UA126715U - Канатний анкер - Google Patents

Abstract

Канатний анкер складається з витого дротяного каната, втулки, спрямовуючої трубки, натягувального засобу, який містить муфту з різьбою, гайку, шайбу, та вузла закріплення каната. Вузол закріплення розміщений на кінці, протилежному натягувальному засобу, і утворений двома зовнішніми муфтами та однією внутрішньою втулкою з можливістю переміщення внутрішньої втулки між зовнішніми муфтами з утворенням на кінці каната ділянки розведених дротів, при цьому відстань від зовнішньої кромки крайньої зовнішньої муфти до кінця каната складає L1=(2,5÷3,0)D, а відстань між зовнішніми муфтами складає L2=(4,5÷5,5)D, де D - діаметр каната.

Description

Корисна модель належить до гірничої промисловості, зокрема до канатних анкерів глибокого закладання, та може бути використана для кріплення контуру виробок та посилення кріплення в зоні опорного тиску попереду лави.

Заявнику відомо багато аналогічних канатних анкерів, серед яких найближчими за сукупністю суттєвих ознак є наступні.

Відомий канатний анкер за патентом КО2178082 на винахід, опублікований 10.01.2002 р., що складається з дротяного каната, муфти для з'єднання кінців дротів каната, обмежувачів радіального переміщення дротів каната. При цьому муфта з'єднана різьбою зі стрижнем хвостовика анкера, на якому розміщені опорні елементи і опорна гайка, і має конічну поверхню, з якої взаємодіють зовнішні дроти каната, між якими розміщений клин. Причому дроти каната, розміщені в свердловині, утвореної в геологічній структурі, в інтервалах між обмежувачами радіального переміщення дротів каната роз'єднані вставками з можливістю відносного переміщення і вигину дротів каната.

Недоліком даного аналога є розміщення обмежувачів і вставок по всій довжині каната, що ускладнює конструкцію канатного анкера та власне і його виробництво.

За прототип прийнятий канатний анкер за патентом ОА82411, опублікований 25.07.2013 р., що складається з центрального дроту та зовнішніх дротів каната, муфти, опорної гайки, що накручується на зовнішню різьбу муфти, клина муфти, виконаного з осьовим отвором, в який вставляється центральний дріт, і радіальним розрізом, хвостовика, що при укручуванні в муфту спирається безпосередньо або через шайбу муфти в клин. Канатний анкер має вузли розширення, поперемінно одягнені на центральний дріт та на усі дроти каната.

Зазначений прототип характеризується спрощеним та здешевленим виробництвом анкера, проте має недоліки, що полягають в розміщенні по всій довжині каната вузлів розширення, які, крім того, додатково одягнені на усі дроти каната. Таке виконання вузлів розширення ускладнює конструкцію анкера та власне і його виробництво.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищити тримкість канатного анкера та збільшити силу взаємодії каната з гірським масивом з одночасним підвищенням надійності установки канатного анкера та спрощенням конструкції канатного анкера шляхом зміни параметрів елементів канатного анкера та їх виконання.

Зо Поставлена задача вирішується таким чином, що канатний анкер складається з витого дротяного каната, втулки, спрямовуючої трубки, натягувального засобу, який містить муфту з різьбою, гайку, шайбу, та вузла закріплення каната, відповідно до корисної моделі, вузол закріплення розміщений на кінці, протилежному натягувальному засобу, і утворений двома зовнішніми муфтами та однією внутрішньою втулкою з можливістю переміщення внутрішньої втулки між зовнішніми муфтами з утворенням на кінці каната ділянки розведених дротів, при цьому відстань від зовнішньої кромки крайньої зовнішньої муфти до кінця каната складає

І -(2,5-3,0)0, а відстань між зовнішніми муфтами складає І 2-:(4,5--5,5)0,, де 0 - діаметр каната.

При цьому різьба муфти натягувального засобу може бути виконана накатною.

При цьому муфта може бути виконана з можливістю переміщуватися вдовж анкера.

При цьому натягувальний засіб може бути сполучено з спрямовуючою трубкою з можливістю його переміщення вздовж спрямовуючої трубки.

При цьому довжина спрямовуючої трубки може становити становить 0,8-1,0 м.

При цьому втулка може бути виконана конусною.

При цьому діаметр каната може складати 15 мм.

Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі і результатом, що досягається при застосуванні корисної моделі, є наступний причинно-наслідковий зв'язок.

Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, вузол закріплення каната утворений двома зовнішніми муфтами та однією внутрішньою втулкою з можливістю переміщення внутрішньої втулки між зовнішніми муфтами з утворенням на кінці каната ділянки розведених дротів. Таке виконання вузла кріплення забезпечує не лише оптимальне зчеплення каната з закріплючою сумішшю, а й дозволяє досягти необхідної гнучкості розміщення та переміщення вузла закріплення на канаті.

Крім того, відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, вузол закріплення розміщений на кінці, протилежному натягувальному засобу, що дозволяє досягти утворення на кінці каната ділянки розведених дротів. Виконання ділянки розведених дротів, що за своєю суттю являє собою дротяну «бороду» каната, дозволяє утворити посилену ділянку закріплення через збільшення об'єму взаємодії елементів каната («бороди») з закріплючою сумішшю.

На відміну від рівня техніки, де вузли закріплення розміщують по всій довжині каната на певній відстані, відповідно до корисної моделі, вузол закріплення розміщений на кінці, бо протилежному натягувальному засобу, і лише в цій частині. Виконання вузла закріплення на кінці каната дозволяє забезпечити збільшення сили зчеплення каната з закріплючою сумішшю в даній частині каната.

Виконання ділянки розведених дротів та одного вузла закріплення, розміщеного на кінці каната, дозволяє збільшити силу та надійність закріплення каната з одночасним спрощенням конструкції канатного анкера, відмовившись від використання вузлів закріплення по всій довжині каната.

Відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, відстань від зовнішньої кромки крайньої зовнішньої муфти до кінця каната складає 1 1-:(2,5-3,0)О0, а відстань між зовнішніми муфтами складає І2-(4,5-5,5)О0, де О - діаметр каната. Виконання І: такого співвідношення дозволяє забезпечити необхідну довжину ділянки розведених дротів («бороду»), а також при її «розбуханні» внаслідок дії хімічних реагентів ампул, що використовуються як закріплюча полімерна речовина, забезпечується заповнення всього об'єму верхньої ділянки шпуру, де здійснюється закріплення каната анкера. Зазвичай, діаметр шпуру завжди більший орієнтовно вдвічі за діаметр каната анкера, і виконання І: з білошими значення призведе до неповного «розбухання» ділянки розведених дротів через значні розміри дротів, а з меншими значеннями призведе до недостатньо повного заповнення дротами з закріплючою речовиною в об'ємі свердловини. Таким чином, досягається посилене та надійне закріплення каната.

Крім того, виконання 12 такого співвідношення дозволяє забезпечити вузол закріплення з оптимальними параметрами, необхідними для утворення посиленої ділянки кріплення каната.

Зазначені співвідношення дозволяють досягти необхідних значень довжин для утворення ділянки зі збільшеною силою зчеплення каната з закріплючою сумішшю.

Винахідниками було проведено серію дослідів в штреку з метою визначення тримкості канатного анкера, що заявляється. Всього було встановлено 10 канатних анкерів. В процесі експлуатації виробки заявлені канатні анкери, встановлені у виробку, неодноразово підтягувались, що підтвердило функціональну здатність конструкції. Визначення тримкості канатних анкерів здійснювалось за допомогою домкрата ПКА-3, який відтворює дію висмикуючого навантаження на канатний анкер. Досягнуті навантаження фіксуються і за ними визначається гранична тримкість канатного анкера.

Були здійсненні досліди канатного анкера, що заявляється, та стандартного анкера АКОТ.

Результати досліджень в Таблиці.

Таблиця

Порівняльна таблиця навантаження та видовження канатного анкера, що заявляється, та стандартного анкера АКОТ, відомого з рівня техніки

Канатний анкер, що заявляється Ї : рівня техніки шипи ши ши ооо 61 77111715. 7 17777771717171714111117111111111517111111115Б. 8 1111171111111411117111111111117111111111 3045 98111187 11111411 ло 19171114 11114111 121 23111141 х- тимчасовий скид навантаження, який супроводжувався інтенсивним зміщенням анкера без відриву від масиву порід; «х- початок етапу зниження навантаження з відривом анкера від масиву.

Таким чином, в результаті проведених досліджень винахідниками встановлено, що граничне навантаження стандартного анкера АКОЇ становить 17 т при видовженні до 30 см. Після досягнення зазначеного навантаження анкер АКО1 був відірваний від гірського масиву в точці закріплення. При цьому канатний анкер, що заявляється, витримував навантаження до 23 т.

При такому навантаженні видовження стабілізувалось на рівні 4 см і анкер не відірвався від масиву. Граничне навантаження не досягнуто через обмежені можливості випробувального домкрату ПКА-3. Підтверджено збільшення тримкості канатного анкера, що заявляється, в 1,35 разів в порівнянні зі стандартним канатним анкером АКОТ.

Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, різьба муфти натягувального засобу виконана накатною. Таке виконання муфти дозволяє спростити технологію виготовлення, оскільки декілька технологічних операцій замінюється однією - накаткою різьби. Крім того, різьбова частина муфти, отримана накаткою, має підвищену міцність та твердість в порівняні з різьбою, виконаною нарізкою.

Відповідно до ще однієї ознаки корисної моделі, муфта виконана з можливістю переміщуватися вдовж анкера. Таке виконання муфти дозволяє забезпечити можливість контролювання каната під час його встановлення в шпур протягом усього періоду аж до повного закріплення анкера в шпурі. Таке контролювання дозволяє підвищити безпеку для людей, що здійснюють установку канатного анкера.

Відповідно до ще однієї ознаки корисної моделі, натягувальний засіб сполучено з спрямовуючою трубкою з можливістю його переміщення вздовж спрямовуючої трубки. Таке сполучення натягувального засобу та спрямовуючої трубки дозволяє покращити "поведінку" каната при установці канатного анкера в шпурі. Під час встановлення анкера в шпурі відбувається його кручення, а також хитання, що може призвести до пошкодження людей, що знаходяться поруч, враховуючи загальну масу анкера. Спрямовуюча трубка утримує канат в обмеженому просторі а натягувальним засобом здійснюється підтягування вздовж спрямовуючої трубки.

Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, довжина спрямовуючої трубки становить 0,8-1,0 м. В процесі досліджень винахідниками було встановлено, що саме така довжина трубки дозволяє забезпечити максимально достатню жорсткість каната на сполученні з муфтою. Крім того, така довжина у випадку використання закріплення анкера в шпурі за допомогою ампул дозволяє покращити умови установки анкера, оскільки сумарна довжина ампул з хімічним реагентом складає орієнтовного 1,6-2,0 м і, таким чином, спрямовуюча трубка буде складати половину довжини ампули, що забезпечує ефективний опір при врізанні трубки в ампулу під час

Зо встановлення анкера в шпурі.

Відповідно до ще однієї ознаки корисної моделі, втулка виконана конусною. Конусне виконання втулки дозволяє забезпечити надійне з'єднання каната з муфтою.

Відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, діаметр каната складає 15 мм. Виконання каната такого діаметра дозволяє забезпечити одночасно як і міцність каната, так і відповідні співвідношення параметрів вузла закріплення, необхідні для надійного кріплення каната.

В результаті досліджень канатний анкер, що заявляється, підтвердив свою працездатність в забезпеченні можливості його підтягування в процесі експлуатації в гірських виробках і збільшенні тримкості при дослідах на відрив. Заявлена корисна модель за рахунок посиленого вузла закріплення на кінці каната дозволяє збільшити сили взаємодії каната з гірським масивом.

Заявлена корисна модель ілюструється наступним прикладом здійснення канатного анкера та відповідними кресленнями, а саме: - Фіг. 1 - загальний вигляд канатного анкера з розрізом в місці розміщення натягувального засобу; - Фіг. 2 - вигляд натягувального засобу в розрізі.

Зображувальні матеріали, що ілюструють заявлену корисну модель, а також наведений приклад конкретного виконання канатного анкера ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть корисної моделі.

Канатний анкер складається з витого дротяного каната 1, діаметр якого становить 15 мм, а довжина - 6 м. Також містить конусну втулку 2, введену в натягувальний засіб З між дротами каната 1 для надійного з'єднання каната з натягувальним засобом 3. Натягувальний засіб З містить муфту з накатною різьбою 4, гайку 5 та шайбу 6. При цьому муфта 4 виконана з можливістю переміщуватися вдовж анкера. Натягувальний засіб З сполучено з спрямовуючою трубкою 7, виконаної циліндричною, з можливістю його переміщення вздовж спрямовуючої трубки 7. Довжина спрямовуючої трубки складає 0,9 м. Канат 1 проходить через спрямовуючу трубку 7 та натягувальний засіб 3.

На кінці каната 1, протилежному натягувальному засобу 3, розміщений вузол закріплення 8, утворений двома зовнішніми муфтами 9 та однією внутрішньою втулкою 10 з можливістю переміщення внутрішньої втулки 10 між зовнішніми муфтами 9. Таким чином, на кінці каната 1 утворюється ділянка розведених дротів 11. Відстань від зовнішньої кромки крайньої зовнішньої муфти 9 до кінця каната 1 складає 1-40 мм, а відстань між зовнішніми муфтами 9 складає

Ї 2580 мм.

Канатний анкер може встановлюватись та закріплюватись у виробці різними відомими з рівня техніки способами. Найбільш розповсюдженим способом закріплення на сьогодні є закріплення шляхом використання ампул з хімічним реагентом.

Для установки канатного анкера, що заявляється, на початку в шпур заводяться ампули з полімером (полімерна смола). Потім вони досилаються до вибою шпуру за допомогою бурової штанги. Загальна довжина всіх ампул орієнтовно становить 2 м.

Канатний анкер може бути встановлений в шпур будь-яким буровим обладнанням, включаючи перфоратори ударно-обертової дії. Канатний анкер вкручується в шпур, розбиваючи при цьому ампули. При цьому відбувається витікання полімерної смоли, її швидке схоплювання і закріплення кінця канатного анкера в шпурі.

Після закріплення канатного анкера в шпурі здійснюється робочий натяг анкера шляхом затягуванні гайки 5. При цьому за рахунок виконання на кінці каната 1, протилежному натягувальному засобу 3, ділянки розведених дротів 11, як це зазначено вище, на дні шпуру виникає ефект "бороди" (ущільнення та розпір полімерної смоли між стінками шпуру і канатом 1), що забезпечує тримкість канатного анкера відразу після установки, а також зшивання та зміцнення порід.

Таким чином, використання запропонованої корисної моделі дозволяє підвищити тримкість канатного анкера та збільшити силу взаємодії каната з гірським масивом з одночасним підвищенням надійності установки канатного анкера та спрощенням конструкції канатного анкера шляхом зміни параметрів елементів канатного анкера та їх виконання.

Claims (7)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Канатний анкер, що складається з витого дротяного каната, втулки, спрямовуючої трубки, натягувального засобу, який містить муфту з різьбою, гайку, шайбу, та вузла закріплення каната, який відрізняється тим, що вузол закріплення розміщений на кінці, протилежному натягувальному засобу, і утворений двома зовнішніми муфтами та однією внутрішньою втулкою Зо з можливістю переміщення внутрішньої втулки між зовнішніми муфтами з утворенням на кінці каната ділянки розведених дротів, при цьому відстань від зовнішньої кромки крайньої зовнішньої муфти до кінця каната складає 1 1-(2,5-3,0)О0, а відстань між зовнішніми муфтами складає І 2-(4,5--5,5)0,, де О - діаметр каната.

2. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що різьба муфти натягувального засобу виконана накатною.

З. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що муфта виконана з можливістю переміщуватися вдовж анкера.

4. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що натягувальний засіб сполучено з спрямовуючою трубкою з можливістю його переміщення вздовж спрямовуючої трубки.

5. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що довжина спрямовуючої трубки становить 0,8-1,0 м.

6. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що втулка виконана конусною.

7. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що діаметр каната складає 15 мм.

НІ й --к о ге ж / / і Ш0-68К5- в В нев 4 - ! -ї-- знонвьнинн / ; КК й ї ЩІ: з ї ЩЕ Кк, ШИ и ши З ше гі ше -- ТЛНИЯ ж о це ту ть й А вч ОХ ; ще сте ст

Шу. ЛЯХ у х //й Фіг й: : : сек ІК ся і «Б КИ ЩЩ: ше М В/ИЕ БОШ І ше: 4 -К АНІ ННЯ М --- Кі По, А, х я Х С ї 5

КК . С А А З 2 І Ще А Чу

Фг.2 Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601