Способ установки стержневых анкеров с закреплением быстротвердеющими составами

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к области крепления подземных горных выработок, а именно к анкерной крепи, закрепляемой в скважинах (шпурах) посредством твердеющих составов химическим способом. Сущность изобретения заключается в том, что штангу анкера вводят в скважину, через раздельные каналы подают компоненты закрепляющего раствора, в устье скважины помещают герметизатор с клапаном для ввода инъектора и трубкой для удаления воздуха, через которую удаляют воздух из скважины путем заполнения ее закрепляющим раствором через инъектор в объеме, равном разности объема скважины и объема анкера, вводимого в скважину, после чего удаляют инъектор и вводят через клапан герметизатора торцевую часть анкера, с помощью которой открывают клапан герметизатора, и далее перемещают анкер совместно с герметизатором вдоль скважины до упора в донную часть скважины. 6 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности, к области крепления подземных горных выработок, а именно к анкерной крепи, закрепляемой в скважинах (шпурах) посредством твердеющих составов химическим способом.

Известен способ закрепления анкеров (см. В.Н. Семевский, В.М. Волжский, О.В. Чумофеев, А.П. Широков, Г.И. Кравченко, Б.К. Чурис, С.И. Этингов. Штанговая крепь, М."Недра", 1965, С. 51, рис.56), включающий ввод штанги анкера в скважину и подачу в нее по гибким шлангам закрепляющего раствора под высоким давлением.

Недостатком способа является отсутствие операции по выводу воздуха из скважины в момент нагнетания закрепляющего раствора, в связи с чем необходимо дополнительное время для его удаления через трещины в массиве. В опытах, проведенных на руднике "Кадамджай" (там же, стр. 52) в скважины объемом 5 л закачивали до 20 л за 20 мин.

Это обстоятельство исключает использование быстротвердеющих составов со сроком схватывания 20 25 с.

Кроме того, нагнетание закрепляющего раствора в скважину с установленным в ней анкером предопределяет использование скважин с диаметром значительно большим, чем диаметр штанги анкера. В противном случае при малых кольцевых зазорах вязкие растворы подать становится весьма затруднительно.

Известен способ подачи закрепляющего раствора, принятый нами в качестве прототипа, по гибким шлангам в свободную скважину, после полного заполнения которой в нее немедленно вводится штанга анкера.

Недостатком способа является то, что при вводе штанги в полностью заполненную раствором скважину из последней вытесняется раствор в объеме, примерно равном объему штанги, что проводит к излишним потерям его. Это особенно недопустимо при использовании химических реагентов, загрязняющих окружающую среду.

Предлагаемое техническое решение направлено на достижение задач по устранению вышеприведенных недостатков, т. е. на сокращение времени установки анкера, на максимальное уменьшение объема работ по бурению скважин и ликвидацию потерь закрепляющего раствора.

Решение поставленных задач достигается тем, что из скважины удаляют воздух путем заполнения ее закрепляющим раствором через инъектор в объеме, равным разности объема скважины и объема анкера, вводимого в скважину, после чего удаляют инъектор и вводят через клапан герметизатора часть анкера, который перемещают совместно с герметизатором вдоль скважины до упора.

Действительно, удаление воздуха из скважины до минимума сократит время заполнения ее необходимым количеством закрепляющего состава и позволяет использовать низконапорное нагнетательное оборудование в связи с отсутствием возникновения в скважине компрессами воздуха. Исключается перерасход закрепляющего раствора и его утечка из скважины, т.к. в последнюю подают строго дозированное количество раствора.

Сравнение предлагаемого решения с прототипом и аналогичными решениями, известными из существующего уровня техники, дает основание утверждать о его соответствии критериям "новизна", "изобретательский уровень" и "промышленная применимость".

На фиг. 1 показана установка герметизатора в устье скважины; на фиг.2 - процесс заполнения скважины дозированным количеством закрепляющего раствора; на фиг. 3 промежуточное состояние скважины перед вводом штанги анкера; на фиг. 4 процесс ввода штанги анкера в скважину; на фиг.5 состояние скважины после ввода штанги и ее закрепления раствором; на фиг.6 принципиальная схема устройства нагнетательного инъектора.

Способ осуществляется следующим образом.

В устье пробуренной скважины 1 (фиг.1) вводят герметизатор 2 с клапаном 3, выполненным из упругого материала. Через герметизатор пропущена воздухоотводящая трубка 4. Далее через отверстие в герметизаторе 2 вводят инъектор 6 (фиг.2), который своей торцевой частью поднимает клапан 3, в результате чего обеспечивается сообщение с внутренней полостью скважины. По шлангам 11 и 12 (фиг.6) от насосного узла (не показан) в инъектор подается раздельно смола холодного отверждения (например, фенолоформальдегидная СФЖ-3032) и отвердитель (смесь фтофосфорной кислоты с бензосульфатовой кислотой), которые перемещаются по внутренней полости инъектора 6, и через боковые отверстия 10 и торцовое 13 растворы изливаются во внутреннюю полость скважины 1 (фиг.2), при этом воздух из скважины удаляется по трубочке 4. После подачи дозированного количества закрепляющего раствора, равного разнице объема скважины и объема вводимой в скважину штанги, прекращают подачу раствора и извлекают инъектор. Под давлением раствора клапан герметизатора 3 закрывается (фиг.3) и в нижней части скважины устанавливается определенный уровень закрепляющего раствора.

Далее в скважину вводят штангу анкера (в данном случае деревянную), которая в торцевой части имеет диаметральный вырез 15 (фиг.4), а в центральной части штырь 14, который, упираясь в клапан 3, приподнимает его, и закрепляющий раствор через отверстие в герметизаторе, вытекая, попадает в диаметральный сквозной вырез, направляется по штанге в кольцевой зазор между стенками скважины и штанги. Происходит их смачивание. Штанга, перемещаясь по скважине, передвигает герметизатор в направлении к донной части скважины до упора (фиг. 5), при этом концевой герметизатор 9, установленный на хвостовой части штанги, плотно входит в устье скважины и предотвращает вытекание закрепляющего раствора и скважины. Через 20 25 с закрепляющий раствор полностью заполняют всю свободную полость скважины и затвердевают, обеспечивая сцепление штанги анкера со стенами скважины по всей ее длине, образуя полимерную трубку 13, в центральной части которой помещается штанга анкера.

Предлагаемый способ установки стержневых анкеров позволяет решить все поставленные задачи и обеспечивает быстрое и эффективное закрепление выработанного пространства, горных выработок, различных ниш, груды очистного забоя в механизированных лавах.

Формула изобретения

Способ установки стержневых анкеров с закреплением быстротвердеющими составами, включающий введение штанги анкера в скважину и подачу в нее через раздельные каналы потоков компонентов закрепляющего раствора, отличающийся тем, что в устье скважины помещают герметизатор с клапаном для ввода инъектора и трубкой для удаления воздуха, через которую удаляют воздух из скважины путем заполнения ее закрепляющим раствором через инъектор в объеме, равном разности объема скважины и объема анкера, ввозимого в скважину, после чего удаляют инъектор и вводят через клапан герметизатора торцевую часть анкера, с помощью которой открывают клапан герметизатора и далее перемещают совместно с герметизатором вдоль скважины до упора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6