КЛИНОРАСПОРНЫЙ АНКЕР 2 ШК
EXPANSION ANCHOR 2 ШК

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, к средствам для крепления кровли и боков горных выработок при их прохождении.
Известен анкер ШК-1п, (см. Широков А.П. и др. Расчет анкерной крепи для различных условий применения.- М.: Недра, 1976. - 6 с. (рис.1г)), включающий грузонесущий стержень с одним клином, образующим один закрепляющий замок.
Недостатками известного анкера, являются: наличие на грузонесущем стержне одного клина, образующего один закрепляющий замок. Следовательно эффективное использование возможно только при залегании в кровле нетрещиноватых пород и небольшом горном давлении.
Известен анкер ШК-1м, (прототип, см. Широков А.П. и др. Анкерная крепь: справочник. - М.: Недра, 1990. - 36 с. (рис.3.1а)), включающий металлический анкерный стержень с одним клинораспорным замком.
Конструкция предусматривает закрепление металлического анкерного стержня в шпуре одним клинораспорным замком, в одном слое горных пород. Это следует производить только при залегании нетрещиноватых пород и небольшом горном давлении, с пределом прочности при сжатии свыше 30 МПа.
Задачей изобретения является создание анкера, который будет способен закрепляться в шпуре, с помощью двух и более закрепляющих замков, предотвращая расслоение слоев горных пород, повышая надежность закрепления.
Поставленная задача решается предлагаемым анкером шахтной крепи, включающим грузонесущий стержень с отлитыми двумя и более (в зависимости от количества слоев закрепляемых пород) клиньями, с надетыми на них замковыми элементами (сухарями), при этом между клиньями расположена обсадная труба, состоящая из двух половин, закрепляемых между собой, а на конце грузонесущего стержня навинчивается гайка.
Конструкция данного вида анкера выполнена в соответствии современными требованиями к анкерному креплению в условиях высокого горного давления. Металлический анкерный стержень обладает значительным сопротивлением на разрыв, благодаря присутствию двух и более замков, которые способствуют равномерному распределению горного давления. Расположение на стержне анкера двух и более замков, закрепляемых в разных слоях горных пород, увеличивает надежность закрепления анкерного стержня. Благодаря этим свойствам изобретения обеспечивается предотвращение расслоения горных пород до наступления момента увеличения нагрузки на анкер, после воздействия которой произойдет разрушение клинораспорных замков анкера в закрепляемых ими слоях. В результате закрепления данным анкером, концентрация напряжения на его стержень будет равномерно распределяться по всей его длине, что приведет к увеличению его прочности на разрыв.
Заявляемый анкер шахтной крепи отличается от прототипа конструктивной особенностью. На металлическом стержне вылиты два клина, на которые надеваются замковые элементы (сухари). Между клиньями, до соприкосновения с сухарями, установлена обсадная труба, представляющая две полукруглые части трубы, разделенной по вертикали.
В частности, в качестве материала для изготовления межзамковой трубы используется стеклопластик.
Данное изобретение поясняется описывающими его чертежами в собранном виде. Так же в полном объеме представлены ключевые узлы изобретения.
На фиг.1 представлен заявленный анкер 2ШК, общий вид. На фиг.2 - характерное расположение слоев горных пород в массиве при креплении анкерной крепью. На фиг.3 - узел «А» фиг.1 клинораспорного анкера 2ШК.
Анкер содержит грузонесущий стержень 1 с отлитыми на стержне технологическими клиньями 2 и 3, образующими с сухарями 4 и 5 замки закрепления, демпфирующий элемент 6, закрепляемый гайкой 7. Между закрепляющими замками анкера устанавливается составная обсадная труба 8, состоящая из двух половин, закрепленных между собой.
Технология закрепления анкера осуществляется в следующей последовательности: на технологические клинья 2 и 3 грузонесущего стержня 1 с двух сторон надеваются металлические замковые элементы (сухари) 4 и 5 и обвязываются между собой проволокой, диаметром 2 мм, образуя тем самым замок. Между подготовленными к рабочему состоянию замками анкера устанавливается обсадная труба 8, состоящая из двух полукруглых вытянутых половин, соединенных между собой по сторонам проволокой. Составная труба должна быть заранее изготовленной по индивидуальному заказу с учетом межзамковой части анкерного стержня, длина которого вычисляется исходя из горно-геологических условий и мощности каждого из слоев пород, в которых будет закреплен анкер. Подготовленный к закреплению анкер устанавливается вручную в отбуренный в массиве горных пород шпур, длина которого соответствует величине, определенной паспортом крепления выработки. После установки анкера в шпур вставляется металлическая обсадная труба, имеющая технологическое отверстие для входа стержня анкера, диаметр которого равен 1,2 диаметра анкера. Труба данного типа вставляется до момента соприкосновения ее передней части с нижним замком анкера 2. После серии механических воздействий (ударов), происходит закрепление первого замка анкера 3. При закреплении первого замка анкера 2 через трубу, составленную из двух частей 8, ударный момент передается на второй замок анкера 3, закрепляя его в шпуре. Затем труба, применяемая для приведения в рабочее состояние первого замка анкера, извлекается из шпура. После всех перечисленных действий на анкер надевается демпфирующий элемент 6, который плотно затягивается гайкой 7 по резьбе анкера, при помощи гаечного ключа.
Для крепления кровли анкерной крепью предварительно исследуются прочностные свойства горных пород в массиве, учитывающие трещиноватость, слоистость и ползучесть каждого слоя F1, F2, F3. Затем с учетом мощности отдельных слоев определяются конструктивные значения при изготовлении анкера, такие как: диаметр и длина стержня анкера, расстояние между замками.
Преимущества данного изобретения очевидны: в случае установки одного из замков крепления анкера в сильнотрещиноватом слое сохраняется вероятность установки второго замка в слое с более прочными характеристиками, что позволит сохранить несущую способность анкера, а так же прочность закрепления выработки.
Можно отметить, что при внедрении анкера предложенной конструкции с более высокой несущей способностью, можно будет сокращать количество таких анкеров в кровле при всех классах ее устойчивости. Новый вид анкера даст возможность увеличить надежность закрепления выработок, снизит вероятность создания риска аварийной ситуации.
Клинораспорный анкер 2ШК соответствует современным требованиям для достижения высоких результатов в горнодобывающей промышленности. Следствием крепления горных выработок анкерами данного типа станет увеличение прочности их закрепления в шпурах, а также увеличение несущей способности анкерного стержня, что позволит сократить риск возникновения аварийной ситуации, вызванный попаданием одного из замков анкерного стержня в трещиноватый слой пород с меньшим коэффициентом крепости.