Przedmiotem wynalazku jest upodatniona kotew górnicza osadzona w otworze punktowo, stosowana do zabezpieczenia wyrobisk górniczych.Stan techniki. W okreslonych warunkach geologiczno-górniczych do zabezpieczenia wyrobisk górniczych znajduje zastosowanie obudowa o dzialaniu kotwiacym. Obudowe te stosuje sie w celu spiecia warstw skalnych, podwieszania slabych skal do skal mocnych oraz przypiecia skal znajdujacych sie w strefie spekanej do skal bedacych poza ta strefa. Kotwienia dokonuje sie za pomoca kotwi skladajacej sie z trzech podstawowych elementów, to jest z zerdzi, glowicy i podkladki. Zerdz wykonuje sie najczesciej z preta stalowego, liny lub wlókna mineralnego nasyconego tworzywem sztucznym. Glowica stanowi element laczacy zerdz kotwi ze sciankami otworu kotwiowego. Glowica moze byc stalowa, z tworzywa sztucznego, betonu itp.Wyróznia sie mocowanie punktowe lub ciagle kotwi w otworze. Mocowanie punktowe polega na tym, ze zerdz kotwi jest osadzona w otworze na niewielkim odcinku tego otworu w poblizu jego dna. Natomiast mocowa¬ nie ciagle uzyskuje sie przez wypelnienie przestrzeni miedzy zerdzia kotwi, a sciankami otworu kotwiowego substancja laczaca otwór z zerdzia kotwi na calej dlugosci otworu. Do mocowania punktowego uzywa sie specjalnych glowic rozpreznych lub ladunków zywicznych. Rozprezenie glowicy uzyskuje sie za pomoca klina wbijanego w rozcieta koncówke zerdzi w czasie osadzania kotwi w otworze, sa to tak zwane kotwie klinowe lub rozpieranie klinem szczek glowicy podczas wywolywania naciagu wstepnego kotwi, sa to tak zwane kotwie ekspansywne. Praca kotwi rozpreznych polega na tym, ze wraz ze wzrostem obciazenia zerdzi, wzrastaja sily rozpierajace szczeki glowicy, a tym samym zwiekszaja sie naciski jednostkowe tych szczek na scianki otworu kotwiowego. Przy czym jednoczesnie nastepuje wysuw kotwi z otworu, a wiec przemieszczenie glowicy kotwi w kierunku poczatku otworu kotwiowego. Osadzenie punktowe kotwi przy uzyciu ladunków zywicznych polega na tym, ze po zniszczeniu tego ladunku zerdzia kotwi mieszanina zywiczna wypelnia wolna przestrzen miedzy zerdzia a otworem kotwiowym w poblizu dna otworu i laczy zerdz ze sciankami otworu. W tym przypadku wraz ze wzrostem obciazenia kotwi nastepuje zerwanie zerdzi albo przerwanie przyczepnosci mieszaniny zywicznej ze sciankami otworu lub zerdzia. Jak z powyzszego wynika w obu przypadkach wspólpraca kotwi jest sztywna.2 121956 W wyrobiskach górniczych zwlaszcza eksploatacyjnych, na skutek przesuwania sie frontu wybierania oraz wstrzasów spowodowanych tapaniami lub robotami strzalowymi, wystepuja drgania i rozwarstwianie skal. Zjawi¬ ska te powoduja na przemian wzrost i spadek obciazen kotwi potrzebny do utrzymania statecznosci skal skotwio- nych. Nastepstwem tych zjawisk jest niszczenie struktury skal i powstawania zawalów zagrazajacych bezpieczen¬ stwu pracy i ludzi.Wyeliminowanie tych szkodliwych zjawisk mozna uzyskac przez nadanie kotwiom podatnosci sprezystej, a korzystniej elastosprezystej. Podatnosc elastosprezysta uzyskano dotychczas przez zastosowanie kotwi z glowi¬ cami elastycznymi wykonanymi z gumy. Praca tych kotwi polega na tym, ze w czasie zmiany obciazen glowica jest sprezana lub rozprezana i nie ulega przemieszczeniu w otworze kotwiowym. Kotwie te nie znalazly szerszego zastosowania ze wzgledu na trudnosci uzyskania potrzebnych parametrów materialu sluzacego do wykonania glowic elastycznych.Wada kotwi z gumowymi glowicami elastycznymi jest równiez to, ze material glowicy starzeje sie i na skutek tego nastepuje utrata przyczepnosci glowicy do scianek otworu co powoduje spadek nosnosci kotwi.Poniewaz nie ma mozliwosci prowadzenia obserwacji zainstalowanej kotwi w otworze, nie jest znany moment utracenia przez glowice kotwi jej podatnosci sprezystej.Istota wynalazku. Przedmiotem wynalazku jest upodatniona kotew górnicza osadzona punktowo w otwo¬ rze kotwiowym za pomoca glowicy nieelastycznej, rozpreznej, klejowej lub betonowej, skladajaca sie z zerdzi stalowej lub z tworzywa sztucznego i elementu upodatniajacego. Zgodnie z wynalazkiem kotew ta ma element upodatniajacy umieszczony na wystajacej z otworu kotwiowego czesci zerdzi miedzy poczatkiem tego otworu, a koncówka zerdzi sluzaca do przenoszenia obciazen kotwy. Element upodatniajacy nadaje kotwi przydatnosc, umozliwiajaca przenoszenie drgan skotwionej skaly bez przemieszczania sie glowicy w otworze kotwiowym, co zabezpiecza stala wspólprace kotwy z górotworem. Element ten zapewnia ciagle obciazenie kotwy, co jest szczególnie wazne w wyrobiskach wybierkowych, poniewaz na skutek przesuwania sie frontu wybierania, skaly stropowe ulegaja drganiom.Podobnie podczas drgan górotworu wywolanych robotami strzalowymi element upodatniajacy zapobiega wysunieciu sie kotwy z górotworu. Umieszczenie elementu upodatniajacego na zewnatrz górotworu umozliwia jego obserwacje, a w przypadku uszkodzenia pozwala na wymiane. Element upodatniajacy nie musi posiadac przyczepnosci do scianek otworu i moze byc wykonany zarówno z materialu elastycznego np. gumy, tworzywa sztucznego, jak równiez z materialu sprezystego np. ze stali. Zastosowanie elementu upodatniajacego kotew osadzona punktowo, polepsza wspólprace kotwy z górotworem i statecznosc wyrobiska, zwieksza bezpieczen¬ stwo pracy ludzi i maszyn w wyrobiskach górniczych. W zaleznosci od potrzeb i mozliwosci technicznych opraco¬ wano nastepujace rozwiazania konstrukcyjne elementu upodatniajacego.Element upodatniajacy wykonany z materialu elastycznego ma ksztalt pierscienia dla podkladek kotwio- wych okraglych lub ksztalt graniastoslupa z otworem na zerdz kotwy dla podkladek wielokatnych. Praca tego elementu polega na tym, ze podczas wzrostu obciazenia kotwy, element ten jest sprezany, natomiast w zmniejszenia sie obciazenia, element rozpreza sie utrzymujac naciag wstepny kotwy.Innym elementem upodatniajacym jest element wykonany z materialu sprezystego skladajacy sie z czesci zewnetrznej i wewnetrznej, przy czym czesc zewnetrzna, sluzaca do osadzenia w niej czesci wewnetrznej, ma wykonany otwór stozkowy o kacie nachylenia tworzacej stozka wiekszym od kata tarcia materialu miedzy zewnetrzna i wewnetrzna czescia, natomiast czesc wewnetrzna jest pierscieniem przecietym wzdluz tworzacej stozka bedacego zewnetrzna powierzchnia tej czesci, a kat nachylenia tworzacej jest wiekszy od kata tarcia materialu miedzy jedna a druga czescia.Praca tego elementu upodatniajacego polega na tym, ze podczas wzrostu obciazenia kotwy w czesc zew¬ netrzna wciskana jest czesc wewnetrzna, która ulega sprezaniu, a w chwili zmniejszenia obciazenia kotwy, pier¬ scien ten rozpreza sie i kotew utrzymuje naciag.Kolejnym elementem upodatniajacym jest element wykonany z materialu sprezystego skladajacy sie z dwóch czesci, przy czym zewnetrzna czesc, identyczna jak w przykladzie poprzednim, sluzaca do osadzenia w niej wewnetrznej czesci, ma wykonany otwór stozkowy o kacie nachylenia tworzacej stozka wiekszym od kata tarcia materialu miedzy zewnetrzna a wewnetrzna czescia, natomiast wewnetrzna czesc jest wykonana w postaci pierscienia, którego odcinek powierzchni zewnetrznej wchodzacy w otwór stozkowy czesci zewnetrznej ma powierzchnie podobna do fragmentu powierzchni elipsoidy i posiada wyciecia co najmniej dwa, korzystnie wykonane symetrycznie, wzdluz tworzacej tej powierzchni. W czasie wzrostu obciazenia kotwy, czesc wewnetrz¬ na jest wciskana' do czesci zewnetrznej i dzieki wycieciom czesc podobna do elipsoidy jest sprezana, a w chwili zmniejszenia obciazenia rozprezana.Nastepnym elementem upodatniajacym jest element wykonany z materialu sprezystego w postaci resora wygietego z plaskownika z otworem na zerdz kotwy. Element ten moze byc stosowany jako jednoczesciowy lub wieloczesciowy i wtedy poszczególne czesci krzyzuja sie w miejscu przenikania przez nie zerdzi kotwi.121 956 3 Odmiennym od poprzednich elementów jest element upodatniajacy wykonany z materialu sprezystego w postaci resora w ksztalcie podobnym do trójkata z otworem na zerdz i korzystnie z obcietymi narozami.Kolejnym elementem upodatniajacym jest element wykonany z materialu sprezystego w postaci sprezyny zwojowej sciskanej.Objasnienie figur rysunku. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na zalaczonych rysunkach na których fig. 1 przedstawia upodatniona kotew górnicza, osadzona punktowo w górotworze, fig. 2 przedstawia widok pierscieniowego elementu upodatniajacego wykonanego z materialu sprezystego, a fig. 3 - przekrój przez ten element, fig. 4 przedstawia widok elementu upodatniajacego skladajacego sie z dwóch czesci wspólpracujacych na powierzchni stozkowej, a fig. 5 - przekrój przez ten element, fig. 6 przedstawia widok elementu upodatniaja¬ cego skladajacego sie z dwóch czesci w postaci pierscieni wspólpracujacych na powierzchniach podobnych do fragmentu elipsoidy, a fig. 7 - przekrój przez element, fig. 8 przedstawia widok elementu upodatniajacego w po¬ staci resora jednoczesciowego, a fig. 9 - przekrój przez ten element, fig. 10 przedstawia widok elementu upodat¬ niajacego w postaci resora dwuczesciowego, a fig. 11 - przekrój przez ten element, fig. 12 przedstawia widok elementu upodatniajacego. w postaci resora o ksztalcie podobnym do trójkata, a fig. 13 - przekrój przez ten element, fig. 14 przedstawia widok elementu upodatniajacego w postaci sprezyny zwojowej sciskanej, a fig. 15 - przekrój przez ten element.Opis rozwiazan wynalazku. Jak uwidoczniono na fig. 1 w stropie 1 wyrobiska górniczego w odwierconym kotwiowym otworze 2 osadza sie ekspansywna kotew 3 skladajaca sie z glowicy 4 i zerdzi 5.Na wystajaca z otworu 2 czesc zerdzi 5 naklada sie upodatniajacy element 6 i zabezpiecza podkladka 7.Wystajaca z górotworu 2 czesc zerdzi 5 posiada koncówke 8 przenoszaca obciazenie tej kotwy 3. i umozliwiajaca nadawanie ruchu obrotowego zerdzi 5 w czasie wywolywania naciagu wstepnego kotwy.Element upodatniajacy 6 pokazany ponadto na fig. 2 i 3 jest wykonany z gumy jako materialu elastyczne¬ go, w ksztalcie plyty 9 z otworem, który umozliwia nalozenie go na zerdz 5 kotwy 3. Element upodatniajacy 6 umieszczony miedzy stropem 1 a podkladka 7 w czasie nadawania kotwi 3 naciagu wstepnego jest wstepnie sprezany.Na figurach 5 i 4 przedstawiono element upodatniajacy 6 z materialu sprezystego, zlozony z czesci zew¬ netrznej 10 wykonanej równiez w postaci podkladki z otworem stozkowym 11 w którym osadzona jest czesc wewnetrzna 15 bedaca pierscieniem z przecieciem 13 wzdluz tworzacej stozka.Kolejna wersja jest element upodatniajacy 6 pokazany na fig. 6 i 7, wykonany z materialu sprezystego skladajacy sie z czesci zewnetrznej 14 wykonanej równiez w postaci podkladki posiadajacej otwór stozkowy 15 w którym osadzona jest czesc wewnetrzna 16 majaca ksztalt pierscienia z wycieciami 17 i powierzchnia od strony czesci zewnetrznej 16 podobna do fragmentu powierzchni elipsoidy.Nastepny element upodatniajacy 6 jednoczesciowy wykonany z materialu sprezystego obrazuja fig. 8 i 9 i ma on postac resora 18 wygietego z plaskownika z otworem 19 na zerdz kotwi 5, oraz element upodatniajacy 6 dwuczesciowo pokazany na fig. 10 i 11 majacy postac krzyzujacych sie resorów 18 z otworem 19 na zerdz 5.Odmienny od poprzednich elementów jest element upodatniajacy 6 przedstawiony na fig. 12 i 13, wykona¬ ny z materialu sprezystego w postaci resora 20 o ksztalcie podobnym do trójkata z obcietymi narozami i z otwo¬ rem 19 na zerdz 5.Ostatnia wersja elementu upodatniajacego 6 wykonanego z materialu sprezystego jest rozwiazanie pokaza¬ ne na fig. 14 i 15 i majace postac zwojowej sprezyny 21 sciskanej.Zastrzezenia patentowe 1. Upodatniona kotew górnicza, osadzona w otworze punktowo za pomoca glowicy rozpreznej lub klinowej lub wklejanej itp. z zerdzia stalowa lub z innego tworzywa, znamienna tym, ze element upo¬ datniajacy (6) z tworzywa sprezystego ma osadzony na wystajacej z kotwiowego otworu (2) czesci zerdzi (5). 2. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi elastyczna plyta (9). 3. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi zespól dwóch czesci, z których jedna w postaci metalowej plyty (10) ma stozkowe wglebienie, w którym swa krzywoliniowa powierzchnia zewnetrzna jest osadzona druga stalowa czesc w ksztalcie lejka (12) przecietego wzdluz tworzacej jego krzywoliniowej powierzchni. 4. Kotew górnicza wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze kazda czesc elementu upodatniajacego (6) ma otwór dla zerdzi (5) usytuowany w obszarze osi symetrii wspólpracujacych powierzchni stozkowej i krzy¬ woliniowej tych czesci.4 121956 5. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi zespól dwóch czesci z których jedna w postaci metalowej plyty (14) ma stozkowe wglebienie, w którym swa krzywoliniowa powierzchnia zewnetrzna jest osadzona druga stalowa czesc w ksztalcie lejka (16) majaca kilka naciec (17) od strony wezszego konca wzdluz tworzacej jego krzywolinowej powierzchni. 6. Kotew górnicza wedlug zastrz. 5, znamienna tym, ze kazda czesc elementu upodatniajacego (6) ma otwór (19) dla zerdzi (5) usytuowany w obszarze osi symetrii wspólpracujacych powierzchni stozkowej i krzywoliniowej tych czesci. 7. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, ,z n a m i e n n a tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi plaski, stalowy wielopiórowy resor (18). 8'. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi plaski, stalowy jednopiórowy resor (18). 9. Kotew górnicza wedlug zastrz. 8, znamienna tym, ze pióra resoru (18) sa usytuowane w jed¬ nej plaszczyznie. 10. Kotew górnicza wedlug zastrz. 8, znamienna tym, ze pióra resoru (18) sa usytuowane w krzyzujacych sie co najmniej dwóch plaszczyznach. 11. Kotew górnicza wedlug zastrz. 7 lub 8, znamienna tym, ze resor (18) ma otwór (19) dla zerdzi (5) w swym obszarze srodkowym. 12. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi plaski resor (20) w ksztalcie zblizonym do trójkata. 13. Kotew górnicza wedlug zastrz. 12, znamienna tym, ze resor (20) ma otwór (19) dla zerdzi (5) na przecieciu osi swych trojga ramion. 14. Kotew górnicza wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze element upodatniajacy (6) stanowi zwojowa sprezyna (21).121956 VJ _L lit . i\\i -5- -•;. i "i k 3 :1 :i ~—" iX «7 Fig2 Fig 3 Fig 1 Fig 5 F,g7 Fig 9 Fia 11 Fig12 F-Fl 20 FigV.G-G fTl .21 21 Fig 13 Fig 15 PL