ТРУБЧАТЫЙ АНКЕР ФРИКЦИОННОГО ТИПА

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, а именно к креплению горных выработок, в частности к анкерной крепи для слабых пород.
Известна анкерная крепь, включающая стержень, две конусные гайки, две четырехперые гильзы с выступами, хомут и шайбу (см. Широков А.П. Анкерная крепь в горнодобывающей промышленности. Кемеровское книжное издательство, 1973, с.55-56).
Недостатком крепи является сложность конструкции и технологии изготовления. Кроме того, закрепление анкера в зонной части скважины обуславливает ненадежность при установке крепи в сложных породах, где требуется закрепление стержня анкера в каждом отдельном слое породы.
Эти недостатки устранены в какой-то степени в трубчатой анкерной крепи (см. патент США №3922867 и №4313696, МПК Е21D 21/00), включающей трубчатый металлический стержень с продольной щелью по всей длине, сжимающийся при обжатии.
Недостаток такой анкерной крепи заключается в том, что для упругого сжатия стенок трубчатого анкера при вдавливании его в шпур необходимо прилагать большие усилия. Для этого требуются громоздкие домкраты, развивающие усилие до 150 кН или применение мощных ударных перфораторов, использование которых повышает затраты на установку анкерной крепи. Кроме того, при вдавливании или забивании в шпур сжимаемого трубчатого стержня, стенки шпура разрушаются, что снижает в последующем несущую способность крепи.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по достигаемому результату; а именно снижению разрушения стенок шпура при достаточном распорном усилии является трубчатый анкер фрикционного типа (см. авторское свидетельство СССР SU №1240910 A1, МПК E21D 21/00), в котором на конце трубчатого стержня со щелью по всей длине закреплен упор для взаимодействия с монтажной штангой (например, буровой штангой для бурения шпура).
Под действием прилагаемого к монтажной штанге усилия трубчатый стержень не выдавливается, а втягивается в шпур. Так как при вдавливании трубчатого стрежня происходит расклинка его в шпуре, а при втягивании трубчатого стрежня происходит смыкание щели и уменьшение распорного усилия, то усилие при установке анкера значительно снижается.
Но это обстоятельство одновременно является и недостатком прототипа и всех трубчатых анкеров с продольной щелью по всей длине, т.к. при рабочих нагрузках (растяжении) также происходит смыкание продольной щели, снижение распорных усилий и уменьшение несущей способности анкерной крепи.
Техническим результатом использования заявляемой полезной модели является повышение несущей способности и надежности анкера.
В известном анкере фрикционного типа, содержащем трубчатый стержень с продольной щелью по всей длине, упором для опорной плиты, техническая задача решается тем, что внутри трубчатого стрежня установлен неизвлекаемый распорный стержень. Неизвлекаемый распорный стержень может быть выполнен: сплошным, в виде полой трубы или трубы с продольной щелью по всей длине.
При выполнении распорного стержня в виде трубы со смыкающейся щелью, распорный стержень должен иметь форму и размеры наружной трубы, соприкасающейся со стенками шпура.
На фиг.1 показано сечение анкера с распорным стержнем сплошного сечения.
На фиг.2 показано сечение анкера с распорным стержнем в виде полой трубы.
На фиг.3 показано сечение анкера с распорным стержнем в виде трубы с продольной смыкающейся щелью.
На фиг.4 показан анкер с распорным стержнем в виде сжатого наружного трубчатого стержня.
Трубчатый анкер фрикционного типа состоит из наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 (далее - трубчатый стержень) с продольной щелью 2 по всей длине, с кольцевым упором 3 для опорной плиты 4. неизвлекаемый распорный стержень выполненный в виде сплошного стержня 5, полой трубы 6, полой трубы 7 с сомкнутой щелью 8 размещен внутри наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 внутри шпура 9.
Трубчатый анкер фрикционного типа устанавливают следующим образом.
Наружный трубчатый тонкостенный стержень 1, диаметр которого несколько больше диаметра шпура 9 с небольшим усилием вдавливается в шпур 9 без разрушения его стенок до поджатия кольцевым упором 3 опорной плиты 4 к поверхности выработки. Продольная щель 2 трубчатого стержня 1 незначительно смыкается.
Действующие при этом распорные усилия достаточны для удержания в шпуре 9 анкера и элементов крепления выработки (сетки, верхняков и т.п.), которые на чертежах не показаны.
Затем внутрь трубчатого стержня 1 вдавливается (вбивается) неизвлекаемый распорный стержень, диаметр которого больше внутреннего диаметра трубчатого стержня 1.
Неизвлекаемый распорный стержень анкера должен быть выполнен в виде либо стержня 5 сплошного сечения, либо полой трубы 6, либо полой трубы 7 со смыкающейся щелью 8 по всей длине.
Хотя возникающие при внедрении распорных стержней радиальные распорные усилия, передаваемые через тонкие стенки трубчатого стержня 1 на стенки шпура 9, огромны по величине, усилия внедрения неизвлекаемых распорных стержней незначительны из-за малого значения коэффициента трения металлом по металлу.
После установки трубчатого анкера фрикционного типа создается плотный контакт трубчатого стержня 1 со стенками шпура 9 по всей длине анкера, что является гарантией повышения несущей способности и надежности работы анкера.
При нормальной работе анкера, усилия растяжения передаются не только на стенки трубчатого стержня 1, но и на неизвлекаемый распорный стержень (5, 6, 7) анкера за счет сил трения, которые постоянно повышаются со временем в силу окисления металлических контактных поверхностей.
Трубчатый анкер с распорным стержнем сплошного сечения, выполненного например из цилиндрического прутка применим в шпурах малого диаметра.
Использование в качестве неизвлекаемого распорного стержня наружного трубчатого стержня, что возможно при определенной ширине продольной щели, значительно упрощается конструкция анкера, снижается его металлоемкость и цена.