Анкер с фрикционным закреплением

Область техники
Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок трубчатыми анкерами с фрикционным закреплением.
Предшествующий уровень техники
Известен анкер трубчатый анкер, включающий полый стержень с кольцевой формой поперечного сечения и внешним диаметром превышающим диаметр шпура, с прорезью по всей длине, передним концом конической формы, кольцо, приваренное на заднем конце полого стержня и имеющее разрыв расположенный оппозитно продольному пазу (см. US №20100034595, E21D 21/00).
Недостатком известного решения является невозможность использования для укрепления поверхности выработок в штреках с малой шириной. При кольцевой форме сечения стержня нагрузки, действующие со стороны стенок шпура на стержень, создают изгибающий момент с плечом практически равным половине диаметра шпура. Нагрузки, вызывающие деформацию стержня, определяют несущую способность анкера. При малой длине стержня этих нагрузок недостаточно для обеспечения нормативного значения несущей способности. Это ведет к ограничению возможности использования трубчатых анкеров для крепления выработок с малой шириной штрека.
Наиболее близким техническим решением является самозакрепляющийся трубчатый анкер, включающий полый стержень с внешним размером сечения больше диаметра шпура, в который устанавливается трубчатый анкер, с прорезью по всей длине, передним концом конической формы, стержень выполнен с овальной формой поперечного сечения, а прорезь расположена на стороне малой оси овала, а величина малой оси меньше диаметра шпура (176711 E21D 21/00).
Недостатком известного решения является ограниченная функциональная возможность. Несущая способность анкера определяется усилием, создаваемым упругодеформированными стенками стержня на поверхность шпура. Последнее в свою очередь определяется изгибной жесткостью и длиной взаимодействующих поверхностей. Получение требуемой несущей способности достигается в известном решении за счет выбора соответствующей длины стержня, которая составляет от 1,5 м до 2,7 м. При длине 1,5 м несущая способность минимальна, и не более 50 кН. Решение в соответствии с прототипом не обеспечивает достижение регламентной несущей способности (ГОСТ 31559-2012) при укреплении поверхность выработки анкерами с длиной менее 1,5 м. Вместе с тем, при разработке жильный месторождений, например золота, ширина штреков не большая, что не позволяет использовать анкера длиной 1,5 м. Исключается возможность использования анкеров для закрепления поверхности выработок нешироких штреков.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширение возможностей использования анкеров с фрикционным закреплением для укрепления выработок с малой шириной.
Техническая задача решается тем, что в известном анкере с фрикционным закреплением, включающий полый стержень, с прорезью по всей длине и овальной формой поперечного сечения, внешним размером сечения больше диаметра шпура, в который устанавливается анкер, прорезь расположена по большой оси овала.
Краткое описание фигур
Полезная модель поясняется изображениями.
На фиг. 1 представлен вид анкера с фрикционным закреплением.
На фиг. 2 сечение А-А с фиг. 1.
Вариант осуществления полезной модели
Анкер с фрикционным закреплением содержит полый стержень 1 с упором 2 (фиг. 1). В стержне 1 выполнена, продольная сквозная прорезь 3. Передний конец стержня 1 имеет коническую форму 4. Форма поперечного сечения стержня овальная, с размером вдоль большой оси е, и вдоль малой оси - в (фиг. 2). Прорезь 3 выполняется на стороне большой оси овала. Размер е больше диаметра шпура D. Это обеспечивает расположение части овальной поверхности 5-6, и 7 в исходном положении за контуром шпура. Наиболее удалены от продольной оси 8, стержня 1, точки А, В и С расположенные соответственно на частях 5, 6 и 7. Размер поперечного сечения вдоль малой оси овала в имеет величину меньше диаметра шпура D, в который устанавливается трубчатый анкер.
Точки А и В смещены друг относительно друга на расстояние с, а от крайних точек поперечного сечения вдоль малой оси на расстояние k. Участок 9 - от точки А до точки С, и участок 10 - от точки В до точки С, выполнены предпочтительно равного размера. Стенка стержня 1 имеет толщину t.
Расположение прорези 3 на большой стороне овала формирует два участка 9 и 10 граничные точки, которых находятся вне контура шпура.
Анкер с фрикционным закреплением функционирует следующим образом.
При установке анкер с фрикционным закреплением передний конец 4 вводится свободно в шпур. При дальнейшем вводе анкера размер поперечного сечения е уменьшается, за счет деформации участков 9 и 10. Части овальной поверхности 5, 6 и 7 входят в контакт со стенками шпура. По длине стержня 1 создается распределенное усилие действующее по линиям проходящим через точки А, В, С.
Под действием этих усилий происходит изгиб двух участков 9 и 10, а в конструкции прототипа изгибается только один аналогичный участок. Плечо изгиба равно величине k=(в-с)/2. В конструкции прототипа плечо изгиба равно в/2, т.е. имеет место уменьшение плеча действия усилий. При одинаковой толщине стенки t, и соответственно осевого момента сопротивления, усилие необходимое для деформации каждого участка, по сравнению с прототипом, возрастает.
Одновременное нагружение двух участков 9, 10 и уменьшение плеча изгиба обеспечивается расположением прорези 3 по большой оси овала.
Увеличение числа деформируемых участков до двух обеспечивает двух кратное возрастание усилий на границах участков 9, 10 и взаимодействующих с ними стенками шпура. Кроме того, несущая способность возрастает пропорционально увеличению усилию на участках взаимодействия стержня 1 и шпура. Достижение регламентной несущей способности обеспечивается при меньшей длине стержня анкера, что позволяет его использовать для крепления поверхностей выработок не широких штреков.
Таким образом, предлагаемое технические решения обеспечивает расширение возможностей за счет крепление выработок стержнями меньшей длины при выполнении требуемой ГОСТом несущей способности.