КРЕПЬ АНКЕРНАЯ КАНАТНАЯ ВЫСОКОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
CABLE ROOF BOLTING OF HIGH LOAD-BEARING CAPACITY

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению горных выработок глубокого заложения и может использоваться при креплении контура выработок, когда необходимая длина анкера превосходит высоту выработки.
Известен канатный анкер для крепления горных выработок (патент РФ на изобретение №2360122), включающий анкерный стержень, изготовленный из каната, на одном конце которого имеется замок, а на другом конце - хвостовик с трубой герметизатора, герметизирующий элемент из упругих колец, воздухоотводящую трубку.
Недостатком данного канатного анкера является недостаточная несущая способность ввиду слабой прочности соединения грузонесущего стержня и хвостовика, а также в возможности возникновения в скважине при заполнении ее скрепляющей смесью завоздушенных полостей, которая приводит к слабому закреплению анкерного стержня в скважине.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и безопасности крепления горных выработок, а также повышение экономического эффекта благодаря улучшению несущей способности анкерной крепи и возможности установки ее в сложных условиях.
Указанный технический результат достигается тем, что анкерный стержень состоит из трех канатов, каждый из которых, в свою очередь, состоит из нескольких прядей, скрученных между собой, при этом внутри стержня по всей его длине между канатами установлены распорки, над которыми закреплены хомуты, прижимающие канаты к распоркам, замок на забойной части анкерного стержня выполнен клинораспорным, кроме того, хвостовик выполнен с тремя отверстиями цилиндрической формы, переходящей книзу в коническую, в которых разрезными клиньями крепятся канаты, а на внешней поверхности хвостовика имеется резьба для натяжной гайки, кроме того, через центр хвостовика проходит трубка для подачи скрепляющей смеси, а в верхней части хвостовика располагается опорная шайба, диаметр которой больше диаметра устья скважины, в опорной шайбе выполнено боковое отверстие, через которое подается герметизатор и выходит трубка для отвода воздуха, проходящая также между канатами анкерного стержня до его верхней части, между натяжной гайкой и опорной шайбой располагается проставка полусферической формы без внутренней резьбы. Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 изображен его вид сбоку.
На фигуре 1 позициями обозначены:
1. Анкерный стержень
2. Клинораспорный замок
3. Хвостовик
4. Канаты
5. Прорезной клин
6. Шайба опорная
7. Проставка полусферическая
8. Натяжная гайка
9. Трубка подачи скрепляющей смеси
10. Боковое отверстие
11. Трубка отвода воздуха
12. Герметизирующий состав
13. Распорки
14. Хомуты
15. Крышка
16. Штуцер подачи скрепляющей смеси
17. Решетчатая затяжка
Анкерный стержень 1 состоит из трех канатов 4, каждый из которых состоит из нескольких прядей, скрученных между собой. На забойной части анкерного стержня 1 установлен клинораспорный замок 2. На хвостовой части анкерного стержня 1 находится хвостовик 3 с тремя отверстиями, которые имеют цилиндрическую форму, переходящую в коническую, в эти отверстия вставляются канаты 4, каждый из которых фиксируется прорезными клиньями 5. В процессе изготовления канаты 4 с клиньями 5 спрессовываются в хвостовике 3 путем силового перемещения вдоль осевых отверстий, при этом пряди канатов 4 прижимаются разрезными клиньями 5 к стенкам отверстий хвостовика 3. На внешней поверхности хвостовика 3 имеется резьба, благодаря которой на ней крепится натяжная гайка 8, прижимающая  полусферическую проставку 7 к опорной шайбе 6. Нижняя часть хвостовика 3 закрыта крышкой 15, соединенной со штуцером подачи скрепляющей смеси 16. Через центр хвостовика проходит трубка подачи скрепляющей смеси 9, доходящая до верхней части анкерного стержня 1. В шайбе опорной 6 имеется боковое отверстие 10, через которое проведена трубка отвода воздуха 11, через которую воздух из скважины отводится в выработку. Через то же отверстие 10 подается герметизатор 12 для герметизации устья скважины. Внутри анкерного стержня 1 по его продольной оси между канатами 4 установлены распорки 13, а над ними закреплены хомуты 14, которые плотно прижимают канаты 4 к распоркам 13, в результате чего канаты 4 могут работать как единое целое.
Установка и работа предлагаемого изобретения осуществляется следующим образом.
Крепь анкерную канатную высокой несущей способности устанавливают в сборе в пробуренную скважину. Анкерный стержень 1 вводится в скважину, клинораспорный замок 2 раскрепляется о стенки скважины у ее дна. Путем вращения натяжной гайки 8 полусферическая проставка 7 прижимает опорную шайбу 6 через решетчатую затяжку 17 к кровле выработки, создавая усилие до 8 т. Форма полусферической проставки 7 позволяет надежно зафиксировать анкерную крепь при расположении скважины с отклонением от перпендикуляра к поверхности поддерживаемого массива. К штуцеру подачи скрепляющей смеси 16 присоединяется нагнетательная установка, которая через трубку подачи скрепляющей смеси 9 под давлением подает скрепляющую смесь в скважину. Скрепляющая смесь поднимается от устья скважины к ее дну, вытесняя воздух через трубку отвода воздуха 11, заполняя все пространство скважины и не оставляя завоздушенных полостей. Скрепляющая смесь нагнетается в скважину до тех пор, пока она не начнет выходить через трубку отвода воздуха 11. Во избежание утечки скрепляющего состава устье скважины заполняется герметизирующим составом 12. После отверждения полимерной смеси анкерный стержень 1 принимает на себя нагрузку и позволяет выдерживать растягивающие напряжения в закрепляемом массиве.
Конструктивные решения изобретения позволяют повысить несущую способность канатного анкера. Разрывное усилие канатного стержня такого анкера может составлять более 500 кН. Предполагаемая длина анкерной крепи до 11 м позволяет гарантированно закрепить ее за пределами контура слабоустойчивых пород.
Наличие механического клинораспорного замка на конце анкера позволяет быстро, удобно и надежно закрепить его на необходимой глубине. Конструкция заявляемого изобретения предусматривает возможность сразу после установки в скважину создать рабочую нагрузку на стержень анкера не менее 80 кН и произвести закрепление анкерного стержня в скважине на всю его длину, например, химическими смолами или цементным составом.
Предлагаемая конструкция анкерной крепи открывает возможность ее использования в особо сложных и специфических горно-геологических и горнотехнических условиях для крепления и поддержания горных выработок, сопряжении, монтажных камер и т.п., а также повышает экономический эффект проведения выработки, снижая затраты на крепление выработки и увеличивая скорость проходки.