НАТЯЖНОЕ УСТРОЙСТВО КАНАТНОГО АНКЕРА

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно, к креплению контура горных выработок с помощью канатных анкеров.
Известен канатный анкер, содержащий опорную муфту, соединенную с проволоками каната в осевом отверстии посредством клина, при этом муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка (патент РФ на изобретение №2178082, кл. E21D 21/00, заявлено 10.08.1999 г., опубликовано 10.01.2002 г.).
Недостатком известного канатного анкера является его невысокая несущая способность и ограниченная податливость, что обусловлено одинарной свивкой прядей в канате, тем более что количество прядей в канате не превышает семи.
Наиболее близким аналогом по технической сущности является натяжное устройство канатного анкера по патенту РФ №2281397 (кл. E21D 20/00, дата подачи заявки 26.03.2004 г., дата публикации - 10.08.2006 г.). Известное натяжное устройство содержит муфту с осевым отверстием, в котором с помощью клиновой втулки закреплен канат, а отверстие имеет коническую и цилиндрическую части с гладкой поверхностью. Муфта выполнена с кольцевой проточкой, в которой установлена направляющая труба, охватывающая канат. Наружные пряди каната на клиновой втулке и на сопряжении с центральной прядью в осевом отверстии муфты зафиксированы металлизированной шпаклевкой.
Данное натяжное устройство предназначено для использования в канатных анкерах с одинарной свивкой, характерных из-за этого недостаточной податливостью. При применении канатов двойной свивки натяжное устройство не обеспечивает равнопрочного с канатом соединения из-за того, что пряди каната многопроволочные и между прядями
существуют зазоры, которые способствуют деформации проволок при протягивании каната через цилиндрическую часть муфты.
Другим недостатком известного устройства является недостаточная несущая способность в целом канатного анкера из-за того, что муфта приспособлена только для арматурного каната, в котором пряди однопроволочные. Данный канатный анкер не приспособлен для нагнетательного или ампульно-нагнетательного способов закрепления, когда касательные напряжения на контакте закрепляемых поверхностей приближаются к контуру выработки, что повышает ее устойчивость.
Техническим результатом полезной модели является повышение податливости и несущей способности канатного анкера при использовании канатов двойной (крестовой) свивки.
Предложено натяжное устройство канатного анкера, включающее муфту с осевым каналом, имеющим цилиндрическую и коническую внутреннюю поверхности и предназначенным для закрепления каната, резьбовую внешнюю поверхность, на которой размещена гайка, и направляющую трубу, соединенную с муфтой и охватывающую канат.
Отличием является то, что цилиндрическая и коническая части внутренней поверхности выполнены по профилю внешней поверхности проходящих через них прядей каната, причем на центральной пряди каната внутри конической части муфты помещена разрезанная вдоль упругая коническая втулка, внешняя поверхность которой повторяет профиль контактирующих с нею поверхностей прядей каната, а зазоры между указанными муфтой, втулкой и прядями заполнены связующим материалом.
Отличием является также то, что муфта снабжена отверстиями с заглушками для подачи в нее связующего материала.
В качестве связующего материала могут быть использованы легкоплавкие сплавы, полимерные смолы и др. составы.
Выполнение цилиндрической и конической поверхностей осевого канала муфты по профилю внешней поверхности прядей каната создает условия для повышения трения прядей каната о поверхность образованных
желобков муфты при выкручивании каната. Так как канат имеет крестовую свивку прядей, то связующий материал, соединенный со стенками муфты, клиновой втулкой и прядями по поверхностям и в зазорах, препятствует выкручиванию каната из муфты, при этом конусность осевого канала увеличивает сопротивление выкручиванию. Таким образом, канат в осевом канале муфты закреплен аналогично резьбовому соединению с высоким сопротивлением кручению. Клиновая втулка имеет выступы по профилю прядей каната, одета на центральную прядь, и продольный разрез ее стенки обеспечивает обжим центральной пряди. Предложенная конструкция муфты изготавливается литьевым способом и предназначена для натяжения канатов с двойной (крестовой) свивкой многопроволочных прядей, при этом относительное удлинение каната на 7% выше, чем у канатов с одинарной свивкой. Диапазон выбора по прочности у канатов двойной свивки гораздо больше, чем у канатов с одинарной свивкой, что создает возможность увеличить несущую способность канатных анкеров.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлено натяжное устройство в осевом продольном разрезе, а на фиг.2 - разрез I-I фиг.1.
Натяжное устройство канатного анкера содержит муфту 1, на внешней резьбовой поверхности которой имеется гайка 2. Внутри муфты имеется сквозной осевой канал 3, поверхность которого от цилиндрической 4 переходит в коническую 5. У дна муфта перекрыта пробкой 6. Поверхность осевого канала 3 повторяет профиль наружной поверхности прядей каната 7, образуя, соответственно, желобки 8 и выступы 9. В конической части 5 осевого канала пряди каната 7 контактируют с желобками 8 внутренней поверхности муфты, а между прядями и конической втулкой 10, установленной на центральной пряди каната, образуются зазоры 11. Для усиления обжима центральной пряди каната коническая втулка 10 имеет продольный разрез.
Наружная поверхность конической втулки 10 также выполнена по форме контактирующих с нею поверхностей прядей каната. Указанные
зазоры 11 заполняют связующим материалом. Коническая поверхность части осевого канала и заливка зазоров связующим материалом предотвращают выкручивание каната по винтовой линии, т.к. они препятствуют сдвигу прядей при их крестовой свивке.
Для подачи связующего материала в муфту 1 в боковой стенке последней имеются отверстия 12 с пробками.
К муфте 1 крепят направляющую трубу 13, охватывающую канат 7 анкера. Направляющая труба необходима для придания канату жесткости при закреплении анкера у дна шпура ампульным способом и для размещения на ней герметизатора при ампульно-нагнетатальном способе закрепления анкера в шпуре.
Для закрепления натяжного устройства на канате 7 последний пропускают через направляющую трубу 13 и ввинчивают в муфту 1, при этом пробку 6 снимают, а на центральную прядь каната одевают коническую втулку 10. Наружные пряди каната при движении по конической части 5 осевого канала раздвигаются и образуют зазоры 11. Канат вкручивают в осевой канал 3 до его распора в конической части вследствие установки конусной втулки 10.
После установки каната и натяжного устройства в проектное положение зазоры 11 заливают связывающими материалами. Если в качестве связующего материала используют легкоплавкий сплав, то муфту предварительно нагревают до температуры его плавления и перекрывают канал пробкой 6. При использовании смолы последнюю подают в зазоры под давлением через отверстия 12 с помощью шприца.
После выполнения данных операций на внешнюю резьбовую поверхность муфты 1 устанавливают гайку 2, и натяжное устройство готово к работе.
Ниже описана работа натяжного устройства.
Канатный анкер устанавливают в шпуре (скважине) 14 и закрепляют его известным способом. Вращением гайки 2 осуществляется предварительное натяжение канатного анкера, при этом гайка упирается в опорный элемент 15 и через него в породы кровли выработки.
Дальнейшее вращение гайки приводит к созданию осевого усилия в канате 7. Желобки 8 внутренней поверхности муфты 1 взаимодействуют с соответствующими поверхностями прядей каната 7 и, так как сопротивление срезу превышает прочность каната, последний стремится «раскрутиться», чему препятствует связующий материал, заполняющий муфту и зазоры 11, и коническая поверхность 5 осевого канала. Таким образом, суммарное сопротивление вывинчиванию каната и сопротивление радиальному расширению муфты 1 превышают прочность каната 7 на разрыв. Натяжное устройство обеспечивает равнопрочное соединение с многопроволочными канатом двойной (крестовой) свивки, необходимую податливость канатного анкера и увеличение его несущей способности.