Самозакрепляющийся трубчатый анкер

Область техники
Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок трубчатыми анкерами фрикционного типа с использованием штатного оборудования для бурения шпуров.
Предшествующий уровень техники
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 в направлении выступающего конца стержня 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 трубчатый анкер, включающий полый стержень с внешним диаметром, превышающим диаметр шпура, с прорезью по всей длине, передним концом конической формы, кольцо, приваренное на заднем конце полого стержня и имеющее разрыв расположенный оппозитно продольному пазу (см. US №20100034595, E21D 21/00).
Недостатком известного решения является невозможность использования в породах средней прочности. Это обусловлено тем, что в процессе установки трубчатого анкера стенки прорези создают сосредоточенную нагрузку и врезаются в породу. При этом как результат уменьшается упругая деформация стержня трубчатого анкера, снижается величина распределенной нагрузки по поверхности контакта стержень - шпур, сила трения, и в конечном итоге несущая способность. Снижение несущей способности ведет к ограничению возможности использования трубчатых анкеров для крепления выработок в породах средней прочности.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширение возможностей использования, за счет увеличения несущей способности в породах средней прочности.
Техническая задача решается тем, что в известном самозакрепляющемся трубчатом анкере, включающем полый стержень с внешним размером сечения больше диаметра шпура, в который устанавливается анкер, с прорезью по всей длине, передним концом конической формы, полый стержень выполнен с овальной формой поперечного сечения, прорезь расположена на стороне малой оси овала, а величина малой оси меньшей диаметра шпура. При этом прорезь может выполняться по малой оси овала.
Краткое описание фигур
Полезная модель поясняется изображениями.
На фиг. 1 представлен вид трубчатого анкера.
На фиг. 2 сечение С-С.
На фиг. 3 сечение С-С (вариант выполнения).
Вариант осуществления полезной модели
Самозакрепляющийся трубчатый анкер содержит полый стержень 1, кольцо 2 (фиг. 1). В стержне 1 выполнена, продольная сквозная прорезь 3. Передний конец стержня 1 имеет коническую форму 4. Кольцо 2 приварено на заднем конце 5 стержня 1 (возможен вариант без кольца). В переднем конце выполнена прорезь 6. Форма поперечного сечения стержня овальная, с большой осью 7, и малой осью - 8 (фиг. 2).
Прорезь 3 выполняется на стороне малой оси овала, на поверхности 9. При этом прорезь может выполняться на малой оси эллипса 10 (рис. 2) или со смещением от нее (рис. 3).
Внешний размер поперечного сечения стержня 1, по большей оси 7 овала, больше диаметра шпура D. В связи с этим части овальной поверхности 11 и 12, расположенные на сторонах большей оси овала располагаются, в исходном положении, за контуром шпура.
Поверхности овала 11 и 12 имеют радиус кривизны больше, чем на стороне поверхности 9, и оппозитной ей 13.
Малая ось овала 8 имеет величину меньше диаметра шпура D, в который устанавливается трубчатый анкер.
Самозакрепляющийся трубчатый анкер функционирует следующим образом.
При установке самозакрепляющегося трубчатого анкера передний конец 4 вводится свободно в шпур. При дальнейшей установке в контакт со стенками шпура входят части овальной поверхности 11 и 12, расположенные по большой оси овала 7. Это обусловлено тем, что размер сечения стержня 1, по оси 7, больше диаметра шпура D. Создается распределенной давление по поверхностям 11 и 12, в результате которого происходит упругая деформация стержня по стороне 13. Этому способствует наличие продольной прорези 3. При этом части 11 и 12 сближаются. Ширина прорези 3 уменьшается.
Благодаря овальной форме поперечного сечения стержня 1 площадь контакта поверхностей частей 11 и 12 имеет значительную величину. В связи с этим распределенное давление, на поверхности их контакта со стенками шпура, не приводит к разрушению стенок имеющих среднюю прочность.
Выполнение малой оси 8 меньше диаметр шпура D и расположение прорези 3 на стороне 9, исключает взаимодействие стенок прорези 3 с поверхностью шпура и их внедрение в стенки шпура. Достигается сохранение расчетной степени деформации стержня 1, и создание требуемой величины нагрузки на поверхности контакта стержень 1 - шпур. Как результат обеспечивается заданная несущая способность. Это позволяет крепить поверхности выработок в породах средней прочности, т.к. при этом не происходит их разрушения при установке стержня 1.
Таким образом, предлагаемое технические решения обеспечивает расширение возможностей за счет крепление выработок в породах средней прочности.