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 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 анкеров и стенкой шпура (см. например, описания изобретений к авторским свидетельствам SU № 1052669, №1073470, №1240910, 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 несоответствии величин радиальных распорных усилий и осевой несущей способности. При изготовлении трубчатых анкеров из качественных сталей, обеспечивающих достойное радиальное распорное усилие, растяжение 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). В этом известном анкере внутри наружного тонкостенного стержня с продольной щелью по всей длине установлен неизвлекаемый распорный стержень, выполненный или в виде трубы, или в виде трубы с продольной щелью по всей длине.
Недостаток известного анкера, присущий всем известным анкерам фрикционного типа, заключается в отсутствии замковой части на конце анкера в пределах крепких неразрушенных слоев породы, что приводит к увеличению длины анкера.
Известен трубчатый анкер фрикционного типа (см. патент RU на полезную модель №137334, МПК E21D 21/00) ближайший к предлагаемой полезной модели по технической сути. В этом трубчатом анкере фрикционного типа, содержащем наружный трубчатый стержень с продольной щелью по всей длине, с упором для опорной плиты, распорный трубчатый стержень, образование расширяющейся замковой части на конце анкера достигается размещением конца распорного трубчатого стержня между наружным трубчатым стержнем и расклинивающей конусной головкой, упертой в днище шпура. Надежное раскрепление в шпуре расширяющегося конца анкера, что повышает его несущую способность, исключает в значительной степени возможность работы анкера в податливом режиме.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение работы анкера в податливом режиме, при котором обеспечивается прогнозируемость поведения горного массива.
В трубчатом анкере фрикционного типа, включающем наружный трубчатый тонкостенный стержень с продольной щелью по всей длине, внутренний распорный трубчатый стержень, конец которого размещен между наружным стержнем и расклинивающей конусной головкой, кольцевой упор для опорной плиты, указанный технический результат достигается тем, что кольцевой упор закреплен на состоящем из двух частей составном внутреннем трубчатом распорном стержне.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан анкер после установки в шпуре, на фиг.2 анкер после работы в податливом режиме.
Трубчатый анкер фрикционного типа состоит из наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 с продольной щелью 2 по всей длине, расклинивающей конусной головки 3, составного из двух частей 4, 5 внутреннего распорного стержня с кольцевым упором 6 для опорной плиты 7. Анкер устанавливается в шпуре 8.
Трубчатый анкер фрикционного типа устанавливается следующим образом.
Наружный трубчатый тонкостенный стержень 1, диаметр которого несколько больше шпура 8 с небольшим усилием вдавливается в шпур на всю длину. Продольная щель 2 наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 незначительно смыкается. Затем внутрь наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 вдавливается (вбивается) состоящий из частей 4, 5 внутренний составной распорный стержень с расклинивающей конусной головкой 3, кольцевым упором 6 для опорной плиты 7.
После упора расклинивающей конусной головки 3 в дно шпура 8 происходит внедрение части 4 составного распорного трубчатого стержня в кольцевой зазор между стенками наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 и поверхностью расклинивающей конусной головки 3. Стенки наружного трубчатого тонкостенного стержня с огромным усилием вдавливаются в стенки шпура 8. Анкер в пределах расположения расклинивающей конусной головки 3 увеличивается в диаметре, что исключает с большой вероятностью проскальзывание наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 в шпуре 8.
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 выработки на глубину до 0,3÷0,5 м происходит при незначительном сдвиге опорной плиты 7 и вытягивании через кольцевой упор 6 части 5 внутреннего составного распорного трубчатого стержня. На величину 0,03÷0,05 м.
Часть 4 внутреннего составного распорного стержня при работе анкера остается в кольцевом зазоре между расклинивающей конусной головкой 3 и концом наружного трубчатого тонкостенного стержня 1, т.к. при работе анкера (например при смещении его в шпуре) отсутствуют какие-либо силы, вызывающие относительное смещение перечисленных элементов анкера.
При этом трубчатый анкер фрикционного типа работает как податливый анкер, амортизирующий смещение горных пород с высокой степенью предсказуемости.
Дальнейшему развитию трещин в приконтурном массиве горных пород препятствуют силы трения между внутренней поверхностью наружного трубчатого тонкостенного стержня 1 и наружной поверхностью части 5 внутреннего составного распорного стержня, а так же в большей степени силы трения между стенками шпура 8 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
Использование такого податливого трубчатого анкера фрикционного типа обеспечивает прогнозируемость развития горного давления, что необходимо для предотвращения обрушения породы в горных выработках.
Анкер учитывает весь спектр динамики горного давления, а так же устраняет проблемы, возникающие при ведении работ по креплению горных выработок в тяжелых горно-геологических условиях.