RU216633U1

RU216633U1 - TUBE FRICTION ANCHOR

Info

Publication number: RU216633U1
Application number: RU2022134623U
Authority: RU
Inventors: Сергей Юрьевич Быков
Original assignee: Сергей Юрьевич Быков
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-02-16

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению горных выработок, и используется для крепления бортов и кровли горных выработок в рудниках и шахтах. Трубчатый фрикционный анкер содержит полый стержень с хвостовой цилиндрической частью и передней конической частью. Опорное кольцо для фиксирования опорной плиты жестко закреплено на хвостовой части стержня. Полый стержень содержит продольную прорезь, проходящую по всей длине полого стержня, и две прорези, расположенные в передней конической части полого стержня, длина каждой из которых не превышает длины конической части и составляет диапазон 65 ± 10 мм. Продольные оси всех прорезей, длинной и коротких, расположены на равноудалённом расстоянии друг от друга. Достигается технический результат - повышение несущей способности анкера, надежности опорной конструкции и безопасности горных работ за счет увеличения фрикционной поверхности и облегчения вдавливания анкера в шпур. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to the mining industry, in particular to the anchoring of mine workings, and is used for fastening the sides and roof of mine workings in mines and pits. The tubular friction anchor contains a hollow rod with a tail cylindrical part and a front conical part. The support ring for fixing the base plate is rigidly fixed on the tail of the rod. The hollow rod contains a longitudinal slot running along the entire length of the hollow rod, and two slots located in the front conical part of the hollow rod, the length of each of which does not exceed the length of the conical part and is in the range of 65 ± 10 mm. The longitudinal axes of all slots, long and short, are located at an equidistant distance from each other. The technical result is achieved - an increase in the bearing capacity of the anchor, the reliability of the supporting structure and the safety of mining operations by increasing the friction surface and facilitating the pressing of the anchor into the hole. 4 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению горных выработок, и используется для крепления бортов и кровли горных выработок в рудниках и шахтах. The utility model relates to the mining industry, in particular to the anchoring of mine workings, and is used for fastening the sides and roof of mine workings in mines and pits.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯTERMS AND DEFINITIONS

АНКЕР - несущий элемент конструкции (системы), устанавливаемый в шпур и обеспечивающий восприятие и передачу осевых и поперечных нагрузок, обусловленных горным давлением, на устойчивую часть горного массива (ГОСТ 31559-2012 «КРЕПИ АНКЕРНЫЕ Общие технические условия», п. 3.1.а.1).ANCHOR - a bearing element of a structure (system) installed in a borehole and providing the perception and transmission of axial and transverse loads caused by rock pressure to a stable part of the rock mass (GOST 31559-2012 "ANCHOR SUPPORTS General Specifications", clause 3.1.a. 1).

ФРИКЦИОННЫЙ АНКЕР: Анкер, в проектном положении оказывающий сопротивление воздействующим на него нагрузкам за счет сил трения, возникающих между составными частями распорной зоны анкера и строительным основанием (ГОСТ Р 57787-2017 «КРЕПЛЕНИЯ АНКЕРНЫЕ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА». Термины и определения. Классификация, п. 18).FRICTION ANCHOR: An anchor that, in the design position, resists the loads acting on it due to friction forces arising between the components of the anchor expansion zone and the building base (GOST R 57787-2017 "ANCHOR FASTENING FOR CONSTRUCTION". Terms and definitions. Classification, p. 18).

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ АНКЕРА, Р_н.а., кН - предельная нагрузка в жестком режиме работы (ГОСТ 31559-2012 КРЕПИ АНКЕРНЫЕ Общие технические условия, п. 3.1.1).ANCHOR BEARING CAPACITY, P _n.a. , kN - ultimate load in hard mode of operation (GOST 31559-2012 ANCHOR SUPPORTS General specifications, clause 3.1.1).

Известна анкерная крепь, включающая стержень, две конусные гайки, две четырехперые гильзы с выступами, хомут и шайбу (см. Широков А.П. Анкерная крепь в горнодобывающей промышленности. Кемеровское книжное издательство, 1973, с.55-56). Недостатком крепи является сложность конструкции и технологии изготовления. Кроме того, закрепление анкера в зонной части скважины обуславливает ненадежность при установке крепи в сложных породах, где требуется закрепление стержня анкера в каждом отдельном слое породы.Known rock bolt, including a rod, two flare nuts, two four-pronged sleeves with ledges, a clamp and a washer (see Shirokov A.P. Anchor bolt in the mining industry. Kemerovo book publishing house, 1973, pp. 55-56). The disadvantage of the support is the complexity of the design and manufacturing technology. In addition, fixing the anchor in the zonal part of the well causes unreliability when installing the lining in complex rocks, where it is required to fix the anchor rod in each individual rock layer.

Известен трубчатый фрикционный анкер, включающей трубчатый металлический стержень с продольной щелью по всей длине (патент США №3922867 на изобретение «Friction rock stabilizers», МПК E21D 21/00; F16B 13/00, опубл. 02.12.1975). Недостаток известного анкера заключается в том, что для упругого сжатия стенок трубчатого анкера при вдавливании его в шпур необходимо прилагать большие усилия. Для этого требуются громоздкие домкраты, развивающие усилие до 150 кН или применение мощных ударных перфораторов, использование которых повышает затраты на установку анкерной крепи. Кроме того, при вдавливании или забивании в шпур сжимаемого трубчатого стержня, стенки шпура разрушаются, что снижает в последующем несущую способность крепи.Known tubular friction anchor, including a tubular metal rod with a longitudinal slot along the entire length (US patent No. 3922867 for the invention "Friction rock stabilizers", IPC E21D 21/00; F16B 13/00, publ. 02.12.1975). The disadvantage of the known anchor lies in the fact that for the elastic compression of the walls of the tubular anchor when pressed into the hole, you must apply great effort. This requires bulky jacks that develop a force of up to 150 kN or the use of powerful percussion drills, the use of which increases the cost of installing anchor lining. In addition, when a compressible tubular rod is pressed or driven into the hole, the walls of the hole are destroyed, which subsequently reduces the bearing capacity of the lining.

Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа трубчатый фрикционный анкер, состоящий из полого стержня с хвостовой цилиндрической частью и передней конической частью и опорного кольца из стальной проволоки круглого сечения для фиксирования опорной плиты, жестко закрепленного на хвостовой части стержня на расстоянии 4÷6 мм от края. Хвостовая часть трубчатого стержня, выступающая из кольца, имеет доходящие до кольца дополнительные прорези. Кольцо выполнено разомкнутым. Полый стержень содержит длинную продольную прорезь, проходящую по всей длине полого стержня, параллельно его продольной оси. На конце передней конической (забойной) части анкера, противоположно длинной продольной прорези, расположена короткая продольная прорезь, не превышающая длины конической части стрежня, предпочтительная длина короткой прорези составляет около 100 мм (патент РФ № 171624 на полезную модель «АНКЕР ТРУБЧАТЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ», опубл. 07.06.2017, МПК E21D 21/00). Наличие короткой продольной прорези на передней части полого стержня обеспечивает возможность его обжатия и формирования конусной части в передней части анкера, и как следствие, снижает усилия для вдавливании его в шпур. Недостатком известного анкера является недостаточно высокая несущая способность, что снижает надежность опорной конструкции безопасность ведения горных работ.Known closest to the set of essential features and selected as a prototype tubular friction anchor, consisting of a hollow rod with a tail cylindrical part and a front conical part and a support ring made of steel wire of circular cross section for fixing the base plate, rigidly fixed to the tail of the rod at a distance of 4 ÷6 mm from edge. The tail part of the tubular rod protruding from the ring has additional slots reaching the ring. The ring is made open. The hollow rod contains a long longitudinal slot running along the entire length of the hollow rod, parallel to its longitudinal axis. At the end of the front conical (downhole) part of the anchor, opposite to the long longitudinal slot, there is a short longitudinal slot, not exceeding the length of the conical part of the rod, the preferred length of the short slot is about 100 mm (RF patent No. 06/07/2017, IPC E21D 21/00). The presence of a short longitudinal slot on the front part of the hollow rod provides the possibility of its compression and the formation of a conical part in the front part of the anchor, and as a result, reduces the effort to push it into the hole. The disadvantage of the known anchor is not high enough bearing capacity, which reduces the reliability of the support structure safety of mining.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание трубчатого фрикционного анкера, характеризующегося улучшенными техническими характеристиками. The task to be solved by the claimed technical solution is the creation of a tubular friction anchor, characterized by improved technical characteristics.

Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении несущей способности анкера и, как следствие, повышении надежности опорной конструкции и безопасности горных работ. The technical result achieved as a result of solving the problem is to increase the bearing capacity of the anchor and, as a result, increase the reliability of the supporting structure and the safety of mining operations.

Указанный технический результат достигается тем, что трубчатый фрикционный анкер содержит: полый стержень с хвостовой цилиндрической частью и передней конической частью; опорное кольцо для фиксирования опорной плиты, жестко закрепленное на хвостовой части стержня. Полый стержень содержит продольную прорезь, проходящую по всей длине полого стержня, и две прорези, расположенные в передней конической части полого стержня, длина каждой из которых не превышает длины конической части и составляет диапазон 65±10 мм. Продольные оси всех прорезей расположены на равноудалённом расстоянии друг от друга, т.е. угловое расстояние между продольными осями соседних прорезей составляет 120°. The specified technical result is achieved in that the tubular friction anchor contains: a hollow rod with a tail cylindrical part and a front conical part; support ring for fixing the base plate, rigidly fixed on the tail of the rod. The hollow rod contains a longitudinal slot running along the entire length of the hollow rod, and two slots located in the front conical part of the hollow rod, the length of each of which does not exceed the length of the conical part and is in the range of 65 ± 10 mm. The longitudinal axes of all slots are located at an equidistant distance from each other, i.e. the angular distance between the longitudinal axes of adjacent slots is 120°.

Предпочтительно, чтобы трубчатый фрикционный анкер содержал антикоррозионную защиту, в качестве которой может быть использовано лакокрасочное покрытие, и/или горячее термодиффузионное цинковое покрытие, и/ или газотермическое цинковое покрытие, и/или полимерное покрытие. Preferably, the tubular friction anchor contains anti-corrosion protection, which can be used as a paint coating, and/or hot thermal diffusion zinc coating, and/or gas-thermal zinc coating, and/or polymer coating.

В отдельных случаях исполнения опорное кольцо может быть закреплено на кромке хвостовой цилиндрической части полого стержня.In some cases of execution, the support ring can be fixed on the edge of the tail cylindrical part of the hollow rod.

В отдельных случаях исполнения опорное кольцо может быть выполнено замкнутым или разомкнутым.In some cases, the support ring can be made closed or open.

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях исполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:A comparative analysis of the claimed utility model with the prototype showed that in all cases of execution it differs from the known, closest technical solution:

- наличием двух продольных прорезей на конце передней конической части полого стержня;- the presence of two longitudinal slots at the end of the front conical part of the hollow rod;

- выполнением длины каждой из двух продольных прорезей на конце передней конической части полого стержня, составляющей диапазон 65± 10 мм;- making the length of each of the two longitudinal slots at the end of the front conical part of the hollow rod, making the range 65 ± 10 mm;

- расположением продольных осей всех прорезей (длинной и двух коротких) на равноудалённом расстоянии друг от друга.- the location of the longitudinal axes of all slots (long and two short) at an equidistant distance from each other.

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что в отдельных случаях исполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:A comparative analysis of the claimed utility model with the prototype showed that in some cases of execution it differs from the known, closest technical solution:

- выполнением полого стержня, содержащим антикоррозионную защиту; - the implementation of a hollow rod containing anti-corrosion protection;

- использованием в качестве антикоррозионной защиты лакокрасочного покрытия, и/или горячего термодиффузионного цинкового покрытия, и/ или газотермического цинкового покрытия, и/или полимерного покрытия;- use as anticorrosive protection of a paint and varnish coating, and/or hot thermal diffusion zinc coating, and/or gas-thermal zinc coating, and/or polymer coating;

- выполнением опорного кольца, закрепленным на кромке хвостовой цилиндрической части полого стержня;- the implementation of the support ring, fixed on the edge of the tail of the cylindrical part of the hollow rod;

- выполнением опорного кольца замкнутым.- making the support ring closed.

Наличие двух продольных прорезей на конце передней конической части полого стержня, длина каждой из которых составляет диапазон 65±10 мм, позволяет сократить длину конической части анкера, формируемой путем обжатия, за счет чего увеличивается длина цилиндрической части и, соответственно, увеличивается фрикционная поверхность анкера. Выполнение всех прорезей с расположением продольных осей на равноудалённом расстоянии друг от друга обеспечивает равномерное обжатие передней части стержня при формировании конической части и облегчает вдавливание анкера в шпур. Диапазон длины прорезей на конце передней конической части полого стержня (65±10 мм) определен опытным путем, как наиболее оптимальный. При длине прорези, превышающей указанный диапазон, недостаточно увеличивается фрикционная поверхность анкера. При длине прорези менее указанного диапазона затрудняется формирование конической части.The presence of two longitudinal slots at the end of the front conical part of the hollow rod, the length of each of which is in the range of 65 ± 10 mm, makes it possible to reduce the length of the conical part of the anchor formed by compression, due to which the length of the cylindrical part increases and, accordingly, the friction surface of the anchor increases. The execution of all slots with the location of the longitudinal axes at an equidistant distance from each other ensures uniform compression of the front part of the rod during the formation of the conical part and facilitates the pressing of the anchor into the hole. The length range of the slots at the end of the front conical part of the hollow rod (65±10 mm) was determined empirically as the most optimal. If the slot length exceeds the specified range, the friction surface of the anchor does not increase sufficiently. When the slot length is less than the specified range, the formation of the conical part is difficult.

Использование антикоррозионной защиты - лакокрасочного покрытия, и/или горячего термодиффузионного цинкового покрытия, и/или газотермического цинкового покрытия, и/или полимерного покрытия, как самостоятельно, так и совместно, повышает надежность анкера и срок его службы.The use of anti-corrosion protection - paint coating, and / or hot thermal diffusion zinc coating, and / or gas-thermal zinc coating, and / or polymer coating, both independently and together, increases the reliability of the anchor and its service life.

Выполнение в отдельных случаях опорного кольца, закрепленным на кромке хвостовой цилиндрической части полого стержня, обеспечивает дополнительное увеличение длины цилиндрической части, и как следствие, увеличение фрикционной поверхности анкера. The implementation in some cases of the support ring, fixed on the edge of the tail cylindrical part of the hollow rod, provides an additional increase in the length of the cylindrical part, and as a result, an increase in the friction surface of the anchor.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг. 1, 2. The proposed utility model is illustrated by schematic drawings shown in Fig. 12.

На фиг. 1 представлен схемный чертеж трубчатого фрикционного анкера, общий вид.In FIG. 1 shows a schematic drawing of a tubular friction anchor, a general view.

На фиг. 2 представлен схемный чертеж трубчатого фрикционного анкера, разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 2 is a schematic drawing of a tubular friction anchor, section A-A in FIG. 1.

В предпочтительном варианте исполнения трубчатый фрикционный анкер содержит полый стержень 1 с хвостовой цилиндрической частью 2 и передней конической частью 3 и опорное кольцо 4 для фиксирования опорной плиты (на чертеже не показана), жестко закрепленное на хвостовой части 3 стержня 1. Полый стержень 1 содержит продольную прорезь 5, которая проходит по всей длине полого стержня 1 и две продольные прорези 6, 7, расположенные на конце передней конической части 3 полого стержня 1. Длина l коротких прорезей 6, 7 не превышает длины l_к конической части 3 стрежня 1. Продольные оси y1, y2, y3 прорезей 5, 6, 7 расположены на равноудалённом расстоянии друг от друга, т.е. угловое расстояние между продольным осями y1, y2, y3 соседних прорезей 5, 6, 7 составляет 120°. Опорное кольцо 4 может быть закреплено на кромке хвостовой цилиндрической части 2 полого стержня 1, или на некотором расстоянии от нее. Предпочтительно, чтобы длина l каждой из прорезей 6, 7 составляла диапазон 65±10 мм. В отдельных случаях исполнения опорное кольцо 4 может быть выполнено замкнутым или разомкнутым. Полый стержень 1 содержит антикоррозионную защиту (на чертеже не показано), в качестве которой может быть использовано: или лакокрасочное покрытие, и/или горячее термодиффузионное цинковое покрытие, и/ или газотермическое цинковое покрытие, и/или полимерное покрытие, как самостоятельно, так и совместно. Минимальная длина анкера L составляет 1, 2 м, согласно ГОСТ 31559-2012 КРЕПИ АНКЕРНЫЕ Общие технические условия, п. 5.1.5а.3.In the preferred embodiment, the tubular friction anchor contains a hollow rod 1 with a cylindrical tail part 2 and a front conical part 3 and a support ring 4 for fixing the base plate (not shown in the drawing), rigidly fixed to the tail part 3 of the rod 1. The hollow rod 1 contains a longitudinal a slot 5 that runs along the entire length of the hollow rod 1 and two longitudinal slots 6, 7 located at the end of the front conical part 3 of the hollow rod 1. The length l of the short slots 6, 7 does not exceed the length l _to the conical part 3 of the rod 1. Longitudinal axes y1, y2, y3 slots 5, 6, 7 are located at an equidistant distance from each other, i. the angular distance between the longitudinal axes y1, y2, y3 of adjacent slots 5, 6, 7 is 120°. The support ring 4 can be fixed on the edge of the tail cylindrical part 2 of the hollow rod 1, or at some distance from it. Preferably, the length l of each of the slits 6, 7 is in the range of 65±10 mm. In some cases, the support ring 4 can be made closed or open. The hollow rod 1 contains anti-corrosion protection (not shown in the drawing), which can be used as: or paint coating, and/or hot thermal diffusion zinc coating, and/or gas-thermal zinc coating, and/or polymer coating, both independently and together. The minimum anchor length L is 1.2 m, according to GOST 31559-2012 ANCHOR SUPPORT General specifications, clause 5.1.5a.3.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Полый трубчатый стержень 1, диаметр которого несколько больше диаметра шпура, передним коническим концом 3 вводят в шпур и ударным поступательным воздействием перфоратора на хвостовую часть 2 анкера досылают до момента поджатия опорной плитой (на чертеже не показана) массива горных пород. При установке в шпур анкер 1 обжимается его стенками и, упруго деформируясь, уменьшается в диаметре. Продольная прорезь 5 трубчатого стержня 1 незначительно смыкается. Действующие при этом распорные усилия достаточны для удержания в шпуре анкера и элементов крепления выработки (сетки, верхняков и т.п.), которые на чертежах не показаны.The hollow tubular rod 1, the diameter of which is slightly larger than the diameter of the borehole, is inserted into the borehole with the front conical end 3 and is sent by the impact translational action of the perforator on the tail part 2 of the anchor until the rock mass is pressed by the base plate (not shown in the drawing). When installed in a hole, the anchor 1 is compressed by its walls and, elastically deforming, decreases in diameter. The longitudinal slot 5 of the tubular rod 1 closes slightly. The expansion forces acting in this case are sufficient to hold the anchor and the working fastening elements (grids, tops, etc.) in the hole, which are not shown in the drawings.

Claims

1. Tubular friction anchor containing a hollow rod with a tail cylindrical part and a front conical part, a support ring for fixing the base plate, rigidly fixed to the tail of the rod, while the hollow rod contains two longitudinal slots, one of which runs along the entire length of the hollow rod , and the second is located in the front conical part of the hollow rod and does not exceed the length of the conical part, characterized in that it contains an additional longitudinal slot at the end of the front conical part of the hollow rod, while the length of each of the two slots at the end of the front conical part of the hollow rod is in the range of 65 ± 10 mm, and the longitudinal axes of all slots, long and short, are located at an equidistant distance from each other.

2. Tubular friction anchor according to claim 1, characterized in that the hollow rod contains anti-corrosion protection.

3. Tubular friction anchor according to claim 2, characterized in that a paint coating and/or hot thermal diffusion zinc coating and/or gas-thermal zinc coating and/or polymer coating is used as anti-corrosion protection.

4. Tubular friction anchor according to claim 1, characterized in that the support ring is fixed on the edge of the tail cylindrical part of the hollow rod.

5. Tubular friction anchor according to claim 1, characterized in that the support ring is closed or open.