RU223992U1 - Арматурная сетка для анкерной крепи - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при возведении крепи в подземных выработках шахт. Арматурная сетка для анкерной крепи включает четыре продольных и четыре поперечных металлических стержня, переплетенных между собой в местах пересечения с образованием решетки, при этом сваркой соединены только места пересечений стержней по периметру сетки. Места пересечений стержней по периметру сетки были соединены контактной сваркой, в частности точечной сваркой. Стержни были выполнены из арматурного проката периодического профиля. Стержни имеют диаметр 8÷14 мм. Стержни могут быть переплетены между собой в местах пересечения с образованием решетки с прямоугольными ячейками или с квадратными ячейками. Свободные концы продольных и поперечных стержней могут быть выполнены изогнутыми. Продольные и поперечные стержни каркаса в одном направлении могут иметь одинаковый диаметр или разный диаметр. Продольные и поперечные стержни каркаса могут иметь одинаковый диаметр или разный диаметр. Технический результат заключается в повышения эксплуатационной надежности анкерной крепи за счет повышения прочности при динамических нагрузках. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при возведении крепи в подземных выработках шахт.

Прочность твердых тел, в широком смысле - свойство твердых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле - сопротивление разрушению. Источник: https://gufo.me/dict/bse/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C.

Известна решетчатая затяжка штрековой крепи, включающая соединенные между собой поперечные стержни и продольные стержни с изогнутыми концами с одной стороны для зацепа с поперечным крайним стержнем предыдущей затяжки (патент DE №1583792 на изобретение «Kunststoffbeschichtete Drahtverzugsmatte fuer den Grubenbetrieb», МПК E21D 11/15, опубл. 24.09.1970). Также известна сетка для возведения крепи в горных выработках, включающая соединенные между собой продольные и поперечные стержни с образованием металлической решетки, причем продольные стержни выполнены с выступающими концами и возможностью фиксирования решетки на фланцах смежных спецпрофилей. При этом крайние и средние продольные и поперечные стержни являются несущими, а остальные стержни, расположенные между несущими, не нагружаются (патент РФ №2109953 на изобретение «ЗАТЯЖКА КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК», МПК E21D 11/15, опубл. 27.04.1998). Недостатком известных устройств для возведения крепи является недостаточно высокая прочность при динамических нагрузках, что снижает эксплуатационную надежность крепи.

Известна затяжка крепи горных выработок, включающая соединенные между собой поперечные и продольные стержни с изогнутыми концами, размещенными внутри спецпрофилей смежных рам. Концы продольных стержней затяжки изогнуты с возможностью взаимодействия каждого конца с внутренней поверхностью одной из стенок и днища спецпрофилей рам, а один из продольных стержней затяжки имеет прутковый фиксатор, один конец которого жестко скреплен с ним, а другой изогнут с возможностью охвата фланца спецпрофиля одной из рам (авторское свидетельство СССР №1492063 на изобретение «ЗАТЯЖКА КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК», МПК E21D 15/11, опубликовано 07.07.1989 г). Недостатком известной сетки является ограниченное сопротивление динамическим нагрузкам, что снижает эксплуатационную надежность крепи.

Известна наиболее близкая по совокупности существенных признаков и выбранная в качестве прототипа арматурная сетка для анкерной крепи, включающая четыре продольных и четыре поперечных металлических стержня диаметром 10-14 мм, соединенных между собой с образованием решетки. В местах пересечения четыре продольных и четыре поперечных стержня переплетены между собой и соединены сваркой. Выступающие концы поперечных стержней выходят за габариты металлической решетки и направлены в сторону крепящейся выработки (патент РФ №152941 на полезную модель «СЕТКА ДЛЯ САМОЗАКРЕПЛЯЮЩЕЙСЯ АНКЕРНОЙ КРЕПИ (СЗА)», МПК E21D 11/15, опубл. 27. 06.2015). Выполнение стержней переплетенными и соединенными сваркой повышают прочность сетки при статических нагрузках. Однако известная сетка характеризуется низкой прочностью при динамических нагрузках, возникающих при проведении буровзрывных работ, когда существует опасность разрыва части сварных соединений стержней сетки после взрыва и ее деформации. Либо при ударном воздействии перфоратора при установке анкерной крепи с фрикционным закреплением, когда ударное воздействие перфоратора приходится на хвостовую часть анкера, вставленного в центральную ячейку анкерного каркаса, в результате чего происходит деформация сетки в центральной ее части, куда приходится наибольшая нагрузка, что также обуславливает риск разрыва сварных соединений в указанных местах. Все это негативно сказывается на эксплуатационной надежности сетки и анкерной крепи в целом.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание арматурной сетки для анкерной крепи, характеризующейся улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышения эксплуатационной надежности анкерной крепи за счет повышения прочности при динамических нагрузках.

Указанный технический результат достигается тем, что арматурная сетка для анкерной крепи включает четыре продольных и четыре поперечных металлических стержня, переплетенных между собой в местах пересечения с образованием решетки, при этом сваркой соединены только места пересечений стержней по периметру сетки.

Предпочтительно, чтобы места пересечений стержней по периметру сетки были соединены контактной сваркой.

Предпочтительно, чтобы места пересечений стержней по периметру сетки были соединены точечной сваркой.

Предпочтительно, чтобы стержни были выполнены из арматурного проката периодического профиля.

Предпочтительно, чтобы стержни имели диаметр 8÷14 мм.

В одних случаях исполнения стержни могут быть переплетены между собой в местах пересечения с образованием решетки с прямоугольными ячейками.

В других случаях исполнения стержни могут быть переплетены между собой в местах пересечения с образованием решетки с квадратными ячейками.

Предпочтительно, чтобы свободные концы продольных и поперечных стержней были выполнены изогнутыми.

В одних случаях исполнения продольные и поперечные стержни каркаса в одном направлении могут иметь одинаковый диаметр.

В других случаях исполнения продольные и поперечные стержни каркаса в одном направлении могут иметь разный диаметр.

В отдельных случаях исполнения продольные и поперечные стержни каркаса могут иметь одинаковый диаметр.

В отдельных случаях исполнения продольные и поперечные стержни каркаса могут иметь разный диаметр.

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях исполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения тем, что сваркой соединены только места пересечений стержней по периметру сетки

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что в отдельных случаях исполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

выполнением мест пересечений стержней по периметру сетки, соединенными контактной сваркой, в том числе, точечной;

выполнением стержней из арматурного проката периодического профиля;

выполнением стержней переплетенными между собой с образованием решетки с прямоугольными или квадратными ячейками;

выполнением продольных и поперечных стержней каркаса в одном направлении, имеющими одинаковый или разный диаметры;

выполнением продольных и поперечных стержней, имеющими одинаковый или разный диаметр.

Выполнение мест пересечений стержней соединенными сваркой только по периметру сетки обеспечивает прочность сетки к статическим нагрузкам за счет жесткого соединения крайних продольных и поперечных стержней между собой и с центральными стержнями. Отсутствие жесткого (сварного) соединения в местах пересечения центральных стержней, формирующих центральную ячейку, обеспечивает прочность сетки к динамическим нагрузкам за счет амортизации при воздействии ударных нагрузок при взрыве или при воздействии перфоратора на хвостовую часть анкера во время установки анкерной крепи с фрикционным закреплением, снижая нагрузку на сварные соединения в целом и обеспечивая их целостность после взрыва или воздействия перфоратора. Это увеличивает эксплуатационную надежность сетки и анкерной крепи в целом, обеспечивая безопасность горных работ.

Изогнутые концы продольных и поперечных стержней компенсируют деформации их протяженной части при установке крепи. Использование в конструкции сетки арматурных стержней периодического профиля, имеющих рифленую поверхность, позволяет обеспечить прочное сцепление с массивом горных пород. Все это повышает безопасность горных работ.

Ввиду большой массы закрепляемых горных пород использование стержней из арматуры менее 8 мм не безопасно, т.к. низкая прочность на разрыв таких стержней не обеспечит должной прочности конструкции анкерной крепи, а свыше 14 мм - ведет к нецелесообразному увеличению металлоемкости анкерной крепи.

Использование контактной сварки, в частности, точечной, обеспечивает прочное соединение при относительно невысоких трудо- и материальных затратах.

Выполнением стержней, переплетенными между собой с образованием решетки с прямоугольными или квадратными ячейками, а также использование стержней одинакового или разного диаметра расширяют функциональные возможности использования арматурной сетки.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется схемными чертежами арматурной сетки для анкерной крепи, представленными на фиг. 1-7.

Фиг. 1 - схемный чертеж арматурной сетки для анкерной крепи, общий вид.

Фиг. 2 - схемный чертеж арматурной сетки для анкерной крепи вид сверху.

Фиг. 3 - чертеж арматурной сетки для анкерной крепи, сечение по А-А на фиг. 2.

Фиг. 4 - чертеж арматурной сетки для анкерной крепи, сечение по Б-Б на фиг. 2.

Фиг. 5 - чертеж арматурной сетки для анкерной крепи, сечение по В-В на фиг. 2.

Фиг. 6 - чертеж арматурной сетки для анкерной крепи, сечение по Г-Г на фиг. 2.

Арматурная сетка для анкерной крепи представляет собой решетку, образованную пересечением четырех продольных металлических стержней 1, 2, 3, 4 и четырех поперечных металлических стержней 5, 6, 7, 8. Продольные металлические стержни 1, 2, 3, 4 в местах пересечения с поперечными металлическими стержнями 5, 6, 7, 8 переплетены между собой. Места пересечений стержней охватывают периметр решетки и центральную ячейку решетки. По периметру сетки места пересечений включают узлы: 1-5, 4-5, 1-8, 4-8 (пересечение крайних продольных стержней 1, 4 с крайними поперечными стержнями 5, 8), узлы 1-6, 1-7, (пересечение крайнего продольного стержня 1 с центральными поперечными стержнями 6, 7), узлы 4-6, 4-7 (пересечение крайнего продольного стержня 4 с центральными поперечными стержнями 6, 7), узлы 2-5, 3-5 (пересечение крайнего поперечного стержня 5 с центральными продольными стержнями 2, 3) и узлы 2-8, 3-8 (пересечение крайнего поперечного стержня 8 с центральными продольными стержнями 2, 3). Центральная ячейка образована пересечениями переплетенных центральных продольных стержней 2, 3 с центральными поперечными стержнями 6, 7 и включает узлы: 2-6, 3-6, 2-7, 3-7. Сваркой, предпочтительно контактной сваркой, в частности, точечной, соединены только места пересечений стержней по периметру сетки, а именно узлы: 1-5, 2-5, 3-5, 4-5, 4-6, 4-7, 4-8, 3-8, 2-8, 1-8, 1-7, 1-6. В качестве стержней 1-8 предпочтительно использовать стержни арматурного проката периодического профиля диаметром 8÷14 мм. Стержни могут быть переплетены между собой в местах пересечения с образованием решетки с прямоугольными или квадратными ячейками, при этом размер центральной ячейки, согласно требованиям ГОСТ 31559-2012 «Крепи анкерные», не должен превышать габаритные размеры опорной плиты анкерной крепи. Свободные концы продольных 1-4 и поперечных 5-8 стержней выполнены изогнутыми, например, под углом α=15÷30° в сторону крепящейся выработки. В различных случаях исполнения продольные 1-4 и поперечные 5-8 стержни могут иметь одинаковый диаметр, или разный диаметр, как в одном направлении (например, только в продольном, или только в поперечном), так и в разных направлениях.

Полезная модель работает следующим образом.

Арматурная сетка для анкерной крепи используется в комплекте с анкером, крепится к борту или кровле выработки. Арматурная сетка нанизывается на стержень анкера и устанавливается одновременно с введением анкера в шпур, прижимаясь к контуру выработки опорной плитой. При этом анкер вводят в центральную ячейку. Выступающие концы поперечных стержней и продольных стержней плотно прижимаются к вмещающим горным породам.

За счет отсутствия жесткого сварочного соединения стержней в центральной части сетки создается возможность погасить часть динамических нагрузок при взрыве и снизить нагрузку на сварные соединения крайних продольных и поперечных стержней, обеспечивая их целостность.

Проведенные заявителем испытания показали, что арматурная сетка, изготовленная с использованием заявленной полезной модели обладает повышенной эксплуатационной надежностью к динамическим нагрузкам.

Испытания проводились с использованием испытательного стенда на производственной площадке Заявителя и в реальных условиях рудника.

В испытаниях были использованы арматурные сетки №1 и №2 для анкерной крепи, образованные стержнями, имеющими равную длину, составляющую 950÷10 мм. Расстояние между крайними продольными стержнями и центральными продольными стержнями, также между крайними поперечными стержнями и центральными поперечными стержнями составляет 200 мм. Расстояние между центральными продольными стержнями и центральными поперечными стержнями составляет 120 мм. Длина свободных концов стержней составляет 200 мм. Продольные стержни и поперечные стержни сетки имеют одинаковый диаметр 10 мм. Свободные концы продольных и поперечных стержней изогнуты под углом 30°.

В арматурной сетке №1 места пересечения всех стержней соединены контактной точечной сваркой.

В арматурной сетке №2 контактной точечной сваркой соединены только места пересечения стержней по периметру сетки.

Испытания на испытательном стенде производились с ударной нагрузкой 20-50 кН, прилагаемой в течение 1 с.

Испытания в условиях рудника проводились при буровзрывных работах.

Результаты испытания показали следующее.

При равных нагрузках арматурная сетка №1 имеет разрывы сварных соединений в крайних точках пересечения каркаса со значительными изменениями формы каркаса, не позволяющими эксплуатировать данное изделие.

Сварные соединения арматурной сетки №2 выдержали нагрузку на 30% превышающую нагрузку, приложенную к сетке №1, при этом деформация сетки является незначительной и позволят эксплуатировать ее без необходимости перекрепления.

Заявляемая полезная модель характеризуется повышенной прочностью к ударным и взрывным нагрузкам и обеспечивает эксплуатационную надежность анкерной крепи.

Claims (12)

1. Арматурная сетка для анкерной крепи, включающая четыре продольных и четыре поперечных металлических стержня, переплетенных между собой в местах пересечения с образованием решетки, отличающаяся тем, что сваркой соединены только места пересечений стержней по периметру сетки.

2. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что по периметру сетки места пересечений стержней соединены контактной сваркой.

3. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что по периметру сетки места пересечений стержней соединены точечной сваркой.

4. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что стержни выполнены из арматурного проката периодического профиля.

5. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что стержни имеют диаметр 8-14 мм.

6. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что стержни переплетены между собой с образованием решетки с прямоугольными ячейками.

7. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что стержни переплетены между собой с образованием решетки с квадратными ячейками.

8. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что свободные концы продольных и поперечных стержней выполнены изогнутыми.

9. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что продольные и поперечные стержни каркаса в одном направлении имеют одинаковый диаметр.

10. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что продольные и поперечные стержни каркаса в одном направлении имеют разный диаметр.

11. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что продольные и поперечные стержни имеют одинаковый диаметр.

12. Арматурная сетка для анкерной крепи по п. 1, отличающаяся тем, что продольные и поперечные стержни имеют разный диаметр.