RU2273737C2

RU2273737C2 - Reusable bolting

Info

Publication number: RU2273737C2
Application number: RU2004103643/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Попов (RU); Виктор Иванович Попов
Original assignee: Виктор Иванович Попов
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2006-04-10
Also published as: RU2004103643A

Abstract

FIELD: mining industry, particularly anchors for mine excavation fastening.

SUBSTANCE: bolting comprises lock comprising wedge coupling having parallel mating inner surfaces. One wedge of the coupling is made on bolting rod end to be arranged in bore-hole. Another wedge is made as side wedge. Bolting rod is provided with slot extending for depth thereof. Slot bottom is extension of wedge-like surface of bolting rod. Part of side wedge may slide in the slot. Extensions to limit mutual wedge displacement are formed on mating inner surfaces of wedge coupling. End wall of the slot and side wedge wall mating it are parallel one to another. Surfaces of locking part wedge and side wedge brought into contact with massif provide side wedge engagement with the massif during anchor fastening. Angle of wedge coupling inclination is 6°÷10°. Wedge surface or bolting rod is smooth, the same surface of side wedge is provided with sharpened spikes. Edges of wedge coupling and spikes are beveled to bore-hole head.

EFFECT: increased working ability for all roof bolting usage conditions.

2 dwg

Description

Предложение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении анкеров для крепления горных выработок.The proposal relates to the mining industry and can be used in the manufacture of anchors for attaching mine workings.

Известны многочисленные конструкции анкеров с механическими замками (см., напр., кн. Семевский В.Н. и др. Штанговая крепь. - М.: Недра, 1965, с.19 и др.). Недостатками их являются обычно незначительная несущая способность и невозможность извлечения для повторного использования; неизвлекаемость характерна и для анкеров, закрепляемых в шпурах полимерными смолами.Numerous designs of anchors with mechanical locks are known (see, for example, Prince VN Semevsky and others. Rod support. - M.: Nedra, 1965, p.19 and others). Their disadvantages are usually insignificant bearing capacity and the inability to extract for reuse; the non-removability is also characteristic of anchors fixed in holes with polymer resins.

Прототипом заявленного предложения является "Замок анкера" (патент РФ №2082008), в котором замок состоит из клиновой пары с взаимно параллельными внутренними поверхностями, один клин которой выполнен на размещаемом в шпуре конце анкерного стержня, а второй является боковым клином, причем на анкерном стержне выполнен углубленный на его толщину паз, днище которого является продолжением клиновой поверхности анкерного стержня, а часть бокового клина выполнена с возможностью вхождения в паз, при этом на сопрягаемых поверхностях элементов замка анкера выполнены выступы для ограничения их взаимного перемещения.The prototype of the proposed proposal is the "Anchor Lock" (RF patent No. 2082008), in which the castle consists of a wedge pair with mutually parallel internal surfaces, one wedge of which is made at the end of the anchor rod placed in the hole, and the second is a side wedge, and on the anchor rod a groove deepened by its thickness is made, the bottom of which is a continuation of the wedge surface of the anchor rod, and a part of the side wedge is made with the possibility of entering the groove, while on the mating surfaces of the lock elements Anchors made protrusions to limit their mutual movement.

Принципиальная работоспособность известной конструкции не вызывает сомнений, однако при шахтных испытаниях опытных образцов анкеров выявилась необходимость усовершенствования конструкции замковой части анкера и доведение ее до работоспособной в массивах всего спектра применения анкерной крепи - от слабых (угольных) до весьма прочных (песчаников). При испытании выявились неочевидные недоработки конструкции:The operability of the known structure is beyond doubt, however, during mine tests of prototypes of anchors, it became necessary to improve the design of the castle part of the anchor and bring it to work in the arrays of the entire spectrum of application of anchor support - from weak (coal) to very strong (sandstones). When testing revealed non-obvious design flaws:

а) При углах наклона клиновой пары (α) до 6° анкер легко закрепляется в шпуре, однако для его извлечения требовалось значительное усилие, из чего следует, что после критических нагрузок на анкер его извлечение может быть проблемным.a) At angles of inclination of the wedge pair (α) up to 6 °, the anchor is easily fixed in the hole, however, considerable effort was required to extract it, which implies that after critical loads on the anchor, its extraction can be problematic.

б) При углах наклона клиновой пары более 10° боковой клин не сцепляется с массивом инерционно при различных вариантах выполнения его внешней поверхности (от гладкой до шероховатой), при этом извлечение анкера, закрепленного обычным путем, с помощью металлического стержня было беспроблемным.b) At angles of inclination of the wedge pair of more than 10 °, the side wedge does not inertially adhere to the massif for various options for performing its outer surface (from smooth to rough), while the extraction of the anchor fixed in the usual way using a metal rod was trouble-free.

в) При обычном исполнении торцов стержня анкера и бокового клина (путем обычного поперечного среза) выявилось их "запинание" о неровности шпура, что приводило к повторению попыток закрепления анкера и замедлению процесса крепления.c) During the usual execution of the ends of the anchor rod and the side wedge (by means of the usual transverse cut), they “stumbled” about the roughness of the hole, which led to the repeated attempts to fix the anchor and slow down the fixing process.

Целью предложения является устранение указанных недостатков и обеспечение работоспособности конструкции для всех условий применения анкерной крепи.The aim of the proposal is to eliminate these shortcomings and ensure the operability of the structure for all conditions of use of anchor support.

С этой целью угол наклона клиновой пары выполнен в диапазоне 6°÷10°, взаимодействующая с массивом поверхность клина стержня выполнена гладкой, а аналогичная поверхность бокового клина снабжена рассредоточенными остроконечными шипами, при этом торцы клиновой пары и шипы скошены к устью шпура.To this end, the angle of inclination of the wedge pair is made in the range of 6 ° ÷ 10 °, the surface of the wedge interacting with the array is smooth, and the similar surface of the side wedge is provided with dispersed pointed spikes, while the ends of the wedge pair and the spikes are beveled to the mouth of the hole.

На фигуре 1 изображен боковой вид замка анкера при вводе его в шпур.The figure 1 shows a side view of the lock of the anchor when entering it into the hole.

На фигуре 2 - то же, при его закреплении, где показаны: 1 - стержень анкера; 2 - боковой клин; 3 - шипы; 4 - скошенные торцы; 5 - клин на стержне анкера; 6 - паз в стержне анкера; 7 - днище паза; 8 - торцовая стенка паза; 9 - выступы.In figure 2 - the same, when it is fixed, where are shown: 1 - anchor rod; 2 - side wedge; 3 - spikes; 4 - beveled ends; 5 - wedge on the anchor rod; 6 - groove in the anchor rod; 7 - the bottom of the groove; 8 - end wall of the groove; 9 - ledges.

Сущность предложения заключается в следующем:The essence of the proposal is as follows:

Угол наклона (α) клиновой пары - клина стержня анкера 1 и бокового клина 2 - выполнен в диапазоне 6°÷10°, как обеспечивающем работоспособность анкера (его закрепление и извлечение) в различных массивах - от слабых (угольных) до весьма крепких (песчаников). Этот признак не является количественной характеристикой (больше - меньше), а качественной, т.к. определяет область работоспособности анкера по углу наклона клиновой пары, не обозначенную в прототипе.The angle of inclination (α) of the wedge pair - the wedge of the anchor rod 1 and the side wedge 2 - is made in the range of 6 ° ÷ 10 °, which ensures the performance of the anchor (its fixing and removal) in various massifs - from weak (coal) to very strong (sandstones) ) This feature is not a quantitative characteristic (more - less), but a qualitative one, because determines the area of health of the anchor by the angle of inclination of the wedge pair, not indicated in the prototype.

Внешняя поверхность бокового клина 2 выполнена с острыми рассредоточенными шипами 3 высотой 2-3 мм, скошенными к устью шпура под углом ≈30°; эта скошенность необходима для лучшего сцепления шипов с поверхностью шпура при инерционной досылке бокового клина в шпур.The outer surface of the side wedge 2 is made with sharp dispersed spikes 3 of a height of 2-3 mm, beveled to the mouth of the hole at an angle of ≈30 °; this slanting is necessary for better adhesion of the spikes to the surface of the hole during inertial sending of the side wedge into the hole.

Торцы стержня анкера 1 и бокового клина 2 выполнены со скосами 4 в виде пологих фасок, что обеспечивает легкую и быструю установку анкера в шпуре без "запинки" его элементов о неровности шпура.The ends of the anchor rod 1 and the side wedge 2 are made with bevels 4 in the form of shallow chamfers, which provides easy and quick installation of the anchor in the hole without "stumbling" of its elements about the unevenness of the hole.

На размещаемом в шпуре конце стержня анкера 1 выполнен клин 5, а в теле стержня выполнен углубленный на его толщину паз 6, днище 7 которого является продолжением внутренней поверхности клина 5 стержня, при этом часть бокового клина 2 выполнена с возможностью скольжения в пазу 6, а на сопрягаемых внутренних поверхностях клиновой пары выполнены выступы 9 для ограничения взаимного перемещения клиньев, при этом торцевая стенка 8 паза 6 и сопрягаемая с ней сторона бокового клина 2 выполнены параллельными (показано на фиг.1).A wedge 5 is made at the end of the anchor 1 rod located in the hole, and a groove 6 is made in the core of the rod, the bottom 7 of which is a continuation of the inner surface of the wedge 5 of the rod, while a part of the side wedge 2 is slidable into the groove 6, and protrusions 9 are made on the mating inner surfaces of the wedge pair to limit the mutual movement of the wedges, while the end wall 8 of the groove 6 and the mating side of the side wedge 2 are made parallel (shown in figure 1).

Закрепляется анкер в шпуре следующим образом.The anchor is fixed in the hole as follows.

Анкер с совмещенной клиновой парой вводится (фиг.1) до упора навинченной на его конец гайки в массив, затем по внешнему торцу стержня анкера 1 наносится несильный удар молотком, в результате чего боковой клин 2 инерционно досылается вперед и сцепляется с поверхностью шпура заостренными шипами 3, не дающими боковому клину 2 обратного хода, при этом скошенные торцы 4 стержня анкера 1 и бокового клина 2 обеспечивают их беспрепятственное перемещение в шпуре при закреплении анкера. После этого плавным завинчиванием гайки стержень анкера 1 выдвигается из шпура, обеспечивая скольжение его замковой части по поверхности шпура и по боковому клину 2 и внедрение шипов 3 бокового клина 2 в массив за счет бокового распора. При дальнейшем завинчивании гайки из шпура выдвигается только стержень анкера 1 (боковой клин 2 с шипами 3 остается на месте), чем обеспечивается его закрепление в шпуре с усилием начального распора (фиг.2).An anchor with a combined wedge pair is inserted (Fig. 1) until it stops screwed onto the end of the nut into the array, then a slight blow is applied to the external end of the anchor rod 1 with a hammer, as a result of which the side wedge 2 is inertially sent forward and engages with the surface of the hole with pointed spikes 3 not giving the side wedge 2 backward, while the beveled ends 4 of the rod of the anchor 1 and the side wedge 2 provide their unhindered movement in the hole when fixing the anchor. After that, smoothly tightening the nut, the anchor rod 1 is pulled out of the hole, allowing its locking part to slide along the surface of the hole and along the side wedge 2 and the introduction of the spikes 3 of the side wedge 2 into the array due to lateral expansion. With further screwing the nut out of the hole, only the anchor rod 1 extends (the side wedge 2 with the spikes 3 remains in place), which ensures its fastening in the hole with the force of the initial thrust (Fig. 2).

Для извлечения анкера гайка отвинчивается ≈50 мм, с запасом от конца стержня не менее 3-4 витков, ударом молотка по торцу стержня он досылается в шпур до упора гайки в массив, при этом клиновая пара смыкается, шипы 3 бокового клина 2 выходят из массива и анкер выдается из шпура для повторного использования.To remove the anchor, the nut is unscrewed ≈50 mm, with a margin of at least 3-4 turns from the end of the shaft, by hammering it against the shaft end, it is sent to the hole until the nut stops in the array, while the wedge pair closes, the spikes 3 of the side wedge 2 exit the array and the anchor is dispensed from the borehole for reuse.

Применение извлекаемых анкеров предлагаемой конструкции позволит значительно сократить расходы на крепление горных выработок с устойчивыми кровлями за счет многократного использования элементов крепи.The use of retrievable anchors of the proposed design will significantly reduce the cost of fastening mine workings with stable roofs due to the repeated use of the lining elements.

Claims

A reusable anchor, including a wedge pair lock with mutually parallel mating internal surfaces, one wedge of which is made at the end of the anchor rod placed in the hole, and the second is a side wedge, and the groove deepened by its thickness on the anchor rod, the bottom of which is a continuation of the wedge the surface of the anchor rod, and part of the side wedge is slidable in the groove, while on the mating inner surfaces of the wedge pair of the anchor lock protrusions to limit the mutual movement of the wedges, and the end wall of the groove and the side of the side wedge mating with it are made parallel, moreover, the contact surfaces of the wedge of the castle part of the anchor rod and the side wedge are made to ensure that the side wedge engages with the array when fixing the anchor, characterized in that the angle of inclination of the wedge pair is made in the range of 6 ÷ 10 °, the surface of the wedge interacting with the array is smooth, and a similar surface of the side wedge is equipped with a spread TURNING pointed spikes, the ends of the pair of wedge pins are bevelled and the mouth of the hole.