ТРУБЧАТЫЙ АНКЕР ФРИКЦИОННОГО ТИПА

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 анкера, 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 к авторским свидетельствам SU №1052669, №1073470, №1240910, МПК E21D 21/00, а так же описания изобретений к патентам США №3922867 и №4126004, МПК E21D 21/00). Время установки таких анкером равно 5÷7 минутам, а несущая способность достигает 500 кН непосредственно после установки.
Недостаток трубчатых анкеров заключается в несоответствии величин радиальных распорных усилий и осевой несущей способности. При изготовлении трубчатых анкеров из качественных сталей, обеспечивающих достаточное радиальное усилие, направления растяжения в трубчатом стержне очень малы, что приводит к неоправданно большому расходу дорогостоящего металла. И наоборот, при изготовлении тонкостенных трубчатых стержней с продольной щелью по всей длине, радиальные распорные усилия невелики, что требует уменьшения расстояния между шпурами для увеличения несущей способности породного свода, закрепленного анкерной крепью.
Этот недостаток устранен в трубчатом анкере фрикционного типа (см. патент RU на полезную модель №124310 МПК E21D 21/00), ближайшем заявленной полезной модели по технической сути. В этом анкере внутри наружного тонкостенного стержня с продольной щелью по всей длине установлен не извлекаемый распорный стержень, который может быть выполнен в виде сплошного прутка, в виде трубы или трубы с продольной щелью по всей длине. При установке анкера сначала в шпур вдавливается тонкостенный наружный трубчатый стержень с продольной щелью по всей длине. Усилия вдавливания и распорные усилия незначительны. Затем внутрь наружного трубчатого стержня внедряется не извлекаемый распорный стержень с созданием огромных по величине распорных усилий, с образованием плотного контакта наружного трубчатого стержня со стенками шпура по всей длине анкера.
К недостаткам прототипа следует отнести необходимость четкого соответствия геометрических размеров распорных стержней крепости горных пород, в которых пробурен шпур для установки анкера. Так например, диаметр распорного стержня в анкерах, устанавливаемых в слабых, сминаемых горных породах, следует значительно уменьшать при установке анкеров в крепких породах.
Технический результат полезной модели достигается тем, что трубчатый анкер фрикционного типа, включающий наружный тонкостенный трубчатый стержень с продольной щелью по всей длине, не извлекаемый внутренний распорный стержень, согласно полезной модели между наружным и внутренним распорными стержнями по всей длине анкера размещен пруток, изогнутый по винтовой линии
На чертеже представлено схематическое изображение трубчатого анкера фрикционного типа.
Анкер содержит наружный тонкостенный трубчатый стержень 1 с продольной щелью 2 по всей длине, не извлекаемый внутренний распорный стержень 3 и размещенный между стержнями пруток 4, изогнутый по винтовой линии.
Анкер устанавливается и работает следующим образом. Вначале в шпур для установки анкера вдавливается наружный тонкостенный трубчатый стержень 1 с продольной щелью 2 по всей длине, внутри которого размещен пруток 4, изогнутый по винтовой линии. Затем внутрь спирали из изогнутого по винтовой линии прутка 4 внедряется не извлекаемый внутренний распорный стержень 3, диаметр которого превышает внутренний диаметр спирали прутка.
Возникающие при внедрении не извлекаемого внутреннего распорного стержня 3 огромные радиальные усилия передаются через пруток 4 на наружный тонкостенный трубчатый стержень 1 и соответственно на стенки шпура, что является гарантией повышения несущей способности и надежности работы анкера.
При установке анкера в слабых породах, радиальные усилия вызывают смятие стенок шпура и увеличение диаметра наружного тонкостенного трубчатого стержня 1 без значительных локальных деформаций в зоне контакта с прутком 4.
При установке анкера в крепких породах, увеличение диаметра тонкостенного трубчатого стержня 1 практически невозможно и внедрение не извлекаемого внутреннего распорного стержня 3 сопровождается деформацией стенки наружного тонкостенного трубчатого стержня 1 только по линии контакта с прутком 4 и смятием стенки шпура по узкой полоске деформации наружного тонкостенного трубчатого стержня 1.
Таким образом возможна установка анкера в шпурах определенного размера, пробуренных в породах различной крепости с практически одинаковой несущей способностью.