PL183980B1 - Żerdź kotwi spoiwowej - Google Patents

Abstract

Żerdź kotwi spoiwowej przeznaczonej do kotwienia górotworu, znamienna tym, że jej charakterystyka wytrzymałościowa zmienia się w funkcji odległości od jej końców, przy czym kształtuje się ją wzdłuż osi żerdzi (1) w zależności od potrzeb, w oparciu o spodziewane lokalne obciążenie układu: żerdź-spoiwo-górotwór, znanymi metodami poprzez dobór materiału, kształtu przekroju, a także obróbkę plastyczną, termoplastyczną i hartowanie.

Description

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja żerdzi kotwi górniczej przeznaczonej do kotwienia górotworu metodą wklejania, o zróżnicowanych wartościach wytrzymałości w poszczególnych przekrojach otworu wiertniczego.

Znane dotychczas kotwie spoiwowe charakteryzują się żerdziami wykonanymi z prętów lub lin o stałym przekroju na całej długości i stalą charakterystyką wytrzymałościową z wyjątkiem części końcowych, których kształt określa pełniona przez nie funkcja związana z zamocowaniem podkładki/uchwytu lub rozprowadzaniem ładunku klejowego. Żerdzie, zazwyczaj gładkie lub żebrowane, z jednej strony zakończone są naciętym gwintem albo zgrubieniem, z drugiej zaś strony ścięciem bądź też podłużnym rozcięciem w formie rozwidlenia. Żerdź kotwi wklejanych znana jest z normy BN-86/0432-30 (Górnicza obudowa kotwiowa. Elementy żerdzi kotwi wklejanych) gdzie przedstawiono wymagania i badania dotyczące elementów żerdzi o stałym, okrągłym przekroju φ 18, kotwi wklejanych ładunkami wklejającymi żywicznymi, przeznaczonych do kotwienia stropów i ociosów wyrobisk górniczych.

W przeciwieństwie do kotwi ekspansywnych, żerdzie kotwi spoiwowych podlegają nierównomiernym obciążeniom a ich wartość zależy od sztywności układu: górotwór-zerdźspoiwo, a tym samym od położenia rozpatrywanego przekroju i odległości od czynnika wymuszającego odkształcenia żerdzi. Czynnikiem wymuszającym odkształcenia żerdzi jest najczęściej ruch górotworu w kierunku wyrobiska lub bezpośrednie obciążenie żerdzi siłą skupioną pochodzącą np. od ciężaru urządzeń. W pierwszym przypadku maksymalne obciążenie kotwi wklejanej realizuje się w głębi górotworu, np. w miejscu rozwarstwienia stropu, w drugim natomiast przypadku w pobliżu miejsca przyłożenia siły. Obciążenie minimalne może osiągać lokalnie wartość zero, zwłaszcza w przypadku kotew o długich i mniej sztywnych żerdziach. Ta zdolność kotwi wklejanych do przejmowania nierównomiernych obciążeń z otaczającego ośrodka skalnego, pozwala kształtować jej nośność wzdłuż osi otworu wiertniczego w sposób zamierzony i zróżnicowany, tak, aby w przybliżeniu odpowiadała ona rzeczywistym, lokalnym obciążeniom działających na zabudowaną kotew i jednocześnie je nieznacznie przewyższała. Obciążenie działające na zabudowaną kotew określić można na podstawie pól naprężeń/przemieszczeń uzyskanych dowolną metodą analityczną uwzględniającą m.in. a) przestrzenną pracę niejednorodnego układu: górotwór-żerdź-spoiwo, b) zróżnicowaną wytrzymałość jego poszczególnych elementów, c) możliwą konfigurację wybranej w pobliżu przestrzeni, itp.

Istotą rozwiązania wg wynalazku jest konstrukcja żerdzi kotwy spoiwowej przeznaczonej do kotwienia górotworu, znamienna tym, że jej charakterystyka wytrzymałościowa zmienia się w funkcji odległości od jej końców, przy czym kształtuje się ją wzdłuż osi żerdzi w zależności od potrzeb, w oparciu o spodziewane lokalne obciążenie żerdzi, znanymi metodami poprzez dobór materiału, kształtu i efektywnej powierzchni przekroju, a także obróbkę plastyczną, termoplastyczną i hartowanie.

Kotew górnicza według wynalazku zapewnia oszczędność materiału żerdzi w stosunku do obecnie stosowanych prostoliniowych kotwi wklejanych, których wymiary poprzeczne na

183 980 całej długości są jednakowe i odpowiadają ich maksymalnemu obciążeniu. Przy zachowaniu wymaganych parametrów użytkowych, wynalazek pozwala na uzyskanie znacznych oszczędności materiałowych.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładowych wykonaniach i uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kotew stożkową o przekroju kołowym o promieniu będącym funkcją odległości od końca żerdzi 1, fig. 2 kotew ostrosłupową o przekroju wielokąta, którego wymiary są funkcją odległości od końców żerdzi, fig. 3 kotew o skokowo zmiennym przekroju żerdzi, fig. 4 kotew perforowaną, przy czym przekrój netto żerdzi płaszczyzną prostopadłą do osi otworu wiertniczego jest funkcją położenia przekroju, fig. 5 kotew wstęgową, zygzakowatą, której oś ukształtowana jest w formie regularnej lub nieregularnej linii łamanej, śrubowej bądź spiralnej o zróżnicowanym skoku mierząc wzdłuż osi otworu wiertniczego, natomiast fig. 6 ilustruje kotew odcinkową wykonaną z materiałów o zróżnicowanej wytrzymałości (a, b, c).

Zmianę efektywnej powierzchni przekroju poprzecznego, tj. przekroju żerdzi płaszczyzną prostopadłą do osi otworu wiertniczego, uzyskać można m.in. poprzez a) kształtowanie żerdzi w postaci stożka lub ostrosłupa o zmiennym nachyleniu tworzących lub krawędzi, a także jako elementu o skokowo zmieniających się wymiarach przekroju, b) stosowanie perforacji żerdzi w kierunku poprzecznym, c) kształtowanie osi żerdzi jako linii łamanej, śrubowej lub spiralnej o skoku zmieniającym się wzdłuż osi żerdzi, d) kombinacji wyżej wymienionych sposobów.

Zróżnicowaną wytrzymałość materiału na długości żerdzi można uzyskać stosując m.in. zróżnicowane sposoby obróbki plastycznej poszczególnych odcinków żerdzi, np. kucie, zgniatanie, (w)prasowanie, obróbki cieplnej, np. hartowanie, a także składając żerdź z elementów wykonanych z materiałów o różnych właściwościach wytrzymałościowych, łączonych w dowolny sposób, np. poprzez zgrzewanie, spawanie, skręcanie, stosowanie różnego rodzaju zamków i elementów pośrednich.

183 980

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Żerdź kotwi spoiwowej przeznaczonej do kotwienia górotworu, znamienna tym, że jej charakterystyka wytrzymałościowa zmienia się w funkcji odległości od jej końców, przy czym kształtuje się ją wzdłuż osi żerdzi (1) w zależności od potrzeb, w oparciu o spodziewane lokalne obciążenie układu: żerdź-spoiwo-górotwór, znanymi metodami poprzez dobór materiału, kształtu przekroju, a także obróbkę plastyczną, termoplastyczną i hartowanie.