Анкер многоразового использования
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении анкеров для крепления горных выработок. Обеспечивает повышение работоспособности конструкции для всех условий применения анкерной крепи. Анкер включает замок из клиновой пары с взаимно параллельными сопрягаемыми внутренними поверхностями. Один клин пары выполнен на размещаемом в шпуре конце анкерного стержня. Второй клин является боковым клином. На анкерном стержне выполнен углубленный на его толщину паз, днище которого является продолжением клиновой поверхности анкерного стержня, а часть бокового клина выполнена с возможностью скольжения в пазу. На сопрягаемых внутренних поверхностях клиновой пары замка анкера выполнены выступы для ограничения взаимного перемещения клиньев. Торцовая стенка паза и сопрягаемая с ней сторона бокового клина выполнены параллельными. Контактирующие с массивом поверхности клина замковой части стержня анкера и бокового клина выполнены с обеспечением сцепления бокового клина с массивом при закреплении анкера. Угол наклона клиновой пары выполнен в диапазоне 6°÷10°. Взаимодействующая с массивом поверхность клина стержня выполнена гладкой, а аналогичная поверхность бокового клина снабжена рассредоточенными остроконечными шипами. Торцы клиновой пары и шипы скошены к устью шпура. 2 ил.
Предложение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении анкеров для крепления горных выработок.
Известны многочисленные конструкции анкеров с механическими замками (см., напр., кн. Семевский В.Н. и др. Штанговая крепь. - М.: Недра, 1965, с.19 и др.). Недостатками их являются обычно незначительная несущая способность и невозможность извлечения для повторного использования; неизвлекаемость характерна и для анкеров, закрепляемых в шпурах полимерными смолами.
Прототипом заявленного предложения является "Замок анкера" (патент РФ №2082008), в котором замок состоит из клиновой пары с взаимно параллельными внутренними поверхностями, один клин которой выполнен на размещаемом в шпуре конце анкерного стержня, а второй является боковым клином, причем на анкерном стержне выполнен углубленный на его толщину паз, днище которого является продолжением клиновой поверхности анкерного стержня, а часть бокового клина выполнена с возможностью вхождения в паз, при этом на сопрягаемых поверхностях элементов замка анкера выполнены выступы для ограничения их взаимного перемещения.
Принципиальная работоспособность известной конструкции не вызывает сомнений, однако при шахтных испытаниях опытных образцов анкеров выявилась необходимость усовершенствования конструкции замковой части анкера и доведение ее до работоспособной в массивах всего спектра применения анкерной крепи - от слабых (угольных) до весьма прочных (песчаников). При испытании выявились неочевидные недоработки конструкции:
а) При углах наклона клиновой пары (α) до 6° анкер легко закрепляется в шпуре, однако для его извлечения требовалось значительное усилие, из чего следует, что после критических нагрузок на анкер его извлечение может быть проблемным.
б) При углах наклона клиновой пары более 10° боковой клин не сцепляется с массивом инерционно при различных вариантах выполнения его внешней поверхности (от гладкой до шероховатой), при этом извлечение анкера, закрепленного обычным путем, с помощью металлического стержня было беспроблемным.
в) При обычном исполнении торцов стержня анкера и бокового клина (путем обычного поперечного среза) выявилось их "запинание" о неровности шпура, что приводило к повторению попыток закрепления анкера и замедлению процесса крепления.
Целью предложения является устранение указанных недостатков и обеспечение работоспособности конструкции для всех условий применения анкерной крепи.
С этой целью угол наклона клиновой пары выполнен в диапазоне 6°÷10°, взаимодействующая с массивом поверхность клина стержня выполнена гладкой, а аналогичная поверхность бокового клина снабжена рассредоточенными остроконечными шипами, при этом торцы клиновой пары и шипы скошены к устью шпура.
На фигуре 1 изображен боковой вид замка анкера при вводе его в шпур.
На фигуре 2 - то же, при его закреплении, где показаны: 1 - стержень анкера; 2 - боковой клин; 3 - шипы; 4 - скошенные торцы; 5 - клин на стержне анкера; 6 - паз в стержне анкера; 7 - днище паза; 8 - торцовая стенка паза; 9 - выступы.
Сущность предложения заключается в следующем:
Угол наклона (α) клиновой пары - клина стержня анкера 1 и бокового клина 2 - выполнен в диапазоне 6°÷10°, как обеспечивающем работоспособность анкера (его закрепление и извлечение) в различных массивах - от слабых (угольных) до весьма крепких (песчаников). Этот признак не является количественной характеристикой (больше - меньше), а качественной, т.к. определяет область работоспособности анкера по углу наклона клиновой пары, не обозначенную в прототипе.
Внешняя поверхность бокового клина 2 выполнена с острыми рассредоточенными шипами 3 высотой 2-3 мм, скошенными к устью шпура под углом ≈30°; эта скошенность необходима для лучшего сцепления шипов с поверхностью шпура при инерционной досылке бокового клина в шпур.
Торцы стержня анкера 1 и бокового клина 2 выполнены со скосами 4 в виде пологих фасок, что обеспечивает легкую и быструю установку анкера в шпуре без "запинки" его элементов о неровности шпура.
На размещаемом в шпуре конце стержня анкера 1 выполнен клин 5, а в теле стержня выполнен углубленный на его толщину паз 6, днище 7 которого является продолжением внутренней поверхности клина 5 стержня, при этом часть бокового клина 2 выполнена с возможностью скольжения в пазу 6, а на сопрягаемых внутренних поверхностях клиновой пары выполнены выступы 9 для ограничения взаимного перемещения клиньев, при этом торцевая стенка 8 паза 6 и сопрягаемая с ней сторона бокового клина 2 выполнены параллельными (показано на фиг.1).
Закрепляется анкер в шпуре следующим образом.
Анкер с совмещенной клиновой парой вводится (фиг.1) до упора навинченной на его конец гайки в массив, затем по внешнему торцу стержня анкера 1 наносится несильный удар молотком, в результате чего боковой клин 2 инерционно досылается вперед и сцепляется с поверхностью шпура заостренными шипами 3, не дающими боковому клину 2 обратного хода, при этом скошенные торцы 4 стержня анкера 1 и бокового клина 2 обеспечивают их беспрепятственное перемещение в шпуре при закреплении анкера. После этого плавным завинчиванием гайки стержень анкера 1 выдвигается из шпура, обеспечивая скольжение его замковой части по поверхности шпура и по боковому клину 2 и внедрение шипов 3 бокового клина 2 в массив за счет бокового распора. При дальнейшем завинчивании гайки из шпура выдвигается только стержень анкера 1 (боковой клин 2 с шипами 3 остается на месте), чем обеспечивается его закрепление в шпуре с усилием начального распора (фиг.2).
Для извлечения анкера гайка отвинчивается ≈50 мм, с запасом от конца стержня не менее 3-4 витков, ударом молотка по торцу стержня он досылается в шпур до упора гайки в массив, при этом клиновая пара смыкается, шипы 3 бокового клина 2 выходят из массива и анкер выдается из шпура для повторного использования.
Применение извлекаемых анкеров предлагаемой конструкции позволит значительно сократить расходы на крепление горных выработок с устойчивыми кровлями за счет многократного использования элементов крепи.
Анкер многоразового использования, включающий замок из клиновой пары с взаимно параллельными сопрягаемыми внутренними поверхностями, один клин которой выполнен на размещаемом в шпуре конце анкерного стержня, а второй является боковым клином, причем на анкерном стержне выполнен углубленный на его толщину паз, днище которого является продолжением клиновой поверхности анкерного стержня, а часть бокового клина выполнена с возможностью скольжения в пазу, при этом на сопрягаемых внутренних поверхностях клиновой пары замка анкера выполнены выступы для ограничения взаимного перемещения клиньев, а торцовая стенка паза и сопрягаемая с ней сторона бокового клина выполнены параллельными, причем контактирующие с массивом поверхности клина замковой части стержня анкера и бокового клина выполнены с обеспечением сцепления бокового клина с массивом при закреплении анкера, отличающийся тем, что угол наклона клиновой пары выполнен в диапазоне 6÷10°, взаимодействующая с массивом поверхность клина стержня выполнена гладкой, а аналогичная поверхность бокового клина снабжена рассредоточенными остроконечными шипами, при этом торцы клиновой пары и шипы скошены к устью шпура.
