RU2081331C1

RU2081331C1 - Method of installing screw-in anchor

Info

Publication number: RU2081331C1
Application number: RU95118552A
Authority: RU
Inventors: В.А. Смирнов; Н.В. Кротов
Original assignee: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВНИМИ
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-06-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: anchor is used for supporting underground mine workings. Hole is drilled in rock mass to be stabilized, then spiral groove is made in inner wall of bore-hole. Before screwing anchor in drilled hole, easily compressible member is inserted into hole. This member is impregnated with antifriction liquid which as anchor is being screwed in bore-hole fills spiral clearance between bore-hole wall and anchor stem. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к креплению горных выработок полимерной анкерной крепью, имеющей возможность ее разрушения рабочими органами проходческих и добычных комбайнов при погашении выработок. The invention relates to the mining industry, in particular to the fastening of mine workings with polymer anchor support, which has the possibility of its destruction by the working bodies of tunneling and mining combines when paying off the workings.

Известен полимерный анкер, который может срезаться поперек волокон режущим органом комбайна [1]
Способ установки анкера следующий: в пробуренную скважину досылают одну-две ампулы с закрепляющим составом и вставляют анкер с предварительно надетой на него опорной плитой. Затем через переходник с помощью электросверла вращающийся стержень анкера подается к забою скважины, где передовым концом стержня со специальными "усами" производится разрушение анкера и перемешивание закрепляющего состава.Known polymer anchor, which can be cut across the fibers by the cutting unit of the combine [1]
The method of installing the anchor is as follows: one or two ampoules with a fixing composition are dispensed into the drilled well and an anchor is inserted with the base plate pre-mounted on it. Then, through the adapter using an electric drill, the rotating rod of the anchor is fed to the bottom of the well, where the forward end of the rod with special "mustache" destroys the anchor and mixes the fixing composition.

Для этого способа характерна полная зависимость несущей способности анкера от адгезии отверждающего состава со стенками шпура, что исключает возможность его применения в породах с нефте- и битумопроявлениями. This method is characterized by the complete dependence of the bearing capacity of the anchor on the adhesion of the curing composition with the walls of the hole, which excludes the possibility of its use in rocks with oil and bitumen manifestations.

Известен также винтовой анкер [2] при установке которого уменьшение усилия ввинчивания достигается за счет прерывистости резьбы и ее конусности. Also known screw anchor [2] when installed which the reduction of the screwing force is achieved due to the discontinuity of the thread and its taper.

Однако в этом способе установки анкера не решен вопрос удаления породной мелочи, образующейся при ввинчивании, что может привести к забиванию ею резьбового зазора между стенкой шпура и стержнем анкера и срыву резьбы. Кроме того, забивание резьбы влечет за собой необходимость приложения высокого крутящего момента при ввинчивании анкера, что исключает возможность использования анкеров из материалов с низким сопротивлением кручению, например из стекловолокнистых пластиков. However, in this method of installing the anchor, the issue of removing rock fines formed during screwing is not resolved, which can lead to clogging of the threaded gap between the borehole wall and the anchor rod and thread breakage. In addition, clogging of the thread entails the need to apply high torque when screwing the anchor, which eliminates the possibility of using anchors from materials with low torsion resistance, such as fiberglass plastics.

Известен также способ установки винтового анкера [3] включающий бурение шпура, введение в шпур уплотнительного трубчатого стержня из полимерного материала и ввинчивание в него винтового анкера, разогретого до температуры размягчения или плавления полимерного материала стержня. There is also a method of installing a screw anchor [3], including drilling a hole, introducing a sealing tubular rod of polymer material into the hole and screwing a screw anchor into it, heated to the softening or melting temperature of the polymer material of the rod.

Такой способ также характеризуется полной зависимостью прочности раскрепления анкера от адгезии полимерного материала стержня породными стенками шпура, неравномерностью распределения прочности раскрепления анкера по длине шпура вследствие изменения теплоотдачи по мере его ввинчивания и низкой технологичностью способа, обусловленной необходимостью работы с нагревательными элементами, нагретыми деталями крепи и контролем температуры их нагревания. This method is also characterized by the complete dependence of the anchor release strength on the adhesion of the polymer material of the rod to the core walls of the hole, the uneven distribution of the anchor release strength along the length of the hole due to the change in heat transfer as it is screwed in and the low adaptability of the method due to the need to work with heating elements, heated support parts and control temperature of their heating.

Наиболее близким к прелагаемому является способ установки винтовых анкеров [4] включающий бурение шпура, образование винтовой канавки в стенках шпура и завинчивание в него винтового анкера, причем шаг резьбы винтовой канавки выполняют больше или меньше шага винта анкера на величину, равную упругой деформации закрепляемых пород. Closest to the proposed method is the installation of screw anchors [4], including drilling a hole, forming a helical groove in the walls of the hole and screwing a screw anchor into it, moreover, the thread pitch of the screw groove is greater than or less than the step of the screw anchor by an amount equal to the elastic deformation of the fixed rocks.

Однако при использовании этого способа невозможно точно определить величину упругой деформации пород, которая может изменяться как по длине отдельно взятого шпура, так и между разными шпурами. Поэтому неизбежно при ввинчивании шаг резьбы винтовой канавки не будет совпадать с шагом резьбы анкера, что потребует при ввинчивании приложения высоких крутящих моментов. Это исключает возможность использования винтовых анкеров из материалов с низким сопротивлением кручению. However, when using this method, it is impossible to accurately determine the amount of elastic deformation of the rocks, which can vary both along the length of a single hole, and between different holes. Therefore, when screwing in, the thread pitch of the screw groove will inevitably not coincide with the thread pitch of the anchor, which will require high torques when screwing in. This eliminates the possibility of using screw anchors from materials with low torsion resistance.

Изобретение решает задачу расширения области применения винтовых анкеров, изготовленных из материалов со слабым сопротивлением кручению, за счет снижения сопротивления ввинчиванию анкера в шпур и повышение надежности его раскрепления в породах путем качественного выполнения резьбового соединения анкера со стенками шпура. The invention solves the problem of expanding the scope of application of screw anchors made of materials with weak torsion resistance, by reducing the resistance to screwing the anchor into the hole and increasing the reliability of its unfastening in the rocks by performing a threaded connection of the anchor with the walls of the hole.

Это достигается тем, что в стенках шпура выполняют винтовую канавку с шагом витков, равным шагу резьбы на стержне анкера, после чего в шпур досылают легкосжимаемый элемент, например, из поролона, пропитанный антифрикционой жидкостью, а затем ввинчивают анкер с помощью того же вращательного инструмента. При этом в резьбовый зазор между стенкой шпура и стержнем анкера по мере ввинчивания будет поступать антифрикционная жидкость, снижая сопротивление ввинчиванию. В качестве антифрикционной жидкости может быть использована вода, а в качестве материала легкосжимаемого элемента поролон. This is achieved by the fact that a helical groove is made in the borehole walls with a pitch of turns equal to the thread pitch on the anchor rod, after which an easily compressible element, for example, foam rubber impregnated with antifriction fluid, is sent to the borehole, and then the anchor is screwed in using the same rotary tool. In this case, antifriction fluid will flow into the threaded gap between the borehole wall and the anchor rod as it is screwed in, reducing the screwing resistance. Water can be used as an antifriction fluid, and foam is used as a material of an easily compressible element.

На чертеже показана схема установки анкера с элементом, пропитанным антифрикционной жидкостью. The drawing shows a diagram of the installation of the anchor with an element impregnated with anti-friction fluid.

Стержень анкера может быть изготовлен методом контактного формования из ориентированного полимерного материала, например из стекловолокнистого пластика, с резьбовыми утолщениями по длине стержня, хвостовиком в виде конусного утолщения с граненой головкой на конце. В комплект анкера может также входить опорная плита. The anchor rod can be made by contact molding of oriented polymer material, for example, fiberglass, with threaded thickenings along the length of the rod, with a shank in the form of a conical thickening with a faceted head at the end. An anchor kit may also include a base plate.

Анкер устанавливают следующим способом. Anchor set in the following way.

В пробуренном шпуре 1 диаметром, меньшим наружного диаметра анкера, с помощью горного электросверла и известного устройства для сооружения скважины под винтовой анкер, (например, по авт. св. СССР N 1567788, кл. E 21 D 20/00, 1990), закрепленного на буровой штанге, образуют винтовую канавку 2 с шагом витков, равным шагу резьбы на стержне анкера 3. Затем в шпур досылают легкосжимаемый элемент 4, например, из поролона или пористой резины, пропитанный антифрикционной жидкостью, после чего на анкер 3 надевают опорную плиту 5 и с помощью электро- или пневмосверла ввинчивают анкер 3 в шпур 1 до упора опорной плиты 5 в устье шпура. По мере ввинчивания анкера 3 в резьбовой зазор между стенкой шпура и стержнем анкера из сжимающегося элемента 4 поступает антифрикционная жидкость. In a drilled hole 1 with a diameter smaller than the outer diameter of the anchor, using a mining electric drill and a known device for constructing a well under a screw anchor (for example, according to ed. St. USSR N 1567788, class E 21 D 20/00, 1990), fixed on the drill rod, they form a helical groove 2 with a pitch of turns equal to the thread pitch on the rod of the anchor 3. Then, an easily compressible element 4, for example, of foam rubber or porous rubber impregnated with antifriction fluid, is sent to the hole, after which the base plate 5 is put on the anchor 3 and using an electric or pneumatic drill in inchivayut anchor into the hole 3 of the base plate 1 to the stop hole 5 in the mouth. As the anchor 3 is screwed into the threaded gap between the borehole wall and the anchor rod, antifriction fluid enters from the compressible element 4.

Кроме того, при установке анкера предлагаемым способом впереди легкосжимаемого элемента дополнительно в шпур может досылаться ампула с отверждающимся составом, который после разрушения ампулы стержнем анкера на конечном этапе его ввинчивания поступает в резьбовый зазор между стенками шпура и стержнем анкера, также выполняя в жидкой фазе (до момента схватывания) функцию антифрикционной жидкости, а после отверждения состава повышая прочность закрепления анкера в породе. In addition, when installing the anchor by the proposed method, in front of the easily compressible element, an ampoule with a hardening composition can be sent to the hole, which, after breaking the ampoule with the anchor rod at the final stage of its screwing, enters the threaded gap between the walls of the hole and the anchor rod, also performing in the liquid phase (up to moment of setting) the function of antifriction fluid, and after curing the composition, increasing the strength of anchor fixing in the rock.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет использовать винтовые анкеры из полимерных материалов, характеризующихся слабым сопротивлением кручению, но обладающих стойкостью к коррозии в породах с высокой агрессивностью к металлу, например в солях и солесодержащих породах, а также делающих возможность удаления анкерной крепи рабочими органами горных машин. Кроме того, простота способа позволяет полностью механизировать процесс крепления выработок. Thus, the proposed method allows the use of screw anchors made of polymeric materials characterized by low torsion resistance, but possessing corrosion resistance in rocks with high metal aggressiveness, for example, in salts and salt-containing rocks, as well as making it possible to remove anchor support by working bodies of mining machines. In addition, the simplicity of the method allows you to fully mechanize the process of attaching workings.

Пример. При разработке титанового месторождения подготовительные и нарезные выработки необходимо проводить по относительно слабым титано-нефтесодержащим песчаникам (крепость пород по М. М. Протодьяконову f 3 4), которые в дальнейшем погашаются очистными работами с комбайновой отбойкой полезного ископаемого. В этих условиях требуется обеспечить устойчивость выработок в течение нескольких месяцев их эксплуатации и предусмотреть возможность разрушения крепи этих выработок рабочим органом комбайна при их погашении. В качестве крепи выработок принята анкерная крепь. При этом исключается применение металлических анкеров по фактору невозможности их разрушения рабочим органом комбайна, стекловолокнистых анкеров, раскрепляемых отверждающимися составами по фактору низкой адгезии с нефтесодержащими породами, деревянных по фактору недостаточной несущей способности. Таким образом, в этих условиях в качестве анкерной крепи наиболее целесообразным является применение винтовых анкеров из полимерных материалов, устанавливаемых прелагаемым способом, причем в качестве антифрикционной жидкости используется вода. Example. During the development of a titanium deposit, preparatory and rutting workings should be carried out on relatively weak titanium-oil-containing sandstones (rock fortress according to M. M. Protodyakonov f 3 4), which are subsequently repaid by treatment operations with a combine mining of minerals. Under these conditions, it is required to ensure the stability of the workings for several months of their operation and to provide for the possibility of destruction of the support of these workings by the working body of the combine when they are paid off. Anchor support was adopted as a support for workings. At the same time, the use of metal anchors due to the impossibility of their destruction by the working body of the combine, fiberglass anchors fastened by curable compositions due to the low adhesion factor with oil-bearing rocks, and wooden ones due to the insufficient bearing capacity is excluded. Thus, under these conditions, the use of screw anchors made of polymeric materials installed by the proposed method is the most appropriate as an anchor support, and water is used as an antifriction fluid.

Преимущество предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в том, что он позволяет существенно снизить сопротивление ввинчиванию анкера в шпур. Это решает вопрос повышения производительности труда при креплении выработок и качества закрепления анкеров в породах. Кроме того, создается возможность применения полимерных винтовых анкеров, которые могут разрушаться рабочими органами комбайнов при погашении выработок и обладают повышенной стойкостью к коррозии в агрессивных средах. The advantage of the proposed method compared to the prototype is that it can significantly reduce the resistance to screwing the anchor into the hole. This solves the issue of increasing labor productivity when fixing workings and the quality of fixing anchors in the rocks. In addition, it creates the possibility of using polymer screw anchors, which can be destroyed by the working bodies of combines during the extinction of workings and have increased resistance to corrosion in aggressive environments.

Claims

1. The method of installation of a screw anchor, including drilling a hole in the fixed rocks, the formation of a helical groove in the walls of the hole and screwing a screw anchor into it, characterized in that before screwing the anchor into the hole an easily-drained element impregnated with antifriction fluid is added.

2. The method according to p. 1, characterized in that a foam rubber is used as an easily compressible element.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that as the antifriction fluid using water.