RU220177U1 - Анкер с фрикционным закреплением - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности - к устройствам для крепления подземных горных выработок. Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, расширение технологических возможностей. Анкер с фрикционным закреплением включает стальной стержень 1 в виде полого цилиндра. В головной части устанавливается по посадке с зазором вставка 2. Вставка может выполняться из дерева 9, покрытого пластиком 10, или из пластиковой трубки 11. Стержень 1, за местом установки вставки 2, имеет некруглый профиль, с минимальным размером в свете меньше диаметра вставки 2. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, а именно к комплексам, обеспечивающим крепление горных выработок анкерами фрикционного типа преимущественно в породах с малым значением предела прочности на одноосное сжатие.

Предшествующий уровень техники

Известен фрикционный анкер, содержащий первый круглый трубчатый стержень, с продольным разрезом, расширяемый в радиальном направлении, с коническим передним концом и упором на заднем, в котором установлен дополнительный круглый трубчатый стержень с продольным пазом и внешним диаметром равным или более внутреннего диаметра первого трубчатого стержня (AU 2021104741, E21D 21/00, 30.07.2021). При этом дополнительный трубчатый стержень выполняется сплошным по длине или состоящим из нескольких частей. Кроме того, дополнительный трубчатый стержень зафиксирован на первом круглом стержне.

Известное решение имеет ограниченные функциональные возможности. Фрикционный анкер по известному решению не может быть использован для закрепления поверхности выработок, обладающих малым значением предела прочности на одноосное сжатие. Например, для закрепления поверхности выработок в калийных солях, и в ряде угольных месторождениях.

Это обусловленная высокой жесткостью в радиальном направлении. Дополнительный трубчатый стержень, обладая внешним диаметром равным, а по сущности более внутреннего диаметра первого круглого стержня (при отсутствии закрепления между стержнями в соответствии с независимым пунктом изобретения), создает значительное сопротивление деформации при вводе в шпур. Как следствие, на поверхности развиваются контактные напряжения, ведущие к разрушению стенок шпура.

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 техническим решением является трубчатый анкер включающий стержень, выполненный в виде полого цилиндра с непрерывной продольной прорезью по всей длине, с концом передней части конической формы, с продольной прорезью в передней части, с замковой зоной на задней части стержня, с кольцом, установленным над замковой зоной, и соединенное со стержнем сваркой, а внутри стержня в задней его части установлена сплошная деревянная заглушка (RU 172870, E21D 21/00, 10.10.16).

Трубчатый анкер, имея деревянную заглушку в задней части, исключает дренаж по его внутренней поверхности агрессивных шахтных вод. Это исключает коррозию металлических стенок и обеспечивает сохранение эксплуатационных свойств в течение длительного периода. Вместе с тем данное техническое решение имеет ограниченные возможности.

В частности, не может быть использовано для закрепления поверхности выработок в шахтах, характеризующихся низкой относительной влажностью. В процессе эксплуатации, вследствие высыхания деревянной заглушки, ее линейные размеры уменьшаются, что ведет к уменьшению диаметра и прекращается давление на стенки анкера. Как следствие анкер теряет несущую способность.

Кроме того, наличие деревянной заглушки в задней части создает повышенное контактное напряжение на стенках шпура в устьевой части шпура. Как следствие это приводит к разрушению этой части шпура из-за наличия в ней значительных трещин в исходном состоянии, при этом уменьшается эффективная рабочая длина анкера.

Раскрытие полезной модели

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширение технологических возможностей. Поставленная задача решается за счет того, что в анкер с фрикционным закреплением, включающим стальной стержень, выполненный в виде полого цилиндра с непрерывной продольной прорезью по всей длине, внешним диаметром, превышающим диаметр шпура, с концом передней части конической формы, с продольной прорезью в передней части, упором в задней части и диаметром, превышающим внешний диаметр цилиндра, вставкой, установленной в полости цилиндра, вставка установлена в передней части, выполнена из материала с модулем упругости меньше стали и диаметром, обеспечивающим посадку с зазором по внутренней поверхности полого цилиндра, а стальной стержень в передней части, за местом установки вставки, имеет участок с некруглым профилем с минимальным размером в свете меньше диаметра вставки по номинальному размеру, причем участок некруглым профилем выполнен эллиптической формы. При этом вставка может выполняться из дерева, покрытого по всей поверхности пластиком или целиком из пластиковой трубки.

Краткое описание фигур чертежей

Полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 - общий вид анкера с фрикционным закреплением, на фиг. 2 - поперечный разрез анкера А-А (с фиг. 1), на фиг. 3 - общий вид варианта выполнения анкера с фрикционным закреплением, на фиг. 4 - поперечный разрез анкера В-В (с фиг. 3), фиг. 5 - вариант выполнения анкера с фрикционным закреплением и вставкой из пластиковой трубки.

Вариант осуществления полезной модели

Анкер с фрикционным закреплением включает стальной стержень 1 и вставку 2 из материала с модулем упругости меньше, чем у стали (фиг. 1). Стальной стержень выполнен в виде полого цилиндра 3 с продольной прорезью 4 по всей его длине. Внешний диаметр D полого цилиндра 3 выполняется больше диаметра шпура. Как правило, соотношение размеров выбирается в пределах диаметр шпура - D: 43-46, 45-48. Конец передней части 5 имеет коническую форму, в пределах которой выполнен продольный сквозной паз 6. В задней части стального стержня 1 имеется упор 7 с внешним диаметром, превышающим размер D.

Вставка 2 установлена в передней части 8, непосредственно за концом конической формы 5 и выполняется из дерева 9. При этом вся ее поверхность покрыта пластиком 10, что исключает изменение ее влажности в процессе эксплуатации анкер с фрикционным закреплением.

Как вариант, вставка 2 может выполняться из пластиковой трубы 11 с модуль упругости меньше металла стержня 1.

В передней части 8, ниже места расположения вставки 2, стальной стержень 1 имеет участок 12 с некруглым профилем (фиг. 2) минимальный размер которого в свете а меньше диаметра вставки d_B по номинальному размеру. Участок с некруглым профилем выполнен эллиптической формы 13 (фиг.3, 4) с малой осью b меньше внутреннего диаметра d полого цилиндра 3.

Формирование участка с некруглым профилем 12 обеспечивает неизменность положения вставки 2 в передней части 8 при установке анкера в шпур. Это, в свою очередь, реализует создание повышенного распора передней части 8, в заглубленной части шпура, там, где его стенки имеют повышенную прочность.

Вставка 2 выполняется с диаметром d_B меньше диаметра d на величину достаточную для образования посадки с зазором. При номинальном размере диаметра d в пределах 40-44 мм зазор составляет менее 1 мм. Посадка с зазором обеспечивает упрощенную схему установки вставки 2 в стержень 1. Длина вставки определяется в зависимости от крепости породы, в которой выполнен шпур и составляет от 150 до 300 мм.

Применение анкера с фрикционным закреплением.

Анкер может использоваться в комплекте с опорной плитой или без нее. К месту установки анкер поставляется в сборе - вставка 2 вложена в стержень 1, и на нем выполнен некруглый профиль 12 или 13.

При установке анкера в шпур свободно вводится конец передней части 5. Далее с использованием анкероустановщика в шпур вводится передняя часть 8, и далее оставшаяся часть стержня 1. За счет положительной разности внешнего диаметра D полого цилиндра 3 и диаметра шпура, происходит деформация стержня 1 в радиальном направлении, в части входящего в шпур. Наличие некруглого профиля 12 или 13, с минимальным размером в свете соответственно а или b, обеспечивает фиксацию положения вставки 2 относительно стержня 1.

За счет сжатия стенок стержня 1 происходит уменьшения его диаметра от первоначально d до размера d_B, при этом выбирается зазор в посадке. Упругая деформация в радиальном направлении стенок стержня 1 создает на его внешней поверхности распределенное давление на стенки шпура.

Дальнейшее уменьшение диаметра D стержня 1 ведет к деформации вставки 2 в силу того, что ее модуль упругости меньше модуля упругости металла стержня 1. Это имеет место как в отношении деревянной вставки 9 покрытой пластиком 10, так и пластиковой трубки 11. За счет деформации вставки 2 создает дополнительный распор стержня 1 в шпуре. Как следствие обеспечивается увеличение распределенного давления на стенки шпура, что обеспечивает повышение несущей способности анкера с фрикционным закреплением.

После окончания установки анкера в шпур повышенное распределенное давление создается только в верхней его части, где он имеет меньшую трещиноватость и обладает большей прочностью.

Благодаря покрытию пластиком вставка 2, выполненная из дерева 9, не подвергается потерям влаги и сохраняет свои размеры в процессе длительной эксплуатации анкера. Аналогично, при длительной эксплуатации, вставка 2 выполненная из пластиковой трубки 11 сохраняет размеры, соответствующие окончанию процесса установки. Сохранение размеров вставки 2 в процессе длительной эксплуатации обеспечивает неизменную величину несущей способности в шахтных условиях характеризующихся повышенной температуры и/или низкой влажности.

Таким образом, заявляемый анкер с фрикционным закреплением, обладает большими технологическими возможностями по сравнению с прототипом: обеспечивает повышенную несущую способность, функционирование в условиях повышенной температуры и/или низкой влажности.

Claims (3)

1. Анкер с фрикционным закреплением, включающий стальной стержень, выполненный в виде полого цилиндра с непрерывной продольной прорезью по всей длине, внешним диаметром, превышающим диаметр шпура, с концом передней части конической формы, с продольной прорезью в передней части, упором в задней части с диаметром, превышающим внешний диаметр цилиндра, вставкой, установленной в полости цилиндра, отличающийся тем, что вставка установлена в передней части, выполнена из материала с модулем упругости меньше стали и диаметром, обеспечивающим посадку с зазором по внутренней поверхности полого цилиндра, а стальной стержень в передней части, за местом установки вставки, имеет участок с некруглым профилем с минимальным размером в свете меньше диаметра вставки по номинальному размеру, причем участок некруглым профилем выполнен эллиптической формы.

2. Анкер с фрикционным закреплением по п. 1, отличающийся тем, что вставка выполнена из дерева, покрытого по всей поверхности пластиком.

3. Анкер с фрикционным закреплением по пп. 1, 2, отличающийся тем, что вставка выполнена из пластиковой трубки.

Images