Анкерная крепь для горных выработок
Полезная модель относится к области горного дела и может быть использована при изготовлении анкерной крепи. Крепь включает закрепленный в скважине стержень, на наружном конце которого размещены опорный элемент и натяжная гайка, при этом опорный элемент выполнен в виде выпуклой шайбы с обеспечением визуально определяемой податливости при заданной нагрузке. Применение предлагаемого варианта анкерной крепи позволит контролировать состояние горных выработок без дополнительных затрат.
Полезная модель относится к области горного дела и может быть использовано при изготовлении анкерной крепи.
Известны случаи обрушения кровли в выработках, закрепленных анкерной крепью. Эти обрушения нередко характеризуются как внезапные, хотя фактически таковыми не являются. Дело в том, что нарастание горного давления и деформация вмещающего выработку массива происходят постепенно, но эти процессы визуально определить практически невозможно. Известны индикаторы и специальные устройства для контроля за состоянием анкерной крепи и устойчивости кровли (см. напр. «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России», С-Петербург, 2000 г.с.51-52). Однако эти и другие известные устройства, по причине значительных финансовых затрат, рекомендовано устанавливать через 80-100 м, а обрушения кровли нередко происходят на участках выработок протяженностью до 10 м.
Известные конструкции анкерных крепей включают закрепляемый в скважине стержень, наружный опорный элемент и натяжную гайку. В качестве опорных элементов используются верхняки и подхваты различного поперечного сечения, плоские и выпуклые шайбы с силовыми характеристикам, обеспечивающими их целостность при критических нагрузках на анкерную крепь, т.е. например, выпуклая шайба должна сохранять свою форму при критических нагрузках на крепь. Кроме этого условия «Во всех выработках и сопряжениях при расчетных смещениях кровли больше 150 мм, для исключения перегрузок, анкеры 
должны быть податливыми или с демпфирующими податливыми элементами, сминающимися при нагрузках, достигающих 0,8 от несущей способности анкера» (см. «Инструкцию», с 11 п.3.2.5). Узлы податливости включают демпфирующие элементы, размещенные между опорными элементами и натяжными гайками (см. «Инструкцию» с.41, рис п.3.1), т.е. кроме недемпфируемого опорного элемента и натяжной гайки в комплект анкерной крепи введен дополнительный демпфирующий элемент для обеспечения податливости крепи и ее сохранности при резких проявлениях горного давления, например, при горных ударах. По деформации демпфирующих элементов можно визуально определить нарастание горного давления в выработке до опасной величины, однако точное прогнозирование зон с обязательным применением демпфирующих элементов в анкерной крепи проблематично, а повсеместное их использование в известных вариантах связано со значительными затратами.
Целью предложения является усовершенствование конструкции анкерной крепи с обеспечением визуального определения ее податливости при заданной докритической нагрузке.
Технический результат достигается тем, что анкерная крепь для горных выработок, включающая закрепляемый в скважине стержень, опорный элемент в виде выпуклой шайбы и натяжную гайку на наружном конце стержня, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен с обеспечением визуально определяемой податливости при заданной нагрузке.
Сущность предложения в следующем: вместо дополнительного демпфирующего элемента в комплекте анкерной крепи его функции выполняет опорный элемент в виде выпуклой шайбы с конкретными силовыми параметрами, обеспечивающими визуально определяемую его деформацию (смятие выпуклой части) при заданной нагрузке, составляющей, например, 0,8 от несущей способности анкерной крепи.
На фиг.1, 2 показан боковой вид анкерной крепи предлагаемой конструкции (2 варианта)
Вариант 1 (фиг.1)
Анкерная крепь включает закрепляемый в скважине 1 стержень 2, на наружном конце которого размещен опорный элемент 3 в виде выпуклой шайбы и натяжная гайка 4.
Работа крепи: при незначительных нагрузках крепь работает в жестком режиме; при возрастании нагрузки до заданной величины, равной например, 0,8 несущей способности крепи, выпуклая часть шайбы 3 сминается, т.е. крепь работает в податливом режиме с визуально определяемой деформацией ее опорного элемента, с сохранением его основной (опорной) функции.
Вариант II (фиг.2)
В случаях применения анкерных крепей повышенной несущей способности например, 
200 кН, необходимы опорные элементы значительной металлоемкости. Для ее уменьшения в конструкцию крепи введен дополнительный элемент жесткости - выпуклая шайба 5, налегающая на опорный элемент 3; шайба 5 целесообразна и при слабом массиве в зоне скважины - без нее выпуклая часть опорного элемента 3 после его деформации будет вдавлена в массив с нежелательным его разрушением, при этом натяжная гайка 4 сыграет роль штампа. При значительном горном давлении выпуклая шайба 3 нагружается совместно с шайбой 5 и при нагрузке, равной 0,8 Pкритич. деформируется с визуально определяемой деформацией сжатия ее конической части.
Предлагаемый вариант выявления опасных нагрузок на анкерную крепь позволит контролировать состояние горных выработок без дополнительных затрат, т.к. серийно изготавливаемый опорный элемент с заданной силовой характеристикой входит в каждый комплект анкерной крепи.
1. Анкерная крепь для горных выработок, включающая закрепляемый в скважине стержень, опорный элемент в виде выпуклой шайбы и натяжную гайку на наружном конце стержня, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен с обеспечением визуально определяемой податливости при заданной нагрузке.
2. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что опорный элемент выполнен в виде двух спаренных выпуклых шайб.
