SE527107C2

SE527107C2 - Procedure for rocking and rocking

Info

Publication number: SE527107C2
Application number: SE0401317A
Authority: SE
Inventors: Fredrik Oeberg; Francois Charette; Mario Bureau
Original assignee: Atlas Copco Rock Drills Ab
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-27
Also published as: IL178669A0; SE0401317L; SI1749144T1; EP1749144B1; NO20066000L; PL1749144T3; RU2006145897A; DK1749144T3; BRPI0510935A; EP1749144A1; ATE395501T1; ES2306132T3; WO2005113939A1; CA2564291A1; HRP20080360T3; JP2008500474A; AU2005245752A1; DE602005006794D1; SE0401317D0; CN1957159A

Abstract

A method for providing a rock bolt ( 2 ) for rock bolting, wherein a rock bolt ( 2 ) having a tubular bolt portion ( 4 ) with a closed cross section is inserted and expanded for bearing contact in a bore hole ( 3 ) in a rock structure ( 1 ). The length of the tubular bolt portion ( 4 ) is determined such that maximum frictional force at pulling inside a bore hole ( 3 ) of a rock bolt with a tubular bolt portion with this length is below a predetermined maximum value. The invention also concerns a rock bolt.

Description

tott O I I I 00 0000 I. OIIO 2 N u1 O I CU Q CIII I . I I 'I ' ' .w .II- O:O ICC. Ö 5 2 7 1 0 7 . frr: . 1 n n o n on os; 0000 0 Härigenom uppnås att en bergbult med ett rörformigt bultparti kan åstadkommas och dimensioneras så att stora dragkrafter, som typiskt en bergbult kan utsättas för vid kraftiga men i rummet begränsade rörelser i bergstrukturen den är avsedd att stabilisera, inte förorsakar brott av bergbulten utan istället medför en kontrollerad glidning av det rörformiga bultpartiet en begränsad sträcka i borrhålet, varefter bergbulten ånyo förmår ta upp väsentligen samma last som före glidningen, så att sådana rörelser i bergstrukturen blir tolerabla. tott O I I I 00 0000 I. OIIO 2 N u1 O I CU Q CIII I. I I 'I' '.w .II- O: O ICC. Ö 5 2 7 1 0 7. frr:. 1 n n o n on os; 0000 0 Hereby it is achieved that a rock bolt with a tubular bolt portion can be produced and dimensioned so that large tensile forces, which typically a rock bolt can be exposed to during strong but in space limited movements in the rock structure it is intended to stabilize, do not cause fracture of the rock bolt. a controlled sliding of the tubular bolt portion a limited distance in the borehole, after which the rock bolt is again able to take up substantially the same load as before the sliding, so that such movements in the rock structure become tolerable.

Fördelarna med uppfinningen är utöver att bergbultshaveri und- viks även att antalet bergbultar per ytenhet kan reduceras och att dimensionerna av använda bergbultar kan reduceras, efter- som således den åsyftade och uppkommande eftergivligheten med- ger bergrörelser på ett kontrollerat sätt. Bergstrukturen behöver därmed inte stabiliseras på ett överdrivet och ett mer kostsamt sätt.The advantages of the invention are in addition to rock bolt failure also being avoided that the number of rock bolts per unit area can be reduced and that the dimensions of used rock bolts can be reduced, since the intended and emerging resilience allows rock movements in a controlled manner. The rock structure thus does not need to be stabilized in an excessive and more costly manner.

Det föredras att längden av det rörformiga bultpartiet bestäms utgående från åtminstone en mätning utförd vid dragning av åtminstone en bergbult med ett rörformigt bultparti av bestämd längd i åtminstone ett borrhàl i samma eller i en motsvarande bergstruktur.It is preferred that the length of the tubular bolt portion is determined based on at least one measurement performed when drawing at least one rock bolt with a tubular bolt portion of a certain length in at least one borehole in the same or in a corresponding rock structure.

Utgående från erhållna värden från denna dragmätning eller dessa dragmätningar kan därefter de bergbultar, som ska använ- das vid stabiliseringen, åstadkommas och adekvat dimensioneras med avseende på längden av det rörformiga bultpartiet så att den eftersträvande glidningen vid avsedda laster uppnås.Based on the values obtained from this tensile measurement or these tensile measurements, the rock bolts to be used in the stabilization can then be provided and adequately dimensioned with respect to the length of the tubular bolt portion so that the desired sliding at the intended loads is achieved.

Det föredras att nämnda förutbestämda värde är flytlasten för det rörformiga bultpartiet, vilket innebär att materialet på ett fördelaktigt sätt optimeras till rådande förhållanden.It is preferred that said predetermined value is the yield load for the tubular bolt portion, which means that the material is advantageously optimized to prevailing conditions.

Flytlasten för det rörformiga bultpartiet till en bergbult det 72767.doc: 2004-05-24 10 15 20 här är fråga om låter sig bestämmas av en fackman genom i och för sig kända belastningsprover.The floating load for the tubular bolt portion to a rock bolt it 72767.doc: 2004-05-24 10 15 20 in question can be determined by a person skilled in the art by load tests known per se.

Det föredras att ett antal dragprover, som exempelvis 5 - 10 dragprover, utförs, för att få mer tillförlitliga värden för dimensioneringen. Utgående från ett sådant flertal dragprov- resultat beaktas spridningen i resultatet för att bestämma marginalen till flytlasten när längden av det rörformiga bult- partiet, som ska utnyttjas för varje bergbult, ska bestämmas.It is preferred that a number of tensile tests, such as 5 to 10 tensile tests, be performed, in order to obtain more reliable values for the dimensioning. Based on such a plurality of tensile test results, the spread in the result is taken into account to determine the margin of the buoyancy load when the length of the tubular bolt portion, which is to be used for each rock bolt, is to be determined.

Vid större spridning behövs typiskt större marginal till flyt- lasten. Då kan det vara lämpligt att dimensionera bergbulten så att, utgående från medelvärdet av dragproverna, maximal beräknad friktionskraft är som exempel 60 - 70% av flytlasten.With a larger spread, a larger margin is typically needed for the floating load. Then it may be appropriate to dimension the rock bolt so that, based on the average value of the tensile samples, the maximum calculated frictional force is, for example, 60 - 70% of the buoyancy load.

Vid mindre spridning, vilket även är att betrakta som normal spridning, kan utgående från medelvärdet av dragproverna, maximal beräknad friktionskraft vara 80 - 90% av flytlasten.In the case of smaller scattering, which is also to be regarded as normal scattering, based on the average value of the tensile samples, the maximum calculated frictional force can be 80 - 90% of the buoyancy load.

Det ska noteras att detta är exempel och att det ligger inom ramen för uppfinningen att andra värden kan komma ifråga.It should be noted that this is an example and that it is within the scope of the invention that other values may come into question.

Det föredras även att längden av det rörformiga bultpartiet är så bestämd och dimensionerad att nämnda friktionskraft över- stiger ett förutbestämt minimivärde för att undvika onödiga glidningsrörelser vid mindre kraftiga bergrörelser.It is also preferred that the length of the tubular bolt portion is so determined and dimensioned that said frictional force exceeds a predetermined minimum value in order to avoid unnecessary sliding movements during less powerful rock movements.

Motsvarande fördelar uppnås genom uppfinningen vid en bergbult med motsvarande särdrag. Genom en uppfinningsenlig bergbult kan stora respektive plötsliga bergrörelser kontrolleras.Corresponding advantages are achieved by the invention with a rock bolt with corresponding features. By means of a rock bolt according to the invention, large and sudden rock movements can be controlled.

Efter en glidningsrörelse är förmågan hos bergbulten att ta upp kraft väsentligen densamma som den var före glidnings- rörelsen.After a sliding movement, the ability of the rock bolt to absorb force is essentially the same as it was before the sliding movement.

En anordning för genomförande av nämnda förfarande, omfattar medel för ingrepp med en bergbult med ett rörformigt bultparti insatt och expanderad i ett borrhål, medel för anbringning av 72767 .d0c; 2004-05-24 10 15 527 107 aë en dragkraft på nämnda bergbult, medel för detektering av glidning av nämnda bergbult som följd av applicering av nämnda dragkraft, och medel för detektering och mätning av den drag- kraft, som motsvarar den detekterade glidningen.A device for carrying out said method, comprises means for engaging a rock bolt with a tubular bolt portion inserted and expanded in a borehole, means for applying 72767 .d0c; 2004-05-24 10 15 527 107 aë a traction force on said rock bolt, means for detecting sliding of said rock bolt as a result of application of said traction force, and means for detecting and measuring the traction force corresponding to the detected slip.

Denna anordning medger effektiv bestämning av den effektiva längden av en bergbult, vilken har förmågan att vara eftergiv- lig genom glidning vid större rörelser i bergstrukturen.This device allows efficient determination of the effective length of a rock bolt, which has the ability to be resilient by sliding during major movements in the rock structure.

Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med ledning av utfö- ringsexempel och med ledning av bifogade ritningar.The invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Kortfattad beskrivning av ritning På bifogade ritning visar: Fig. l en sektion genom en bergstruktur med en bergbult enligt uppfinningen, Fig. 2 en anordning för utförande av ett förfarande enligt uppfinningen i samband med en bergbult, och Pig. 3 en sekvens för illustration av ett förfarande vid berg- bultning enligt uppfinningen.Brief description of the drawing In the attached drawing: Fig. 1 shows a section through a rock structure with a rock bolt according to the invention, Fig. 2 a device for carrying out a method according to the invention in connection with a rock bolt, and Pig. 3 is a sequence for illustrating a method of rock bolting according to the invention.

Beskrivning av utföringsexempel I fig. 1 avses med hänvisningsbeteckning 1 en bergstruktur, i vilken en bergbult 2 är insatt i ett borrhàl, vars innervägg är betecknad med 3. Bergbulten 2 omfattar ett rörformigt expanderbart bultparti 4 och en dragstâng 5, vilken ansluter till det rörformiga bultpartiet 4 via en adapterhylsa 6. På figur l är visad en dragstâng i form av ett antal rörsektioner 5' parvis skarvade med hjälp av en skarvhylsa 5". Detta arrangemang medger användning av bergbultar av stor total längd även vid trånga orter, vilka annars skulle begränsa längden av en dragstâng i ett stycke. Invändigt, innerst, i 72767 .dom 2004-05-24 10 15 20 0 0 0 00 000000 0 0 0 00 00 0 I 00 0000 00 0 0 00 0 00 0 00 00 000 0 0000 000 00 0000000 0 00 0 0000 00 0 0 0 0 0 0 0 527 107 borrhålet 3 avslutas det rörformiga bultpartiet 4 med en avslutningshylsa 7.Description of exemplary embodiments In Fig. 1, reference numeral 1 refers to a rock structure in which a rock bolt 2 is inserted into a borehole, the inner wall of which is designated 3. The rock bolt 2 comprises a tubular expandable bolt portion 4 and a tie rod 5, which connects to the tubular bolt portion 4 via an adapter sleeve 6. Figure 1 shows a tie rod in the form of a number of pipe sections 5 'spliced in pairs by means of a splice sleeve 5 ". This arrangement allows the use of rock bolts of large total length even in narrow places, which limit the length of a tie rod in one piece. 0000 000 00 0000000 0 00 0 0000 00 0 0 0 0 0 0 0 527 107 the borehole 3 terminates the tubular bolt portion 4 with a termination sleeve 7.

På borrhålets 3 utsida är såsom sedvanligt anbragt en berg- bricka 8, vilken genom förspänning av dragstàngen 5 utövar en inàtverkande stabiliserande tryckkraft mot bergstrukturens l yttre del.As usual, a rock washer 8 is arranged on the outside of the borehole 3, which, by prestressing the drawbar 5, exerts an influential stabilizing compressive force against the outer part of the rock structure.

I fig. l betecknas med 9 en spricka i bergstrukturen, för att i viss mån illustrera bergstrukturens 1 inneboende instabili- tet. Enligt uppfinningen föranleder rörelser i bergstrukturen, vilka tenderar att förskjuta bergbrickan 8 axiellt utåt, dvs. till höger i fig. 1, och vilka utsätter bergbulten för en tillräckligt hög kraft, en glidning av det rörformiga bultpar- tiet 4 mot borrhálets 3 innervägg. I synnerhet inträffar detta om den på bergbulten, av det rörliga partiet av bergstruktu- ren, utövade kraften överskrider ett minimivärde.In Fig. 1, 9 denotes a crack in the rock structure, in order to illustrate to some extent the inherent instability of the rock structure 1. According to the invention, movements in the rock structure cause which tend to displace the rock washer 8 axially outwards, i.e. to the right in Fig. 1, and which subject the rock bolt to a sufficiently high force, a sliding of the tubular bolt portion 4 against the inner wall of the borehole 3. This occurs in particular if the force exerted on the rock bolt, by the moving part of the rock structure, exceeds a minimum value.

På detta sätt sker en kontrollerad eftergivning av bergbulten genom glidningsrörelsen, varför bergbulten därigenom förmår att motstå stora krafter respektive rörelser hos strukturen utan att haverera.In this way, a controlled yield of the rock bolt takes place through the sliding movement, which is why the rock bolt is thereby able to withstand large forces and movements of the structure without failing.

I fig. 2 visas en anordning 14 för mätning av friktionskrafter som är aktuella för en viss typ av expanderbara bergbultar i samband med en viss bergstruktur. Denna anordning är avsedd vid dimensionering av bergbultar enligt uppfinningen och i synnerhet längden av det rörformiga bultpartiet.Fig. 2 shows a device 14 for measuring frictional forces which are relevant for a certain type of expandable rock bolts in connection with a certain rock structure. This device is intended for dimensioning rock bolts according to the invention and in particular the length of the tubular bolt portion.

Enligt uppfinningen företas en process för att bestämma den effektiva längden av ett rörformigt bultparti av en bergbult före insättning av ett antal bergbultar i en bergstruktur för att stabilisera en bergssida såsom t ex vid tunnelbyggnad eller ortdrivning vid gruvverksamhet. 72767.d0C; 2004-05-24 10 15 20 0000 0 0 0 0 00 0 0000 0 0 0 0 0000 J. Z N LH 00 0 0000 0 0 00 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 00 000 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 0000 0 527 107 šß Mätningen går till så att ett provexemplar i form av en berg- bult 10 med ett rörformigt bultparti av en förutbestämd längd insätts i ett borrhål 12 i ifrågavarande bergstruktur 13.According to the invention, a process is undertaken for determining the effective length of a tubular bolt portion of a rock bolt before inserting a number of rock bolts into a rock structure to stabilize a rock side such as, for example, in tunnel construction or local drift in mining operations. 72767.d0C; 2004-05-24 10 15 20 0000 0 0 0 0 00 0 0000 0 0 0 0 0000 J. ZN LH 00 0 0000 0 0 00 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 00 000 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 0000 0 527 107 šß The measurement is made so that a sample in the form of a rock bolt 10 with a tubular bolt portion of a predetermined length is inserted into a borehole 12 in the rock structure 13 in question.

Längden av det rörformiga bultpartiet väljs lämpligen så att glidning av bergbulten säkert erhålles vid en kraft som under- stiger flytgränsen för det rörformiga bultpartiet. Skulle flytgränsen uppnås innan glidning uppnås väljs en ny bergbult med ett kortare rörformigt bultparti 11.The length of the tubular bolt portion is suitably selected so that sliding of the rock bolt is safely obtained at a force which is less than the yield strength of the tubular bolt portion. Should the yield strength be reached before sliding is achieved, a new rock bolt with a shorter tubular bolt portion 11 is selected.

Anordningen för mätning 14 inkluderar en dragstång 15 för anslutning till det expanderade rörformiga bultpartiet, ett stödparti 16 för anliggning mot bergstrukturens sida, en ingreppsdel 17 för ingrepp med dragstången 15 samt en drag- mekanism 18, vilken t ex med hydrauliska medel anbringar en dragkraft på bergbulten 9. En styrenhet 19 avkänner pålagd dragkraft och detekterar när glidning sker, och vid vilken dragkraft detta sker.The measuring device 14 includes a drawbar 15 for connection to the expanded tubular bolt portion, a support portion 16 for abutment against the side of the rock structure, an engaging member 17 for engaging the drawbar 15 and a draw mechanism 18 which, for example by hydraulic means, applies a draw force to the rock bolt 9. A control unit 19 senses applied traction and detects when sliding takes place, and at what traction this takes place.

Utgående från resultaten från mätningen, vilka kan överföras till friktionskraft per längdenhet rörformigt bultparti, kan bergbultar dimensioneras med adekvata längder av rörformigt bultparti så att en dragkraft, innebärande glidning, för den valda bergbulten med rörformigt bultparti av vald längd såsom exempel motsvarar ca 60 - ca 90% av nämnda flytlast. Val av adekvat längd kan som exempel göras praktiskt genom listor, diagram eller dylikt.Based on the results of the measurement, which can be transmitted to frictional force per unit length of tubular bolt portion, rock bolts can be dimensioned with adequate lengths of tubular bolt portion so that a tensile force, involving sliding, for the selected rock bolt with tubular bolt portion of selected length corresponds to about 60 - approx. 90% of said buoyancy load. Selection of adequate length can, for example, be made practical through lists, diagrams or the like.

I figur 3 illustreras en sekvens för genomförande av förfaran- det enligt uppfinningen.Figure 3 illustrates a sequence for carrying out the method according to the invention.

Position 20 indikerar sekvensens start.Position 20 indicates the start of the sequence.

Position 21 avser insättning och expandering av en rörformig bergbult med viss förutbestämd längd i ett förborrat borrhål i en bergstruktur.Heading 21 relates to the insertion and expansion of a tubular rock bolt of a predetermined length in a pre-drilled borehole in a rock structure.

Position 22 avser axiell dragning av bergbulten i riktning 72767.d0C; 2004-05-24 10 15 20 s 2 7 1 o 7 - If? - Ilší 7 utåt.Heading 22 refers to the axial pull of the rock bolt in the direction 72767.d0C; 2004-05-24 10 15 20 s 2 7 1 o 7 - If? - Ilší 7 utåt.

Position 23 avser detektering av glidning av bergbulten samt den dragkraft, vid vilken glidning uppkommer.Heading 23 relates to the detection of slippage of the rock bolt and the traction force at which slippage occurs.

Genom den streckade linjen 26 antyds att ett flertal drag- prover kan utföras Position 24 avser beräkning av längd av rörformiga bultparti vid en bergbult, antingen genom manuell kontroll i tabeller, diagram etc. eller automatiskt genom en krets ansluten till styrenheten. Detta utförs utgående från dragprovet eller drag- proverna samt tillhörande detekteringar utförda i positionerna 22 - 24.The dashed line 26 indicates that a plurality of tensile tests can be performed. Position 24 refers to the calculation of the length of tubular bolt portions at a rock bolt, either by manual control in tables, diagrams, etc. or automatically by a circuit connected to the control unit. This is performed on the basis of the tensile test or tensile tests and associated detections performed in positions 22 - 24.

Position 25 avser sekvensens avslutning.Position 25 refers to the end of the sequence.

Uppfinningen kan varieras inom ramen för patentkraven. Sålunda kan anordningen för utförande av förfarandet vara utformad annorlunda så länge den inkluderar medel för att utöva en dragkraft, detektera glidning och registrera dragkraft vid glidning.The invention can be varied within the scope of the claims. Thus, the device for performing the method may be designed differently as long as it includes means for exerting a traction force, detecting sliding and recording traction force during sliding.

Det föredras att flytlasten används som referens vid dimensio- neringen av bergbultar enligt uppfinningen. Det utesluts emel- lertid inte att även andra för en bergbult signifikanta värden kan utnyttjas vid dimensioneringen. Exempelvis skulle bergbul- tens brottlast kunna utnyttjas, varvid bergbultens rörformiga parti skulle kunna dimensioneras för att ha en längd motsva- rande en friktionskraft, utgörande en viss bestämd andel av brottlasten. Det utesluts inte heller att dimensioneringen utgår från att friktionskraften ska utgöra en viss bestämd andel av ett signifikant värde för bergets hàllfasthet.It is preferred that the buoyancy load is used as a reference in the dimensioning of rock bolts according to the invention. However, it is not excluded that other values significant for a rock bolt can also be used in the dimensioning. For example, the breaking load of the rock bolt could be utilized, whereby the tubular portion of the rock bolt could be dimensioned to have a length corresponding to a frictional force, constituting a certain determined proportion of the breaking load. It is also not excluded that the dimensioning is based on the frictional force constituting a certain determined proportion of a significant value for the rock's strength.

Bergbulten enligt uppfinningen kan vara av olika utföranden.The rock bolt according to the invention can be of different designs.

Det utesluts t ex inte att en bergbult enligt uppfinningen omfattar fler än ett rörformigt bultparti anordnade efter varandra. 72767 .d0C,' 2004-05-24It is not excluded, for example, that a rock bolt according to the invention comprises more than one tubular bolt portion arranged one after the other. 72767 .d0C, '2004-05-24

Claims

A method for providing a rock bolt (2) for rock bolting, wherein a rock bolt (2) having a tubular bolt portion (4) with a closed cross section is inserted and expanded to abut in a borehole (3) in a rock structure (1), characterized in that - the length of the tubular bolt portion (4) is determined so that maximum frictional force when pulling in a borehole (3) for a rock bolt with a tubular bolt portion of this length, below - a predetermined maximum value rises.

Method according to claim 1, characterized in that - the length of the tubular bolt portion (4) is determined on the basis of a measurement or measurements made (-a) when drawing at least one rock bolt (10) with a tubular bolt portion (11 ) of a fixed length in boreholes (12) in the same or in a corresponding rock structure.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that - said predetermined value is the floating load of the tubular bolt portion.

Method according to claim 3, characterized in that - the length is set so that said maximum calculated frictional force is set to about 60 - cza 90% of said buoyancy load.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that - said length is determined so that the minimum frictional force in a borehole for a rock bolt (2) with a tubular bolt portion (4) of this length exceeds a predetermined minimum value. 72767 .dOCI 2004-05-24 10 15 20 527 107 šßš * 9

Rock bolt (2), including a tubular bolt portion (4) with closed cross section for insertion and expansion into abutment in a borehole (3), characterized in that - the length of the tubular bolt portion (4) is dimensioned so that maximum frictional force when pulling in a borehole for a rock bolt with a tubular bolt portion of this length, is less than a predetermined maximum value.

Rock bolt according to claim 6, characterized in - that the length of the tubular bolt portion (4) is determined on the basis of at least one measurement performed when drawing at least one rock bolt with a tubular bolt portion of a certain length in boreholes in the same or in a corresponding rock structure.

Rock bolt according to claim 6 or 7, characterized in that - said predetermined value is the floating load of the tubular bolt portion.

Rock bolt according to claim 8, characterized in that - the length is dimensioned so that said maximum frictional force constitutes approximately 60 - approximately 90% of said buoyancy load.

Rock bolt according to any one of claims 6 - 9, characterized in that - said length is dimensioned so that the minimum frictional force in a borehole for a rock bolt (2) with a tubular bolt portion (4) of this length exceeds a predetermined minimum value. 72767 .doC; 2004-05-24