АНКЕРНАЯ КРЕПЬ

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок трубчатыми анкерами фрикционного типа, с использованием штатного оборудования для бурения шпуров.
Известен анкер, включающий пустотелый стержень с замком, из продольно разрезанных стенок стержня и опорной плиты на выступающем конце, при этом стержень снабжен дополнительными замками, которые размещены вдоль него с интервалом друг от друга, при этом каждый последующий замок ориентирован в направлении выступающего конца стержня и выполнен с площадью разрезов меньше предыдущих (см. а.с. СССР №968439, E21D 21/00).
Недостатком известного устройства является низкая надежность. Анкерная крепь фиксируется в скважине за счет того, что производится сжатие пустотелого стержня с последующей потерей устойчивости замков и их деформацией в продольном направлении. Однако при нагружении анкерной крепи слоем пород на участке расположенном между первым замком, от дна скважины, и опорной плитой происходит растяжение пустотелого стержня. Как следствие, замки, расположенные в пределах этого участка раскрываются, давление на стенки скважины снижается, появляется возможность движения слоя пород, в направлении опорной плиты. Подвижность породы ведет к снижению надежности работы анкерной крепи.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является анкерная крепь (см. ПМ РФ №95029, E21D 21/00).
Анкерная крепь, содержит пустотелый цилиндрический стержень, с размещенными вдоль него замками из продольно разрезанных стенок стержня, опорную плиту на выступающем конце стержня, на котором за опорной плитой выполнен замок, с возможностью взаимодействия с ней, а замки на заглубленной части стержня выполнены с одной продольной прорезью и соединены между собой. При этом продольные прорези замка, на выступающем конце стержня, выполнены по всей его длине, а между замком и опорной плитой установлено сплошное кольцо.
Недостатком известного решения является сложность установки анкерной крепи в шпур, ведущая к снижению надежности установки. В начале процесса установки анкерная крепь представляет собой совокупность трех незакрепленных между собой деталей. На стержень надевается опорная плита и кольцо, при этом соединение происходит с зазором по номинальному размеру.
Анкер устанавливается в шпур за счет воздействий ударника на его часть, выступающую за опорную плиту - замок. При угле наклона оси шпура к горизонту более 45°-50°, происходит смещение кольца на замок. Это приводит к тому, что усложняется перевод замка, под воздействием ударника, в фиксирующее положение опорной плиты. Как следствие снижается надежность штатной установки анкера.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности установки анкерной крепи в шпур.
Техническая задача решается тем, что в известной анкерная крепи, содержащей опорную плиту, стержень, выполненный в виде полого цилиндра с продольной прорезью по всей длине, конической формой переднего части и замковой частью на дистальной части за опорной питой, кольцо, установленное между опорной плитой и замковой частью и соединенное со стержнем сваркой, в дистальной части стержня за опорной плитой выполнено более трех открытых пазов для формирования замков вокруг кольца с возможностью их закрытия до окончания установки стержня. При этом в передней части стержня выполнено два продольных паза с наклонными стенками.
Полезная модель поясняется рисунками, где: на фиг. 1 изображен вид анкерной крепи выполненной в соответствии с пунктом 1; на фиг. 2 изображен вариант выполненной в соответствии с пунктом 1; на фиг. 3, 4 представлено сечение А-А по анкерной крепи (фиг. 1); на фиг. 5 изображен вид головной части анкерной крепи выполненной в соответствии с п. 2.
Анкерная крепь содержит опорную плиту 1, стержень 2, кольцо 3 (фиг. 1). Стержень 2 выполнен в виде полого цилиндра, с продольной прорезью 4 по всей его длине. Передняя часть стержня 5 имеет коническую форму 6. На противоположной части стержня выполнена замковая часть 7. Кольцо 3 имеет круглую форму поперечного сечения, установлено между опорной плитой и замковой частью 7, и приварено к стержню 2.
Сварка может выполняться со стороны опорной плиты 1 (фиг. 1) - 8, или со стороны замковой части 7 (фиг. 2) - 9, или одновременно со стороны опорной плиты - 8 и со стороны замка - 9. Техника сварного шва 8, 9 может быть выполнена сплошным или прерывистым швом.
Само кольцо 3 выполняется разомкнутым, с разрывом 10 (фиг. 3) или замкнутым (фиг 4).
Выбор техники выполнения сварного шва 8 и 9 - сплошным или прерывистым швом определяется в зависимости от катета сварного шва. Возможность выбора техники реализации шва позволяет осуществлять рациональную технологию соединения кольца 3 и стерня 2. Представляется большая технологическая свобода в реализации, что положительно сказывается на качестве изготовления анкерной крепи и последующей надежности установки.
Замковая часть 7 формируется открытыми, со стороны конца стержня, пазами 11 (фиг. 3). При этом открытый паз 11 ограничивается (формируется) стенками 12 или 13 и скругленной поверхностью 14 (фиг. 1). Стенки 12, каждого открытого паза 11 выполняются параллельными друг другу (фиг. 1). Возможен вариант выполнения открытых пазов 11 с непараллельными стенками 13. Вариант взаимного положения стенок открытых пазов 11 определяется технологичностью их изготовления.
Соединение стенок 12 или 13 каждого открытого паза 11 скругленной поверхностью 14 обеспечивает снижение концентрации напряжений возникающих в процессе изготовления открытого паза 11 и в конечном итоге снижает риск развития трещин при установке анкерной крепи в шпур.
Число открытых пазов 11 формирующих замковую часть 7 должно выполняться более трех, например: пять (фиг. 3), четыре (фиг. 4). Меньшее число ведет к увеличению угловой величины между ними. Повышается момент сопротивления изгибу, как следствие требуется большие усилия на формирование замка в процессе установки анкерной крепи, значение которой может превышать усилие необходимое для самой установки. В этом случае анкерная крепь вводится в шпур без формирования замка. Это приведет к снижению усилия воспринимаемого стержнем 2 со стороны опорной плиты 3, т.е. снижению несущей способности анкерной крепи и надежности ее установки.
Выполнение открытых пазов 11 в количестве более трех снижает величину усилия необходимого для потери устойчивости фрагментами замковой части 7 и последующего формирования замков вокруг кольца 3 до полной установки анкерной крепи.
Это повышает надежность установки анкера, т.к. при сформированных замках и достижении кольцом 3 опорной плиты 1 осевая нагрузка со стороны ударника не создает касательных напряжений в сварных швах 8 и 9 и не ведет к их разрушению. Кольцо 3 подвергается только сжатию между поверхностями упорной плиты 1 и сформированными замками.
Глубина паза 11 может выполняется больше расстояние от края стержня до кольца. Это обеспечивает формирование замка за счет линейной его части, без деформации скругленной части 14, паза 11.
Возможным вариантом является выполнение глубина паза 11 меньше расстояния от края стержня до кольца. В этом случае формирование замка реализуется за счет деформации скругленной части 14, паза 11.
На передней части 5 выполнено два продольных паза 15 с наклонными стенками 16. Наличие продольных пазов 15 обеспечивает снижение сопротивления введению передней части 5 в шпур.
Анкерная крепь функционирует следующим образом.
В исходном положении на стержень 2 надевается опорная плита 1, до ее контакта с кольцом 3. Стержень 2 направляют в шпур 4, конической частью 6. Благодаря соединению кольца 3 со стержнем 2 сваркой 8, 9, обеспечивается фиксированное, штатное, положение опорной плиты 1 и самого кольца 3 на стержне 2, независимо от угла наклона шпура.
К замковой части 7 прикладывается силовое воздействие со стороны ударника. Под его действием формируются замки (закрываются) вокруг кольца 3. Наличие сварки 8, 9, соединяющей кольцо 3 со стержнем 2 исключает смещение кольца 3.
При нагружении опорной плиты 1, установленного в шпур анкерной крепи, обеспечивается одновременное восприятие нагрузки замковой частью 7 и сваркой 8, 9, что увеличивает несущую способность анкерной крепи, позволяя повысить надежность ее установки и функционирования.
Выполнение более трех открытых пазов 11, например: четырех (фиг. 4) - обеспечивает формирование пяти замков, пяти (фиг. 3) - позволяет формировать шесть замков. При этом угловой размер каждого замка обеспечивает величину момента сопротивления изгибу, необходимого для его закрытия, при усилии меньшем, чем усилие установки анкерной крепи. В связи с этим закрытие замковой части 7 происходит до окончания полного ввода стержня 2 в шпур, что обеспечивает надежную, штатную его установку.
Выполнение на передней части двух продольных пазов 15 ведет к уменьшению усилия необходимого для ее введения в шпур, за счет того, что в этом случае снижается усилие необходимое для их деформации с исходного диаметра до диаметра шпура. Меньшие усилия ввода передней части 5 повышают надежность установки, т.к. в этом случае снижается вероятность потери стержнем устойчивости.
Таким образом, предлагаемое технические решения обеспечивает повышение надежности установки анкерной крепи в шпур.