Гибкий анкер

Полезная модель относится к креплению горных выработок и грунтов, и может использоваться в горном деле, а также в наземном и подземном строительстве. Гибкий анкер содержит несущую тягу (1), выполненную в виде пучка нитей (2) и закрепленную в ее хвостовой части опорную втулку (5) с конусообразным осевым каналом (8) и расположенным по его оси зажимным элементом(10). Для снижения массы анкера и трудозатрат на его транспортировку и установку, а также повышения его несущей способности несущая тяга (1) образована из пучка параллельных нитей (2), обвязанных хомутами (3). Нити (2) выполнены из композиционного материала на основе полиуретана, армированного продольными базальтовыми волокнами. На внутренней поверхности опорной втулки (5) образованы продольные пазы (9), в которых равномерно распределены нити (2), контактирующие с внешней поверхностью зажимного элемента (10), выполненного в виде клина. Опорная втулка (5) может иметь три продольных паза (9), в каждом из которых расположены по две нити (2), а клин (10) может быть выполнен в виде шестиугольной пирамиды. 2 з.п. ф-лы, 6 фиг. черт.

Полезная модель относится к креплению горных выработок и грунтов, в частности, к анкерной крепи и может использоваться в горном деле, а также в наземном и подземном строительстве. Наиболее целесообразно применение полезной модели в качестве анкеров глубокого заложения для крепления контура выработок, когда необходимая длина анкера превосходит высоту выработки.

Уже известен анкер, содержащий несущую тягу в виде стержня из композиционного материала, выполненного из отрезков, соединяемых посредством муфт и установленный на хвостовом отрезке узел предварительного натяжения [1].

Использование стеклопластикового несущего стержня позволяет воспринимать большие нагрузки со стороны грунта (породы), а выполнение его составным упрощает установку анкера необходимой длины и его транспортировку к месту установки. Однако наличие соединительных муфт, рассчитанных на восприятие этих больших нагрузок, увеличивает массу анкера, усложняет его и повышает его стоимость.

Известен также гибкий анкер, предназначенный для стабилизации геологической структуры массива пород горной выработки, содержащий несущую тягу, выполненную в виде пучка параллельных нитей (канатов, стренг, прядей), зажатых в хвостовой части клиновыми элементами в опорной втулке, и опорную плиту [2].

Этот известный анкер за счет своей гибкости может иметь длину, превосходящую габаритные размеры (высоту) выработки, однако он не имеет средства для предварительного натяжения после закрепления его в шпуре (скважине) и имеет сложную, крупногабаритную опорную втулку, в которой каждая нить несущей тяги зажата отдельным клиновым элементом.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является гибкий анкер, содержащий несущую тягу в виде семижильного витого троса, закрепленную в ее хвостовой части опорную втулку с конусообразным осевым каналом, по оси которого расположен зажимной элемент и установленную на наружной поверхности опорной втулки на резьбе гайку, взаимодействующую с опорной плитой [3]. Этот анкер имеет более простую конструкцию и более компактен, но выполнение его несущей тяги из витой металлической проволоки приводит к повышению его массы, снижению несущей способности и ограничению степени гибкости.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении несущей способности анкера и надежности закрепления несущей тяги в опорной втулке, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в повышении прочности и гибкости несущей тяги анкера, а также в снижении его массы и трудозатрат на его транспортировку и установку.

Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в гибком анкере, содержащем выполненную в виде пучка нитей несущую тягу и закрепленную в ее хвостовой части опорную втулку с конусообразным осевым каналом, по оси которого расположен зажимной элемент, предлагается несущую тягу выполнить из пучка параллельных нитей (стренг, жгутов) из композиционного материала, а на внутренней поверхности опорной втулки образовать продольные пазы, в которых равномерно разместить нити несущей тяги, контактирующие с внешней поверхностью зажимного элемента, выполненного в виде клина.

Нити несущей тяги могут быть выполнены на основе полиуретана, армированного продольными базальтовыми волокнами, и отформованы методом пултрузии.

Опорная втулка может быть выполнена с тремя продольными пазами, в каждом из которых расположено по две нити, а клин может быть выполнен в виде шестиугольной пирамиды или усеченной шестиугольной пирамиды.

Выполнение несущей тяги анкера в виде базальтопластиковых нитей на основе полиуретана обеспечивает повышение воспринимаемой растягивающей нагрузки и степени их гибкости при существенном снижении массы, а предлагаемый клиновый зажим обеспечивает надежное закрепление нитей в опорной втулке за счет их плотного и равномерного обжатия, не приводящего к их ослаблению.

Пример возможного конструктивного исполнения полезной модели представлен на прилагаемых чертежах.

На фиг.1 показан общий вид гибкого анкера.

На фиг.2 - сечение А-А по опорной втулке.

На фиг.3 приведен вид спереди на опорную втулку.

На фиг.4 - вид с торца на опорную втулку.

На фиг.5 показан зажимной элемент и

На фиг.6 - вид с торца на зажимной элемент.

Гибкий анкер содержит несущую тягу 1, выполненную в виде пучка параллельных нитей (стренг, жгутов) 2, обвязанных хомутами 3. В головной части несущей тяги 1 закреплен наконечник 4, а в хвостовой - опорная втулка 5, на внешней резьбовой поверхности 6 которой установлена гайка 7, взаимодействующая с опорной плитой (на чертежах не показана).

Нити 2 выполнены из композиционного материала на основе полиуретана, армированного продольными базальтовыми волокнами, и отформованы, например, методом пултрузии [4].

Для надежного и компактного закрепления нитей 2 опорная втулка 5 с конусообразным осевым каналом 8 (фиг.3), сужающимся в сторону головной части несущей тяги 1, выполнена с образованием продольных пазов 9 (фиг.4). В каждом из пазов 9 равномерно распределены нити 2, поджимаемые расположенным по оси опорной втулки 5 зажимным элементом 10 в виде клина.

На показанном на чертежах примере исполнения опорная втулка 5 выполнена с тремя продольными пазами 9, в каждом из которых расположено по две нити 2, а зажимной клиновый элемент 10 выполнен в виде шестиугольной пирамиды. Безусловно указанные количественные признаки могут быть и другими, т.к. количество нитей 2 и их размеры зависят от физико-механических свойств подлежащих укреплению пород (грунтов), необходимой несущей способности и степени гибкости анкера с учетом технологических ограничений и других факторов. Но, в любом случае, выполнение несущей тяги 1 в виде пучка параллельных нитей 2 из базальтопластика на основе полиуретана и расклинивание их концов в образованных в опорной втулке 5 пазах 9, в практически замкнутом объеме без создания деформаций, снижающих их прочность, позволяет решить поставленную задачу.

Установка гибкого анкера осуществляется следующим известным образом: в укрепляемой породе бурится шпур (скважина) на необходимую глубину и в него вводится анкер с расположением опорной втулки 5 снаружи. Затем осуществляется закрепление несущей тяги 1 одним из известных методов, например, инъекционным или ампульным.

После отверждения крепящего состава устанавливается опорная плита и производится натяжение анкера с помощью навинчивания гайки 7, взаимодействующей с опорной плитой.

Источники информации:

[1]. RU, 97745, E02D 5/80, 2009.

[2]. WO, 95/05524, E21D 20/02, 1995.

[3]. RU, 105941, E21D 21/00, 2010, (прототип).

[4]. RU, 102651, E04G 21/00, 2010.

[5]. GB, 248185, F16G 11/05, 1926.

[6]. US, 3822442, F16G 11/00, 1974.

1. Гибкий анкер, содержащий выполненную в виде пучка нитей несущую тягу, закрепленную в ее хвостовой части опорную втулку с конусообразным осевым каналом и расположенным по его оси зажимным элементом, отличающийся тем, что несущая тяга образована из пучка параллельных нитей, выполненных из композиционного материала, а на внутренней поверхности опорной втулки образованы продольные пазы, в которых равномерно распределены нити несущей тяги, контактирующие с внешней поверхностью зажимного элемента, выполненного в виде клина.

2. Гибкий анкер по п.1, отличающийся тем, что нити опорной тяги выполнены на основе полиуретана, армированного продольными базальтовыми волокнами и отформованы методом пултрузии.

3. Гибкий анкер по п.1, отличающийся тем, что опорная втулка выполнена с тремя продольными пазами, в каждом из которых расположено по две нити, а клин выполнен в виде шестиугольной пирамиды.