Способ возведения анкера

 

Изобретение относится к горной промышленности . Цель - повышение несущей, способности анкера. Для этого в пробуренную скважину (С) вводят грузонесущий стержень (ГС) с оголовком и подпорный элемент (ПЭ). Затем заполняют С сыпучим материалом , вибрируют и запрессовывают ГС путем его натяжения до усилий, превышающих проектные. Запрессовку ГС производят по длине С по частям циклично. В каждом цикле одновременно с сыпучим материалом в С вводят гранулированный пластичный запол 2 нитель в объеме, равном объему порового пространства сыпучего материала. При запрессовке одновременно с натяжением ГС задавливают ПЭ внутрь С с усилием, равным усилию натяжению ГС. В конце каждого цикла ПЭ извлекают. Усилие задавливания можно прилагать к подпорному элементу посредством трубчатых штанг. Последние надевают на ГС до упора в ПЭ и перемещают вдоль него посредством затяжки гайки на резьбовом конце. Для запрессовки ГС можно использовать гидравлическое устройство. Причем С можно заполнять смесью из сыпучего материала и цементного раствора в состоянии потери текучести, но до начала схватывания. В качестве пластичного материала можно использовать гранулы из сырой глины крупностью до 0,2 мм. После установки анкер сразу включается в работу. Повышение несущей способности анкера достигается за счет более равномерного распределения напряжений в его замке. 4 з.п., 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 D 20/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (l OCllATEHT CCCP)

gc, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (Л

СО

0 V

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805317/03 (22) 21.03.90 (46) 23.01.93. Бюл. N 3 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) С.Б, Стажевский, В.А. Усков и Ю.М, Кашин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1373828, кл, Е 21 D 21/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N 1046531, кл. Е 21 D 20/00, 1982. (54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ АНКЕРА (57) Изобретение относится к горной промышленности, Цель — повышение несущей способности анкера. Для этого в пробуренную скважину (С) вводят грузонесущий стержень (ГС) с оголовком и подпорный элемент (ПЭ). Затем заполняют С сыпучим материалом, вибрируют и запрессовывают ГС путем

его натяжения до усилий, превышающих проектные, Запрессовку ГС производят по длине С по частям циклично. В каждом цикле одновременно с сыпучим материалом в С вводят гранулировэнный пластичный заполИзобретение относится к горной промышленности, а именно к анкерному креплению горных выработок и может быть использовано при возведении анкеров в строительстве.

Известен способ возведения анкерной крепи, включающий бурение шпура, введение в него грузонесущего стержня с опорным и подпорным элементами, заполнение шпура сыпучим материалом, пороговое пространство которого заполнено замороженной водой, его уплотнение, натяжение

„„5U„„1789719 А1 нитель в объеме, равном объему парового пространства сыпучего материала, При запрессовке одновременно с натяжением ГС задавливают ПЭ внутрь С с усилием, равным усилию натяжению ГС, В конце каждого цикла ПЭ извлекают. Усилие задавливания можно прилагать к подпорному элементу посредством трубчатых штанг.

Последние надевают на ГС до упора в ПЭ и перемещают вдоль него посредством затяжки гайки на резьбовом конце. Для запрессовки ГС можно использовать гидравлическое устройство. Причем С можно заполнять смесью из сыпучего материала и цементного раствора в состоянии потери текучести, но до начала схватывания. В качестве пластичного материала можно использовать гранулы из сырой глины крупностью до 0,2 мм, После установки анкер сразу включается в работу. Повышение несущей способности анкера достигается за счет более равномерного распределения напряжений в его замке, 4 з.п., 4 ил. стержня (а,с. СССР N 1373828 Е 21 D 21/00, опубл. в БИ N 6, 1988).

Известный способ применим при возведении податливых крепей и достигается относительно низкая несущая способность при ограниченной длине замка анкера, вследствие уменьшения сил трения от присутствия воды в зоне контакта сыпучего материала со стенками шпура и недостаточно плотной упаковки материала.

Известно техническое решение — анкерные патроны "Семикрон 2000" фирмы

1789719

"Commercial plastics spectral product Itd.)", Великобритания (Современные конструкции анкерной крепи и оборудование для ее установки, применяющееся на зарубежных рудниках. Серия горное производство, ЦНИИИформТЭИчерной металлургии. Выпуск 1.М, 1988 с, 9) согласно которому в шпур вместе с грузонесущим стержнем и сыпучими материалами вводят восковые микрокапсулы с водой, представляющие пластичный материал, В известном решении капсулы служат для размещения воды и, при этом, не могут размещаться при уплотнении сыпучего материала в его поровом пространстве, что отрицательно сказывается на прочности анкерного замка, кроме того, отсутствие натяжения анкера для реализации внешнего трения и дилатансионных свойств сыпучего материала, а также наличие оболочки патрона существенно снижают несущую способность подобного анкера.

Наиболее близким аналогом (прототипомО является способ сооружения анкерной крепи, включающий бурение скважины, введение грузонесущего стержня и подпорного элемента, заполнение скважины сыпучим материалом при воздействии вибрации на глубину Н, натяжение стержня до усилий, превышающих проектные (А.с. СССР

К 1046531 Е 21 D 21/00, опубл. в БИ ЛЬ37, 1983).

Недостатком известного способа является ограничение несущей способности анкера разрушением зерен сыпучего материала из-за высоких контактных напряжений под оголовкам анкера, неравномерное ро . рсделение напряжений и деформаций в сыпучем материале, а также необходимость закрепления и оставления подпорного элемента в скважине во избежание разуплотнения сыпучего материала.

Целью изобретения является повышение несущей способности анкера. Указанная цель достигается тем, что в способе возведения анкерной крепи, включающем бурение скважины, введение в нее грузонесущего стержня с оголовком и подпорного элемента, заполнение скважины сыпучим материалом, вибрирование и запрессовку стержня путем его натяжения до усилий, превышающих проектные, согласно изобретения, заполнение скважины и эапрессовку стержня производят по длине скважины по частям циклично, при это в каждом цикле одновременно с сыпучим материалом в скважину вводят гранулированный пластичный заполнитель парового пространства в объеме равном объему порового пространства сыпучего материала, а

55 при запрессовке одновременно с натяжением стержня задавливают подпорный элемент внутрь скважины с усилием равным усилию натяжения стержня, причем в конце каждого цикла подпорный элемент извлекают. Другим отличием предлагаемого способа является то, что усилие задавливания прилагают в подпорному элементу посредством трубчатых штанг, которые надевают на стержень до упора в подпорный элемент.

Другим отличием предлагаемого способа является то, что для запрессовки стержня используют гидравлическое распорное устройство, Дополнительным отличием предлагаемого способа является то, что применяют смесь сыпучего материала с цементным раствором в состоянии потери текучести, но до начала схватывания. Другим дополнительным отличием предлагаемого способа является то, что в качестве пластичного материала используют гранулы сырой глины крупностью до 0,2 мм.

На рисунке представлен анкер в момент установки (фиг. 1) с приложением эпюры радиальных напряжений сг„по длине замка анкера (там же); анкЬр на момент полного формирования анкерного замка по всей длине скважины (фиг. 2); пример осуществления натяжения стержня и запрессовки замка анкера посредством гайки на его выступающей из скважины резьбовой части через промежуточные трубчатые штанги (фиг. 3) и то же с помощью гидравлического распорного устройства (фиг. 4), Возведение анкерной крепи производят следующим образом, В предварительно пробуренную скважину 1 вводят грузонесущий стержень 2, имеющий оголовок 3 со стороны ее забоя. Затем, заполняют скважину 1 на необходимую глубину Н смесью сыпучего материала 4 и пластичного материала 5 при уплотнении вибратором (на чертеже не показан), вводят подпорный элемент 6 и осуществляют натяжение стержня 2 и запрессовку смеси материалов 4 и 5 в скважине 1 через подпорный элемент 6 с усилием Р, превышающим проектную несущую способность анкера (фиг. 10). При этом в отличие от прототипа, пики максимальных ф радиальных напряжений сг на стенках скважины 1 будут наблюдаться с двух сторон,— со стороны оголовка 3 анкера и подпорного лемента 6 (смотри эпюру). Это значит, что при прочих равных условиях можно достигнуть примерно в два раза большей несущей способности по сравнению с известным техническим решением. Формула для определения необходимой глубины заполнения скважины Н сыпучим материалом 4 при за1789719 полнении его порового пространства пластичным материалом 5 остается справедливой т.к. определяет глубину распространения дилатансионных процессов при его нагружении, То есть глубину заполнения определяют по формуле

YF

X (0,1 Po + SsS — ) ) где Н вЂ” глубина заполнения скважины сыпучим материалом, см;

F — площадь кольцевого сечения, образованного грузонесущим стержнем и стенками скважины, см кв;

S — периметр сечения скважины, см.

S — периметр сечения грузонесущего стержня, см;

f — коэффициент трения между сыпучим материалом и стенкой скважины;

f — коэффициент трения между сыпучим материалом и грузонесущим стержнем; п — коэффициент бокового распора;

Y — объемный вес сыпучего материала, г/см куб., Po — проектная несущая способность анкерной крепи, кН.

После завершения цикла запрессовки извлекают из скважины 1 подпорный элемент 6 и вновь заполняют ее сыпучим 4 и пластичным 5 материалами, при воздействии вибрацией, на глубину Н, вновь производят натяжение стержня 2 и запрессовку материалов 4 и 5 в скважине 1 через посредство подпорного элемента 6 с усилием Р, превышающим проектную нагрузку на анкер, Операции повторяют до формирования анкерного замка по всей длине скважины 1 (см. фиг. 2) что дает возможность еще больше увеличить несущую способность анкера.

Следует отметить, что в грузонесущем стержне 2 сохраняется усилие предварительного натяжения и после снятия усилия натяжения Р, а в материалах 4 и 5, соответственно, усилия запрессовки.

Наиболее просто заявляемый способ реализуют при посредстве трубчатой штанги 7, которая при затяжке гайки 8 гайковертом (не показан) на резьбовой части 9 анкера, выступающей из скважины 1, позволяет создать одновременно усилие P натяжения стержня 2 и равное ему усилие запрессовки материалов 4 и 5 (см. фиг. 3).

Для механизации технологического процесса используют гидравлическое рас5 парное устройство 10, соединяемое непосредственно с резьбовой частью 9 анкера и воздействующее через штангу 7 на подпорный элемент 6 (см. фиг. 4).

Изобретение иллюстрируется следую10 щими примерами.

Пример 1. Жесткий цементный раствор Ц:П= 1:2,5 марки 100, В:Ц = 0,32 подавали в предварительно пробуренный шпур диаметром 43 мм; после вибрации и уплот15 нения вибратором ВП-1 с частотой 50 Гц, производили натяжение стержня и по частям циклично запрессовку раствора с усилием Р= 10 т, как показано на фиг, 3, через посредство высокопрочной стальной трубы

20 и подпорного элемента, Усилие натяжения контролировалось динамометром. Сразу после установки штанги, производили ее выдергивание. Несущая способность анкера составила 12 т, 25 Пример 2, Смесь песка из округлых зерен прочностью на сжатие 150 мПа и крупностью 0,2 — 0,5 мм гранулами сырой глины крупностью 0,2 мм помещали в шпур диаметром 43 мм вместе со стержнем из

30 стали 3, имеющим оголовок в замковой его части и резьбу M 20 на выступающем из шпура конце, После запрессовки смеси материалов по частям циклично в скважине с усилием 7,5 т. при натяжейии анкера до 10

35 т не зарегистрировано потери несущей способности анкера вплоть до нарушения резьбы на стержне, При использовании заявляемого способа возведения анкерной крепи достигается

40 следующий положительный эффект: — крепь вступает под нагрузку сразу после установки анкера; — достигается повышение несущей способности анкера за счет более равномерно45 го распределения напряжений в замке анкера также в связи с возможностью дополнительного увеличения длины анкерного замка; — применение относительно дешевых

50 материалов и снижение их расхода в ряде случаев позволяет уменьшить стоимость крепи при увеличении ее несущей способности, — крепь обладает достоинствами пред55 напряженных анкеров, 1789719

Фиг,1

Формула изобретения

1. Способ возведения анкера, включающий бурение скважины, введение в нее грузонесущего стержня с оголовком и подпорного элемента, заполнение скважины сыпучим материалом, вибрирование и запрессовку стержня путем его напряжения до усилий, превышающих проектные, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения несущей способности анкера, заполнение скважин и запрессовку стержня производят по длине скважины по частям циклично, при этом в каждом цикле одновременно с сыпучим материалом в скважину вводят гранулированный пластичный заполнитель в объеме, равном обьему порового пространства сыпучего материала, а при запрессовке одновременно с натяжением стержня задавливают подпорный элемент внутрь скважины с усилием, равным усилию натяжения стержня, причем в конце каждого цикла подпорный элемент извлекают.

2, Способ по п. 1, о тл и ч а ю щи и с я

5 тем, что усилие задавливания прилагают к подпорному элементу посредством трубчатых штанг, которые надевают на стержень до упора в подпорный элемент, 3. Способ по п, 1, отличающийся

)p тем, что для запрессовки стержня используют гидравлическое распорное устройство.

4. Способ по пп, 1-3, о тл и ч à ю щ и йс я тем, что скважину заполняют смесью из сыпучего материала и цементного раствора

15 в состоянии потери текучести, но до начала схватывания.

5. Способ по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве пластичного материала используют гранулы из сырой глины

2р крупностью до 0,2 мм.

1789719

Составитель В,Усков

Редактор Т.Куркова Техред М,Моргентал Корректор Т.Ваш кович

Заказ 337 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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