АНКЕРНАЯ ПОДАТЛИВАЯ КРЕПЬ Российский патент 1995 года по МПК E21D21/00 

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к крепежному оборудованию, а именно анкерной податливой крепи.

Известна анкерная податливая крепь, содержащая волнообразный стержень с замком, размещенным на дне скважины. Стержень размещен в обойме, выполненной в виде упругих металлических волнистых полос, которые связаны между собой по концам растягивающимися прижимными хомутами. Степень податливости определяется волнами стержня и ограничивается его выпрямлением. Распрямлению стержня препятствуют волны обоймы за счет сил трения при перемещении их по стенкам скважины [1]
Ограниченная податливость и небольшая несущая способность в податливом состоянии не позволяет распространить использование известной крепи достаточно широко. Кроме того данная конструкция комплектуется дорогостоящими элементами.

Известна также штанговая крепь, включающая металлический стержень, имеющий рифленую поверхность, распорный элемент в виде эластичного баллона, который установлен в продольном вырезе, выполненном в стержне. А элементы рифления стержня выполнены в виде подвижных подпружиненных штырей [2]
Данная конструкция, хотя и обладает податливостью, но весьма и весьма ограниченной, поскольку элементы рифления выполнены таким образом, что они не скользят по стенкам скважины, а жестко с ней взаимодействуют, незначительно сдвигаясь вдоль стенок скважины вместе с движением горных пород под собственным весом, т.е. способствуют расслоению кровельных пород. Конструкция достаточно сложна в изготовлении, поэтому надежность ее невелика, а в связи с ограничением податливости достаточно небольшими величинами ограничивается область ее использования.

Наиболее близкой к предлагаемой является анкерная податливая крепь, включающая металлический стержень и распорный элемент, выполненный в виде способного к расширению объема, выполненного с одной аксиальной складкой, образующей полость, а металлический стержень расположен в полости аксиальной складки объема [3]
Недостатком ее является сложность выполнения и недостаточная надежность.

Цель изобретения возможность расположения элементов анкерной податливой крепи для обеспечения регулирования степени податливости при простоте конструкции.

Цель достигается тем, что в анкерной податливой крепи, включающей металлический стержень и распорный элемент, выполненный в виде способной к расширению емкости, последняя выполнена с продольной складкой, образующей полость, а металлический стержень расположен в полости аксиальной складки распорного элемента.

В зависимости от того, какой величиной податливости должен обладать анкер, что определяется горно-геологическими условиями использования крепи, металлический стержень может быть расположен по всей длине складки, может быть короче величины длины складки и выполнен по длине большей, чем длина аксиальной складки, т.е. с выступающим внутренним кольцом. Последнее позволяет удлиняться крепи за счет выдвижения внешнего конца металлического стержня, без потери несущей способности, поскольку длина взаимодействия металлического стержня со стенкой скважины при этом не меняется. Сама же аксиальная складка может быть расположена продольно, т.е. параллельно продольной оси симметрии объема, а может и под углом.

Крепь для большей ее жесткости может быть снабжена втулками, установленными на концах распорного элемента и обжимающими его концы. При этом повышается надежность герметизации емкости в случае наличия у нее торцовых сварных швов, а также технологичность изготовления и использования отверстия для подачи под давлением рабочей среды внутрь емкости.

Втулки целесообразно устанавливать на концах распорного элемента жестко, например, с помощью сварных швов. Концы металлического стержня, расположенного в полости аксиальной складки распорного элемента, могут быть пропущены через втулки, которые обжимают концы распорного элемента, а могут быть пропущены с внешней поверхности втулок. При этом втулки могут быть расположены с наружной стороны распорного элемента, предохраняя от воздействующих усилий при расширении распорного элемента сварной шов на его торце. Могут быть втулки расположены и внутри полости аксиальной складки, вокруг металлического стержня. В этом случае стержень продвигается внутри этих втулок, взаимодействуя с их внутренней поверхностью. Это целесообразно тогда, когда поверхность металлического стержня выполнена неровной, например, рифленой, и при продвижении стержня вдоль складки в рабочем положении возникает опасность повреждения герметичности емкости. Втулка внешняя и внутренняя могут быть соединены перемычкой, расположенной в щели аксиальной складки. Это целесообразно по технологическим соображениям, если втулки выполняются в виде колец методом штамповки, и для их установки в один прием при монтаже крепи.

Для ограничения степени податливости металлического стержня его внутренний конец целесообразно выполнять с каким-либо ограничителем перемещения металлического стержня, для чего внутренний его конец выполняют, например, изогнутым или расплющенным.

На фиг.1 изображена анкерная крепь с продольной аксиальной складкой; на фиг. 2 анкерная крепь в рабочем положении с втулками; на фиг.3 анкерная крепь, у которой наружный конец металлического стержня взаимодействует с внешней поверхностью втулки; на фиг.4 то же, в рабочем положении; на фиг.5 анкерная крепь, у которой внутренний конец металлического стержня выполнен изогнутым.

Анкерная крепь содержит металлический стержень 1, расположенный в продольной аксиальной складке способной к расширению емкости 2. Крепь может быть выполнена с втулками 3, установленными на концах распорного элемента 2. При этом концы металлического стержня 1 могут быть расположены как внутри втулок 3, так и снаружи их. На фиг.3 показан вариант, когда только внешний конец взаимодействует с внешней поверхностью втулки 3. Внутренний конец металлического стержня 1 может быть выступающим и дополнительно загнутым, например, таким образом, что взаимодействует со стороной внешней поверхности распорного элемента 2. На чертеже также изображены опорная плита 4 и гайка 5.

Устройство работает следующим образом.

В пробуренную скважину вводят в собранном виде анкерную крепь. В отверстие для подачи давления (на чертежах не показано) подают рабочую среду под давлением. Распорный элемент 2, расширяясь, вытесняет из полости складки металлический стержень 1 и прижимает его к стенке скважины. При установке анкера 1 в рабочее состояние возможен вариант, когда емкость расширяют с надетой опорной плитой 4 и гайкой 5. В случае, если после расширения емкости опорная плита 4 недостаточно плотно контактирует с кровлей выработки, ее подтягивают гайкой 5. В процессе изменения горного давления и структурного состояния массива горных пород в месте установки анкерной крепи возрастают нагрузки на металлический стержень. При достижении ими значения большего, чем величина суммарной силы, удерживающей от сдвижения металлический стержень 1 относительно распорного элемента 2, ничто не мешает стержню 1 податься по направлению воздействующей на него силы. Движение будет осуществляться до момента уравновешивания этих двух сил: нагрузки и силы трения.

Предлагаемое устройство анкерной податливой крепи просто в изготовлении, надежно в работе и обладает практически неограниченной степенью податливости.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок. Сущность изобретеня: анкерная податливая крепь имеет металлический стержень и распорный элемент. Последний выполнен в виде способного к расширению объема с аксиальной складкой. В аксиальной складке расположен металлический стержень. 14 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. АНКЕРНАЯ ПОДАТЛИВАЯ КРЕПЬ, включающая распорный элемент в виде способной к расширению емкости, имеющей по меньшей мере одну аксиальную складку, образующую полость, в которой расположен стержень, имеющий внутренний и внешний концы, опорный элемент, отличающаяся тем, что на концах распорного элемента установлены втулки, взаимодействующие со стержнем, при этом внешний конец стержня выполнен выступающим с возможностью расположения на нем опорного элемента. 2. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что стержень выполнен длиной, меньшей длины аксиальной складки. 3. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что внутренний конец стержня выполнен выступающим. 4. Крепь по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что внутренний конец стержня снабжен ограничителем податливости. 5. Крепь по пп.1, 3 и 4, отличающаяся тем, что ограничитель податливости выполнен в виде изогнутого конца стержня. 6. Крепь по пп.1, 3 и 4, отличающаяся тем, что ограничитель податливости выполнен в виде расплющенного конца стержня. 7. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что втулки расположены на внешней поверхности распорного элемента. 8. Крепь по п. 1, отличающаяся тем, что втулки расположены в полости аксиальной складки. 9. Крепь по пп.1, 7 и 8, отличающаяся тем, что втулки соединены перемычкой. 10. Крепь по пп.1, 7 9, отличающаяся тем, что втулки жестко закреплены на концах распорного элемента. 11. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что концы стержня взаимодействуют с внутренней поверхностью втулок. 12. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере конец стержня взаимодействует с внешней поверхностью втулки. 13. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что складка расположена параллельно продольной оси симметрии распорного элемента. 14. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что складка расположена под углом к продольной оси симметрии распорного элемента. 15. Крепь по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере на одном конце стержня выполнена резьба.