Устройство для крепления горных выработок

Полезная модель относится к горному делу и может быть использована для крепления горных выработок при добыче угля, а также в строительстве для укрепления откосов и котлованов. Устройство для крепления выработки (1) содержит закрепленные в шпурах (2) анкеры (3), каждый из которых выполнен в виде грузонесущего стержня (4) с опорной плитой (5) и поджимной гайкой (6), и закрепленный под опорной плитой (5) защитный материал. Для повышения несущей способности устройства, его надежности и долговечности защитный материал предлагается выполнить в виде базальтовой ткани (9), полученной полотняным плетением основных и уточных нитей из базальтового волокна с последующей ее пропиткой антипиреном, например, хлоропреном. Опорная плита (5) может быть выполнена из двух пластин (7, 8), между которыми зажимается базальтовая ткань (9), имеющая поверхностную плотность 600 г/м², ширину до 300 см при количестве нитей на 10 см по утку и основе равным 25. Грузонесущие стержни (4) могут быть выполнены трубчатыми и получены как и пластины (7, 8) и гайки (6) формованием из базальтопластика или стеклопластика. 5 з.п. ф-лы, 3 илл.

Полезная модель относится к горному делу, в частности, к креплению горных выработок и шахтному креплению, и может использоваться при добыче угля, калийной соли и других ископаемых. Возможно использование полезной модели и в строительстве для укрепления откосов и котлованов.

Уже известно устройство для крепления кровли в очистных забоях при разработке угольных пластов, содержащее расположенную на очистном комбайне рулонную металлическую сетку, разматываемую при продвижении комбайна и закрепляемую на кровле анкерами, устанавливаемыми в породе кровли пласта [1].

Установка анкеров с затяжкой в виде металлической сетки укрепляет кровлю, предотвращая обрушение породы, однако металлическая сетка имеет большую массу, что приводит к повышению трудозатрат на ее доставку в забой и монтаж, металлическая сетка подвержена коррозии в шахтных условиях, а кроме того она может создавать искрение при взаимодействии с шахтными агрегатами и инструментом, что недопустимо из условий пожаро- и взрывобезопасности.

Известно также использование для крепления горных выработок сетки, выполненной из композиционных материалов, например, из ортогонально расположенных ровингов стекловолокна, пропитанных связующим и соединенных между собой в узлах пересечения путем склеивания [2]. Использование нетканого сетчатого полотна повышает безопасность и снижает трудоемкость монтажных работ, однако его прочностные характеристики ограничиваются прочностью склеивания ровингов, которая ниже прочности самих ровингов.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является устройство для крепления горных выработок, содержащее установленные и закрепленные в образованных в породе шпурах анкеры, каждый из которых выполнен в виде грузонесущего стержня с расположенными на его свободном, выступающем из шпура конце опорной плитой и механизмом ее поджатия к породе, и защитный материал, закрепленный между опорными плитами анкеров и открытой поверхностью породы [3].

Выполнение защитного материала в виде стеклоткани также позволяет снизить трудоемкость транспортных и монтажных работ и несколько повысить его прочность по отношению к воспринимаемым нагрузкам со стороны грунта. Однако стеклоткань в шахтных условиях не обладает достаточной химической стойкостью и со временем ее прочностные параметры снижаются.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении надежности и долговечности устройства для крепления горных выработок, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в повышении несущей способности и повышении срока эксплуатации устройства.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата в устройстве для крепления горных выработок, содержащем закрепленные в шпурах анкеры, каждый из которых выполнен в виде грузонесущего стержня с опорной плитой и средством ее поджатия, и защитный материал, предлагается защитный материал выполнить в виде базальтовой ткани, полученной полотняным плетением основных и уточных нитей из базальтового волокна с последующей ее пропиткой антипиреном.

Для повышения равномерности распределения зажимающих защитный материал усилий опорная плита каждого анкера выполнена из двух последовательно расположенных на грузонесущем стержне пластин, между которыми, зажат защитный материал - базальтовая ткань.

Базальтовая ткань может быть выполнена с поверхностной плотностью 600 г/м², шириной до 300 см при количестве нитей на 10 см по утку и основе равным 25.

В качестве антипирена может быть использован хлоропрен.

Грузонесущий стержень каждого анкера может быть выполнен трубчатым, а средство поджатия опорной плиты - в виде гайки, навинченной на выступающий из породы конец грузонесущего стержня, при этом все элементы анкера могут быть выполнены из композиционного материала на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного полуфабрикатами базальтового или стекловолокна.

Пример возможной реализации полезной модели представлен на прилагаемых чертежах.

На фиг.1 схематично показано расположение анкера в борту выработки в процессе поджатия опорной плиты гайкой.

На фиг.2 представлен вид спереди на устройство.

На фиг.3 показан фрагмент базальтовой ткани в увеличенном масштабе.

Устройство для крепления горных выработок содержит установленные и закрепленные в бортах или кровле выработки 1 в шпурах 2 анкеры 3. Каждый анкер 3 выполнен в виде грузонесущего стержня 4 с расположенной на его выступающем конце опорной плитой 5, поджимаемой гайкой 6 (фиг.2). Опорная плита 5 выполнена из двух пластин 7 и 8 (фиг.1), между которыми располагается базальтовая ткань 9, зажимаемая при завинчивании гайки 6.

Базальтовая ткань 9 получена полотняным плетением основных 10 и уточных 11 нитей из базальтового ровинга или крученых нитей на замасливателе. Готовая ткань 9 пропитывается антипиреном, например, хлоропреном. Поверхностная плотность базальтовой ткани 9 составляет 600 г/м², ширина до 300 см при количестве нитей на 10 см по основе и утку равным 25. Удельная разрывная нагрузка ровинга более 700 мН/текс.

Грузонесущий стержень 4 анкера 3 может быть выполнен трубчатым методом пултрузии из базальтопластика или стеклопластика с намоткой по наружной поверхности жгута 12 по винтовой линии [4].

Пластины 7, 8 и гайка 6 также могут быть изготовлены из базальтопластика.

Для крепления выработки 1 в ее бортах и кровле бурятся шпуры 2, в которые вставляются грузонесущие стержни 4 и закрепляются там ампульным или инъекционным способом. На выступающий из породы конец грузонесущего стержня 4 устанавливается пластина 8, затем базальтовая ткань 9 разматывается из рулона, расправляется вдоль поверхности выработки 1 и зажимается пластиной 7 посредством гайки 6. Крепление ткани 9 может осуществляться по границе ее полотнищ или с продеванием полотнища на грузонесущий стержень 4. При этом обеспечивается равномерное прижатие ткани 9 между пластинами 7 и 8 по всей их поверхности.

Количество, расположение и размеры анкеров 3 определяются для каждой выработки по известным методикам и зависят от физико-механических свойств горных пород, размеров и положения выработки в пространстве, направления горного давления и других факторов.

Сочетание анкерной крепи 3 с укладкой базальтовой ткани 9 повышает несущую способность устройства и эффективность крепления пород, препятствуя их расслоению, сдвижению и обрушению, включая и осыпание их мелких фрагментов, при этом базальтовая ткань 9 обладает рядом преимуществ по сравнению с другими защитными материалами (затяжками). К ним относятся высокая прочность на разрыв, относительно небольшой удельный вес, высокая химическая стойкость, термостойкость, пожаробезопасность, отсутствие искрообразования и экологичность.

Источники информации:

[1]. RU, 2134789, E21D 19/02, 1997.

[2]. RU, 48548, E02D 17/20, 2005.

[3]. RU, 2157454, E21D 20/02, 1998, (прототип).

[4]. RU, 70309, E21D 21/00, 2007.

[5]. RU, 2379517, E21D 20/00, 2008.

[6]. US, 5873689, E21D 21/00, 1999.

[7]. US, 4850746, E21D 21/00, 1989.

1. Устройство для крепления горных выработок, содержащее установленные и закрепленные в образованных в породе шпурах анкеры, каждый из которых выполнен в виде грузонесущего стержня с расположенными на его выступающем из шпура конце опорной плитой со средством ее поджатия к породе, и защитный материал, закрепленный опорными плитами анкеров, отличающееся тем, что защитный материал выполнен в виде базальтовой ткани, полученной полотняным плетением основных и уточных нитей из базальтового волокна с последующей ее пропиткой антипиреном.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорная плита каждого анкера выполнена из двух расположенных на грузонесущем стержне пластин, между которыми зажата базальтовая ткань.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что базальтовая ткань имеет поверхностную плотность 600 г/м², ширину до 300 см при количестве нитей на 10 см по утку и основе, равном 25.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что грузонесущий стержень каждого анкера выполнен трубчатым, а средство поджатия опорной плиты - в виде гайки, установленной на резьбе, образованной на выступающем из породы конце грузонесущего стержня.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что все элементы каждого анкера выполнены из композиционного материала на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного полуфабрикатами базальтового или стекловолокна.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве антипирена используется хлоропрен.