РАСПОРНО-ПРИЖИМНОЙ АНКЕР

Заявляемое техническое решение относится к горной промышленности, в частности, к области крепления породных обнажений в очистных и подготовительных горных выработках в угольных и рудных шахтах.
Известен металлический распорный анкер АР2М конструкции КНИУИ, принятый за прототип, состоящий из металлического стержня, на торце которого имеется прорезь со вставленным клином и две ребристые полумуфты, соединенные монтажным кольцом, предназначенные для распора и закрепления анкера в шпуре. На другом торце металлического стержня имеется опорная плитка и натяжная гайка, прижимающая опорную плитку к породному обнажению (Проходчик горных выработок / Справочник рабочего. Под. ред. А.И. Петрова. - М.: Недра, 1991. - 646 с, стр. 271, рис. 10.13, е).
Недостатком известной конструкции анкера, как и многих других, является то, что она выполняет лишь одну функцию - роль несущей конструкции, поддерживающую определенную толщу пород законтурного пространства горной выработки. Однако, при проведении горных выработок встречаются различные условия залегания горных пород - слоистость, трещиноватость, различные степени нарушенности. Если выработку проводят с применением буровзрывных работ, то в законтурном массиве создается зона трещиноватости от действия энергии взрыва на глубину до 1,0-1,5 м, что значительно снижает устойчивость породных обнажений.
В таких случаях необходимо создавать условия для стабилизации геологической структуры породного массива вокруг контура горной выработки. Это является второй функцией, которую должна выполнять анкерная крепь. Такую функцию анкер, принятый за прототип, выполнить не может, что является существенным недостатком.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение эффективности и качества закрепления породных обнажений, обеспечивающих их устойчивость и исключающее аварийные ситуации в процессе эксплуатации горных выработок.
Указанный технический результат достигается тем, что распорно-прижимной анкер, включающий металлический стержень, на одном торце которого имеется прорезь со вставленным клином и две ребристые распорные полумуфты, соединенные монтажным кольцом, а на другом торце размещена опорная плитка и натяжная гайка, согласно заявляемой полезной модели, на металлическом стержне имеется пружина в сжатом состоянии, на нижнем торце которой закреплена цилиндрическая втулка с резьбой на внешней поверхности, которая при накручивании натяжной гайки смещается по металлическому стержню и растягивает пружину.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана конструкция и положение распорно-прижимного анкера в шпуре в нерабочем состоянии, на фиг. 2 - положение распорно-прижимного анкера в шпуре в рабочем состоянии при растянутой пружине, а на фиг. 3 - профиль цилиндрической втулки и металлического стержня в сечении А-А.
Заявляемый распорно-прижимной анкер состоит из металлического стержня 1 (фиг. 1), металлического клина 2, вставленного в прорезь на верхнем торце металлического стержня 1, двух ребристых полу муфт 3, соединенных монтажным кольцом 4. На металлическом стержне 1 укреплена пружина 5, конструктивные параметры которой принимаются в зависимости от длины анкера и структурного состояния породного массива. На нижнем торце пружины 5 закреплена цилиндрическая втулка 6 с резьбой на внешней поверхности, на которой расположена опорная плитка 7, контактирующая с породным массивом 8 и натяжная гайка 9. На нижнем торце металлического стержня 1 с помощью резьбового соединения установлена ограничительная гайка 10, фиксирующая длину растяжения пружины 5 и ограничивающая ход цилиндрической втулки 6. Величина ограничительного расстояния L рассчитывается при разработке паспортов крепления породного обнажения при сооружении горных выработок с учетом структурного состояния породного массива и величины необходимого «стягивания» его в зависимости от степени трещиноватости и нарушенности.
Установка распорно-прижимного анкера в шпуре производится следующим образом. Анкер вставляют в шпур и одним из широко применяемых способов (вдавливанием или забиванием) закрепляют с помощью металлического клина 2 и ребристых полумуфт 3 в донной части шпура. Для более прочного закрепления головной части анкера в шпуре могут быть применены ампулы с полиэфирными смолами.
После закрепления анкера в шпуре, натяжная гайка 9 накручивается на цилиндрическую втулку 6, которая по металлическому стержню 1 смещается в нижнее положение до ограничительной гайки 10, растягивая при этом пружину 5 (фиг. 2), одновременно прижимая опорную плитку 9 к укрепляемому породному массиву 8. Для исключения вращения цилиндрической втулки 6 в процессе накручивания натяжной гайки 9, профили металлического стержня 1 и внутренней части цилиндрической втулки 6 выполнены четырехгранными.
В процессе эксплуатации, растянутая пружина, стремясь сжаться, сдавливает нарушенные слои горной породы, уменьшая трещины и предотвращая их дальнейшее развитие, что значительно повышает устойчивость породных обнажений в течение всего срока службы горных выработок.
В рассматриваемом прототипе (Проходчик горных выработок / Справочник рабочего. Под. ред. А.И. Петрова. - М.: Недра, 1991. - 646 с, стр. 271, рис. 10.13, е), анкер лишь поддерживает толщу пород, а не предотвращает дальнейшее развитие системы трещин и отслоение нарушенного массива, что не обеспечивает требуемой устойчивости породных обнажений и не предотвращает возможных обрушений пород.
Преимущества заявляемого технического решения заключаются в том, что в нем заложен принципиально новый режим работы распорно-прижимного анкера за счет наличия в конструкции анкера растянутой пружины, обеспечивающей надежное сдавливание слоев и трещин нарушенной породы и предотвращение их дальнейшего развития, что значительно повышает устойчивость породных обнажений при длительном сроке эксплуатации горной выработки.
Эффективность предлагаемого технического решения оценивается за счет:
- постоянного сдавливания слоев нарушенной породы;
- предотвращения дальнейшего развития имеющихся в породе трещин и исключения обрушения породы при длительном сроке эксплуатации горной выработки.