoragem firme contra o interior da porção interna 15 do furo de sondagem 12 de modo que, já nesta etapa, uma considerável ancoragem do parafuso de ancoragem completo ocorra.

Após a completa expansão, o elemento de tração consistindo das partes 7, 8 e 9 pode, agora, ser pré-tensionado, o que é feito de tal modo que a chapa de apoio 10 seja pressionada conta a face da rocha 20 ao redor da abertura de inserção 13 com a ajuda da porca de tração 11, que é apertada até um predeterminado valor de torque.

Após a pré-tensão, o dispositivo é agora injetado com calda de cimento para reforçar a ancoragem, bem como, para auxílio contra corrosão, pela injeção de um meio endurecível no espaço 27 entre o elemento de tração e a parede do furo de sondagem 12.

De acordo com o modo de realização preferido mostrado na Fig. 2, isto é obtido de tal modo que o canal no interior do elemento de tração seja pressurizado com uma pressão que excede a pressão para expandir a porção expansível 5 e que é escolhida para um tal nível que uma chapa de ruptura 6, que é posicionada na parte interna 7 do elemento de tração, se rompa de modo que um canal aberto seja formado entre este canal 19 e o mencionado espaço 7.

Por conseguinte, o dispositivo é conectado por sua porção final 29 a uma bomba de cimento ou qualquer outra fonte de meio endurecível adequado.

A Fig. 3 mostra um detalhe de uma porção interna 7 de um elemento de tração com uma chapa de ruptura 16, que, neste caso, é integrada no material da porção 7 de modo que uma operação de fresagem 17 tem sido feita de modo que a porção circundante 18 da chapa de ruptura 6 proveja uma espessura de material que pode ser cisalhada a um certo nível de pressurização.

O método de aparafusamento de ancoragem de acordo com a invenção pode ser resumido com referência à Fig. 4, na qual: a posição 21 denota o início da seqüência, a posição 22 se refere aa montagem de um dispositivo para aparafusamento de ancoragem e sua inserção em um furo de sondagem, a posição 23 se refere à expansão de um parafuso tubular, a posição 24 se refere à pré-tensão de um elemento de tração, a posição 25 à injeção de material endurecível, e a posição 26 ao fim da seqüência.

A invenção pode ser modificada dentro do escopo das reivindicações a seguir e, como exemplo, um dispositivo para aparafusamento de ancoragem pode ser usado, onde o meio para expandir o parafuso tubular, bem como, o meio endurecível é transmitido de outro modo além de através do elemento de tração, por exemplo, através de elemento separado inserido e removível (28 na Fig. 5), onde, neste caso, o elemento de tração pode ser feito homogêneo.

A placa de ruptura pode ser um elemento separado inserido no interior do elemento de tacão e também outro meio para estabelecer um canal para transmitir o meio endurecível pode ser usado, por exemplo, um elemento 5 tendo uma função de válvula pode ser usado. Um outro exemplo é o uso de um pino de ruptura que é cisalhado a uma certa pressão e fixar um elemento de válvula potencialmente móvel.

Como uma alternativa, o elemento de tração, como um exemplo, pode ser ancorado de um modo mostrado na Fig. 6, através do 10 grampeamento de um elemento de tração 29 entre um parafuso expansível 2 e a parede do furo de sondagem, onde o elemento de tração, neste caso, pode ser formado de um cabo, que pode, então, ser pré-tracionado e ancorado e ser protegido contra corrosão através da injeção de cimento ou de qualquer outro agente aglutinante de acordo com o acima.

Claims

1. Método para aparafusamento de ancoragem com um dispositivo (1) para aparafusamento de ancoragem, em que um parafuso tubular (2) com seção transversal fechada é inserido e expandido através da injeção de um meio de pressão em seu interior para ancoragem dentro de um furo de sondagem (12), que tem uma porção interna (15) e uma externa (14), bem como, uma abertura de entrada (13), e em que o parafuso tubular é expandido para contatar a porção interna do furo de sondagem caracterizadopelo fato de que: um elemento de tração (3, 7, 8, 9), arranjado na porção externa do furo de sondagem com uma parte interna (7) fixada ao parafuso tubular (2), é pré-tensionado, um meio endurecível é injetado na porção externa do furo de sondagem (14) entre (27) o elemento de tração e a parede do furo de sondagem, e é permitido endurecer, e um canal, que é incluído no dispositivo (1) para aparafusamento de ancoragem, para transmitir o meio endurecível, é aberto para comunicação com o lado externo (27) do elemento de tração (3) através de pressurização até um certo nível de pressão.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que: um meio para expandir o parafuso tubular (2) é transmitido através de um canal (19) no elemento de tração (3).

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que: o meio endurecível é transmitido através de um canal no interior do elemento de tração (3).

4. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que: o canal é aberto quando uma chapa de ruptura (16) é rompida no nível de pressão.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: o meio endurecível é transmitido (30) por fora do elemento de tração (3).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: o ar presente no interior do furo de sondagem é evacuado (31) através de um canal no elemento de tração (3) ao injetar o meio endurecível.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o meio para expandir o parafuso tubular (2) é transmitido através de um elemento separado de instalação de parafuso (28) que é fixado a uma porção de conexão do parafuso tubular (2).

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que: o elemento de tração (3) é fixado à porção de conexão após a expansão do parafuso tubular (2).

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: o elemento de tração (29) é fixado através de grampeamento entre o parafuso tubular (2) e a parede do furo de sondagem na expansão do primeiro.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o elemento de tração (3) é pré-tensionado entre o parafuso tubular (2) e um elemento de apoio (4) arranjado na abertura de entrada do furo de sondagem.

11. Dispositivo (1) para aparafusamento de ancoragem, incluindo um parafuso tubular (2) tendo uma seção transversal fechada para inserção e expansão através da injeção de um meio de pressão em seu interior para ancoragem no interior de um furo de sondagem (12) que tem uma porção interna e uma porção externa e uma abertura de inserção, caracterizado pelo fato de que: um elemento de tração (3) é arranjado na porção externa do furo de sondagem tendo uma parte interna (7) para fixação ao parafuso tubular (2), meios (10, 11) para pré-tensionar o elemento de tração (3) em uma direção de comprimento entre o parafuso tubular (2) e a abertura de inserção, meios para transmitir um meio endurecível para a porção externa do furo de sondagem entre (27) o elemento de tração e a parede do furo de sondagem, e um canal, que é incluído no dispositivo (1) para aparafusamento de ancoragem, para transmissão do meio endurecível, provê meios (16) que são abertos para comunicação ao exterior do elemento de tração através de pressurização até um certo nível de pressão.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda: meios para transmitir o meio para expandir o parafuso tubular (2).

13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que: os meios para transmitir o meio endurecível incluem um canal no elemento de tração (3).

14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que: os meios que são abertos são uma chapa de ruptura (16), que é feita para se romper ao nível de pressão.

15. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que: o meio endurecível é arranjado para ser transmitido (30) para fora do elemento de tração (3).

16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que: um canal de evacuação (31) no interior do elemento de tração para evacuar ar, está presente no interior do furo de sondagem quando da injeção do meio endurecível.

17. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que: um elemento de instalação de parafuso separado (28) é preso a uma porção de conexão sobre o parafuso tubular (2) para transmitir o meio para expandir o parafuso tubular.

18. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11, 12 ou 16, caracterizado pelo fato de que: o elemento de tração é provido de meios para fixação à porção de conexão após expansão do parafuso tubular (2).

19. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que: o elemento de tração (29) é formado de modo a ser ancorado através de grampeamento entre o parafuso tubular (2) e a parede do furo de sondagem na expansão do formador.