JP2006526093A - ロックボルトの制御された拡張 - Google Patents

Abstract

本発明は、拡張すべきロックボルトに圧力源を手動接続することを含む、圧力媒体によって拡張可能なロックボルトを手動設置する方法に関する。本方法は、作業者が操作手順を開始してロックボルトを予定の圧力に加圧する段階と、予定の時間間隔の間予定の圧力を維持することを保証する段階とを含む。本発明はまた制御システムおよび該制御システムを備えた装置に関する。

Description

本発明は、圧力によって拡張可能なロックボルトの改良された手動設置方法及び装置に関するものである。

トンネル掘削はしばしば、作業者が例えばロックボルト及び他の形式のロック支持体を手動で設置する必要のある狭いスペースにおいて行われる。ロックボルトの手動設置は、作業者が設置装置をロックボルトに手動で接続することを含んでいる。設置装置は、ロックボルトの加圧を行なうポンプシステムに接続した設置アームを備えている。

加圧において、圧力媒体、例えば水は、ポンプシステム及び一層特に高圧ポンプによってロックボルト内に押し込まれ、それによりロックボルトは拡張するようになる。ロックボルトの拡張にはある一定のレベルまで加圧が必要であり、またこの圧力は、ロックボルトを拡張させるのに十分な時間の間維持される。

ロックボルトの加圧に用いられるポンプシステムは通常、性能の低い制御システムを備え、単に高圧ポンプからの圧力を、規定の設置レベルで一定に維持するようにするだけである。必要な圧力はロックボルトの形式に依存するが、しばしば２４０又は３００バールである。

ロックボルトと高圧ポンプとの間には三路弁が設けられ、この弁の機能は、加圧時にロックボルトへ流体の流れを開放すること、設置の完了時にポンプから野流体の流れを止めること、及び注入された液体からロックボルトを出すことにある。三路弁は作業者がハンドルで操作される。

ロックボルトのこの手動設置に伴う問題点は、設置操作が作業者にとって取り扱うのが難しいということにある。作業者は設置装置におけるハンドルを押したり引いたりして圧力を加えるので、圧力はしばしば止まったりし得、また作業者にとって一定の圧力をどの程度の時間維持し、それによりロックボルトの拡張をどの程度行うかを決定するのが難しい。結局、作業者はしばしば、ロックボルトを手動で設置する際の経過時間を過大評価し、それにより設置操作を止めるのが早すぎる傾向となる。従ってロックボルト打ちにおいては、ロックボルトの幾つかが不十分に拡張されることになり、ロック（岩盤）を支持する特性の問題や不適切な信頼性となる。

従って、ロックボルトの手動設置を簡単化し改良する装置及び方法を提供することが望ましい。

本発明の目的は、上記の問題点を解決する装置及び方法を提供することにある。一層特に、本発明の目的は、ロックボルトを設置する設置処置が常に完了される手動ロックボルト打ちの改良された方法及び装置を提供することにある。本発明の別の目的は、拡張可能なロックボルトが正しく設置されたかどうかについてのすべての不明確さを除去する手動ロックボルト打ちの装置及び方法を提供することにある。

これら及びその他の目的は、請求項１に記載の拡張可能なロックボルトの手動設置方法によって本発明に従って、及び請求項８に記載の制御システムに従って達成される。

本発明に従って、上記の目的は、拡張すべきロックボルトに圧力源を手動接続することを含み、作業者が操作手順を開始してロックボルトを予定の圧力に加圧する、拡張可能なロックボルトの加圧による手動設置方法によって達成される。予定の圧力は、設置中予定の時間間隔の間維持されることが保証される。それにより、作業者は、ロックボルトの設置を誤って中断することで早過ぎるのを防止され、そしてロック支持の特性が保証され得る。しかし、作業者は、例えば漏れなどを発見した場合に、リセットボタンを故意に押すことによって設置を止めることができる。

本発明の一つの実施形態に従って、設置操作手順がうまく行われる際には信号が発生される。それにより作業者は、ロックボルトの拡張をどの程度長く行うかを自分で評価する必要がなく、それによって拡張を早過ぎて止める危険はなくなる。

本発明の別の実施形態に従って、設置操作手順がうまく行われなかった際には、信号及び好ましくはエラーメッセージが発生される。それにより、作業者は、設置が失敗したことを知ることができ、設置をやり直すことができる。それによりロックボルトの設置の保証された特性が得られる。

本発明の別の実施形態に従って、予定の時間間隔の間の予定の圧力が指示された圧力レベル以下である場合に、タイマー又は時間を測定する他の手段はクリアーされ、そして再び指示された圧力レベルに到達すると再始動される。それにより、ロックボルトを完全に拡張するのに必要な圧力が規定の時間間隔の間実際に維持されるのを保証する。

本発明の別の実施形態に従って、予定の時間間隔が経過するまで、設置するのに使用したチャック又は別の手段がロックボルトの把持を維持する。それにより、ロックボルトの確かで信頼できる設置が行われる。

本発明の別の実施形態に従って、設置の始動において、操作手順の開始される前のある一定の時間間隔の間、作業者による操作が必要である。それにより、作業者がシステムにおける全ての起こり得る故障を監視できるある一定の時間が与えられ、その間、作業者は操作手順の開示を阻止できる。

本発明はまた、拡張可能なロックボルトの手動設置用の制御システムに関し、それにより上記したものに相応した利点が得られる。

別の利点は、本発明の別の観点において得られ、そして以下の説明から明らかとなる。

以下、図１を参照して本発明による拡張可能なロックボルトの手動設置について説明する。作業者１は、設置アーム２を有するロックボルト設置用の設置装置を取り扱い、設置アーム２の一端部にはハンドル３を備え、また他端部には設置チャック４を備えている。設置アーム２は、水のような圧力媒体をロックボルト６へ送り込む高圧ポンプ５に接続されている。例えばハンドル３を押すことによって、作業者１は設置操作手順を開始し、そして好ましくは高圧ポンプ５に設けられるリセットボタンを押さない限り中断しない。

ロックボルトの設置が完了したかどうかを作業者自身が決めなければならず、そしてロックボルトがどの程度拡張したかを作業者自身が評価しなければならない先行技術と違って、本発明によれば、作業者１は単に設置操作手順を開始することが必要であるだけである。

図２を参照して、以下、設置操作手順を簡潔にするためにロックボルトの拡張処理について簡単に説明する。１で示す段階では、ロックボルトに水（又は他の液体）が充填され、それにより圧力はあまり高い必要はない。その後、普遍的に変形するための圧力制限は２で示すように超過される。普遍的な変形が生じると、段階３において、圧力は幾分降下し、そして段階４においてロックボルトの切れ込みは広がり、押圧されて岩盤に接触する。段階４において、岩盤に弾性歪みも生じる。設置の臨界段階である最終段階では、圧力は規定限界に達する。そして穿孔内でロックボルトが完全に拡張できるようにするために、圧力は予定の時間間隔の間、典型的には６秒間個のレベルに維持されるべきである。ボルトが異なれば圧力も異なる必要があり、同種のロックボルトでも抵抗は幾分変動し得る。しかし、通常は３００バールより僅かに高い圧力で十分である。

本発明による制御システム７は、主要機能として、図２に示す操作周期が作業者１によって手動的に中断され得ないのを保証することにある。従って、作業者１はハンドル３の操作（ｌｅｔｔｉｂｇ ｇｏ）によって設置操作を中断できない必要があり、設置操作手順は、たとえ作業者１がハンドル３を解放しても続く。

制御システム７は図１に高圧ポンプ５に接続した別個のユニットとして概略的に示されているが、しかし制御システム７は高圧ポンプ５の一部を構成しても或いは例えばポンプシステムにおけるどこかの部分を形成してもよい。制御システム７は、規定の時間が経過した時に高圧ポンプ５のリレースイッチを遮断する手段、例えばタイマーを備えている。ロックボルトは、段階５に示す時間間隔の間、例えば６秒間、予定の圧力で加圧されるべきであり、そしてこの時間が経過するまでチャック４はロックボルト６の把持を緩めない。この段階において圧力が指示圧力以下に下がると、タイマーはリセットされ、そして再び指示圧力に戻ると再始動される。

設置操作は図３のフローチャートに示す以下の段階から成っている。すなわち段階１００では、作業者は拡張すべきロックボルトに圧力源を手動で接続する。段階１０２では、作業者は操作手順を開始し、それによりロックボルトを予定の圧力に加圧させる。そして段階１０４では、制御システム７は、予定の時間間隔の間予定の圧力を維持することを保証し、これは作業者によって影響され得ない。

例えば、作業者がロックボルトに対して設置装置におけるハンドルを押した時に、ハンドルにおけるセンサーが制御システム７へ信号を送り、それにより、設置操作手順が開始される。センサーは、高圧ポンプ５を制御する制御システム７に接続される。そして制御システム７は例えばタイマーによって時間測定を開始し、そしてロックボルトにおいてある一定の時間の間に設定圧力に達するのを制御する（時間及び圧力は図２における段階５に相応している）。予定の時間間隔が経過すると、予定の時間の経過時にタイマーから信号を受けるリレーは圧力源、例えば高圧ポンプ５を遮断する。時間測定は機械的ユニットで管理される必要がないが、当然ソフトウエアによって選択的に行われる。予定の時間が経過すると、作業者は、設置の完了したことを知ることができ、そしてロックボルトが正しく設置されていることを確認する。

従って上記で説明した三路弁は本発明においては省略でき、例えばセンサーに代えることができる。

例えばロックボルトに孔がない場合にしばしばロックボルトが拡張されないことが生ずる。その場合には、圧力はすぐに指示値に達し、通常のように予定の時間間隔の後操作手順は中止される。しかし、ロックボルトは拡張されず、穿孔内に一部拡張したロックボルトが留まる危険はない。それにより作業者は、ロックボルトが欠陥であり、それでロック支持の特性が常に管理され得ることを承知している。

また、制御システム７は、例えばロックボルトが漏れている場合のように、ロックボルトにおける予定の圧力が到達できない時に起こる状況を処理する。作業者は設置アームのハンドル又は高圧ポンプ自体におけるリセットボタンなどを押して高圧ポンプを止めることができる。代わりに、機能は、例えば予定の圧力が達成されかつ予定の時間間隔の間保持される予定の最大時間間隔内に操作手順の行われるのをタイマーで制御する場合に実行され得る。それでタイマーは総設置時間に関する時間間隔に設定され、そしてこの時間間隔を越えると、設置操作手順は中断される。重要なこととしては、設定した総設置時間間隔は、作業者が承知することなしにロックボルトの設置が早くに中断され得るので、あまりに短くは設定されない。制御システム７がこのような最大設置時間（その時間の後に設置操作手順の止められる）を備える場合には、最大時間の経過したことを作業者に警告するために、ある一定の信号が発生され得る。さらに、作業者にはエラーメッセージ、例えば“設置失敗”が示され得る。それで作業者はシステムを再始動（リセット）する必要がある。

上記の機能は、圧力が決して予定の必要にレベルに到達しない場合に用いられ得るが、必要に時間の経過する前に圧力がこのレベル以下に突然降下した場合にも用いることができる。それでロックボルトは正確に設置されず、単に部分的に拡張され、そして制御システム７は作業者に警告する。部分的に拡張したボルトは、例えばロックボルトが漏れ始めている場合やポンプシステムに漏れが生じた場合に生じる。作業者は本発明に従ってリセットボタンを押して手動で設置を止めることができ、或いはエラーメッセージ又は信号が示されるので、ロックボルトが正しく設置されていない場合を常に知ることができる。

作業者が誤って設置操作手順を開始する場合、例えば作業者がチャック内にロックボルトなしで設置操作手順を開始する場合には、代わりの実施形態では制御システム７はこの状態を感知する。制御システム７は、圧力の増加が正常であることを制御し、これは例えばロックボルトがない場合にはそうではない。それで制御システム７は操作手順を中断し、操作手順を直ちに再開始することができる。代わりの実施形態では、設置の開始は、ある一定の予定の時間間隔中に作業者が操作する必要があり、例えば作業者は、操作手順が開始される前、例えば２秒間にハンドルを押す必要があり、そして固定するように命令され、もはや作業者は中断させることができない。この始動段階において操作手順自体を開始する前に、作業者は例えばポンプシステムに漏れがあるかどうかを確認する時間があり、それで操作手順の開始を阻止することができる。

本発明の実施形態においては、制御システム７はまた正しく設置されたボルトの数を計数するカウンターを備えることができる。これは、ある一定の数のロックボルトが設置されたことすなわち統計が望ましいことが臨界的に重要である場合には有利であり得る。

本発明に従って、ロックボルトの拡張は誤って早過ぎて中断されることがなく、それにより岩盤へのロックボルトの固着が低減され、それにより岩盤の支持を不完全にさせる危険はない。

さらに、本発明によって、拡張可能なロックボルトが正しく設置されたかどうかについて作業者の不安は全て回避され得る。本発明に従って、作業者は常に、設置がうまくいったかどうかを知ることができる。

本発明によれば制御システム７は、ロックボルト６が規定の圧力で加圧され、そしてその圧力が規定の要求された時間間隔の間保持されることを保証する。これによってロックボルトの非常に信頼できる手動設置が行われる。

本発明は、特性を追及するために個々のボルトに対して圧力及び時間を蓄える可能性を提供する。

ロックボルトの手動設置を示す図。 ロックボルトを拡張する拡張プロセスを概略的に示すグラフ。 本発明に従って設置操作手順を示すフローチャート。

Claims (16)

1. 拡張すべきロックボルトに圧力源を手動接続することを含む拡張可能なロックボルトの加圧による手動設置方法において、
   作業者が操作手順を開始してロックボルトを予定の圧力に加圧する段階と、
   上記操作手順によって予定の時間間隔の間予定の圧力を維持する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 操作手順がうまく行われている時に信号が発生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 操作手順がうまく行われていない時に信号が発生されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 操作手順がうまく行われている時にエラーメッセージが発生されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 予定の時間間隔における予定の圧力が規定の圧力レベルより低い場合に、タイマーがクリアーされ、そして再び規定の圧力レベルに達した時にタイマーが再始動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 予定の時間間隔が経過する前に、設置するのに使用したチャックがロックボルトの把持を解放しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 設置の始動において、操作手順の開始される前のある一定の決められた時間間隔の間、作業者による操作が必要であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 拡張可能なロックボルトを加圧することで手動設置するため圧力源に接続する制御システムにおいて、
   制御システム（７）が、
   ロックボルトを予定の圧力に加圧することを保証する手段と、
   予定の時間間隔の間上記圧力を維持することを保証する手段と、
   を備えることを特徴とする制御システム。
9. 圧力を保証する上記手段が、予定の圧力の持続時間を測定するように構成したセンサーを備えていることを特徴とする請求項８に記載の制御システム。
10. 予定の時間間隔における所望の圧力が所与の圧力レベルより低い場合に、タイマーがクリアーされるように構成され、そして再び所与の圧力レベルに達した時にタイマーが再始動されるように構成されることを特徴とする請求項９に記載の制御システム。
11. 制御システム（７）が、設置の中断を可能にするリセットボタンを備えていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の制御システム。
12. 制御システム（７）が、正しく設置したロックボルトの数を計数するカウンターを備えていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の制御システム。
13. 制御システム（７）が、設置のうまく行われた時に信号を発生するように構成した手段を備えていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の制御システム。
14. 制御システム（７）が、設置のうまく行われなかった時に信号を発生するように構成した手段を備えていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の制御システム。
15. 操作手順がうまく行われなかった時にエラーメッセージが発生されることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の制御システム。
16. 圧力源を備えた圧力媒体及び拡張可能なロックボルトに手動結合する手段によって拡張可能なロックボルトを設置する装置において、
    請求項８〜１５のいずれか一項に記載の制御システム（７）を有することを特徴とするロックボルトの設置装置。
    
    

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