RU168801U1

RU168801U1 - Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь

Info

Publication number: RU168801U1
Application number: RU2016134870U
Authority: RU
Inventors: Антон Анатольевич Зубков; Анатолий Евгеньевич Зубков; Юлия Ильдаровна Жданова
Original assignee: Антон Анатольевич Зубков
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2017-02-21

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок трубчатыми анкерами фрикционного типа, с использованием штатного оборудования для бурения шпуров. Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей за счет крепления выработок в породах с повышенной трещеноватостью. Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь содержит опорную плиту 2, несущий стержень 1, замковую частью 7, кольцо 9, установленное между опорной плитой 2 и замковой часть 7 и соединенное с несущим стержнем сваркой, дополнительный стержень 10, сопряженный с несущим стержнем 1 и установленный в передней части 3. При этом дополнительный стержень 10 зафиксирован от осевого смещения по несущему стержню 1 сваркой или деформированными в поперечном направлении участками 14 и 15. 6 з.п. ф-лы, 4 фиг.

Description

Область техники

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок трубчатыми анкерами фрикционного типа, с использованием штатного оборудования для бурения шпуров.

Предшествующий уровень техники

Известен анкер, включающий пустотелый стержень с замком, из продольно разрезанных стенок стержня и опорную плиту на выступающем конце. При этом стержень снабжен дополнительными замками, которые размещены вдоль него с интервалом друг от друга, при этом каждый последующий замок ориентирован в направлении выступающего конца стержня и выполнен с площадью разрезов меньше предыдущих (см. а.с. СССР №968439, E21D 21/00).

Недостатком известного устройства является низкая надежность. Анкерная крепь фиксируется в скважине за счет того, что производится сжатие пустотелого стержня с последующей потерей устойчивости замков и их деформацией в продольном направлении. Однако при нагружении анкерной крепи слоем пород на участке расположенном между первым замком, от дна скважины, и опорной плитой происходит растяжение пустотелого стержня. Как следствие, замки, расположенные в пределах этого участка раскрываются, давление на стенки скважины снижается, появляется возможность движения слоя пород в направлении опорной плиты. Подвижность породы ведет к снижению надежности работы анкерной крепи.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является анкерная крепь, содержащая опорную плиту, несущий стержень, выполненный в виде полого цилиндра с продольной прорезью по всей длине, конической формой переднего части и замковой частью в виде открытых пазов на заднем конце, кольцо, установленное между опорной плитой и замковой частью и соединенное со стержнем сваркой (см. ПМ РФ №161881, E21D 21/00). При этом замки формируются вокруг кольца с возможностью их закрытия до окончания установки стержня.

Недостатком известного решения является ограниченные возможности, обусловленные невозможностью использования в породах с пониженными механическими характеристиками и/или в зонах, сопряженных с выработкой.

Зона горных пород, сопряженная с выработкой, отличает повышенная трещеноватость. Как результат это зона обладает меньшими механическими характеристиками, и создает меньшую величину нормального давления на несущий стержень, установленный в шпур. При этом, высота этой зоны является достаточно большой - от 0,7 до 1,5 м. На этой длине, в таких породах, несущая способность анкера снижается, что ведет к общей несущей способности.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширение функциональных возможностей за счет установки в породах склонных с повышенной трещеноватости и/или обладающие пониженными механическими характеристиками вблизи выработки.

Раскрытие полезной модели

Техническая задача решается тем, что в известной анкерной крепи, содержащей опорную плиту, несущий стержень, выполненный в виде полого цилиндра с продольной прорезью по всей длине, конической формой переднего конца и замковой частью в виде открытых пазов на заднем конце, кольцо, установленное между опорной плитой и замковой частью, и соединенное с несущим стержнем сваркой внутри стержня размещен дополнительный полый цилиндр с продольной прорезью с возможностью сопряжения с несущим стержнем. Длина дополнительного стержня может быть меньше длины несущего стержня, при этом он может быть установлен в его передней части так что их продольные пазы располагаются оппозитно. Кроме того, дополнительный стержень зафиксирован от осевого смещения по несущему стержню, например, сваркой. Несущий и дополнительный полый цилиндры, могут содержать деформированные в поперечном направлении участки, совпадающие по положению.

Краткое описание фигур чертежей

Полезная модель поясняется изображениями.

На фиг. 1 представлен вид, совмещенный с продольным разрезом анкерной крепи. На фиг. 2 представлен поперечный разрез анкерной крепи. На фиг. 3 вариант выполнения анкерной крепи в соответствии с п. 6. На фиг. 4 представлен поперечный разрез анкерной крепи, выполненный в соответствии с п. 7.

Вариант осуществления полезной модели

Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь содержит несущий стержень 1, выполненный в виде полого цилиндра, опорную плиту 2 (фиг. 1). Конец переднего части 3, несущего стержня 1, выполнен в виде усеченного конуса 4. По всей длине несущего стержня 1 выполнена продольная прорезь 5. На заднем конце 6, несущего стержня 1, выполнена замковая часть 7, в виде открытых пазов 8. Между замковой частью 7 и опорной плитой 2 установлено кольцо 9, соединенное с несущим стержнем 1 сваркой. В процессе установки из замковой части 7 формируются замки вокруг кольца 9. При этом их закрытие реализуется до окончания установки несущего стержня 1.

В передней части 3 установлен дополнительный стержень 10, выполненный в виде полого цилиндра с продольной прорезью 11. Внешний диаметр дополнительного стержня 10 совпадает с внутренним диаметром несущего стержня 1.

Длина дополнительного стержня 10 выполнена меньше несущего стержня 1. При этом длина выбирается исходя из условия расположения в пределах зоны устойчивой части массива.

Продольные прорези 5 и 11 располагаются оппозитно (фиг. 2).

Дополнительный стержень 10 фиксируется относительно несущего стержня 1 в осевом направлении, за счет сопряжения по поверхности 12. Внешний диаметр дополнительного стержня 10 в исходном положении совпадает с внутренним диаметром несущего стержня 1. При установке анкера в шпур на поверхности сопряжения 12 создается сила трения, препятствующая смещению в осевом направлении дополнительного стержня 10.

Дополнительный стержень 10 может быть зафиксирован относительно несущего стержня 1, от смещения в осевом направлении, сварным швом 13 (фиг. 3). Шов 13 выполняется по одному краю продольной прорези 5.

Вариантом осевой фиксации является реализация пункта 7 предлагаемого технического решения. При этом передняя часть 3 имеет участок 14 с поперечной деформацией (фиг. 4). В той же зоне, на дополнительном стержне 10, выполнен участок с поперечной деформацией 15. Участки 14 и 15 совпадают по своему положению.

Функционирование усиленной самозакрепляющейся анкерной крепи.

При установке усиленной самозакрепляющейся анкерной крепи конец передней части 3 (в виде усеченного конуса 4) направляется в шпур и вводится за счет возвратно - ударного действия перфоратора. Внешний диаметр несущего стержня 1 меньше диаметра шпура. При вводе усиленной самозакрепляющаяся анкерной крепи в шпур происходит уменьшение диаметра несущего стержня 1 и его упругая деформация в поперечном направлении. Это становится возможным благодаря продольной прорези 5, ширина которой после введения в шпур уменьшается. Одновременно происходит деформация в поперечном направлении и дополнительного стержня 10. Это обеспечивается за счет того, что в исходном состоянии имеет место сопряжение стержней по поверхности 12. Как следствие, уменьшение внешнего диаметра несущего стержня 1 ведет к уменьшению диаметра дополнительного стержня 10 и его упругой деформации.

Таким образом, с начального момента установки усиленной самозакрепляющейся анкерной крепи в шпур происходит обжатие несущим стержнем 1 дополнительного стержня 10. Это обеспечивает создание на сопряженной поверхности 12 распределенного давления со стороны упруго деформированного несущего стержня 1 на дополнительный стержень 10. Благодаря этому происходит: упругая деформация дополнительного стержня 10, создание на поверхности 12 силы трения F_1,10. Наличие силы трения F_1,10 препятствует осевому смещению дополнительного стержня 10 по несущему стержню 1 и обеспечивает установку несущего стержня 1 в шпур с сохранением исходного положения дополнительного стержня 10 в передней части 3.

При использовании перфоратора с большей частотой ударов возрастает ускорение движения несущего стержня 1 по шпуру. Увеличивается сила инерции, действующая на дополнительный стержень 10. Исключение возможного осевого смещения стержня 10 обеспечивается, в первом варианте, за счет выполнения сварного шва 13.

При этом благодаря тому, что сварной шов 13 выполняется только по одной стороне паза 5, сохраняется возможность упругой деформации, с уменьшением исходного диаметра у несущего стержня 1 и дополнительного стержня 10.

Фиксация дополнительного стержня 10, относительно несущего стержня 1 выполнением сварного шва 13 исключает осевую подвижность при установке анкерной крепи перфоратором с повышенной частотой ударов. Обеспечивается надежность регламентной установки усиленной самозакрепляющейся анкерной крепи в шпур с сохранением положения дополнительного стержня в передней части 3, несущего стержня 1.

Возможным вариантом осевой фиксации положения дополнительного стержня 10, при установке анкера с использованием перфоратора работающего с повышенной частотой ударов, является выполнение на стержнях деформированных участков: несущем 1 - участка 14, дополнительном 10 - участка 15. Благодаря их совпадающему положению исключается осевое смещение дополнительного стержня 10 по несущему стержню 1.

Оппозитное расположение продольных пазов 5 и 11 обеспечивает равномерную, в поперечном сечении стержней 1 и 10 деформацию, в силу симметричной схемы нагружения. Как результат на внешней поверхности несущего стержня 1 удельное давление на шпур распределяется равномерно. Исключается локальное увеличение удельной нагрузки, и как следствие местное разрушение стенки шпура.

После завершения процесса установки усиленной самозакрепляющейся усиленной самозакрепляющаяся анкерной крепи, передняя часть 3 находится в зоне пород, обладающих более высокими механическими характеристиками. При этом в переднем конце 3 располагается дополнительный стержень 10, обеспечивая ему повышенную жесткость и большую величину удельного давления на стенки шпура, чем на остальной части несущего стержня 1. Как следствие возрастает величина силы трения на поверхности передней части 3 - стенка шпура и величина несущей способности усиленной самозакрепляющаяся анкерной крепи. Большая жесткость передней части 3 достигается за счет изначального сопряжения стержней по поверхности 12 и сохранения исходного расположения в процессе установки анкерной крепи в шпур.

Увеличение несущей способности усиленной самозакрепляющейся анкерной крепи, за счет большей величины составляющей на передней части 3, позволяет реализовать эффект «подвешивания» более слабой зоны пород горной выработки. При этом в зоне расположенной у поверхности выработки удельное давление со стороны несущего стержня 1 на стенки шпура меньше. Как следствие снижается вероятность разрушения стенок шпура по исходным трещеноватостям. Это обусловлено отсутствием на этом участке дополнительного стержня 10 из-за его меньшей длины по сравнению с несущим стержнем 1.

Таким образом, меньшая длина дополнительного стержня 10 обеспечивает сохранность стенок шпура и снижает риск вывалов породы и обеспечивает функционирование усиленной самозакрепляющейся анкерной крепи в слабых и трещеноватых породах. При этом расположение дополнительного стержня 10 в передней части 3 увеличивает несущую способность стержня 1.

Claims

1. Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь, содержащая опорную плиту, несущий стержень, выполненный в виде полого цилиндра с продольной прорезью по всей длине, с концом передней части конической формы, замковой частью в виде открытых пазов на заднем конце, кольцо, установленное между опорной плитой и замковой частью и соединенное с несущим стержнем сваркой, отличающаяся тем, что внутри несущего стержня в передней его части размещен дополнительный стержень меньшей длины, выполненный в виде полого цилиндра с продольной прорезью и возможностью сопряжения с несущим стержнем.

2. Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь по п. 1, отличающаяся тем, что продольные прорези несущего и дополнительного стержней выполнены оппозитно.

3. Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный стержень зафиксирован от осевого смещения по несущему стержню.

4. Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь по п. 3, отличающаяся тем, что фиксация дополнительного стержня выполнена сваркой.

5. Усиленная самозакрепляющаяся анкерная крепь по п. 3, отличающаяся тем, что несущий и дополнительный стержень содержат деформированные в поперечном направлении участки, совпадающие по положению.