ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО КАНАТНОГО АНКЕРА

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к конструкции канатных анкеров, используемых для усиления крепи горных выработок.
Известно натяжное устройство канатного анкера, содержащего муфту, в осевом канале которой закреплены с помощью отверждающего материала пряди каната (свидетельство РФ на полезную модель №29749, кл. Е21Д 21/00, заявлено 18.12.2000 г., Б. №15).
Недостатком данного устройства является сложность технологического процесса нанесения связующего материала на поверхность прядей каната и ненадежность соединения.
В качестве прототипа принят опорный элемент канатного анкера, содержащий цилиндрическую втулку с наружной резьбой, гайкой и осевым каналом, в котором помещены центральная и наружные пряди каната, а в стенках осевого канала имеются проточки, в которых установлены вставки, взаимодействующие с наружными прядями каната при обжатии втулки (патент РФ на полезную модель №96177, кл. Е21Д 21/00, заявлен 16.03.2010 г., опубликован в 2010 г., Б. №20).
Недостатком данного устройства является его невысокая надежность за счет того, что при нагрузке возникают большие растягивающие напряжения в наружных прядях каната, связанных с втулкой, чем в центральной пряди, которая взаимодействует с наружными прядями только за счет трения с ними, без сцепления.
Техническим результатом полезной модели является повышение прочности соединения всех прядей каната с втулкой, спрессованной вокруг каната.
Предложено опорное устройство канатного анкера, включающее обжимаемую втулку с резьбой и гайкой на наружной поверхности, шестигранником на конце и осевым каналом, в котором помещены пряди каната и вставки.
Отличием является то, что вставки установлены в зазорах между наружными прядями радиально центральной, оперты о ее поверхность одним торцом, а противоположным внедрены в поверхность втулки, причем зазоры между наружными прядями образованы втулкой, одетой на центральную прядь и охваченой наружными прядями.
Количество вставок, их форма и расположение по продольной оси центральной пряди зависит от диаметра каната и его прочности и обеспечивает совместную работу всех прядей каната и втулки после их обжима обжимной втулкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показано опорное устройство канатного анкера в сборе, в продольном разрезе. На фиг.2 - сечение 1-1 фиг.1, где показано расположение прядей канатов и вставок в осевом канале втулки после обжима. На фиг.3 - сечение 2-2 фиг 1, где показано расположение прядей каната и втулки, одетой на центральную прядь после обжимки. В начальном положении до обжимки каната наружная поверхность втулки на центральной пряди может выполняться, например, шестигранной формы, что необходимо для равномерного распределения наружных прядей на поверхности втулки.
Опорное устройство канатного анкера включает обжимную втулку 1 с наружной резьбой 2, на которой установлена гайка 3. В осевом отверстии втулкой 1 обжаты пряди каната 4 и вставки 5. Вставки 5 выполнены в виде пластин, твердость и прочность которых выше твердости и прочности прядей каната 4. Пластины 5 установлены в зазорах между наружными прядями 6 каната 4. Зазоры образованы втулкой 7, которая одета на центральную прядь 8. Для равномерного распределения наружных прядей 6 на наружной поверхности втулки 7 последняя имеет до обжима, например, форму шестигранника. Пластины 5 одним торцом оперты о поверхность центральной пряди 8, а другим внедрены в поверхность обжимной втулки 1. В процессе обжимки втулки 1 вокруг каната 4 из-за сравнительно большей прочности и твердости вставок 5 пряди каната изменяя форму обтекают вставки. В результате возникает значительное сопротивление сдвигу прядей каната относительно вставок 5, сопоставимое с прочностью каната4. Для осуществления сдвига необходимо радиальное расширение прядей каната. Но, этому припятствуют напряжения в теле обжимной втулки 1. Перемещение вставок 5 вдоль оси относительно обжимной втулки 1 невозможны вследствие того, что их торцы внедрены в поверхность осевого отверстия втулки 1 в процессе ее обжатия вокруг каната 4. В результате обжимающая канат втулка 1, все пряди каната и вставки 5 работают совместно, сопротивляясь относительному сдвигу. В процессе обжима втулки 1 вокруг каната 4 заодно обжимают конец направляющей трубки жесткости 9, установленной в кольцевой проточке втулки 1 с одного ее торца и цилиндрическую часть болта 10 с шестигранным оканчанием. Болт 10 необходим для передачи крутящего момента от буровой машины к втулке 1 с запрессованным в ней канатом 4 в период ампульного способа закрепления канатного анкера в шпуре 11.
После опрессовывания обжимной втулки 1 вокруг каната 4 на наружной поверхности втулки накатывается резьба 2. На резьбе 2 размещается гайка 3, которая взаимодействует с опорным элементом 12
Работает устройство следующим образом. После бурения шпура 11 в его устойчивой части ампульным способом закрепляют головной конец канатного анкера. При этом трубка 9 длиной около 1 м выполняет функцию элемента жесткости, поскольку жесткости каната недостает при его вращении с осевой подачей. После закрепления головного конца каната 4 в устойчивой части массива вращением гайки 3 по резьбе 2 осуществляется предварительное натяжение анкера. Гайка 3 через резьбу, взаимодействуя через опорный элемент 12 с горным массивом у устья шпура 11, натягивает канат 4 путем перемещения обжимной втулки 1 вдоль оси шпура 11. При этом обжимная втулка 1, соединенная с вставками 5 взаимодействует с прядями каната 4, которые охватывают вставки 5. Центральная прядь 8 также взаимодействует со втулкой 1 через вставки 5. Перемещение центральной пряди 8 относительно вставок 5 осложнено тем, что в них возникают напряжения от моментов, вызванных относительным перемещением ее относительно прядей 6. Эти напряжения передаются через вставки 5 на поверхность втулки 1, в которую они внедрены. Окружные (касательные) напряжения втулки 1 уравновешивают эти напряжения. Таким образом канат 4, зафиксированный вставками 5 во втулке 1 натягивается в шпуре 11 посредством гайки 3.