МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ОПОРА АНКЕРНОЙ КРЕПИ

Полезная модель относится к горному делу, а конкретно к анкерному креплению горных выработок.
При креплении горных выработок анкерной крепью одной из задач является обеспечение работы крепи в заданном режиме. Для этих целей известно достаточно большое количество разных конструкций металлических опор, входящих в комплект анкерной крепи, обеспечивающих большой диапазон силовых параметров крепи.
Так, например, известен патент США №4249835 (кл. E21D 21/00, опубликован в 1981 г.), выданный на конструкцию опорной пластины для анкерной крепи, согласно которому металлическая пластина размерами 406×165 мм и толщиной 4,8 мм изготовлена методом штамповки с ребрами жесткости и отверстием под анкер в центре.
Известна также опорная плита для анкерного крепления, изготавливаемая методом холодной штамповки из стального углеродистого листа толщиной от 4,38 до 6,35 мм (патент США №4112693, кл. E21D 21/00, опубликован в 1978 г.). Плиту изготавливают размером 152,4×152,4 мм с ровной поверхностью, соприкасающейся с кровлей выработки, а другую сторону выполняют с центральным сферическим выступом, имеющим отверстие для анкера.
Вышеописанные конструкции анкерной крепи обладают общим недостатком - ограниченной податливостью, их скорее можно отнести к анкерной крепи с жесткой рабочей характеристикой.
К аналогам следует также отнести анкерную крепь, содержащую металлическую опору квадратной формы, выполненную из листовой стали со сферообразной выпуклостью с одной стороны и соответствующим углублением с противоположной стороны и отверстием под анкер в центральной части (патент Великобритании №935778, кл. E21D 21/00, опубликован в 1963 г.). Сферообразная выпуклость упругой опоры
в ее периферийной части переходит в плоские поля, которые могут быть расположены под острым углом к центральной оси опорной пластины, проведенной к ней нормально, образуя колоколообразный купол.
К недостаткам аналога можно отнести сложность контроля за силовыми деформационными характеристиками анкерной крепи.
В качестве ближайшего технического решения принята металлическая опора анкерной крепи, выполненная в виде стальной упругой пластины квадратной или прямоугольной формы с центральной сферической частью, переходящей в двукрылое основание, и отверстием под анкер. Величину угла перегиба задают при изготовлении в зависимости от того, какие упругодеформационные характеристики хотят получить при работе анкерной крепи (свидетельство на полезную модель №17566, кл. 7 Е21Д 21/00, заявлено 04.10.2000 г., опубликовано 10.04.2001 г.). Натяжение анкерных болтов контролируют по степени деформации опорной пластины - контакту ее с кровлей выработки или по величине зазора между полями пластины и кровлей выработки.
Основным недостатком известной металлической опоры анкерной крепи является ограниченный диапазон возможностей контроля степени нагруженности анкера, т.к. каждая из известных опор анкерной крепи рассчитана только на определенный предел податливости, например, 2720-6800 кг при максимальной величине прогиба 3,05 мм. Для увеличения этого предела в известные конструкции опорных шайб встраивают различные фигурные накладки или упругие прокладки, что приводит, в основном, к усложнению их конструкции.
Техническим результатом полезной модели является разработка анкерной крепи, обеспечивающей необходимые деформационно-силовые характеристики и упрощенный контроль за ними.
Предложена металлическая опора анкерной крепи, выполненная в виде металлической пластины с центральным сферическим выступом и отверстием под анкер, расположенным в нем.
Отличием является то, что пластина снабжена радиальными ребрами жесткости, образуемыми открытыми каналами на ее нижней поверхности, симметрично расположенными относительно центральных осей симметрии пластины.
Другим отличием является то, что ребра жесткости расположены в пластине за пределами ее сферического выступа.
Отличием является также то, что периферийная часть основания пластины выполнена наклонной и образует с осью сферического выступа тупой угол.
При натяжении анкера сначала нагрузка передается на сферический выступ опоры, а затем начинают работать опора и ее ребра жесткости, т.е. предварительное натяжение и нагрузка на анкер от вмещающих пород осуществляются за счет двухступенчатой податливости опоры. При использовании дополнительно наклонного основания опоры имеют место три ступени податливости опоры - за счет упругих деформаций наклонной поверхности пластины, сферического выступа и ребер жесткости.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показана опора анкерной крепи в плане, на фиг.2 - разрез по I-I на фиг.1, на фиг.3 - то же, что и на фиг.2 при наличии у опоры нижней наклонной поверхности.
Металлическая опора анкерной крепи выполнена в виде стальной упругой пластины 1 прямоугольной или квадратной формы с размером стороны 250-300 мм. В центре пластины имеется сферический выступ 2 с отверстием 3 под анкер.
Пластина снабжена четырьмя ребрами жесткости 4, расположенными радиально относительно сферического выступа 2 и симметрично относительно центральных осей симметрии опоры. Нижнее основание 5 пластины, контактирующее с кровлей выработки, может быть выполнено наклонным с образованием тупого угла α с осью сферического выступа.
Упругодеформационные характеристики каждой ступени податливости опоры зависят от толщины пластины, марки стали, из которой она изготовлена, и особенностей конструкции.
При создании натяжения анкера используют податливость нижней поверхности 5 пластины, которая зависит от угла α, или податливость центрального сферического выступа 2. В процессе работы анкера используют податливость центрального сферического выступа 2 или радиальных ребер жесткости 4. Последние имеют сферические покрытия, которые могут быть равными толщине пластины 1, и каналы 4, открытые в сторону контактирующей поверхности горной выработки. Показатель податливости ребер жесткости регулируется толщиной покрытия канала, его диаметром и степенью открытости канала в сторону контактирующей стенки (кровли) выработки. При изготовлении анкерной крепи задают необходимое натяжение ее анкерного болта и пределы податливости опоры анкерной крепи.