секция анкерной крепи

Формула изобретения

1. Секция анкерной крепи, включающая сварную металлическую решетку, состоящую из продольных несущих и поперечных связующих прутков, анкеры и подхват, отличающаяся тем, что подхват выполнен в виде двух параллельных стержней, жестко соединенных с несущими прутками решетки параллельно связующим пруткам и размещенных на расстоянии от края секции на величину шага решетки, при этом концы стержней подхвата с одной стороны загнуты в виде крюков.

2. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр стержней подхвата не менее диаметра анкера, а расстояние между стержнями подхвата - не менее диаметра скважины, пробуренной для установки анкера.

3. Секция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что стержни подхвата соединены с прутками решетки с помощью сварки.

4. Секция по п.1, отличающаяся тем, что связующие прутки решетки размещены над несущими прутками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для крепления подземных выработок анкерной крепью.

Известны конструкции секций анкерной крепи, включающие сварную металлическую решетку, состоящую из продольных несущих и поперечных связующих прутков, подхватов и анкеров (см., например, авторское свидетельство СССР N 1652592, кл. E 21 D 20/00, 1991; авторское свидетельство СССР N 623975, кл. E 21 D 20/00, 1978; авторское свидетельство СССР N 373421, кл. E 21 D 17/00, 1972; Костогрыз В.И. и др. Внедрение эффективных конструкций анкерных крепей в Кузбассе. Горный журнал, N 2, 1989, с. 38-40; Справочник по креплению горных выработок.- М.: Недра, 1976, с. 87-90; Широков А.П., Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок.- М.: Недра, 1988, с. 37-41).

Однако для данных конструкций секций крепи характерно то, что крепь состоит из отдельных не связанных между собой элементов, т.е. собственно решетки, подхватов, анкеров и т.д. При этом в известных конструкциях решетки связующие прутки расположены ниже несущих, что способствует их обрыву при нагружении и повреждению всей секции. Кроме того, известные конструкции требуют установки решетчатой затяжки внахлестку, что чрезвычайно затрудняет работы при возведении анкерной крепи в шахте.

Наиболее близкой по технической сущности является секция анкерной крепи, принятая за прототип, включающая сварную металлическую решетку, состоящую из продольных несущих прутков диаметром 8 мм и поперечных связующих прутков меньшего диаметра, и анкеры с насаженными на них перед установкой опорными плитами с центральным отверстием (Штефан П.К.В. Анкерная крепь в штреках с высокой конвергенцией. Журнал "Глюкауф", N 1, 1994, рис. 8, с. 28-29). Секции соединяются между собой в продольном направлении штрека с помощью предохранительных прутков, а в поперечном направлении - крюковым сцеплением. Подхват выполнен в виде отдельного элемента и устанавливается под секцию.

Такая конструкция крепи, кроме перечисленных выше отрицательных моментов, характеризуется также тем, что при отсутствии жесткого соединения подхвата и решетки возможно проскальзывание последней, нарушения связей в месте соединения с анкерами, в результате чего создаются предпосылки для концентрации усилий на отдельных анкерах и работе с недостаточной нагрузкой других анкеров, что приводит к увеличению смещений пород в выработке, разрыву и потере анкерами несущей способности.

Изобретение решает задачу повышения несущей способности крепи и снижения трудоемкости ее установки.

Для этого подхват выполнен в виде двух параллельных стержней, жестко соединенных с несущими прутками решетки параллельно связующим пруткам и размещенных на расстоянии от края секции на величину шага решетки, при этом концы стержней подхвата с одной стороны загнуты в виде крюков, диаметр стержней подхвата не менее диаметра анкеров, а расстояние между стержнями подхвата - не менее диаметра скважины, пробуренной для установки анкера, стержни подхвата соединены с прутками решетки с помощью сварки, а связующие прутки решетки размещены над несущими прутками.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показаны в аксонометрии секции анкерной крепи, установленные в кровле выработки в рабочем положении (вид показан со стороны массива пород), и их сцепление между собой. Условно одна из секций на чертеже выделена темными линиями.

Секция анкерной крепи содержит продольные несущие прутки 1, концы которых с одной стороны загнуты в виде крюка, поперечные связующие прутки 2, расположенные сверху продольных и жестко скрепленных с ними, например, с помощью сварки, и два параллельных друг другу стержня, выполняющих роль подхвата 3, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и закрепленных (например, приваренных) снизу к несущим продольным пруткам 1. Стержни подхвата 3 размещены на расстоянии от края секции на величину шага решетки. Опорный поперечный пруток 4 расположен снизу продольных несущих прутков и приварен к ним. Опорный продольный пруток 5 расположен снизу поперечных связующих прутков и подхвата и жестко соединен с ними также с помощью сварки.

Использование соединения прутков решетки между собой, а также присоединение стержней подхвата к решетке с помощью сварки позволяет увеличить жесткость всей секции анкерной крепи.

Диаметр стержней подхвата должен быть не менее диаметра стержней анкеров, а расстояние между стержнями подхвата - не менее диаметра скважины, в которой устанавливают анкер 6. Для увеличения прочности конструкции диаметры опорных поперечного 4 и продольного 5 прутков увеличены по сравнению с диаметром продольных несущих прутков 1 и поперечных связующих прутков 2, а диаметр продольных несущих прутков 1 больше диаметра поперечных связующих прутков 2.

Установку секций анкерной крепи производят следующим образом. В ранее установленные секции, плотно прижатые к кровле выработки анкерами 6, за свободно выступающие от стержней подхвата 3 в сторону забоя опорные поперечные прутки 4 заводят крюки продольных несущих прутков 1 устанавливаемой секции и производят надежное их зацепление. Прижимают с помощью раздвижной стойки противоположный край секции к кровле и между стержнями подхвата 3 бурят скважины, в которые устанавливают анкеры 6. При установке следующей секции по ширине выработки также заводят крюки продольных несущих прутков 1 за опорный поперечный пруток 4 и вводят в зацепление крюки стержней подхвата 3 за опорный продольный пруток 5, после чего производят надежное их зацепление путем натяжения секций между собой. Между стержнями подхвата 3 также бурят скважины и устанавливают в них анкеры с шайбой, плотно прижимая с их помощью секцию к кровле выработки с заданным усилием. В результате по ширине выработки обеспечивается надежное соединение установленных в рядах анкеров 6 с помощью подхвата 3, объединяющих их в единую несущую систему. Благодаря непрерывному соединению продольных несущих прутков 1 вдоль выработки также обеспечивается единая работа анкеров в несущей системе.

Чтобы обеспечивалась надежность работы крепи в единой несущей системе, диаметр стержней подхвата 3 должен быть не менее диаметра стержней анкеров 6, работающих на растяжение и срез. Как известно (см. Г.С. Пискаренко и др. "Справочник по сопротивлению материалов", изд. "Наукова думка", 1975, с. 703), прочность на срез составляет 0,4-0,6 от прочности на растяжение. Таким образом, чтобы обеспечивалась работа заанкерованной кровли как единой системы и при этом соблюдалось требование оптимального расхода металла, необходимо, чтобы при закреплении кровли 4-5 анкерами подхваты были выполнены как минимум из двух стержней такого же диаметра, как и анкеры. Расстояние же между стержнями подхвата 3 должно быть оптимальным по отношению к диаметру стержней анкеров 6 и в то же время позволить бурить скважины между стержнями для установки в них анкеров, т.е. между стержнями подхвата 3 должен свободно проходить стержень анкера 6 и в то же время это расстояние не должно быть большим, так как при этом снижается жесткость соединения анкера с подхватом при их взаимодействии.

Размещение опорного поперечного прутка 4 за пределами подхвата 3 дает возможность надежно соединять секции между собой вдоль выработки при плотно прижатой секции к кровле и не создавать опасных концентраций усилий в прутках решетки у анкерных головок. А жесткое соединение двух стержней подхвата 3 с помощью сварки с продольными несущими прутками 1 снижает трудоемкость возведения анкерной крепи благодаря совместимости подхвата с затяжкой в виде сварной решетки и повышает несущую способность крепи за счет объединения всех ее элементов в единую несущую конструкцию, способствующую равномерному перераспределению опасных усилий, возникающих при работе элементов в единой системе.

Преимуществами данной конструкции крепи являются повышенная несущая способность всей системы вследствие жесткого крепления подхвата к решетке и соответствии суммарной несущей способности анкеров, прочности подхватов на растяжение и расположения связующих прутков сверху несущих; технологичность возведения крепи, позволяющая соединять секции друг с другом без нахлестки, что особенно важно при креплении сталеполимерными анкерами, при которых технологией не предусмотрено ослабление прижатия подхвата к кровле после затягивания гайки станком; экономичность, обусловленная снижением расхода металла на верхняки.