АНКЕР

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для крепления горных выработок.
Из огромного количества анкеров в отношении простоты конструкции, времени установки, высокой надежности поддержания кровли выработки сразу после установки наиболее предпочтительны беззамковые анкеры, получаемые из тонкостенных стальных трубок. Эти анкеры размещают и закрепляют в массиве путем изменения диаметра трубки в момент установки. Массив при этом поддерживается силой трения между анкером и стенкой шпура (см. например, описания изобретений в авторским свидетельствам SU №1052669, №1073470, №1240910, МПК Е21D 21/00, а также описания изобретений к патентам США №3922867 и №4126004, МПК E21D 21/00). Время установки таких анкеров равно 5-7 минутам, а несущая способность достигает 500 кН непосредственно после установки.
Недостаток трубчатых анкеров заключается в том, что он не может быть использован для распределения и регулирования напряжений, вызываемых деформаций породного массива.
Известен трубчатый анкер фрикционного типа (патент на полезную модель №124310, МПК E21D 21/00), включающий наружный тонкостенный стержень с продольной щелью по всей длине, кольцевой упор для опорной плиты, распорный стержень. Для увеличения несущей способности внутри трубчатого анкера с продольной щелью по всей длине размещен (забит ударами или вдавлен домкратом) распорный стержень, который может представлять собой или сплошной пруток, или полую трубку, или трубку со смыкающейся при установке продольной щелью по всей длине.
С увеличением несущей способности этот анкер исключает распределение нежелательного напряжения породного массива.
Недостатком известного анкера является его значительная длина.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение работы анкера в податливом режиме, при котором обеспечивается прогнозируемость поведения горного массива.
Указанный технический результат достигается тем, что анкер включающий наружный тонкостенный трубчатый стержень с продольной щелью по всей длине, кольцевой упор для опорной плиты, распорный стержень, согласно полезной модели кольцевой упор закреплен на распорном стержне.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан анкер после установки в шпуре; на фиг.2 показано сечение А-А; на фиг.3 показан анкер при работе в режиме податливости.
Анкер содержит наружный тонкостенный трубчатый стержень 1 (далее трубчатый стержень) с продольной щелью 2 по всей длине. Распорный стержень 3, выполненный в виде трубы со смыкающейся продольной щелью 4, с закрепленным на нем кольцевым упором 5 опорной плиты 6 размещен внутри трубчатого стержня 1 в шпуре 7.
Анкер устанавливают следующим образом.
В шпур 7 вдавливают с небольшим усилием наружный тонкостенный стержень 1. Продольная щель 2 трубчатого стержня 1 при этом незначительно смыкается.
Опорную плиту 6 устанавливают над кольцевым упором 5 распорного стержня 3, который вдавливают (вбивают) со значительным смыканием продольной щели 4 в трубчатый стержень 1 до поджатия кольцевым упором 5 опорной плиты 6 к поверхности выработки.
Поскольку возникающие при внедрении распорного стержня 3 радиальные распорные усилия огромны по величине, усилие внедрения распорного стержня 3 также значительны, но практически преодолимы из-за малой величины коэффициента трения по металлу.
После установки анкера создается плотный контакт со стенками шпура 7 трубчатого стержня 1, что является гарантией повышения несущей способности и надежности работы анкера.
При этом анкер работает как податливый анкер, амортизирующий смещение горных пород с высокой степенью предсказуемости.
При развитии горного давления напряжение в приконтурном массиве приводит к образованию в нем трещин и смещению напряжений вглубь горного массива.
Образование трещин в приконтурном массиве горных пород на глубину до 0,3-0,5 м происходит при незначительном сдвиге опорной плиты 6 и вытягивании распорного стержня 3 из трубчатого стержня 1 анкера на величину 0,03-0,05 м.
Дальнейшему развитию трещин в приконтурном массиве горных пород препятствуют силы трения между поверхностями стержней 3 и 1, а также, в большей степени, силы трения между стенками шпура 7 и трубчатого стержня 1.
Данный процесс - почти статическая длительная нагрузка на анкер, например, в случае значительного оседания слабых пород или внезапного явления, каким является горный удар.
Закрепление на распорном стержне кольцевого упора для опорной плиты, контактирующей с породным массивом, обеспечивает работу анкера в режиме податливости, за счет преодоления сил трения при вытягивании распорного стержня из наружного тонкостенного трубчатого стержня при смещении напряжений от горного давления от поверхности выработки.
Использование такого податливого анкера обеспечивает прогнозируемость поведения горного массива, что необходимо для предотвращения обрушения породы в горных выработках.
Анкер учитывает весь спектр динамики горного давления, а также устраняет проблемы, возникающие при ведении работ по креплению горных выработок в чрезвычайно тяжелых горно-геологических условиях.