САМОЗАКРЕПЛЯЮЩАЯСЯ АНКЕРНАЯ КРЕПЬ

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок.
При отработке месторождений полезных ископаемых подземным способом актуальным вопросом является интенсификация подготовительно-нарезных работ, а одним из направлений увеличения скорости проходки горных выработок - сокращение затрат времени на крепление.
Низкая скорость проходки и повышенная опасность работ обусловила необходимость разработки технологии упрочнения пород, позволяющей улучшить характеристики анкерной крепи. Решение этой задачи возможно путем применения предлагаемой полезной модели.
Известна анкерная крепь [1], которая состоит из пустотелого стрежня с замком из продольно разрезанных стенок стержня и опорной плиты на выступающем конце. Стержень снабжен дополнительными замками, размещенными вдоль него с интервалом друг от друга. При этом каждый последующий замок в направлении выступающего конца стержня выполнен с площадью разрезов меньше предыдущих.
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. При нагружении анкерной крепи слоем пород на участке, расположенном между первым замком, от дна скважины, и опорной плитой происходит растяжение пустотелого стержня. Замки, расположенные в пределах этого участка раскрываются и давление на стенки скважины снижается. Появляется возможность движения слоя пород в направлении опорной плиты.
Известна также анкерная крепь [2], включающая в себя пустотелый стержень с размещенными вдоль него замками из продольно разрезанных стенок стержня, опорную плиту на выступающем конце стержня, сплошное кольцо, расположенное между замками и опорной плитой.
Недостатком указанного устройства является низкая надежность замка, так как под воздействием нагрузки происходит обрыв сплошного кольца по сварке.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности анкерной крепи.
Технический результат достигается тем, что на передней части стержня в противоположной стороне от замка, образованного одной продольной прорезью, выполненной по всей длине стержня, расположена прорезь, имеющая длину 95 мм, а ширина прорези на крае стержня составляет 4,5 мм, при этом верхняя часть прорези имеет полукруглую форму диаметром 8 мм.
Технический результат достигается также и тем, что замок, расположенный на выступающей части пустотелого стержня, имеет длину 25 мм, а длина одной стороны квадратной опорной плиты составляет 195 мм при высоте опорной плиты объемной формы, равной 35 мм.
Полезная модель поясняется чертежами.
На. фиг. 1 показана самозакрепляющаяся анкерная крепь, которая состоит из пустотелого стержня 1, опорной плиты 2, сплошного кольца 3, замка 4, замка 5 и прорези 6.
На фиг. 2 показана опорная плита самозакрепляющейся анкерной крепи.
На фиг. 3 показана самозакрепляющаяся анкерная крепь после установки ее в скважину (шпур).
Самозакрепляющаяся анкерная крепь (СЗА) содержит пустотелый стержень 1 (фиг. 1), с выполненными на нем замками 4 и 5. Замок 4 располагается на передней части стержня и образован одной продольной прорезью, выполненной по всей его длине. Замок 5, расположенный на выступающей части пустотелого стержня 1, имеет длину 25 мм, что значительно повышает надежность фиксации. В зависимости от применяемого типоразмера крепи, горно-геологических и горно-технических условий эта длина может быть увеличена до 40 мм.
На передней части стержня 1 в противоположной стороне от замка 4 расположена прорезь 6, имеющая длину 95 мм. Ширина прорези на крае стержня 1 составляет 4,5 мм, при этом верхняя часть прорези имеет полукруглую форму диаметром 8 мм. В зависимости от условий работы и от используемого типоразмера анкера возможно увеличение длины, ширины и диаметра полукруглой формы верхней части прорези соответственно до 130, 12 и 20 мм.
Опорная плита 2 выполнена в виде квадратной пластины, имеющей объемную форму (фиг. 2). Длина одной стороны плиты 2-195 мм. Высота опорной плиты 2 составляет 35 мм и в зависимости от применяемого типоразмера-анкера, а также от горно-геологических и горно-технических условий Месторождения может быть увеличена до 45 мм.
Между замком 5 и опорной плитой 2 расположено сплошное цилиндрическое и металлическое кольцо 3 высотою 10 мм. В случае необходимости высоту сплошного кольца 3 можно увеличить до 20 мм.
Пустотелый стержень 1 имеет диаметр 42 мм и длину 1600 мм. При креплении горных выработок возможно использование самозакрепляющейся анкерной крепи (СЗА) других типоразмеров, отличающихся, например, длиной и диаметром стержня. Предлагается использовать СЗА длиною 1800, 2000 и 2200 мм, а также диаметром 44, 46 и 48 мм.
Самозакрепляющаяся анкерная крепь работает следующим образом.
Пустотелый стержень 1 направляют в шпур 7, прикладывая продольное усилие к выступающей части. Концы замка 5 выгибаются в поперечном направлении и входят во взаимодействие со сплошным цилиндрическим и металлическим кольцом 3, обеспечивая фиксацию опорной плиты 2 в осевом направлении на пустотелом стержне 1 (фиг. 3). Продольное усилие через замок 5 передается на весь пустотелый стержень 1, что обеспечивает движение стержня 1 в шпур 7 и до полного упора опорной плиты 2 в основание шпура 7.
При движении стержня 1 по шпуру 7 происходит поперечная деформация замка 4, который также создает давление на стенки шпура 7, что приводит к возникновению силы трения на поверхности контакта.
Наличие замка 4, на заглубленном конце пустотелого стержня 1 с одной продольной прорезью, исключает продольную деформацию его элементов при приложении нагрузки вдоль пустотелого стержня 1 со стороны слоя пород 8.
Прорезь 6 на передней части стержня 1 предназначена для центровки СЗА. Она позволяет более точно и быстро помещать пустотелый анкер 1 в шпур 7, что в итоге ускоряет процесс установки СЗА.
Выполнение замка 5 предлагаемой длины на выступающем конце пустотелого стержня 1 с возможностью взаимодействия с опорной плитой 2 за счет продольной деформации замка 5 при установке анкера обеспечивает ее точную фиксацию между выступающей частью пустотелого стержня 1 и устьем шпура 7.
Проведенные исследования показали, что благодаря предложенным размерам прорези 6 снизилось количество отклонений при установке анкерной крепи в шпур на 62%, что повлияло на увеличение надежности крепи. Также увеличилась на 36% скорость установки, повлекшая рост производительности при производстве крепления выработок.
Использование замка на выступающем конце пустотелого стержня указанного размера способствует увеличению надежности фиксации замка вокруг сплошного цилиндрического и металлического кольца. Об этом свидетельствуют результаты натуральных наблюдений. Так по сравнению с другими видами замков выход из строя рассматриваемого замка (срез кольца цилиндрического, металлического: деформация) уменьшился до 32%.
Исследование также показали, что использование опорной плиты с предложенными размерами позволили обеспечить надежную фиксацию между выступающей частью пустотелого стержня и устьем скважины. Так, благодаря применению такой опорной плиты на механизированных машинах по установке анкеров, количество отказов снизилось на 25%.
Источники информации, принятые во внимание.
1. А.С. №968439 по классу F21D 21/00, 1981.
2. Патент РФ №95029 по классу E21D 21/00, 2009.