АНКЕРНАЯ КРЕПЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ ВОЗВЕДЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21D20/00 E21D21/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к анкерной крепи и устройству для ее возведения в горных выработках.

Известны анкерная крепь, содержащая анкерную трубу с отверстием в ее стенке для выхода закрепляющего состава в шпур, пробку из эластичного материала, насаженную на анкерную трубу и размещенную в устье шпура, опорную плиту и гайку, и устройство для ее возведения, содержащее гильзу со штуцером, жестко соединенную с анкерной трубой, колпачок и воздухоотводящую трубку [1].

Недостатком известных анкерной крепи и устройства для ее возведения является ненадежность герметизации шпура, так как пробка установлена в устье шпура, которое в процессе забурения шпура разбивается и каждый раз принимает иную форму поверхности, что исключает возможность беззазорного контакта пробки со стенкой шпура и, как следствие, не обеспечивает надежную герметизацию его. Кроме того, применение этой известной крепи усложняет технологию ее возведения, так как установка пробки без распора в шпуре не обеспечивает удерживание ею анкерной трубы в шпуре в процессе подачи в шпур закрепляющего состава и во время его отверждения и требует для этого применения дополнительных устройств. После заполнения шпура закрепляющим составом отсоединение гильзы от анкерной трубы для ее подготовки к возведению следующей анкерной крепи вызывает утечку закрепляющего состава из шпура через отверстие в анкерной трубе, что также усложняет технологию возведения этой анкерной крепи.

Известны анкерная крепь, содержащая размещенную в устье шпура пробку с отверстиями, буртиком и ребрами, установленный эксцентрично армирующий стержень, обратный клапан с насаженной на армирующий стержень запорной втулкой, закрепляющий состав, опорную плиту и гайку, и устройство для ее возведения, содержащее воздухоотводящую трубку и нагнетательную трубу с наружной фаской на конце, контактирующей с внутренней фаской в отверстии пробки [2].

Недостатком этих известных анкерной крепи и устройства для ее возведения также является ненадежность герметизации шпура, так как явно незначительный распор кромки пробки фаской нагнетательной трубы не влияет на прижатие ее ребер и буртика к поверхности устья шпура, имеющего неопределенную форму, по вышеописанной причине. Эта анкерная крепь также без применения дополнительных устройств не обеспечивает удерживание армирующего стержня в шпуре в процессе подачи закрепляющего состава в шпур и во время его отверждения. Кроме того, недостатком этой известной крепи является зависимость работоспособности обратного клапана от формы поверхности устья шпура, так как эксцентрическое отверстие в пробке для установки в ней армирующего стержня образует неравномерную ее толщину в поперечном сечении, что при плотном введении пробки в шпур приведет к неравномерной деформации ее отверстия и, как следствие, к невозможности его герметичного перекрытия втулкой обратного клапана.

В основу изобретения поставлена задача создать анкерную крепь и устройство для ее возведения с такими элементами конструкции и их связями, которые позволили бы обеспечить надежную герметизацию шпура и упрощение технологии возведения анкерной крепи.

Поставленная задача решена созданием анкерной крепи, включающей армирующий стержень с резьбой на наружном конце, насаженные на него обратный клапан и пробку из эластичного материала, отвержденный закрепляющий состав, воздухоотводящую трубку, опорную плиту и гайку, причем пробка снабжена насаженным на армирующий стержень фиксатором ее положения и размещена между ним и обратным клапаном, при этом обратный клапан выполнен в виде кольца с радиальным сквозным отверстием и трубки из упругого материала, герметично перекрывающей это отверстие, и снабжен в торце пазом и сквозным наклонным внутрь кольца отверстием, с которым соединена воздухоотводящая трубка, а армирующий стержень снабжен штифтом, установленным в нем с возможностью взаимодействия с пазом обратного клапана, и двумя каналами, один из которых соединен с радиальным отверстием обратного клапана, а другой посредством отверстия в торце обратного клапана с воздухоотводящей трубкой. Армирующий стержень может быть снабжен кольцевыми канавками, а фиксатор положения пробки выполнен в виде конической пружинной шайбы с лапками внутри отверстия, диаметр которого меньше диаметра армирующего стержня, при этом фиксатор насажен на армирующий стержень с возможностью взаимодействия лапок с кольцевыми канавками. Каждый канал армирующего стержня может быть выполнен в виде наружного продольного паза на нем, снаружи герметично перекрытого заглушкой, которая короче длины паза и перекрывает его с отступлением от его концов, при этом заглушка может быть выполнена в виде планки П-образного сечения.

Поставленная задача решена также созданием устройства для возведения анкерной крепи, включающего гильзу со штуцером, которое снабжено дренажным элементом, посредством которого воздухоотводящая трубка через канал армирующего стержня соединена с атмосферой, причем дренажный элемент насажен совместно с гильзой на армирующий стержень и прижат через нее гайкой анкерной крепи к фиксатору положения пробки, при этом дренажный элемент и гильза насажены на армирующий стержень подвижно с возможностью смещения вдоль него, а гильза выполнена с канавкой внутри, образующей вокруг стержня полость, посредством которой радиальное отверстие обратного клапана через канал армирующего стержня и штуцер гильзы соединено с атмосферой. Дренажный элемент может быть выполнен в виде кольца с двухступенчатым отверстием, одна ступень которого подвижно соединена с армирующим стержнем, а другая, примыкающая к фиксатору положения пробки, образует вокруг армирующего стержня полость, соединенную с воздухоотводящей трубкой посредством канала армирующего стержня и с атмосферой посредством выполненного в дренажном элементе сквозного радиального отверстия.

На фиг. 1 изображены анкерная крепь и устройство для ее возведения в процессе подачи закрепляющего состава в шпур, продольный разрез; на фиг. 2 изображен разрез по АА фиг. 1; на фиг. 3 - фиксатор положения пробки, развертка; на фиг. 4 - армирующий стержень; на фиг. 5 - разрез по ББ фиг. 4; на фиг. 6 - разрез по ВВ фиг. 4 - /увеличено/; на фиг. 7 изображена анкерная крепь, продольный разрез.

Анкерная крепь состоит из армирующего стержня 1 с резьбой 2 на его наружном конце, насаженных на него обратного клапана 3 и пробки 4 из эластичного материала, например, из мягкой резины, отвержденного закрепляющего состава 5, воздухоотводящей трубки 6, опорной плиты 7 и гайки 8. Пробка 4 снабжена насаженным на армирующий стержень 1 фиксатором ее положения 9 и размещена между ним и обратным клапаном 3. Обратный клапан 3 выполнен в виде кольца 10 с радиальным сквозным отверстием "а" и трубки 11 из упругого материала, герметично перекрывающей отверстие "а", и снабжен в торце "б" пазом "в" и сквозным наклонным внутрь кольца 10 отверстием "г", с которым соединена воздухоотводящая трубка 6. Армирующий стержень 1 снабжен штифтом 12, установленным в нем с возможностью взаимодействия с пазом "в" обратного клапана 3, и двумя каналами "д" и "е", один из которых "д" соединен с радиальным отверстием "а" обратного клапана 3, а другой "е" - посредством отверстия "г" обратного клапана 3 с воздухоотводящей трубкой 6.

Армирующий стержень 1 может быть снабжен кольцевыми канавками "ж", а фиксатор 9 выполнен в виде конической пружинной шайбы 13 с лапками 14 внутри отверстия, диаметр которого меньше диаметра армирующего стержня 1, и насажен на армирующий стержень 1 с возможностью взаимодействия лапок 14 с кольцевыми канавками "ж".

Каждый канал "д" /"е"/ армирующего стержня 1 может быть выполнен в виде наружного продольного паза "к" /"л"/ на нем, снаружи герметично перекрытого заглушкой 15 /16/, которая короче длины паза "к" /"л"/ и перекрывает его с отступлением от его концов, при этом заглушка 15 /16/ может быть выполнена в виде планки П-образного сечения. Герметичность перекрытия паза "к" /"л"/ обеспечена установкой заглушек 15 /16/ на клее.

Устройство для возведения анкерной крепи, содержащее гильзу 17 со штуцером 18, снабжено дренажным элементом 19, посредством которого воздухоотводящая трубка 6 через канал "е" армирующего стержня 1 соединена с атмосферой. Гильза 17 выполнена с канавкой внутри, образующей полость "м" вокруг армирующего стержня 1, посредством которой радиальное отверстие "а" обратного клапана 3 через канал "д" армирующего стержня 1 и штуцер 18 гильзы 17 соединено с атмосферой. Дренажный элемент 19 и гильза 17 насажены на армирующий стержень 1 между фиксатором 9 и гайкой 8 с возможностью их смещения вдоль него. Дренажный элемент 19 может быть выполнен в виде кольца 20 с двухступенчатым отверстием, одна ступень которого подвижно соединена с армирующим стержнем 1, а другая, примыкающая к фиксатору 9, образует вокруг армирующего стержня 1 полость "н", соединенную с воздухоотводящей трубкой 6 посредством канала "е" армирующего стержня 1 и с атмосферой посредством выполненного в дренажном элементе 19 сквозного радиального отверстия "о". Гильза 17 снабжена уплотнениями 21 и 22.

Анкерная крепь возводится следующим образом.

На армирующий стержень 1 насаживают обратный клапан 3, совмещая его паз "в" со штифтом 12, пробку 4, фиксатор 9, дренажный элемент 19, гильзу 17, шайбу 23 и частично навинчивают на резьбу 2 гайку 8. При насаживании фиксатора 9 с диаметром отверстия меньшим, чем диаметр армирующего стержня 1, происходит упругий изгиб его лапок 14, концы которых входят в плотный контакт с поверхностью армирующего стержня 1. Один конец воздухоотводящей трубки 6 соединяют с обратным клапаном 3, а другой - фиксируют на внутреннем конце армирующего стержня 1, например, при помощи липкой ленты 24. В процессе забуривания устье "п" шпура 25 разбивается, приобретая каждый раз иную форму поверхности, поэтому армирующий стержень 1 с насаженными на нем деталями вводят в шпур 25 с размещением пробки 4 в его глубине за устьем "п", что обеспечивает надежную герметизацию шпура 25. После ввода армирующего стержня 1 в шпур 25 продолжают навинчивать гайку 8, при этом гильза 17, дренажный элемент 19, фиксатор 9 и пробка 4 смещаются вдоль армирующего стержня 1 до упора пробки 4 в обратный клапан 3. Смещение обратного клапана 3 вдоль армирующего стержня 1 ограничено штифтом 12, что приводит при навинчивании гайки 8 к сжатию пробки 4 и, как следствие, к ее поперечной деформации, при которой поперечный размер пробки 4 увеличивается до контакта со стенкой шпура 25. В дальнейшем при навинчивании гайки 8 происходит распор пробки 4 между стенкой шпура и армирующим стержнем 1, что обеспечивает надежную герметизацию шпура 25, а также удерживание в нем армирующего стержня 1 с насаженными на него деталями. При смещении фиксатора 9 вдоль армирующего стержня 1 его лапки 14, испытывающие упругий изгиб, частично выпрямляясь, поочередно входят в зацепление с кольцевыми канавками "ж" армирующего стержня 1 и обеспечивают фиксацию пробки в сжатом положении. Лапки 14, находящиеся в контакте с заглушками 15 и 16, в зацепление с канавками "ж" не попадают и остаются в упругом изгибе. После установки армирующего стержня 1 в шпуре 25 через штуцер 18 в полость "м" гильзы 17 нагнетают закрепляющий состав, который из полости "м" по каналу "д" армирующего стержня 1 поступает в радиальное отверстие "а" обратного клапана 3 и давит изнутри на трубку 11. Давлением закрепляющего состава трубка 11 отжимается от отверстия "а". Через образовавшийся зазор между трубкой 11 и кольцом 10 закрепляющий состав поступает в шпур 25. При заполнении закрепляющим составом шпура 25 находящийся в нем воздух через воздухоотводящую трубку 6, отверстие "г", канал "е" и отверстие "о" в дренажном элементе 19 сбрасывается в атмосферу.

После заполнения шпура 25 закрепляющим составом его подачу в устройство прекращают, при этом давление изнутри на трубку 11 прекращается и она благодаря упругости материала возвращается в исходное положение и герметично перекрывает отверстие "а". В этом положении трубки 11 обратный клапан 3 закрыт. Затем свинчивают гайку 8 и снимают с армирующего стержня 1 гильзу 17 и дренажный элемент 19 для их подготовки к возведению следующей анкерной крепи. Армирующий стержень 1 с обратным клапаном 3 до отверждения закрепляющего состава удерживаются в шпуре 25 пробкой 4, так как ее состояние распора поддерживается фиксатором 9. После отверждения закрепляющего состава на наружный конец армирующего стержня 1 насаживают опорную плиту 7 и гайкой 8 прижимают ее к поверхности выработки.

Применение в анкерной крепи фиксатора 9 положения пробки 4, обратного клапана 3, выполненного в виде кольца 10 с радиальным отверстием "а", герметично перекрытого снаружи трубкой 11 из упругого материала, и армирующего стержня 1 с каналами "д" и "е", а также использование в устройстве для возведения анкерной крепи дренажного элемента 19 и гильзы 17 с канавкой внутри, образующей полость "м" вокруг армирующего стержня 1, посредством которой закрепляющий состав через канал "д" в армирующем стержне 1 и радиальное отверстие "а" в обратном клапане 3 подается в шпур 25, обеспечивают надежную герметизацию шпура 25, так как работоспособность обратного клапана 3 не зависит от формы поверхности шпура 25, а распор пробки 4 между стенкой шпура 25 и армирующим стержнем 1 путем ее сжатия поддерживается фиксатором ее положения 9. Кроме того, по сравнению с прототипом упрощается технология возведения анкерной крепи, так как распор пробки 4 между стенкой шпура 25 и армирующим стержнем 1 обеспечивает удерживание в шпуре 25 армирующего стержня 1 с насаженными на него деталями, что исключает необходимость применения дополнительных устройств для удерживания анкерного стержня 1 в шпуре 25 в процессе подачи в него закрепляющего состава и во время отверждения состава в нем.

Источники информации
1. Патент ФРГ N 3720642, кл. E 21 D 21/00, 1988.

2. Авт. св. СССР N 1086178, кл. E 21 D 21/00, 1984.

Анкерная крепь включает армирующий стержень, обратный клапан, эластичную пробку, отвержденный закрепляющий состав, воздухоподающую трубку, опорную плиту и гайку. На пробку, которая размещена между стержнем и боковым клапаном, насажен фиксатор положения пробки. Обратный клапан выполнен в виде кольца с радиальным сквозным отверстием и трубки из упругого материала, герметично перекрывающей это отверстие. В торце имеется паз со сквозным наклонным внутрь кольца отверстием, с которым соединена воздухоотводная трубка. Стержень имеет штифт, установленный в нем с возможностью взаимодействия с пазом обратного клапана, и два канала, один из которых соединен с радиальным отверстием обратного клапана, а другой посредством отверстия в торце обратного клапана - с воздухоотводящей трубкой. Армирующий стержень может быть выполнен с кольцевыми канавками и двумя каналами для подачи закрепляющего состава в шпур и сброса из него воздуха в атмосферу, а фиксатор положения пробки - в виде конической пружинной шайбы с лапками внутри отверстия, взаимодействующими с кольцевыми канавками армирующего стержня. Каналы армирующего стержня выполнены в виде пазов на нем, перекрытых заглушками П-образного сечения. Устройство для возведения анкерной крепи включает гильзу со штуцером, выполненную с канавкой внутри, образующей вокруг армирующего стержня полость, и снабжено дренажным элементом для сброса воздуха из шпура. Дренажный элемент насажен совместно с гильзой на армирующий стержень и прижат через нее гайкой анкерной крепи к фиксатору положения пробки. Дренажный элемент и гильза насажены на стержень с возможностью смещения вдоль него. Гильза выполнена с канавкой внутри, образующей вокруг армирующего стержня полость, через которую радиальное отверстие обратного клапана через канал армирующего стержня и штуцер гильзы соединены с атмосферой. Применение в анкерной крепи фиксатора положения пробки и армирующего стержня с кольцевыми канавками, взаимодействующими с лапками фиксатора, а в устройстве для ее возвращения - гильзы с внутренней канавкой, образующей полость вокруг армирующего стержня, и дренажного элемента для сброса воздуха из шпура обеспечивает надежность герметизации шпура и упрощает технологию возведения анкерной крепи. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Анкерная крепь, включающая армирующий стержень с резьбой на наружном конце, насаженные на него обратный клапан и пробку из эластичного материала, отвержденный закрепляющий состав, воздухоотводящую трубку, опорную плиту и гайку, отличающаяся тем, что пробка снабжена насаженным на армирующий стержень фиксатором ее положения и размещена между ним и обратным клапаном, при этом обратный клапан выполнен в виде кольца с радиальным сквозным отверстием и трубки из упругого материала, герметично перекрывающей это отверстие, и снабжен в торце пазом и сквозным наклонным внутрь кольца отверстием, с которым соединена воздухоотводящая трубка, а армирующий стержень снабжен штифтом, установленным в нем с возможностью взаимодействия с пазом обратного клапана, и двумя каналами, один из которых соединен с радиальным отверстием обратного клапана, а другой посредством отверстия в торце обратного клапана - с воздухоотводящей трубкой. 2. Анкерная крепь по п. 1, отличающаяся тем, что армирующий стержень снабжен кольцевыми канавками, а фиксатор положения пробки выполнен в виде конической пружинной шайбы с лапками внутри отверстия, диаметр которого меньше диаметра армирующего стержня, при этом фиксатор насажен на армирующий стержень с возможностью взаимодействия лапок с кольцевыми канавками. 3. Анкерная крепь по п.1, отличающаяся тем, что каждый канал армирующего стержня выполнен в виде наружного продольного паза на нем, снаружи герметично перекрытого заглушкой, которая короче длины паза и перекрывает его с отступлением от его концов. 4. Анкерная крепь по п.3, отличающаяся тем, что заглушка каждого паза на армирующем стержне выполнена в виде планки П-образного сечения. 5. Устройство для возведения анкерной крепи, включающее гильзу со штуцером, отличающееся тем, что оно снабжено дренажным элементом, посредством которого воздухоотводящая трубка через канал армирующего стержня соединена с атмосферой, причем дренажный элемент насажен совместно с гильзой на армирующий стержень и прижат через нее гайкой анкерной крепи к фиксатору положения пробки, при этом дренажный элемент и гильза насажены на армирующий стержень подвижно с возможностью смещения вдоль него, а гильза выполнена с канавкой внутри, образующей вокруг армирующего стержня полость, посредством которой радиальное отверстие обратного клапана через канал армирующего стержня и штуцер гильзы соединено с атмосферой. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что дренажный элемент выполнен в виде кольца с двухступенчатым отверстием, одна ступень которого подвижно соединена с армирующим стержнем, а другая, примыкающая к фиксатору положения пробки, образует вокруг армирующего стержня полость, соединенную с воздухоотводящей трубкой посредством канала армирующего стержня и с атмосферой посредством выполненного в дренажном элементе сквозного радиального отверстия.