RU39359U1

RU39359U1 - ANCHOR FASTENERS

Info

Publication number: RU39359U1
Application number: RU2004110514/22U
Authority: RU
Inventors: Г.А. Александров; А.В. Борисов; Ю.В. Горлов; А.В. Джигрин; В.В. Киселев; Е.Д. Трубицын
Original assignee: Александров Геннадий Аркадьевич; Борисов Александр Владимирович; Горлов Юрий Владимирович; Джигрин Анатолий Владимирович; Киселев Виктор Васильевич; Трубицын Евгений Дмитриевич
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2004-07-27

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для крепления и поддержания капитальных и подготовительных выработок. В анкерной крепи, включающей грузонесущий стержень, выполненный из стеклопластика и содержащий выходной конец и замковый - снабженный втулкой с наружной резьбой под гайку, образующий замок, контактирующий с опорной плитой, согласно полезной модели, опорная плита установлена на грузонесущем стержне с возможностью изменения ее положения относительно продольной оси грузонесущего стержня, гайка в месте ее контакта с опорной плитой выполнена в виде шарового сегмента, а поверхность контакта опорной плиты с гайкой -вогнутой, грузонесущий стержень выполнен в виде трубки, а замок и опорная плита выполнены из композиционного полимерного материала. Изменение положения опорной плиты относительно нормали к продольной оси грузонесущего стержня составляет от 0 до 20°. Гайка в месте контакта с опорной плитой образует шарнирное соединение, при этом с торца гайка выполнена с донышком. Преимущественно грузонесущий стержень выполняют длиной от 500 до 3000 мм, с внешним диаметром от 15 до 30 мм, а толщина стенок трубки составляет от 5 до 15 мм. Выходной конец грузонесущего стержня целесообразно выполнять скошенным под углом 45° и снабжать его заглушкой. Форма опорной плиты может быть выполнена в виде квадрата со стороной от 120-200 мм, или в виде круга с диаметром от 120 до 200 мм или в виде шарового сегмента, при этом ее толщина составляет от 5 до 50 мм. Опорную плиту выполняют монолитной или решетчатой.The utility model relates to the mining industry and can be used to fasten and maintain capital and preparatory workings. In the anchor support, including the load-bearing rod made of fiberglass and containing the output end and the lock - equipped with a sleeve with an external thread for the nut, forming a lock in contact with the base plate, according to the utility model, the base plate is mounted on the load-bearing rod with the possibility of changing its position relative to the longitudinal axis of the load-bearing rod, the nut in the place of its contact with the base plate is made in the form of a spherical segment, and the contact surface of the base plate with the nut is concave, load-bearing Zhen formed as a tube, a locking and support plate are made of composite polymeric material. The change in the position of the base plate relative to the normal to the longitudinal axis of the load-bearing rod is from 0 to 20 °. The nut at the point of contact with the base plate forms a swivel, while at the end the nut is made with a bottom. Mostly the load-bearing rod is made in a length of 500 to 3000 mm, with an outer diameter of 15 to 30 mm, and the wall thickness of the tube is 5 to 15 mm. The output end of the load-bearing rod, it is advisable to perform beveled at an angle of 45 ° and provide it with a plug. The shape of the base plate can be made in the form of a square with a side of 120-200 mm, or in the form of a circle with a diameter of 120 to 200 mm or in the form of a spherical segment, while its thickness is from 5 to 50 mm. The base plate is monolithic or trellised.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для крепления и поддержания капитальных и подготовительных выработок.The utility model relates to the mining industry and can be used to fasten and maintain capital and preparatory workings.

В мировой практике широко применяются различные виды анкерных крепей, которые обеспечивают в различной степени упрочнение свода горной выработки, тем самым, исключая его обрушение. В основном все виды таких крепей сводятся к стержневым анкерам, закрепляемых в шпурах быстротвердеющими составами.In world practice, various types of anchor supports are widely used, which provide, to varying degrees, hardening of the mine arch, thereby eliminating its collapse. Basically, all types of such supports are reduced to bar anchors, fastened in boreholes with quick-hardening compounds.

Известны сталеполимерные анкеры (Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах. Россия. - СПб., 2000. - с.70), включающий стержень с прикрепленными к нему ампулами с быстротвердеющими смолами. Однако эти анкеры могут быть применены только для крепления кровли горных выработок. При креплении же боковых выработок, перед выемкой угольного пласта, сталеполимерные анкера должны извлекаться из шпуров, во избежание поломки исполнительных органов очистных или проходческих комбайнов, а также исключения возможного искрения при ударе металла о металл. Извлечение из шпуров анкеров ухудшает геофизическое состояние горных выработок.Steel-polymer anchors are known (Instructions for calculating and using anchor support in coal mines. Russia. - St. Petersburg, 2000. - p. 70), including a rod with ampoules attached to it with quick-hardening resins. However, these anchors can only be used to secure the roof of mine workings. When attaching the side workings, before excavation of the coal seam, the steel-polymer anchors must be removed from the boreholes, in order to avoid breakage of the executive bodies of shearers or roadheaders, as well as the elimination of possible sparking when metal is struck against metal. The extraction of anchors from the holes worsens the geophysical state of the mine workings.

Известен анкер, выполненный из стеклопластика (Васильев В.В., Левченко В.И. Технология физико-химического упрочнения горных пород - М.: Недра, 1991 - с.67), конструкция которого представляет собой свивку двух прядей стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой. В конструкцию анкера входит замок, выполненный в виде петли, огибающий стальной коуш.A well-known anchor made of fiberglass (Vasiliev V.V., Levchenko V.I. Technology of physico-chemical hardening of rocks - M .: Nedra, 1991 - p.67), the design of which is a twist of two strands of fiberglass impregnated with epoxy resin . The design of the anchor includes a lock made in the form of a loop, enveloping the steel thimble.

Недостатком известного анкера является сложность в его изготовлении и, как следствие, отсутствие технологии массового производства. Кроме того, известный анкер обладает повышенной массой A disadvantage of the known anchor is the difficulty in its manufacture and, as a consequence, the lack of mass production technology. In addition, the known anchor has an increased mass

при низкой несущей способности его замка, как правило, не превышающей 3-5 кН.with a low bearing capacity of its lock, as a rule, not exceeding 3-5 kN.

Прототипом полезной модели является анкерная крепь (Фрегер Г.Е., Джигрин А.В., Тациенко В.П. Спирально армированные композитные анкера. - М.: ННЦГП-ИГД им. А.А.Скочинского, 2001. -179 с.), включающая грузонесущий стержень из стеклопластика, выходной конец которого армирован спиралью из стальной проволоки, а замковый конец - заделан в стальную втулку с наружной резьбой под гайку, образующий замок, контактирующий с опорной плитой. Известный анкер имеет массу в 4,5 раза меньше массы металлического анкера такой же длины.The prototype of the utility model is anchor support (Freger G.E., Dzhigrin A.V., Tatsienko V.P. Spiral reinforced composite anchors. - M.: NSCGP-IHD named after A.A. Skochinsky, 2001. -179 p. ), including a fiberglass load-bearing rod, the output end of which is reinforced with a spiral of steel wire, and the locking end is embedded in a steel sleeve with an external thread under the nut, forming a lock in contact with the base plate. Known anchor has a mass of 4.5 times less than the mass of a metal anchor of the same length.

Однако и эта конструкция не имеет массового производства из-за большого расхода материала, высокой себестоимости и наличие металлических комплектующих элементов анкерной крепи. Кроме того, известный анкер не может быть одновременно применен для крепления кровли и боков горной выработки.However, this design does not have mass production due to the large consumption of material, high cost and the presence of metal components for anchor supports. In addition, the known anchor cannot be simultaneously used for fixing the roof and sides of the mine.

Задачей полезной модели является разработки универсальной конструкции анкера, обеспечивающего возможность его применения, как для крепления кровли, так и для боков горных выработок, а также имеющей низкую себестоимость производства.The objective of the utility model is to develop a universal design of the anchor, providing the possibility of its use, both for fixing the roof and for the sides of the mine workings, as well as having a low production cost.

Технический результат полезной модели заключается в выполнении грузонесущего стержня в виде трубки и разработки универсального замка.The technical result of the utility model is to carry a load-bearing rod in the form of a tube and develop a universal lock.

Поставленная задача достигается тем, что в анкерной крепи, включающей грузонесущий стержень, выполненный из стеклопластика и содержащий выходной конец и замковый - снабженный втулкой с наружной резьбой под гайку, образующий замок, контактирующий с опорной плитой, согласно полезной модели, опорная плита установлена на грузонесущем стержне с возможностью изменения ее положения относительно продольной оси грузонесущего стержня, гайка в месте ее контакта с опорной плитой выполнена в виде шарового сегмента, а поверхность контакта опорной плиты с гайкой - вогнутой, грузонесущий стержень выполнен в виде трубки, а замок The task is achieved by the fact that in the anchor support, including the load-bearing rod made of fiberglass and containing the output end and the lock - equipped with a sleeve with an external thread for the nut, forming a lock in contact with the base plate, according to the utility model, the base plate is mounted on a load-bearing rod with the possibility of changing its position relative to the longitudinal axis of the load-bearing rod, the nut at its contact with the base plate is made in the form of a spherical segment, and the contact surface of the support Litas with a nut - concave, the load-carrying rod is made in the form of a tube, and the lock

и опорная плита выполнены из композиционного полимерного материала. Изменение положения опорной плиты относительно нормали к продольной оси грузонесущего стержня составляет от 0 до 20°. Гайка в месте контакта с опорной плитой образует шарнирное соединение, при этом с торца гайка выполнена с донышком. Преимущественно грузонесущий стержень выполняют длиной от 500 до 3000 мм, с внешним диаметром от 15 до 30 мм, а толщина стенок трубки составляет от 5 до 15 мм. Выходной конец грузонесущего стержня целесообразно выполнять скошенным под углом 45° и снабжать его заглушкой. Форма опорной плиты может быть выполнена в виде квадрата со стороной от 120-200 мм, или в виде круга с диаметром от 120 до 200 мм или в виде шарового сегмента, при этом ее толщина составляет от 5 до 50 мм. Опорную плиту выполняют монолитной или решетчатой.and the base plate is made of composite polymer material. The change in the position of the base plate relative to the normal to the longitudinal axis of the load-bearing rod is from 0 to 20 °. The nut at the point of contact with the base plate forms a swivel, while at the end the nut is made with a bottom. Mostly the load-bearing rod is made in a length of 500 to 3000 mm, with an outer diameter of 15 to 30 mm, and the wall thickness of the tube is 5 to 15 mm. The output end of the load-bearing rod, it is advisable to perform beveled at an angle of 45 ° and provide it with a plug. The shape of the base plate can be made in the form of a square with a side of 120-200 mm, or in the form of a circle with a diameter of 120 to 200 mm or in the form of a spherical segment, while its thickness is from 5 to 50 mm. The base plate is monolithic or trellised.

Применение в качестве грузонесущего стержня стеклопластиковой трубки позволяет снизить расход стекловолокна до 50%, а, следовательно, и снизить себестоимость анкерной крепи. Универсальная конструкция замка позволяет расширить область применения анкера и использовать его как для крепления боков, так и для крепления кровли горных выработок. А выбранные параметры элементов анкерной крепи позволяют обеспечить ее несущую способность не ниже 100 кН, при этом снижение размеров элементов уменьшит их несущую способность, а увеличение - приведет к необоснованному перерасходу материалов. Изменение положения опорной плиты относительно ее нормали к продольной оси грузонесущего стержня обеспечивает возможность центровки опорной плиты и стержня при установке анкерной крепи в шахтной выработке. Превышение углов наклона опорной плиты к продольной оси стержня может привести к ее поломке. Выполнение замка и опорной плиты из композиционного полимерного материала обеспечивает надежность анкерной крепи за счет отсутствия коррозии крепежных элементов, кроме того, снижается вес всей конструкции и ее себестоимость. Выполнение опорной плиты из полимерного материала позволяет ее изготовлять решетчатой, т.е. также возможна экономия The use of a fiberglass tube as a load-bearing rod can reduce the consumption of fiberglass up to 50%, and, consequently, reduce the cost of anchor support. The universal design of the lock allows you to expand the scope of the anchor and use it both for fastening the sides and for attaching the roof of the mine workings. And the selected parameters of the elements of the anchor support make it possible to ensure its bearing capacity not lower than 100 kN, while reducing the size of the elements will reduce their bearing capacity, and an increase will lead to unreasonable cost overruns of materials. Changing the position of the base plate relative to its normal to the longitudinal axis of the load-bearing rod provides the ability to center the base plate and the rod when installing the anchor lining in the mine workings. Exceeding the angles of inclination of the base plate to the longitudinal axis of the rod can lead to breakage. The implementation of the lock and the base plate made of composite polymer material ensures the reliability of the anchor support due to the absence of corrosion of the fasteners, in addition, the weight of the entire structure and its cost are reduced. The implementation of the base plate of a polymer material allows it to be made lattice, i.e. savings are also possible

материала без снижения физико-механических характеристик последней. Отсутствие в элементах анкерной крепи металла обеспечивает исключения поломок рабочих органов очистных и проходческих комбайнов, а также создает более надежные условия работы в шахтах из-за отсутствия искрения от удара металла о металл.material without reducing the physical and mechanical characteristics of the latter. The absence of metal in the elements of the anchor support ensures the elimination of breakdowns of the working bodies of shearers and roadheaders, and also creates more reliable working conditions in mines due to the absence of sparking from metal impact on metal.

Полезная модель поясняется чертежом, где представлена анкерная крепь с универсальным замком.The utility model is illustrated in the drawing, which shows the anchor support with a universal lock.

Анкерная крепь включает грузонесущий стержень 1, выполненный из стеклопластика в виде трубки, содержащий выходной конец 2 и замковый конец 3 на котором с помощью спрессовывания смонтирована втулка 4 с наружной резьбой 5. На замковый конец 3 надета гайка 6, образующая с наружной резьбой 5 втулки 4 замок, выполняющий функцию резьбового зажима. Гайка 6 контактирует с опорной плитой 7, при этом гайка 6 в месте ее контакта с опорной плитой 7 выполнена в виде шарового сегмента, а поверхность контакта опорной плиты 7 с гайкой 6 выполнена вогнутой, образуя шарнирное соединение. Опорная плита 7 установлена на грузонесущем стержне 1 с возможностью изменения ее положения относительно нормали к продольной оси грузонесущего стержня 1 от 0 до 20°. Замок, включающий резьбовую втулку 4 и гайку 6, а также опорная плита 7 выполнены из композиционного полимерного материала. Гайка 6 с торца снабжена донышком 8. Грузонесущий стержень 1 выполнен длиной от 500 до 3000 мм, с внешним диаметром от 15 до 30 мм, а толщина стенок трубки составляет от 5 до 15 мм. Выходной конец 2 грузонесущего стержня 1 выполнен скошенным под углом 45° и снабжен заглушкой 9. Форма опорной плиты 7 может быть выполнена в виде квадрата со стороной от 120-200 мм, или в виде круга с диаметром от 120 до 200 мм или в виде шарового сегмента, при этом ее толщина составляет от 5 до 50 мм. Опорную плиту 7 можно выполнять монолитной или решетчатой.Anchor support includes a load-bearing rod 1 made of fiberglass in the form of a tube, containing an output end 2 and a locking end 3 on which, by pressing, a sleeve 4 with an external thread 5 is mounted. A nut 6 is mounted on the locking end 3, forming an external thread 5 of the sleeve 4 lock acting as a threaded clamp. The nut 6 is in contact with the base plate 7, while the nut 6 in the place of its contact with the base plate 7 is made in the form of a spherical segment, and the contact surface of the base plate 7 with the nut 6 is made concave, forming a hinge. The base plate 7 is mounted on the load-bearing rod 1 with the possibility of changing its position relative to the normal to the longitudinal axis of the load-bearing rod 1 from 0 to 20 °. The lock, including the threaded sleeve 4 and the nut 6, as well as the base plate 7 are made of composite polymer material. The nut 6 from the end is provided with a bottom 8. The load-bearing rod 1 is made from 500 to 3000 mm long, with an external diameter of 15 to 30 mm, and the tube wall thickness is from 5 to 15 mm. The output end 2 of the load-carrying rod 1 is beveled at an angle of 45 ° and provided with a plug 9. The shape of the base plate 7 can be made in the form of a square with a side of 120-200 mm, or in the form of a circle with a diameter of 120 to 200 mm or in the form of a ball segment, while its thickness is from 5 to 50 mm. The base plate 7 can be monolithic or trellised.

Установку и закрепление анкерной крепи осуществляют следующим образом.Installation and fastening of the anchor lining is as follows.

В кровле или в боках горной выработки выполняют шпуры, после чего на кровле закрепляют сетку так, чтобы она была прижата к породе анкерной крепью. В шпур, диаметр которого на 4-6 мм больше диаметра грузонесущего стержня 1 первоначально вводят ампулы с быстротвердеющим веществом, например, полиэфирной смолой, затем -скошенный наконечник входного конца 2 с заглушкой 9. На замковый конец 3 с резьбовой втулкой 4 навинчивают гайку 6, которая будет вместе с грузонесущим стержнем 1 с небольшим усилием вращаться вокруг оси до тех пор, пока не произойдет контакт скошенного наконечника с заглушкой 9 с ампулами и дальше пока скошенный наконечник на конце стержня 1 не разобьет ампулы. После чего пространство между стенками шпура и внешними стенками выходного конца 2 заполняется быстротвердеющей смесью. Отверждение смолы происходит в течение 15-20 сек, однако время достижения рабочего сопротивления анкерной крепи в кровле и в боковых выработках должна быть не менее 5 и не более 20 мин. После того как смола затвердеет, гайку 6 свинчивают с замкового конца 3, одевают на замковый конец 3 опорную плиту 7 и затем снова гайку 6. После этого закручивают гайку 6 с усилием до тех пор, пока не сломается донышко 8 и далее продолжают закручивание до контакта опорной плиты 7 с поверхностью горной выработки. Затем начинают центрировать плиту 7, обеспечивая ее плотное прилегание к поверхности горной выработки, за счет контакта выпуклой части гайки б с вогнутой поверхностью опорной плиты 7, образующей шарнирное соединение. При этом отклонение от нормали опорной плиты 7 возможно до 20°, что позволяет в тяжелых шахтных условиях производить надежное и долговечное анкерное крепление. Гайка 6 с резьбовой втулкой 4, имеющей наружную резьбу, выполняет функцию резьбового зажима, обеспечивающего жесткость крепления и создающего возможность использования анкерной крепи как для боков, так и для кровли горной выработки.Holes are made in the roof or on the sides of the mine, after which a grid is fixed on the roof so that it is pressed against the rock with anchor support. In the hole, the diameter of which is 4-6 mm larger than the diameter of the load-carrying rod 1, ampoules with quick-hardening substance, for example, polyester resin, are initially introduced, then the cut-in tip of the inlet end 2 with a plug 9. A nut 6 is screwed onto the locking end 3 with a threaded sleeve 4, which will, together with the load-carrying rod 1, rotate with little effort around the axis until the beveled tip contacts the plug 9 with ampoules and further until the beveled tip at the end of the rod 1 breaks the ampoules. After that, the space between the walls of the hole and the outer walls of the output end 2 is filled with quick-hardening mixture. The curing of the resin occurs within 15-20 seconds, however, the time to reach the working resistance of the anchor support in the roof and in the side workings should be at least 5 and no more than 20 minutes. After the resin has hardened, the nut 6 is screwed from the locking end 3, put the base plate 7 on the locking end 3 and then the nut 6 again. After that, tighten the nut 6 with a force until the bottom 8 breaks and continue to twist until contact base plate 7 with the surface of the mine. Then begin to center the plate 7, ensuring its tight fit to the surface of the mine, due to the contact of the convex part of the nut b with the concave surface of the base plate 7, forming a hinge. In this case, a deviation from the normal of the base plate 7 is possible up to 20 °, which allows for reliable and durable anchor fastening in severe mine conditions. A nut 6 with a threaded sleeve 4 having an external thread performs the function of a threaded clamp, which provides rigidity of fastening and makes it possible to use anchor support for both sides and the roof of a mine.

Анкерная крепь на основе полимерных композиционных материалов в настоящее время проходит лабораторные и шахтные испытания, готовится ее серийное производство. Минимальная несущая способность анкерной крепи составляет не менее 80 кН (по несущей способности замковой части анкера), а стержень в виде трубки из стеклопластика выдерживает разрывное усилие не менее 200-250 кН. Испытания подтвердили, что конструкция анкерной крепи и ее параметры соответствуют условиям применения и обеспечивают устойчивое состояние кровли и боков горной выработки в течение всего расчетного срока их службы.Anchor support based on polymer composite materials is currently undergoing laboratory and mine tests, and mass production is being prepared. The minimum bearing capacity of the anchor support is at least 80 kN (according to the bearing capacity of the castle part of the anchor), and the rod in the form of a fiberglass tube can withstand a breaking force of at least 200-250 kN. Tests have confirmed that the design of the anchor lining and its parameters correspond to the conditions of use and ensure a stable state of the roof and sides of the mine during the entire estimated life time.

Claims

1. Anchor support, including a load-bearing rod made of fiberglass and containing an output end and a lock provided with a sleeve with an external thread for a nut, forming a lock in contact with the base plate, characterized in that the base plate is mounted on the load-bearing rod with the possibility of changing its position relative to the longitudinal axis of the load-bearing rod, the nut in the place of its contact with the base plate is made in the form of a spherical segment, and the contact surface of the base plate with the nut is concave, with the lock and bearing the second plate is made of composite polymer material, and the load-bearing rod is made in the form of a tube.

2. Anchor support according to claim 1, characterized in that the change in the position of the base plate relative to the normal to the longitudinal axis of the load-bearing rod is from 0 to 20 °.

3. Anchor support according to claim 1, characterized in that the nut at the point of contact with the base plate forms a hinge.

4. Anchor support according to claim 1, characterized in that the nut from the end is made with a bottom.

5. Anchor support according to claim 1, characterized in that the tube is made in a length of 500 to 3000 mm, with an outer diameter of 15 to 30 mm and with a wall thickness of 5 to 15 mm.

6. Anchor support according to claim 1, characterized in that the output end of the load-bearing rod is beveled at an angle of 45 ° and is equipped with a plug.

7. Anchor support according to claim 1, characterized in that the base plate is made in the form of a square with a side from 120 to 200 mm.

8. Anchor support according to claim 1, characterized in that the base plate is made in the form of a circle with a diameter of from 120 to 200 mm

9. Anchor support according to claim 1, characterized in that the base plate is made in the form of a spherical segment.

10. Anchor support according to claim 1, characterized in that the thickness of the base plate is from 5 to 50 mm.

11. Anchor support according to claim 1, characterized in that the base plate is made monolithic or trellised.