Анкерная податливая крепь горных выработок

 

Использование: изобретение относится к подземному строительству в зонах с интенсивными горными тектоническими напряжениями. Цель - уменьшение габаритов крепи при обеспечении расчетной величины хода ее податливости. Сущность: крепь состоит из проволочных анкеров (А), закрепленных в скважинах, подхватов (П) 3 из металлических плит с центральным отверстием и зажимных элементов (ЗЭ) 4, установленнных на выступающих конца А 1, ЗЭ 4 выполнен в виде металлической плиты с болтами и установлен параллельно П 3, при этом смежные плоскости П 3 и ЗЭ 4 выполнены волнистыми, а выступающие концы проволоки А 1 отогнуты в разные стороны и размещены между П3 и ЗП 4. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к подземному строительству в зонах с интенсивными горными и тектоническими напряжениями, а именно к анкерной крепи горных выработок.

Известна анкерная податливая крепь горных выработок, включающая анкер в виде гибкого стержня с замком в глубине скважины, головку на выступающем конце анкера и податливое устройство между замком и головкой, выполненное в виде обоймы из упругих металлических волнистых полос, охватывающих гибкий стержень и делающих его волнистым [1] .

Известна анкерная податливая крепь горных выработок, состоящая из податливых анкеров, снабженных замковой частью, закрепленной в глубине скважины; поворотного хвостовика, который выполнен в виде пучка стальных проволок; а также распорной плиты, прилегающей к устью скважины, при этом стальные проволоки прикреплены так, что при расчетном усилии в анкере он может удлиняться. Между стальными проволоками расположен пластический материал.

Недостатком вышеприведенных аналогов является недостаточное относительное удлинение анкера, которое обеспечивается только лишь выпрямлением проволок (канатов). При рациональной свивке проволок или придании им волнистости можно обеспечить не более 2% податливости анкера. Для больших расчетных смещений контура выработки длину анкеров необходимо значительно увеличить, что экономически не всегда целесообразно.

Известно устройство анкерной крепи с анкером, включающим стержень с замком и хвостовиком, опорную плиту и узел податливости, при этом последний выполнен в виде фильеры, установленной на хвостовике, диаметр которого на участке взаимодействия с ней увеличен.

Недостатком такой крепи является существенная зависимость сопротивления протяжки хвостовика сквозь фильеру от скорости смещения контура, так как происходит процесс вытяжки металла. Для крепей рассчитываемых на динамическое смещение контура необходимо заведомо увеличивать сечение анкера, а это ведет к увеличению расхода металла и удорожанию.

Известна анкерная податливая крепь с анкерами в виде каната, на конец которого одеты опорная плита, прилегающая к горной породе в районе устья скважины и сжимаемый в радиальном направлении элемент с цилиндрической внутренней поверхностью. На сжимаемый элемент установлен зажимный элемент, выполненный в виде кольца с клиньями, обеспечивающий податливое соединение между опорной плитой и сжимаемым элементом. Расчетная податливость обеспечивается расчетным обжатием сжимаемого элемента зажимным [2] .

Недостатком прототипа является то, что выступающий хвостовик анкера с надетыми на него сжимаемым и зажимным элементом занимают полезный объем выработки, при этом, чем больше величина расчетного хода податливости, тем больше выступают внутрь выработки вышеуказанные элементы.

Целью изобретения является уменьшение габаритов крепи при обеспечении расчетной величины хода ее податливости.

Достигается это тем, что зажимной элемент выполнен в виде металлической плиты с болтами и установлен параллельно подхвату, при этом смещение плоскости подхвата и зажимного элемента выполнены волнистыми, а выступающие концы проволоки отогнуты в разные стороны и размещены между подхватом и зажимным элементом.

Чтобы уменьшить сопротивление протяжки проволок при динамических нагрузках на анкер, подхват и зажимные элементы выполнены из вязко-пластичного металла, например, бронзы.

На чертеже показан фрагмент крепи с одиночным анкером.

Крепь состоит из проволочного анкера 1 с замковой частью 2, подхвата 3 и зажимного элемента 4, прижимающего с помощью болтов 5 выступающие концы проволок 6 анкера 1 к подхватам 3. Подхват 3 и зажимный элемент 4 выполнены в виде металлических плит. Смежные плоскости обеих плит выполнены с волнами 7, ориентированными перпендикулярно отогнутым концам проволок 6. Амплитуды волн подхвата и зажимного элемента равные. Длины волн и их количество определены расчетом из условия оптимального сопротивления проскальзыванию проволок при расчетном усилии в анкере. Степень поджатия зажимного элемента 4 к подхвату 3 болтами 5 подобрана так, что прижатые отогнутые концы проволок 6 приобретают за счет пластических деформаций волнообразное очертание, но имеют возможность проскальзывания при расчетном усилии в них. В качестве материала для анкера предпочтительно высокопрочная проволока, а для подхвата и зажимного элемента использован преимущественно вязко-пластичный материал, например бронза.

При смещении породного контура выработки концы проволок 6, пластически деформируясь между волнами 7 подхвата 3 и зажимного элемента 4, протягиваются. Сопротивление протяжке при этом близко к постоянному, что позволяет обеспечить расчетные усилия в анкере и предохранить его от разрушения. Длина свободных отогнутых концов проволок 6 определена расчетной величиной смещения контура. Вязко-пластичные свойства подхвата 3 и зажимного элемента 4 обеспечивают снижение влияния трения на контакте с проволоками на общее сопротивление деформированию, что существенно при динамических нагрузках на анкер, увеличивающих пластическое сопротивление деформированию материала.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключается в следующем: компактность узла податливости позволяет более рационально использовать объем выработки; упростилась конструкция анкера, так как отпала необходимость в одном из основных и трудоемких конструктивных элементов, выполняемом, как правило, в заводских условиях, а именно - анкерной головки; подхваты и зажимные элементы унифицированы для любых проволочных анкеров с любой несущей способностью от килограммов до сотен тонн; имеется возможность регулировки величины податливости крепи в процессе ее эксплуатации, а также ее реконструкции.

Формула изобретения

1. АНКЕРНАЯ ПОДАТЛИВАЯ КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, включающая проволочные анкера, закрепленные в скважинах, подхваты из металлических плит с центральным отверстием и зажимные элементы, установленные на выступающих концах анкеров, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов крепи при обеспечении расчетной величины хода ее податливости, каждый зажимный элемент выполнен в виде металлической плиты с болтами и установлен параллельно подхвату, при этом смежные плоскости подхвата и зажимного элемента выполнены волнистыми, а выступающие концы проволоки отогнуты в разные стороны и размещены между подхватом и зажимным элементом.

2. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью снижения сопротивления протяжки проволок при динамических нагрузках на анкер, подхваты и зажимные элементы выполнены из вязкопластичного металла, например бронзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1