замок анкерной крепи

Формула изобретения

ЗАМОК АНКЕРНОЙ КРЕПИ, включающий штангу в виде пучка высокопрочной арматуры, на которой свободно надет цилиндрический распорный элемент из сплава металлов, обладающего свойством памяти формы, например кинелида титана, с расположенными по двум его сторонам трубами из пластического металла с внутренним диаметром, соответствующим диаметру штанги, и сквозными продольными прорезями, трубы прижаты к распорному элементу посредством упоров, жестко соединенных со штангой, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности анкеров, между одной из труб и одним из упоров на штангу установлена с возможностью смещения вдоль анкера цилиндрическая втулка, выполненная в виде патрубка с фланцем, при этом на патрубке втулки размещена резиновая бочкообразная оболочка с возможностью опирания одним концом на фланец, а другим-на упор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к анкерной крепи горных выработок.

Известен замок анкерной крепи, который состоит из штанги, выполненной традиционной, например в виде пучка высокопрочной арматуры, на которой свободно надет цилиндрический распорный элемент из сплава металлов, обладающего свойством "память формы" при повышении температуры, например из никелида титана. По двум сторонам от него расположены трубы, выполненные из пластичного металла, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру штанги, которые имеют по меньшей мере по четыре сквозные продольные прорези, трубы прижаты к распорному элементу посредством упоров, жестко соединенных со штангой.

Недостаток данного технического решения заключается в недостаточных долговечности и надежности замка анкера, т. е. его закрепление в скважине происходит только за счет сил трения металлических распорных труб о стенки скважины. При длительной эксплуатации происходит его ослабление за счет выветривания породы и коррозии металлических распорных труб, что ограничивает его применение в качестве постоянной анкерной обделки горных выработок.

Целью изобретения является повышение долговечности и надежности анкера крепи.

Поставленная цепь достигается тем, что между внутренними упором и трубой на штангу установлено с возможностью смещения вдоль анкера цилиндрическая втулка в виде патрубка с фланцем, а на патрубок втулки надета резиновая бочкообразная оболочка с опиранием одним концом на фланец, а другим на внутренний упор.

На фиг. 1 показана конструкция замка анкера в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4-7 - технология установки замка анкера.

Замок анкера состоит из расположенной в скважине штанги 1, на которой свободно надет распорный элемент 2, по обеим сторонам от которого расположены трубы 3, 4, имеющие возможность перемещаться вдоль штанги. С двух сторон на штанге жестко закреплены упоры 5. Между трубой 4 и упором 5 свободно насажена втулка 6 в виде патрубка с фланцем, на который надета резиновая бочкообразная оболочка 7, скважина в месте расположения замка заполнена скрепляющим раствором 8 например цементным (фиг. 1-3).

На штангу 1, выполненную, например, в виде пучка высокопрочной проволочной арматуры свободно надеты трубы 3, 4, изготовленные из пластичного металла с внутренним диаметром, соответствующим диаметру штанги 1. Трубы имеют по меньшей мере по четыре продольные прорези и три кольцевых запила (один внутренний посередине трубы и два наружных по краям).

Продольные прорези выполнены одинаковой длиной 3-5D, где D - диаметр труб. Кольцевые запилы выполнены на глубину 0,2-0,5t, где t - толщина стенки трубы. Между трубами 3, 4 на штангу 1 надет распорный элемент 2, выполненный в виде полого цилиндра из сплава металлов, обладающего свойством "памяти формы" при повышении температуры, например из никелида титана. При изготовлении анкеров распорные элементы 2 обрабатывают термически с тем, чтобы сплав приобрел свойство восстанавливать форму, затем их пластически деформировать сжимают в продольном направлении) при температуре, способствующей прямому мартенситному превращению на величину, допускающую полное восстановление формы при нагреве, т. е. при обратном мартенситном превращении. Процентное соотношение компонентов сплава и технология их обработки подобраны такими, чтобы прямой мартенситный переход в нем был возможен при температуре не выше 20оС, а обратный - при 40-60оС.

Скрепляющий раствор 8 усиливает закрепление анкера и предохраняет замок анкера от коррозии и стенки скважины от выветривания, в качестве скрепляющего раствора может быть успешно применен цементный раствор, который обеспечивает хорошую адгезию с металлом и породой. Для улучшения его изолирующих свойств могут использоваться добавки, например жидкое стекло.

Цилиндрическая втулка 6 посажена на штангу 1 с возможностью свободного смещения вдоль нее. Втулка 6 упирается в трубу 4 фланцем, а другая ее часть выполнена в виде штуцера, на который надета резиновая бочкообразная оболочка 7. Между втулкой 6 и внутренним упором 5 оставлен технологический зазор, необходимый для свободного смещения втулки в сторону упора для деформирования резиновой бочкообразной оболочки 7. Для обеспечения деформации в направлении к стенкам скважины резиновая оболочка 7 выполнена бочкообразной формы. Соотношение кривизны и длины оболочки задается из условия ее плотного прилегания к стенкам скважины при полном выборе зазора между штуцером втулки и упором.

Эластичность резины позволяет ей плотно прижаться к стенкам скважины и тем самым создает герметичность замковой части. Такая конструкция обеспечивает инъекцирование скрепляющего раствора в замок анкера под давлением, что позволяет повысить его несущую способность.

Технология установки замка анкера следующая. Анкер вводят в скважину на необходимую глубину (фиг. 4) и производят нагрев распорного элемента 2 до температуры 40-60^оС. Нагрев можно выполнить, например, путем подачи подогретой воды, пара или электротермическим способом. Распорный элемент 2 при этом расширяется вдоль штанги, восстанавливая свою первоначальную форму в результате обратного мартенситного перехода, при это сдвигая свободные концы труб. В первую очередь сдвигается вправо труба 4, перемещает цилиндрическую втулку 6, которая выбирает зазор между патрубком и упором 5 и при этом деформирует резиновую бочкообразную оболочку 7 (фиг. 5), последняя, выгибаясь, плотно прижимается к стенкам скважины. После выбора зазора между патрубком втулки 6 и упором 5 начинают деформироваться трубы 3, 4 (фиг. 6) и прижимаются к стенкам скважины, в результате чего происходит заклинивание замка анкера. Далее в замок анкера производится нагнетание скрепляющего раствора 8 (фиг. 7) одним из известных способов, например подачей раствора по трубкам. Резиновая бочкообразная оболочка за счет прочного обжатия стенок скважины исключает вытекание цементного раствора при установке анкеров с противоуклоном (в свободной части выработки).

Предлагаемое техническое решение имеет следующие технико-экономические преимущества:

в результате обжатия стенок скважины резиновой бочкообразной оболочкой образуется герметичная пробка, которая исключает вытекание раствора при его нагнетании, тем самым упрощается технология заполнения замка анкера скрепляющим раствором, особенно в свободной части горных выработок;

омоноличивание замка анкера скрепляющим раствором позволяет повысить долговечность анкера крепи, а следовательно, расширить область ее применения в качестве постоянных оболочек подземных сооружений;

за счет заполнения замковой части скрепляющим раствором повышается несущая способность анкерных крепей и увеличивается их надежность.