Анкер

 

Изобретение относится к креплению горных выработок. Цель - повышение эксплуатационной надежности анкера е породах , склонных к расслоению. Анкер включает металличеекую трубчатую штангу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 D 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4842026/03 (22) 21.06.90 (46) 30.05.92, Бюл. М 20 (11) Институт горного дела АН КазССР (72) N.A.Алтаев, О.П.Помашев, P,О.Нурлыбаев и М.Ж,Битимбаев (53) 622.281.74(088.8) (563 Авторское свидетельство СССР

O 945458, кл. Е 21 0 21/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

t4 1511423; кл. Е 21 D 21/00, 1989.. Ы,, 1737136 А1 (54) АНКЕР (57) Изобретение относится к креплению горных выработок. Цель — повышение эксплуатационной надежности анкера в породах. склонных к расслоению. Анкер включает металлическую трубчатую штангу (Ш) 1 с ограничительной головкой 2 на глубинном конце, ойорнук) плитку (ОП) Э и натяжную гайку 4, На Ш 1 установлены комплекты из эластичных колец б, 6 и тороидальных камер (ТК) 8, чередующихся с ме1737130

20

35 таллическими шайбами 7, Последние выполнены в виде металлических кольцевых клиньев, повернутых острием к головке 2Ш

1. Контактирующий с ОП 3 комплект выполнен без TK 8 с металлическим клином 7, повернутым острием к ОП 3. Причем ТК 8 размещены между эластичными кольцами 5 и б. Полость Ш 1 соединена с полостями ТК

8 для нагнетания в последние при установке анкера твердеющей смолы. Перед установкой Ш 1 подсоединяют к гидропроводу от гидронасоса, Собранный анкер вставляют в

Изобретение относится к средствам крепления подземных горных выработок, а именно к жестким распорным анкерам, предназначенным для закрепления расслаивающихся пачек пород потолочин.

Известен распорный анкер, имеющий штангу с буртиком, замок из эластичной составной распорной втулки и устройство для распора замка в скважине, в котором для упрощения конструкции анкера и снижения затрат на его изготовление устройство для распора замка выполнено в виде цилиндрической втулки с коническим наконечником и фланцем на другом конце, Цилиндрическую распорную втулку забивают механически через фланец при помощи хвостовика установочной трубы, после чего штангу закрепляют опорной плиткой, пружинной шайбой и гайкой, Недостатком приведенного распорного анкера является то, что цилиндрическую распорную втулку забивать хвостовиком ус- тановочной трубы весьма трудоемко. Распираемый замок в анкере рассмотренной конструкции закрепляется недостаточно прочно, что снижает несущую способность распорного анкера, Кроме того, вся свободная от замка часть скважины и часть анкера в ней непосредственно не участвуют в закреплении расслаивающихся пород кровли, поэтому большие нагрузки, действующие на анкер через опорную шайбу анкера, при слабо закрепленном его замке могут вырвать анкер из скважины.

Известен анкер, включающий несущий стержень с чередующе нанизанными на него ампулами с полимерными связующими и инертным наполнителем. Анкер устанавливается в скважине, пробуренной в породах кровли, cIUIDHHblx к расслаиванию. 8 этом аналоге существенными признаками, сходными с признаками заявленного анкера, являются присутствие металлической пробуренную скважину и предварительно распирают в ней путем закачивания смолы в

TK 8, Затем увеличивают давление нагнетания. Клинья 7, внедряясь в шайбы 5 и 6, распирают их к стенкам скважины. При дальнейшем повышении давления клинья 7 достигают TK 8 и распарывают их. Смола изливается из ТК 8, заполняет под давлением пустоты в скважине и трещины горных пород 10, а также смачивает детали анкера, Эластичное кольцо у ОП 3 герметизирует устье скважины. 1 ил, несущей штанги и применение твердеющей смолы для закрепления анкера.

Недостатком этого анкера является то, что в шпуре он слабо распирается, При введении несущего стержня в шпур вращением и разрывании ампул с полимерным связующим полностью не заполняются пустоты в шпуре и трещины в его стенках, что может привести к слабому укреплению анкера в шпуре. Описанная в изобретении установка анкера в шпуре в конечном счете не способствует надежности в работе и не позволяет получить максимальной несущей способности на несущем стержне, Наиболее близким к предлагаемому является анкер, включающий стержень и распорный замок из установленных на стержне эластичных колец, чередующихся с металлическими шайбами. Причем в анкере эластичные кольца выполнены с выпуклыми торцами, а металлические шайбы — плоскими. Анкер. устанавливают в скважине и затем, удерживая центральный стержень за хвостовик, навинчивают на него гайку, которая давит на шайбу и на муфту, скользящую по стержню. Муфта на конце имеет шайбу и через нее сообщает усилие сжатия эластичным кольцам. Последние расширяются в диаметральных направлениях и распираются. в скважине. О прочности закрепления анкера судят по прикладываемому к хвостовику стержня усилию для удержания его при заворачивании сжимающей гайки.

Этот анкер обладает следующими недостатками. Во-первых, механическое удержание стержня за хвостовик и ручное ввинчивание гайки для разжатия эластичных колец, расположенных между металлическими плоскими шайбами, весьма трудоемкие операции. Во-вторых, даже при малом числе эластичных колец на стержне сильно распереть их в скважине чисто механическим путем не удается, тем более это

1737130

6 трудно выполнить при установке эластичных колец вдоль всей длины несущего стержня, что бывает необходимо для. закрепления всей пачки, охваченной анкером, легкорасслаивающихся осадочных пород в кровле горных выработок. Приведенные не достатки снижают возможности применения анкера в горном деле.

° Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности анкера в породах, склонных к расслоению.

Указанная цель достигается тем, что известный .анкер, включающий металлическую штангу с ограничительной головкой на . глубинном конце, последовательно установленные на штанге комплекты из эластичных колец, чередующихся с металлическими шайбами, опорную плитку и натяжную гайку, снабжен тороидальными эластичными камерами, размещенными между эластичными кольцами, а шайбы выполнены в виде

- .металлических кольцевых клиньев, повернутых острием к головке штанги, при этом контактирующий с плиткой комплектвыполнен без камеры с металлическим кольцевым клином, повернутым острием к плитке. причем штанга выполнена трубчатой. полость ее соединена с полостями камер для нагнетания в них при установке анкера твердеющей смолы.

Первоначально, при незначительном еще давлении в тороидальных камерах при нагнетании в них твердеющей смолы, распирающие суммарные силы, действующие на стенки вдоль всей длины скважины, достигают значительной величины и обеспечивают быстрое и надежное прижатие опорной плитки к устью скважины завинчиванием гайки на конце трубчатой штанги.

При этом комплект у опорной плитки, состоящий только из двух эластичных шайб и кольцевого металлического клина между ними, в таком сочетании способствует медленному возрастанию давления на опорную плитку за счет обращенности в сторону опорной. плитки острия кольцевого клина.

После прижатия опорной плитки гайкой удается накрепко распереть анкер вдоль все длйны скважины эа счет нагнетания твердеющей смолы. в тороидэльные камеры через трубчатую штангу, До затвердения смолы в камерах создается высокое давление, которое через эластичные шайбы действует. с двух сторон на металлические кольцевые клинья, При этом каждый клин, внедряясь в эластичную шайбу, разжимает ее в радиальных наппавлениях. Эластичные шайбы и стенки эластичной тороидальной камеры от воздействия возрастающего давления в жидкой смоле постепенно заполняют весь внутренний объем скважины и начинают внедряться в раскрытие любые малые трещины горных пород, пересеченных скважиной. Пр .дальнейшем нагнетании смолы в

5 тороидальные,эластичные камеры кольцевые металлические клинья, раздвигая и расклинивэя, рассекают эластичные шайбы на две части и, достигнув острием тороидальной камеры, распарывают ее. При этом

10 жидкая смола, находящаяся в камерах под большим давлением, дополнительно устремляется в сохранившиеся малые пустоты.

Смола также достигает стенки скважины, смэчйвэет ее полностью и внедряется в тре15 щины.

После разрывания тороидальных камер, что можно зафиксировать по измерительному. манометру, включенному в систему (не показан), следует прекращать

20 нагнетание смолы. С прекращением нагнетания смолы при остаточном давлении в скважине создается воэможность для зэтвердевания смолы, оставшейся в камерах и вытекшей из них. При этом лишь одна

25 тороидальная камера, близлежащая к опорной плитке, сохраняется целой, в ней смола зэтвердевэет полностью внутри, не выливаясь наружу, Итак, вдоль всей стенки скважины про30 исходит распирание эластичных упругих шайб и тороидальных камер анкера в сочетании со смолоинъекцией, осуществляемой после разрывов тороидальных камер. Таким образом, предложенный анкер связывает

35 воедино все склонные к расслоению горные парады, например, непосредственной кровли выработки, пересеченные скважиной, Предложенный анкер при выполнении всех описанных положений о применении его об40 ладает повышенной эксплуатационной надежностью в работе в слоистых горных породах. Еще надежнее он будет работать при шпурэх и скважинах с глубиной 3,5 — 6,0 м, превышающей глубину 3 м, принятую

45 при штэнговом креплении потолочин.

Нэ чертеже изображен предложенный анкер в скважине, разрез.

Анкер изготовлен из трубчатой штанги

1, имеющей ограничительную. круглую голо50 вку 2 на конце. Нэ другом конце металлическая трубчатая штанга 1 имеет опорную плитку 3, и гайку 4. На трубчатой штанге 1 установлены комплекты. Каждый отдельный комплект состоит из эластичных упругих

55 шайб 5 и 6, металлического кольцевого клина 7, помещенного между шайбами 5 и 6, и тороидальной эластичной упругой камеры 8, Металлическая трубчатая штанга 1 внутренней полостью соединена через отверстия 9 с тороидальными камерами 8, У устья сквэ1737130 опорной плитки 3, надежно закрывает устье скважины, После затвердевания смолы в скважине, трещинах стенки скважины и во внутренних полостях 11 камер и штанги анкер связывает воедино легкорасслаивающиеся

Составитель О.Помашев

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор A.Ìàêîàñêàÿ

Корректор Н,Король

Заказ 1876 Тираж Подписное

BHMMAM Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 жины, пообуренной в горных породах 10, ° установлен комплект только из двух эластичных упругих шайб 5 и 6 и металлического кольцевого клине 7. помещенного между шайбами 5 и 6. При этом клин 7 своим ост„- ем повернут в сторону металлической опорной плитки 3. 8 полости трубы 1 и тороидальных камер 8 заканчивается твердеющая смола 11, Анкер работает следующим образом.

Вначале на трубчатой штанге 1 анкера устанавливают элементы всех комплектов с соблюдением описанной выше последовательности расположения их на штанге 1.

Затем трубчатую штангу 1 подсоединяют к гидропроводу от гидронасоса высокого давления (не показан). После этого анкер в собранном виде вставляют в скважину и закачиванием жидкой смолы 11 в тороидальные эластичные камеры 8 создают начальное небольшое распирающее давление, удерживающее анкер в скважине. Используя начальную распертость анкера в скважине, завинчиванием гайки 4 слегка прижимают опорную плитку 3 к устью скважины. Затем, нагнетая смолу. наращивают давление в тороидальных эластичных камерах 8, которые, действуя через эластичные шайбы 5 и б"в средней части анкера, перемещают металлические кольцевые клинья 7, Клинья 7, внедряясь в эластичные шайбы 5, распирают их к стенкам скважины в горных породах

10. Дальнейшее повышение давления в, трубчатой штанге 1, в полости камер 8 и в эластичных упругих элементах 5,6,8 приводит к рассеканию шайб 5 клиньями 7, которые, достигнув тороидальных камер 8, распарывают их. Это происходит при высоком давлении в скважине. Излившись, смола заполняет сохранившиеся пустоты и смачивает все детали анкера и стенки скважины.. При этом высокое давление в скважине, поддерживаемое насосом высокого

° давления (не показан), также способствует внедрению смолы в трещины горных пород

10. При таком распирании анкера в скважине эластичная шайба, расположенная у

45 породы 10 кровли горных выработок. Анкер работает всей своей длиной связующе, препятствует раскрытию трещин, параллельHblx слоистост .

Предлагаемый анкер найдат широкое применение, особенно при разработке пластовых месторождений в породах осадочного происхождения. Айкер можно использовать и при укреплении горных пород . вокруг одиночных выработок.

Технико-экономический эффект при использовании данного анкера достигается за счет повышения эксплуатационной надежности крепления горных выработок, повышения эффективности укрепления пород созданием обьемной грузонесущей системы из сталеполимерного анкера и омоноличенного массива.

Формула изобретения

Анкер, включающий металлическую штангу с ограничительной головкой на глубинном конце, последовательно установленные на штанге комплекты из эластичных колец, чередующихся с металлическими шайбами, опорную плитку и натяжную гайку, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности анкера в породах, склонных к расслоению, он снабжен тороидальными эластичными камерами, размещенными между эластичными кольцами, а шайбы выполнены в виде металлических кольцевых клиньев, повернутых острием к головке штанги. при этом контактирующий с плиткой комплект выполнен без камеры с металлическим клином, повернутым острием к плитке, причем штан-. га выполнена трубчатой, полость которой соединена с полостями камер для нагнетания в них при установке анкера твердеющей смолы.