DE3410100A1

DE3410100A1 - Bolzensetzvorrichtung

Info

Publication number: DE3410100A1
Application number: DE19843410100
Authority: DE
Inventors: Jarmo Ylöjärvi Leppänen
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1984-10-31
Also published as: IT1176069B; SE8402306L; SE8402306D0; FI831481L; IT8420575A1; FR2545150A1; ZA842300B; FI831481A0; AU2665884A; IT8420575A0; NO841677L

Description

VON KREISLET* SCHÖNWALD EISHOLD WJiES " ' VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PAT-ENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-ing. K. W. Eishold 11981

OY TAMPELLA AB Dr.-Ing K. Schönwald ,

. . . . Dr. J. F. Fues

^?i« in Dipl.-Chem. Alek von Kreisler

33100 Tampere 10 DipL-Chem. Carola Keller

Finnland Dipl.-Ing. G. Selting

Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Sg-Ax/Fe

19. März 1984

Bolzensetzvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bolzensetzvorrichtung zur Befestigung von Bolzen mit Hilfe eines Binde- oder Zementiermittels in Bohrlöchern, die in ein Gestein gebohrt worden sind, mit

a) einer Bohrvorrichtung zum Bohren eines Lochs in ein Gestein,

b) einer Zuführungsvorrichtung zum Zuführen eines Binde- oder Zementiermittels in das Bohrloch und

c) einer Verschiebevorrichtung zum Einschieben eines
Bolzens in das Bohrloch.

Beim Bolzensetzen in Gestein werden Bolzen oder Zuganker in Löchern, die in das Gestein gebohrt worden sind, mit Hilfe eines Binde- oder Zementiermittels, z.B. Beton, zur Verstärkung des Gesteins in Bergwerken, Gruben und in Räumen, die in das Gestein gesprengt wor-

den sind, befestigt.

Bei der Betonverbolzung wird zuerst mit Hilfe der Bohrvorrichtung ein Loch in das Gestein gebohrt, worauf mit Hilfe der Füllvorrichtung Beton in das Loch gefüllt wird, indem ein Betonfüllrohr bis zum Boden des Lochs eingeschoben und Beton in das Loch gleichzeitig während des Herausziehens des Rohres aus dem Loch gepumpt wird. Abschließend wird ein Gesteinsanker in das mit Beton gefüllte Bohrloch eingesetzt, und das Herausgleiten dieses Bolzens aus dem Loch wird mit Hilfe eines mechanischen Sperr- oder Sicherungsmechanismus oder auf andere Weise verhindert.

Aus der SE-Patentveröffentlichung 417 995 ist es bereits bekannt, die Gesteinsverbolzung zu mechanisieren und die verschiedenen Arbeitsschritte teilweise ferngesteuert durchzuführen. Bei der vorgeschlagenen Bohrvorrichtung sind die Teile, die das Bolzensetzen durchführen, Z.B. die Bohrvorrichtung, die Beton-■ Zuführungsvorrichtung und die Bolzenvorschubvorrichtung, als eine Einheit an einem Verschiebebaum befestigt, der auf einem Grundwagen oder -schlitten montiert ist. Die Bohrvorrichtung ist von einer Konstruktion, mit deren Hilfe Löcher, die kurzer sind als die Länge der Bohrvorrichtung, gebohrt werden. Die Bolzenvorschubvorrichtung ist für die Handhabung von Bolzen mit ganz bestimmten Abmessungen vorgesehen.

Es ist ein Nachteil von Bolzensetzvorrichtungen ähnlich der in der genannten SE-Patentveröffentlichung beschriebenen, daß die Länge der zu verankernden Bolzen an die Größe des Tunnels gebunden ist, weil die Höhe des Tunnels oder Stollens die Länge der Verbolzungs-

einheit und demzufolge auch die Bohrtiefe begrenzt. Ferner vermag die Bolzenkassette nur eine ziemlich begrenzte Anzahl von Bolzen mit vorgeschriebenen Abmessungen gleichzeitig aufzunehmen und muß daher häufig neu gefüllt werden; dies muß an der Verbolzungseinheit unter einer unverstärkten Decke geschehen. Dies erhöht die Gefahr von Unfällen und verhindert die Durchführung der Verbolzung mit völliger Fernsteuerung von Grundwagen oder -schlitten.
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Von der mechanisierten Schachtverschraubung ist es an sich bekannt, einen endlosen Draht oder ein endloses verseiltes Kabel als Bolzen für Bohrlöcher zu verwenden, die bis zu 10 bis 50 m tief sein können. In einem solchen Fall werden die Löcher mit Hilfe einer gesonderten Bohrvorrichtung vorher in das Gestein gebohrt. Der Bolzen oder die Schraube wird dann entweder von Hand oder maschinell bis zum Boden des Lochs geschoben, worauf das Loch mit Beton gefüllt wird. Eine solche Verschraubung verläuft langsam und erfordert das Arbeiten unter einer unverstärkten Decke, so daß die Sicherheitsgefahren hoch sind.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die sich zum Absichern von Tunnels und anderen Räumen von begrenzter Größe durch Verbolzen eignet, die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und Verwendung von Bolzen oder Ankern ermöglicht, die eine Länge haben, die nicht von der Größe des zu verstärkenden Tunnels oder Stollens abhängt. Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Bolzensetzvorrichtung gemäß der Erfindung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) die Bohrvorrichtung aus einer Sektional-Stangenbohrvorrichtung zum Bohren eines Lochs besteht, das länger ist als die Länge der Bolzensetzvorrichtung in Bohrrichtung, und caß

b) die Verschiebevorrichtung einen Verschiebemechanismus zum Vorschieben eines Schraubenbolzens langer als die Länge der Bolzensetzvorrichtung in das Bohrloch aufweist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß es durch Verwendung einer Tiefloch-Bohrvorrichtung zusammen mit einer Bolzenvorschubvorrichtung, die keine Bolzen von ganz bestimmter Länge erfordert, möglich ist, in das Gestein Bohrlöcher zu bohren, deren Tiefe nicht durch die Größe des Tunnels begrenzt ist, und Bolzen oder Anker von entsprechender Länge in die Löcher einzusetzen, wobei die Länge dieser Bolzen ebenfalls nicht durch die Größe des Tunnels begrenzt ist. Als Bolzenwerkstoff ist es möglich, jeden beliebigen geeigneten Werkstoff, z.B. geriffeltes Stabeisen, Stahlseil, geseiltes Kabel ο ο dgl. zu verwenden. Da die Länge der Ankerbolzen nicht entscheidend wichtig ist, kann der Bolzenwerkstoff von Rollen oder Knäueln als Endlosmaterial oder in Stücken von bestimmter Länge, die im voraus aus einem Lagervorrat, der in der Nähe der Betriebsführungsstelle vorgesehen werden kann, vorgeschnitten worden sind, zugeführt werden, so daß es in keinem Fall notwendig ist, unter unverstärkter Decke zu arbeiten. Dies alles ermöglicht die Durchführung der Verbolzung in mechanisierter Weise und vollständig ferngesteuert beispielsweise von unterhalb einer Sicherheitsüberdeckung heraus.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher anhand der zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer auf einem Grundschütten montierten Bolzensetzvorrichtung.

Fig. 2 zeigt die Bolzensetzvorrichtung in vergrößerter Form, aus der Richtung des Bedienungsmannes betrachtet.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt schematisch die Arbeitsweise der Bolzensetzvorrichtung .

Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Bolzenschneidvorrichtung.

Als Hauptbestandteile umfaßt die Bolzensetzvorrichtung einen Trägerbaum 1, eine Bohrvorrichtung 2, eine Zuführungsvorrichtung 3 für ein Binde- oder Zementiermittel und eine Vorschubvorrichtung 4 für einen Bolzen.

Die Bohrvorrichtung 2 ist eine Sektional-Stangenbohrvorrichtung, die eine Bohrmaschine 5 und ein Bohrstangenmagazin 6 umfaßt. Die Bohrstange kann längs des Trägerbaumes mit Hilfe einer nicht dargestellten Verschiebevorrichtung in an sich bekannter Weise verschoben werden. Das Stangenmagazin ist mit Verschiebearmen 7 und 7' zum Verschieben der Bohrstangen zwischen der Bohrmaschine und dem Magazin versehen. Zu diesem Zweck sind die Verschiebearme mit Backen versehen, die mit Hilfe von Zylindern 10 geöffnet und geschlossen werden können. Mit Hilfe des feststehenden Verschiebearms T wird die Verlängerungshülse der Stange festgehalten, während die Bohrmaschine 5 von der Bohrstange abgeschraubt wird. Mit Hilfe des mit einem Drehwerk

versehenen Verschiebearms 7 wird die Bohrstange gedreht, die von dem Bohrstrang entfernt oder an diesen angeschraubt werden soll. Das Magazin kann mit Hilfe eines Motors 8 gedreht werden, und die Verschiebearme können mit Hilfe von Zylindern 9 versetzt werden. Am Ende des Trägerbaums befindet sich ein Zentrierhalter 11.

Die Zuführungsvorrichtung 3 für das Binde- oder Zementiermittel umfaßt ein Zuführungsrohr 12, das von einer feststehenden Führung 13 getragen wird und sich in an sich bekannter Weise durch einen Zuführungsmechanismus 14 erstreckt. Der Zuführungsmechanismus ist mit Hilfe eines Lagers 15 schwenkbar am Trägerbaum so befestigt, daß der Zuführungsmechanismus zwischen der in Fig. 2 dargestellten geneigten Stellung und einer Stellung parallel zum Trägerbaum schwenken kann. Der Betriebsmotor für die Verschieberollen 16 des Zuführungsmechanismus ist mit der Bezugsziffer 17 bezeichnet. Die Spitze des Rohres wird in einer am Ende der Führung 13 • gelegenen Führung 18 gehalten. Die Führung 18 ist mit Hilfe eines Zylinders 19 in Querrichtung verschiebbar.

Das andere Ende des Rohres ist mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe mit einem Behälter für Binde- oder Zementiermittel verbunden.

Die Ankerbolzen-Vorsehubvorrichtung 4 umfaßt einen Verschiebemechanismus 20, der an einem Träger 21 befestigt ist, der mit Hilfe von Lagern 22 drehbar am Trägerbaum montiert ist, so daß der Träger in einer Ebene senkrecht zum Trägerbaum mit Hilfe eines Zylinders 23 gedreht werden kann. Der Verschiebemechanismus umfaßt drei kraftbetriebene Zugrollen 24 für ein als Bolzen

■α.

verwendetes Stahlseil 25. Der Motor für die Zugrollen ist mit 26 bezeichnet.

Eine Schneidvorrichtung 27 ist längs des Verschiebemechanismus auf dem gleichen Träger befestigt, so daß die Backe der Schneidvorrichtung im wesentlichen konzentrisch mit dem Vorschubweg zwischen den Zugrollen 24 ist. Die Schneidvorrichtung ist mit einem feststehenden Gegenstück 28 und mit einem beweglichen, verschiebbaren Schneidwerkzeug 29 (Fig. 5) versehen, das mit einem mit 30 bezeichneten Arbeitszylinder versehen ist.

Die Bolzensetzvorrichtung ist vorzugsweise an einem Einstell- oder Führungsarm 31 befestigt, der an einem Bohrwagen oder -schlitten 32 oder einem anderen Grundgestell befestigt ist, auf dem die Steuer- und Betriebsteile sowie der Behälter für Binde- oder Zementiermittel und eine Drahtrolle 34 montiert sind, daß das Bolzensetzen voll mechanisch und ausschließlich vom Grundwagen oder -schlitten aus erfolgen kann.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Mit Hilfe der Bohrvorrichtung 2 wird ein Bohrloch 33 von gewünschter Länge mit Hilfe der zu einem Bohrstrang aneinandergesetzten Bohrstangen in das Gestein gebohrt (Fig. 1), worauf die Bohrstangen in das Magazin zurückgelegt werden und die Bohrmaschine in die in Fig. 2 dargestellte Rückzugstellung verschoben wird.

Der Zuführungsmechanismus 14 für das Bindemittel - oder Zementiermittelrohr einschließlich seiner Führung wird mit Hilfe des Zylinders 19 aus der Stellung innerhalb des Trägerbaums in die in Fig. 2 dargestellte Zuführungsstellung geschwenkt, so daß die Spitze des Rohres

in die Bohrlochachse A gebracht wird. Mit Hilfe des Zuführungsemchanismus wird das Rohr bis zum Boden des Bohrlochs geschoben, worauf das Rohr langsam zur gleichen Zeit, während Zementiermitcel in das Loch gepumpt wird, aus dem Loch gezogen wird, so daß das Loch mit Zementiermittel gefüllt wird. Abschließend wird die Zuführungsvorrichtung 3 in die Lage innerhalb des Trägerbaumes zurückgeschwenkte

Die Bolzen-Vorschubvorrichtung 4 wird mit Hilfe des Zlyinders 23 aus der in Fig. 3 dargestellten ' zurückgezogenen Stellung in die Verschiebestellung gebracht, wodurch das Ende des vom Verschiebemechanismus getragenen Stahlseils in die Bohrlochachse gebracht wird.

Hierauf wird das Stahlseil mit Hilfe des Vorschubmechanismus bis zum Boden des Lochs gestoßen und mit Hilfe der Schneidvorrichtung 27 abgeschnitten. Abschließend wird die Verschiebevorrichtung in die zurückgezogene Stellung zurückgeschwenkt.

• Im Falle eines starren oder verhältnismäßig starren Bolzenmaterials ist es möglich, die Rollen des Verschiebemechanismus zueinander zu pressen, so daß der zwischen sie gelegte Bolzen zu einer Kurve gebogen wird, wie schematisch in Fig. 4 dargestellt. Dank einer solchen Biegung wird der Ankerbolzen gegen die Wand des Bohrlochs gepreßt und bleibt während des Abbindens und Aushärtens des Binde- oder Zementiermittels besser im Loch.

Es ist festzustellen, daß infolge der Sektional-Stangenbohrvorrichtung Löcher, die langer sind als die Bohrvorrichtung, in das Gestein gebohrt werden können, und daß in jedem besonderen Fall die Bolzenverschiebe-

vorrichtung den Einbau von Ankerbolzen ermöglicht, deren Länge der Länge des Bohrlochs gleich ist. Die Weite des zu verstärkenden Tunnels begrenzt somit nicht die Länge der zu verwendenden Gesteinsbolzen. Natürlich ist es auch möglich, die Vorrichtung für den Einbau von Bolzen zu verwenden, die kürzer sind als die Bohrvorrichtung, indem Bolzenmaterial von einer Rolle verwendet wird. Bei Verwendung von vorher abgeschnittenen Bolzen von bestimmter Länge können solche Bolzen mit Hilfe eines Führungsrohres von außerhalb der Bohrvorrichtung in den Verschiebemechanismus transportiert werden.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Bolzensetzvorrichtung zur Befestigung von Bolzen mit Hilfe eines Binde- oder Zementiermittels in Bohrlöchern, die in ein Gestein gebohrt worden sind, mit

a) einer Bohrvorrichtung (2) zum Bohren eines

Lochs (33) in ein Gestein,

b) einer Zuführungsvorrichtung (3) zum Zuführen

eines Binde- oder Zementiermittels in das Bohrloch und

c) einer Verschiebevorrichtung (4) zum Einschieben eines Bolzens (25) in das Bohrloch,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Bohrvorrichtung (2) aus einer Sektional-Stangenbohrvorrichtung zum Bohren eines Lochs (33) besteht, das länger ist als die Länge der Bolzensetzvorrichtung in Bohrrichtung, und daß

b) die Verschiebevorrichtung (4) einen Vorschiebemechanismus (20) zum Verschieben eines Schraubenbolzens (25) länger als die Länge der Bolzensetzvorrichtung in das Bohrloch aufweist.

2. Bolzensetzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerbaum (1) einer Sektional-Stangenbohrvorrichtung (2) an einem Positionierarm (31) befestigt ist, der an einem Bohruntergestell (32) angebracht ist.

3. Bolzensetzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen-Verschiebemechanisraus (20) derart vorgesehen ist, daß er einen endlosen Bolzen (25) von einem Strang oder einer Rolle (34) zuführt.

4. Bolzensetzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebevorrichtung (4) mit einer Schneidvorrichtung (27) für den Bolzen

(25) versehen ist.

5. Bolzensetzvorrichtung" nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen-Verschiebemechanismus (20) mit kraftbetriebenen Zugrollen (24) für die Zuführung des Bolzens versehen ist, wobei die Rollen (24) an gegenüberliegenden Seiten des Bewegungsweges des Bolzens (25) angeordnet sind.

6. Bolzensetzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugrollen (24) zwischeneinander angeordnet und zum Biegen des zwischen die Zugrollen gelegten Bolzens (25) zueinander verschiebbar sind.