ЗАКРЕПИТЕЛЬ АНКЕРОВ МИНЕРАЛЬНЫЙ ПАТРОНИРОВАННЫЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК E21D20/00 E21D21/00 

Изобретение относится к креплению подземных горных выработок, а именно к способам закрепления анкеров в шпуре с использованием патронов, заполненных вяжущей смесью, а также к конструкции этих патронов.

Известны патронированные закрепители анкеров, составы для наполнения патронов (оболочек, ампул), а также способы их получения.

Например, известно устройство для закрепления анкеров, содержащее оболочку (патрон, ампулу), заполненную смесью, включающей полиэфирную смолу, минеральный наполнитель, ускоритель и отвердитель, в котором в качестве наполнителя смесь хвостов обогащения с размером гранул до 0,1 мм и кварцевого песка в соотношении 1:1-1:3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиэфирная смола - 20-35
Минеральный наполнитель - 60-75
Ускоритель - 1-4
Отвердитель - Остальное (1)
Известен также способ получения известной оболочки для закрепления анкеров. Смесь готовят механизированным способом в смесителе-дозаторе путем смешивания смолы и наполнителя. Одновременно в эту смесь подают приготовленный ускоритель. Смесь доводится до однородной массы. Затем заполняют большую (наружную) стеклянную или полиэтиленовую оболочку. Перед этим помещают в оболочку стеклянную трубку, содержащую отвердитель с наполнителем. После заполнения составом наружную оболочку завязывают или запаивают. Готовые оболочки укладывают в специальную тару (1).

Недостатками известных технических решений (устройства и способа его получения) являются низкая прочность и стабильность состава, токсичность, дороговизна и дефицитность используемого сырья, а также высокая стоимость стеклянных оболочек и сложность их изготовления.

Известны вяжущие смеси для крепления анкеров, изготовленные из более дешевого, нетоксичного сырья, например, смеси на основе вяжущих цементных композиций.

Известны более эффективные вяжущие цементные композиции для закрепления анкеров. Наилучшими из них являются расширяющиеся и напрягающие цементы, которые имеют в своем составе портландцемент (или портландцементный клинкер), глиноземистый шлак, гипс и другие компоненты. Данные цементы за счет расширения при твердении повышают несущую способность анкера (2).

Недостатками известных цементных композиций являются низкий темп набора прочности и расширения в первоначальный период (до 30 мин после установки анкера), что существенно снижает область применения таких смесей. Это объясняется тем, что при совместном помоле исходных компонентов цемента, глиноземистый шлак, будучи трудно измельчаемым материалом, недостаточно измельчается. В результате этого, получаемые цементные композиции имеют малую прочность и недостаточное расширение, что является препятствием для применения цемента для крепления анкеров в горных выработках, где требуется быстрый набор прочности цемента и значительное его расширение для надежного крепления анкеров в первоначальный период (до 30 мин после установки анкеров).

Известны конструкции патронов (ампул) в виде трубчатых, гибких оболочек, заполненных вяжущей смесью. В качестве вяжущей смеси используют смесь на основе белитового, фторгипсового шламов. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа (3).

Недостатком известного решения является низкая прочность состава и низкая надежность крепления анкеров.

Известен способ установки анкера, предусматривающий введение в шпур патрона (ампулы) в виде трубчатых оболочек, заполненных вяжущей смесью. Оболочки, выполненные из полиэтилена, перед погружением в шпур перфорируют, выдерживают в емкости с водой и вскрывают оболочку с одного торца патрона. Смесь в шпуре уплотняют с помощью установочной штанги и одновременно с уплотнением вытягивают оболочку. Затем в уплотненную влажную вяжущую смесь забивают анкерный стержень. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа (3).

Недостатки известного способа заключаются в следующем. При уплотнении смеси в шпур и после забивки в шпур стержня анкера, оболочка патрона (ампулы) из полиэтилена остается в шпуре и изолирует контакт вяжущей смеси со стенками. Это резко снижает качество закрепления стержня в шпуре, так как отсутствует фрикционная связь твердеющего состава со стенками шпура. Согласно известному способу, патроны вводят в шпур, заранее перфорированные и вскрытые со стороны конца, обращенного в сторону дна шпура. Это усложняет технологический процесс установки анкера, так как требует дополнительных операций и устройств для его осуществления, ввиду перфорации оболочки патрона, снижается возможность более полного уплотнения ее вяжущей цементной смесью.

Технической задачей настоящего изобретения является создание закрепителя анкера минерального патронированного, обеспечивающего эффект расширения в начальный период, то есть сокращение срока твердения смеси, простого в изготовлении.

Кроме того, технической задачей настоящего изобретения является создание сравнительно простого способа приготовления закрепителя анкеров минерального патронированного.

Данные технические задачи решаются за счет того, что закрепитель анкеров минеральный патронированный включает оболочку, выполненную из водопроницаемого материала, содержащую в ней вяжущую смесь, состоящую из минеральной смеси, полученной совместным помолом портландцемента, глиноземистого шлака, гипса и активизатора твердения в виде кальцинированной соды.

Кроме того, технические задачи решаются за счет того, что в способе получения закрепителя анкеров минерального патронированного, включающем совместный помол всех компонентов, предварительно измельчается глиноземистый шлак до тонкости помола, соответствующей 5-10% остатку на сите с размером ячеек 80 мкм. Затем производят совместный помол всех компонентов состава до удельной поверхности 4000 -6000 см²/г. Далее, молотой смесью наполняют с уплотнением оболочки из водопроницаемого, волокнистого материала. Уплотнение оболочек молотой смесью производят с помощью вибрации.

Технология способа получения закрепителя анкеров минерального патронированного заключается в следующем.

Закрепляющую минеральную смесь готовят механизированным способом в смесителе -дозаторе путем подачи составляющих компонентов из отдельных бункеров и смешения их. При этом в одном из бункеров находится предварительно измельченный глиноземистый шлак. Затем смесь подают в шаровую мельницу и измельчают до определенной тонкости помола. Далее полученной минеральной смесью наполняют оболочку из водопроницаемого, волокнистого материала. Наполнение оболочки минеральной смесью сопровождают уплотнением смеси посредством вибрации. После заполнения смесью оболочки, она закупоривается. Готовые оболочки укладывают в специальную тару.

Установку анкера с применением оболочек, заполненных предлагаемой минеральной смесью и изготовленных по предложенному способу, осуществляют следующим образом.

В шпур с помощью анкера вводят до упора один или более предварительно затворенных в воде закрепителей анкеров минеральных патронированных. Затем начинают вращать анкер. Путем поступательного перемещения и вращения анкер своим наконечником разрушает и измельчает оболочку закрепителя анкеров минерального патронированного и внедряется в смесь, которая интенсивно перемешивается. Хорошо перемешанная смесь после отвердения и расширения приобретает высокие прочностные свойства.

Эффективность предлагаемого изобретения очевидна. Применение предлагаемого закрепителя анкеров минерального патронированного позволит значительно увеличить начальную прочность и расширение смеси в начальный период. А использование предлагаемого способа позволяет получить улучшенные свойства смеси по физико-механическим показателям.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1305369, кл. E 21 D 21/00, oп. 23.04.87.

2. НИИЖБ. Технология напрягающего цемента и самонапряженных железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1975 г., с. 24-33.

3. Патент РФ 2005191, кл. E 21 D 21/00, oп. 30.12.93 - прототип.

Изобретение может использоваться при креплении подземных горных выработок. Задачей изобретения является сокращение срока твердения смеси и простота в изготовлении. Закрепитель анкеров включает оболочку, содержащую вяжущую смесь. Оболочка выполнена из водопроницаемого материала. Вяжущая смесь состоит из минеральной смеси, полученной совместным помолом портландцемента, глиноземистого шлака, гипса и активизатора твердения в виде кальцинированной соды. Способ получения закрепителя включает получение вяжущей смеси, заполнение оболочки. Оболочка выполнена из водопроницаемого материала. Вяжущую смесь получают путем совместного помола портландцемента, глиноземистого шлака, гипса и активизатора твердения в виде кальцинированной соды. Глиноземистый шлак перед совместным помолом компонентов предварительно измельчают до тонкости помола, соответствующей 5-10%-ному остатку на сите с размером ячеек 80 мкм, а затем производят совместный помол всех компонентов смеси до удельной поверхности 4000 - 6000 см². Заполнение оболочки проводят совместно с уплотнением смеси. 2 с. и 1 з.п.ф-лы.

1. Закрепитель анкеров минеральный патронированный, включающий оболочку, содержащую вяжущую смесь, отличающийся тем, что оболочка выполнена из водопроницаемого материала, вяжущая смесь состоит из минеральной смеси, полученной совместным помолом портландцемента, глиноземного шлака, гипса и активизатора твердения в виде кальцинированной соды. 2. Способ получения закрепителя анкеров минерального патронированного, включающий получение вяжущей смеси, заполнение оболочки, отличающийся тем, что оболочка выполнена из водопроницаемого материала; вяжущую смесь получают путем совместного помола портландцемента, глиноземистого шлака, гипса и активизатора твердения в виде кальцинированной соды, при этом глиноземистый шлак перед совместным помолом компонентов предварительно измельчают до тонкости помола, соответствующей 5-10%-ному остатку на сите с размером ячеек 80 мкм, а затем производят совместный помол всех компонентов смеси до удельной поверхности 4000-6000 см²/г; заполнение оболочки проводят совместно с уплотнением смеси. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что уплотнение проводят с помощью вибрации.