Способ установки винтового анкера

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению горных выработок анкерной крепью. Сущность изобретения заключается в том, что в закрепляемых породах бурят шпур, образуют на его стенках винтовую канавку, а перед завинчиванием анкера в шпур досылают легкосжимаемый элемент, пропитанный антифрикционной жидкостью, которая по мере завинчивания анкера поступает в резьбовой зазор между стенками шпура и стержнем анкера. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к креплению горных выработок полимерной анкерной крепью, имеющей возможность ее разрушения рабочими органами проходческих и добычных комбайнов при погашении выработок.

Известен полимерный анкер, который может срезаться поперек волокон режущим органом комбайна [1] Способ установки анкера следующий: в пробуренную скважину досылают одну-две ампулы с закрепляющим составом и вставляют анкер с предварительно надетой на него опорной плитой. Затем через переходник с помощью электросверла вращающийся стержень анкера подается к забою скважины, где передовым концом стержня со специальными "усами" производится разрушение анкера и перемешивание закрепляющего состава.

Для этого способа характерна полная зависимость несущей способности анкера от адгезии отверждающего состава со стенками шпура, что исключает возможность его применения в породах с нефте- и битумопроявлениями.

Известен также винтовой анкер [2] при установке которого уменьшение усилия ввинчивания достигается за счет прерывистости резьбы и ее конусности.

Однако в этом способе установки анкера не решен вопрос удаления породной мелочи, образующейся при ввинчивании, что может привести к забиванию ею резьбового зазора между стенкой шпура и стержнем анкера и срыву резьбы. Кроме того, забивание резьбы влечет за собой необходимость приложения высокого крутящего момента при ввинчивании анкера, что исключает возможность использования анкеров из материалов с низким сопротивлением кручению, например из стекловолокнистых пластиков.

Известен также способ установки винтового анкера [3] включающий бурение шпура, введение в шпур уплотнительного трубчатого стержня из полимерного материала и ввинчивание в него винтового анкера, разогретого до температуры размягчения или плавления полимерного материала стержня.

Такой способ также характеризуется полной зависимостью прочности раскрепления анкера от адгезии полимерного материала стержня породными стенками шпура, неравномерностью распределения прочности раскрепления анкера по длине шпура вследствие изменения теплоотдачи по мере его ввинчивания и низкой технологичностью способа, обусловленной необходимостью работы с нагревательными элементами, нагретыми деталями крепи и контролем температуры их нагревания.

Наиболее близким к прелагаемому является способ установки винтовых анкеров [4] включающий бурение шпура, образование винтовой канавки в стенках шпура и завинчивание в него винтового анкера, причем шаг резьбы винтовой канавки выполняют больше или меньше шага винта анкера на величину, равную упругой деформации закрепляемых пород.

Однако при использовании этого способа невозможно точно определить величину упругой деформации пород, которая может изменяться как по длине отдельно взятого шпура, так и между разными шпурами. Поэтому неизбежно при ввинчивании шаг резьбы винтовой канавки не будет совпадать с шагом резьбы анкера, что потребует при ввинчивании приложения высоких крутящих моментов. Это исключает возможность использования винтовых анкеров из материалов с низким сопротивлением кручению.

Изобретение решает задачу расширения области применения винтовых анкеров, изготовленных из материалов со слабым сопротивлением кручению, за счет снижения сопротивления ввинчиванию анкера в шпур и повышение надежности его раскрепления в породах путем качественного выполнения резьбового соединения анкера со стенками шпура.

Это достигается тем, что в стенках шпура выполняют винтовую канавку с шагом витков, равным шагу резьбы на стержне анкера, после чего в шпур досылают легкосжимаемый элемент, например, из поролона, пропитанный антифрикционой жидкостью, а затем ввинчивают анкер с помощью того же вращательного инструмента. При этом в резьбовый зазор между стенкой шпура и стержнем анкера по мере ввинчивания будет поступать антифрикционная жидкость, снижая сопротивление ввинчиванию. В качестве антифрикционной жидкости может быть использована вода, а в качестве материала легкосжимаемого элемента поролон.

На чертеже показана схема установки анкера с элементом, пропитанным антифрикционной жидкостью.

Стержень анкера может быть изготовлен методом контактного формования из ориентированного полимерного материала, например из стекловолокнистого пластика, с резьбовыми утолщениями по длине стержня, хвостовиком в виде конусного утолщения с граненой головкой на конце. В комплект анкера может также входить опорная плита.

Анкер устанавливают следующим способом.

В пробуренном шпуре 1 диаметром, меньшим наружного диаметра анкера, с помощью горного электросверла и известного устройства для сооружения скважины под винтовой анкер, (например, по авт. св. СССР N 1567788, кл. E 21 D 20/00, 1990), закрепленного на буровой штанге, образуют винтовую канавку 2 с шагом витков, равным шагу резьбы на стержне анкера 3. Затем в шпур досылают легкосжимаемый элемент 4, например, из поролона или пористой резины, пропитанный антифрикционной жидкостью, после чего на анкер 3 надевают опорную плиту 5 и с помощью электро- или пневмосверла ввинчивают анкер 3 в шпур 1 до упора опорной плиты 5 в устье шпура. По мере ввинчивания анкера 3 в резьбовой зазор между стенкой шпура и стержнем анкера из сжимающегося элемента 4 поступает антифрикционная жидкость.

Кроме того, при установке анкера предлагаемым способом впереди легкосжимаемого элемента дополнительно в шпур может досылаться ампула с отверждающимся составом, который после разрушения ампулы стержнем анкера на конечном этапе его ввинчивания поступает в резьбовый зазор между стенками шпура и стержнем анкера, также выполняя в жидкой фазе (до момента схватывания) функцию антифрикционной жидкости, а после отверждения состава повышая прочность закрепления анкера в породе.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет использовать винтовые анкеры из полимерных материалов, характеризующихся слабым сопротивлением кручению, но обладающих стойкостью к коррозии в породах с высокой агрессивностью к металлу, например в солях и солесодержащих породах, а также делающих возможность удаления анкерной крепи рабочими органами горных машин. Кроме того, простота способа позволяет полностью механизировать процесс крепления выработок.

Пример. При разработке титанового месторождения подготовительные и нарезные выработки необходимо проводить по относительно слабым титано-нефтесодержащим песчаникам (крепость пород по М. М. Протодьяконову f 3 4), которые в дальнейшем погашаются очистными работами с комбайновой отбойкой полезного ископаемого. В этих условиях требуется обеспечить устойчивость выработок в течение нескольких месяцев их эксплуатации и предусмотреть возможность разрушения крепи этих выработок рабочим органом комбайна при их погашении. В качестве крепи выработок принята анкерная крепь. При этом исключается применение металлических анкеров по фактору невозможности их разрушения рабочим органом комбайна, стекловолокнистых анкеров, раскрепляемых отверждающимися составами по фактору низкой адгезии с нефтесодержащими породами, деревянных по фактору недостаточной несущей способности. Таким образом, в этих условиях в качестве анкерной крепи наиболее целесообразным является применение винтовых анкеров из полимерных материалов, устанавливаемых прелагаемым способом, причем в качестве антифрикционной жидкости используется вода.

Преимущество предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в том, что он позволяет существенно снизить сопротивление ввинчиванию анкера в шпур. Это решает вопрос повышения производительности труда при креплении выработок и качества закрепления анкеров в породах. Кроме того, создается возможность применения полимерных винтовых анкеров, которые могут разрушаться рабочими органами комбайнов при погашении выработок и обладают повышенной стойкостью к коррозии в агрессивных средах.

Формула изобретения

1. Способ установки винтового анкера, включающий бурение шпура в закрепляемых породах, образование винтовой канавки в стенках шпура и завинчивание в него винтового анкера, отличающийся тем, что перед завинчиванием анкера в шпур досылают легкосживаемый элемент, пропитанный антифрикционной жидкостью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легкосжимаемого элемента используют поролон.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве антифрикционной жидкости используют воду.

РИСУНКИ

Рисунок 1