Анкерная крепь

Полезная модель относится к горной промышленности и предназначена для крепления подземных выработок анкерной крепью. Сущность полезной модели: для повышения несущей способности анкерной крепи и снижения трудоемкости ее установки, в анкерной крепи, содержащей грузонесущий стержень, втулку из минерального закрепителя в зазоре между стенками скважины и стержнем и опорные элементы, предлагается устанавливать демпфирующий податливый элемент анкера в виде подхвата со сферической поверхностью и упругими полями, опертыми на поверхность затяжки кровли. Для перетяжки кровли применяется металлическая решетка или другие конструкции затяжки, рекомендуемые нормативными документами.

Полезная модель относится к горной промышленности и предназначена для крепления подземных выработок анкерной крепью.

Известна анкерная крепь (патент РФ 2083843, МПК⁶ E21D 21/00, 1997.07.10), включающая установленный в скважине грузонесущий стержень с эксцентрично поставленной опорной головкой на его замковом конце, минеральный заполнитель, подпорный элемент с эксцентрично поставленной шайбой, головка имеет торцевую часть в виде усеченного конуса с углом наклона к оси грузонесущего стержня 10-15°, снабженную бороздкой. Дополнительно анкерная крепь между минеральным заполнителем и шайбой содержит эксцентрично поставленную эластичную шайбу. Опорные элементы крепи состоят из верхняка, опорной шайбы, сферической шайбы, гайки. Верхняк поддерживает концы перетяжек, служащие для поддержания кровли между верхняками.

Недостаток известного решения заключается в том, что анкер работает в жестком режиме с минимальной податливостью, а его несущая способность ограничена максимальным значением касательных напряжений для закрепляемой породы в условиях ее чистого сдвига.

Известна анкерная крепь (полезная модель РФ № 9889, МПК ⁶ E 21 D 21/00, 1999.05.16), включающая металлический стержень с цилиндрической, ребристой поверхностью, на наружном конце которого имеется винтовая резьба с гайкой и опорной плиткой, ампулу с полимерным скрепляющим составом. При этом стержень анкера снабжен дополнительной втулкой со сферической поверхностью, установленной между опорной шайбой и антифрикционной шайбой и предохранительным штифтом, расположенным в резьбовой части стержня.

Недостатком указанных технических решений является сложность конструкции, высокая трудоемкость изготовления и установки, низкая скорость установки анкера и низкая эксплуатационная надежность при закреплении.

Наиболее близким по технической сущности является анкер с минеральным заполнителем, принятый за прототип (патент РФ 2166635, МПК⁷ E 21 D 21/00, 2001.05.10), содержащий грузонесущий стержень с опорной головкой на замковом конце, втулку из минерального заполнителя в зазоре между стенками скважины и стержнем, подпорную шайбу, надетую на стержень со стороны устья скважины, опорные элементы и гайку вне скважины. При этом подпорная шайба выполнена

эксцентричной в виде втулки с упругими полями, опертыми на стенки скважины. Опорные элементы крепи состоят из решетчатой перетяжки, опорной шайбы и опорной гайки, навинченной на хвостовик анкера.

Недостатком известной конструкции анкера является недостаточная надежность крепления горных выработок и невысокая их устойчивость.

Полезная модель решает задачу повышения несущей способности крепи и снижение трудоемкости ее установки.

В соответствии с «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. - СПб, ВНИМИ, 2000» во всех горных выработках при расчетных смещениях кровли более 150 мм для исключения перегрузок, анкерные крепи должны быть податливыми или с демпфирующими податливыми элементами, сминающимися при нагрузках, достигающих 0,8 от несущей способности анкера.

Многообразие горно-геологических условий отработки угольных пластов при разработке паспортов проведения и крепления горных выработок предопределяет широкий выбор демпфирующих податливых элементов, которые выбираются в основном без обоснования их инженерными расчетами из-за конструктивных сложностей, предлагаемых к использованию демпфирующих элементов.

Для решения поставленной задачи, в анкерную крепь, содержащую грузонесущий стержень, втулку из минерального заполнителя в зазоре между стенками скважины и стержнем и опорные элементы, предлагается устанавливать демпфирующий податливый элемент анкера в виде подхвата со сферической поверхностью и упругими полями, опертыми на поверхность затяжки кровли. Для перетяжки кровли применяется металлическая решетка или другие конструкции затяжки, рекомендуемые нормативными документами. При этом опорная головка грузонесущего стержня выполнена в виде пирамидального наконечника. В качестве втулки из минерального закрепителя применяется ампула закрепителя анкерного минерального патронированного.

Предлагаемый демпфирующий податливый элемент анкера сферической конструкции изготавливается методом штамповки из стальных пластин различных линейных размеров и обладает задаваемыми параметрами - радиусом сферы R, диаметром D и высотой сферического сегмента h, толщиной пластины s (см. рис.). Указанные параметры, можно рассчитывать для конкретных горно-геологических условий (смещения кровли, сопротивления анкерной крепи, несущей способности податливого элемента, величины податливости, коэффициента перетяжки кровли), что позволяет исключить просчеты при выборе податливого элемента анкерной крепи,

обеспечить необходимую надежность крепления горных выработок и повысить их устойчивость.

Для условий горного производства, в которых не требуется применение податливых подхватов, сферический подхват может быть изготовлен без задания необходимой податливости, то есть жесткой конструкции.

Сущность полезной модели показана на чертеже, на котором представлена анкерная крепь, общий вид.

Анкерная крепь содержит ампулу (1) с закрепителем анкерным минеральным патронированным; анкер (2), включающий грузонесущий стержень (3) с пирамидальным наконечником; металлическую, решетчатую затяжку (4); подхват сферический (5); шайбу анкерную (6); гайку (7); шпур (8).

Установку и закрепление анкера осуществляют следующим образом.

В шпур 8 с помощью анкера 2 вводят один или более ампул 1, предварительно затворенных в воде, до упора в забой шпура 8. Путем поступательного перемещения и вращения анкера 2 с пирамидальным наконечником разрушают оболочку ампулы 1, а посредством самого грузонесущего стержня 3 перемешивают расширяющуюся цементную смесь и досылают анкер 2 до забоя шпура 8. Кровлю перетягивают металлической, решетчатой затяжкой 4 (или другим видом затяжки) с фиксацией сферическими подхватами 5 специально разработанной конструкции, которые являются демпфирующими податливыми элементами анкерной крепи.

После этого на хвостовик анкера надевают анкерную шайбу 6 и навинчивают на хвостовик анкера гайку 7.

1. Анкерная крепь, включающая грузонесущий стержень, втулку из минерального закрепителя в зазоре между стенками скважины и стержнем, опорные элементы и гайку вне скважины, отличающаяся тем, что грузонесущий стержень снабжен дополнительно демфирующим податливым элементом анкера в виде подхвата со сферической поверхностью и упругими полями, опертыми на поверхность затяжки кровли.

2. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве втулки из минерального закрепителя применяется ампула с закрепителем анкерным, минеральным, патронированным.

3. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что грузонесущий стержень имеет опорную головку, выполненную в виде пирамидального наконечника.