Опорная шайба анкерной крепи

Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, а именно к комплексам, обеспечивающим крепление горных выработок анкерами фрикционного типа.
Предшествующий уровень техники.
Известна опора анкерной крепи, содержащая металлическую упругую пластину квадратной или прямоугольной формы с центральным сферическим выступом и отверстием под анкер, у которой центральная сферическая часть пластины выполнена переходящей в двукрылое основание, крылья которого расположены под углом один к другому, а вершина перегиба находится на одной из взаимно перпендикулярно расположенных центральной оси симметрии опоры (см. патент на полезную модель РФ №17566, Е21D 21/00).
При возведении анкерной крепи задают необходимое предварительное натяжение анкерного каната, величину которого контролируют по степени деформации опорной шайбы - контакту ее с кровлей выработки или величине зазора между кровлей выработки и крыльями платины. Недостатком известной конструкции опорной шайбы является сложность задания крыльям пластины одинаковой прочности и контроля степени деформации опорной шайбы по контакту ее с кровлей горной выработки.
Известна опорная шайба для анкеров, содержащая металлическую упругую пластину с центральной сферической выпуклостью с одной стороны и соответствующим углублением с противоположной стороны и отверстием под анкер в центре сферической выпуклости, при этом периферическая часть металлической упругой пластины со стороны сферической выпуклости снабжена ребрами жесткости. Кроме того, ребра для каждой металлической упругой пластины набора выполнены с высотой, соответствующей заданной упругой податливости (см. патент на полезную модель РФ №89612, Е21D 21/00).
Недостатком данной конструкции является ограниченные возможности при закреплении поверхности выработки с использованием армирующей сетки. Известная конструкция допускает использование только после предварительной установки на контур выработки армирующей сетки. Затем опорная шайба подводится к армирующей сетке, в отверстие вставляется анкер и производится закрепление сетки. Технологический процесс предусматривает процедуру поддержки армирующей сетки до ее закрепления опорной шайбой.
Наиболее близким техническим решением является опорная шайба анкерной крепи, в виде металлической пластины квадратной или прямоугольной формы с объемным выступом и отверстием под анкер, выделенное, в плоской пластине со стороны сферического выступа, ребро, плоскости которого направлены к объемному выступу (см. патент на полезную модель РФ №158225, Е21D 21/00).
Недостатком известного решения является ограниченные возможности использования при механизированной установке анкера в горизонтальные шпуры. Это обусловлено тем, что контакт опорной шайбы и анкера происходит по дистальным краям отверстия по точкам, образованным пересечением двух взаимно перпендикулярных поверхностей, образующих угол 90 град, т.е. с образованием режущей кромки. Расстояние между точками контакта, вдоль продольной оси минимально и равно толщине пластины. Центр тяжести опорной шайбы расположен вблизи плоскости пластины, на значительном удалении от отверстия в объемном выступе.
Момент от силы тяжести опорной шайбы создает значительные по величине реакции в точках контакта анкера и шайбы. Под их действием опорная шайба подклинивается на анкере при его горизонтальном положении. При установке анкера опорная шайба смещается по его поверхности. Под действием большой по величине реакции в точках контакта и наличии режущей кромки нарушается целостность поверхности анкера. А при наличии защитного покрытия происходит его разрушение.
В случае неперпендикулярности поверхности выработки к оси шпура, в момент контакта опорной шайбы с поверхностью выработки, происходит ее заклинивание на анкере.
В связи с этим ограничивается возможность штатного использования опорных шайб при установке анкеров в горизонтальные шпуры. Кроме того, исключается возможность ее применения с анкерами, имеющими защитное покрытие.
Раскрытие полезной модели.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении технологических возможностей опорной шайбы анкерной крепи за счет использования при установке анкера в шпур произвольной ориентации, исключения вероятности заклинивания, сохранения целостности поверхности анкера или защитного покрытия.
Поставленная цель достигается тем, что в опорной шайбе анкерной крепи, выполненной в виде пластины квадратной, прямоугольной, круглой формы, с объемным выступом, ребром и отверстием для анкера, ребро выполнено на объемном выступе, направлено внутрь объемного выступа, а одна его поверхность формирует отверстие. При этом высота ребра составляет от двух до четырех толщин пластины, предпочтительно 2,5.
Краткое описание фигур чертежей.
Полезная модель поясняется рисунком: на фиг. 1 - соединение вида с разрезом опорной шайбы анкерной крепи.
Вариант осуществления полезной модели.
Опорная шайба анкерной крепи имеет пластину 1, квадратной, прямоугольной или круглой формой контура внешней ограничивающей поверхности (фиг. 1). Пластина имеет толщину t. В пластине 1 выполнен объемный выступ 2. В объемном выступе 2 имеется отверстие 3, с продольной осью 4. В отверстие 3 вводится анкер (условно на фиг. 1 не показан). Ребро 5 выполнено на объемном выступе 2 и направленное в его внутреннюю полость. Поверхностей 6, ребра 5, формирует собой поверхность отверстия 3.
Высота ребра 5-b, составляет от двух до четырех величин толщины пластины t. Предпочтительно выполнять b=2,5*t.
Выполнение ребра 5, направленным во внутреннюю полость объемного выступа 2, обеспечивает контакт опорной шайбы по поверхности ребра 6 в дистальных зонах а и в. При этом дистальные зоны разнесены на величину b, кратно превышающую толщину пластины t. Это позволяет уменьшить реакцию между пластиной и анкером в точках их контакта. Формирование поверхности отверстия стороной 6, ребра 5, обеспечивает замену точечного контакта опорной шайбы и анкера на контакт по поверхности. Это обеспечивает снижение удельных нагрузок и исключает нарушение целостности поверхности анкера или нанесенного на него покрытия. Снижается вероятность заклинивания опорной шайбы на анкере при установке в горизонтальные шпуры.
Применение опорной шайбы.
Перед введением анкера в шпур на его конец устанавливается, через отверстие 3, опорная шайба так, что пластина 1 обращена к поверхности выработки. Ось анкера устанавливается соосно оси шпура.
При горизонтальном положении оси шпура продольная ось 4 отклоняется от оси анкера вследствие действия силы тяжести. Создается контакт с одной стороны по зоне а, с противоположной - по зоне в. Разнесение зон контакта на расстояние b обеспечивает небольшую реакцию на поверхности анкера. Экспериментальными исследованиями установлено, что при величине b=2*t исключается вероятность заклинивания и обеспечивается целостность поверхности покрытия. Увеличение b свыше 4*t ведет к появлению «утяжин» в зоне а, что может негативно сказаться на прочности в этой зоне. Было установлено, что наиболее рациональным является величина высоты ребра, равная 2,5 толщины пластины.
При выполнении ребра 5 на объемном выступе 2, и направлении его внутрь объемного выступа, качественно меняется форма контактирующей поверхности опорной шайбы - отсутствуют режущие кромки характерные для прототипа.
Выполнение поверхности 6, ребра 5, формирующим отверстие 3, обеспечивается создание контакта между анкером и опорной плитой по поверхности и распределение по ней действующей нагрузки. Как следствие, при горизонтальном положении оси шпура исключается вероятность заклинивания опорной шайбы на анкере и нарушение целостности поверхности анкера.
Таким образом, заявляемая опорная шайба анкерной крепи обладает большими технологическими возможностями: установка анкера в горизонтальные шпуры без вероятности заклинивания, обеспечение сохранности поверхности анкера и защитных покрытий, нанесенных на него.