СПОСОБ УСТАНОВКИ АНКЕРА Российский патент 2004 года по МПК E21D20/02 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для крепления подготовительных выработок анкерной крепью в угольной и горнодобывающей промышленности.

Анкерная крепь позволяет по сравнению с массивной рамной в несколько раз снизить материалоемкость и повысить устойчивость выработок.

Несущая способность анкеров в основном зависит от способа связи с окружающим породным массивом.

Известны конструкции металлических анкеров с металлическими распорами, замковая часть стержня которых выполнена в виде клиноконической головки, на которую перед установкой крепи насаживаются полувтулки, имеющие с внутренней стороны желоб, а с наружной два полукольцевых треугольных выступа и полукольцевую проточку, а анкер типа АКМ (а.с. №798312, Е 21 D 21/00) имеет в замковой части стержня два продольных паза, обеспечивающих увеличение площади контакта стержня с полувтулками и повышение усилий распора замка.

Широко применяются армополимерные анкеры, которые отличаются от известных решений использованием для закрепления армирующего стержня в породе высокопрочных быстротвердеющих составов на основе смол органического и минерального происхождения.

Известны конструкции взрывораспорных анкеров, распор которых в породе происходит за счет взрыва ВВ в металлической трубе, заполненной водой. (Широков А.П., Линдер В.А., Дзауров М.А. и др. Анкерная крепь, справочник. М.: Недра, 1990, с.35-42, 54-58, рис.3.1, 3.11).

На шахтах и при строительстве тоннелей нашли применение железобетонные анкеры, состоящие из армирующего элемента, закрепленного в скважине песчано-цементным раствором, шайбы и гайки. Они устанавливаются инъекционным способом путем подачи раствора к забою скважины (Мостков В.М., Дмитриев Н.В. Рахманинов Ю.П. Проектирование подземных сооружений большого сечения. М.: Недра, 1993, с.82-92, рис.3.5, 3.6, 3.7).

Недостатками рассмотренных способов устройства анкеров являются:

- невозможность контроля качества выполненной работы;

- закрепление анкеров производится в неуплотненных горных породах, что является причиной уменьшения их несущей способности в особенности от действия взрывных работ;

- область применения зависит от крепости пород;

- повышенная трудоемкость установки анкеров.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является создание камуфлетного уширения с помощью взрыва заряда (Широков А.П., Линдер В.А., Дзауров М.А. и др. Анкерная крепь, справочник. М.: Недра, 1990, с.48-49, рис.3.7 а, б).

Для установки такого анкера в породном массиве бурят скважину и в донной ее части взрывают камуфлетный заряд ВВ. Затем в скважину вводят анкер со сложенными пластинами. При достижении донной части скважины пластины замка автоматически поворачиваются на 90° с помощью пружины и располагаются перпендикулярно оси анкера. Затем подают в донную часть скважины скрепляющий раствор и заполняют им уширение.

Недостатками этого способа являются:

- низкий коэффициент использования энергии взрыва ВВ вследствие свободного выхода продуктов взрыва через скважину в атмосферу, поэтому в породном массиве не успевает полностью сформироваться интенсивная ударная волна. Такие параметры ударных волн, как максимальное давление на ее фронте и ее импульс, оказываются недостаточными для полного уплотнения породного массива;

- значительное сейсмическое воздействие при взрыве на крепь выработки, так как заряд сосредоточенный, а не плоский;

- взрыв сосредоточенного заряда снижает несущую способность ранее установленных анкеров;

- возможно смещение шарообразного камуфлетного уширения от оси скважины, что снижает несущую способность анкера;

- усложняется создание нескольких уширений по длине скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение несущей способности анкера за счет увеличения площади опирания на камуфлетные уширения, расположенные по длине скважины.

Поставленная задача решается тем, что в способе установки анкера, влючающем бурение скважины в породном массиве, ее заряжание и взрывание, установку анкерного металлического стержня с фиксаторами, нагнетание скрепляющего раствора, отличающемся тем, что в скважине устанавливают заряд ВВ, который располагают между наклонными гранями кольцевой выемки металлического цилиндра, при этом выполняют несколько кольцевых выемок в металлическом цилиндре для одновременного создания необходимого количества камуфлетных полостей по длине скважины.

Сущность способа установки анкера поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез цилиндра с зарядом ВВ. На фиг.2 дана схема расположения камуфлетных уширений по длине скважины.

В скважине 1, пробуренной в кровлю выработки 9, размещен металлический цилиндр 2, имеющий кольцевую выемку 3 с наклонными гранями 4, между которыми размещен кольцевой заряд ВВ 5. Наклонные грани 4 цилиндра 2 являются направляющими продуктов взрыва в сторону стенок скважины 1, создающими уплотненную кольцевую камуфлетную полость 6 в породном массиве 10. Для одновременного создания необходимого количества камуфлетных полостей по длине скважины в металлическом цилиндре выполняют несколько кольцевых выемок.

Предложенный способ установки анкера осуществляется следующим образом: для поддержания выработки согласно ее паспорту крепления в кровлю 9 бурят скважину 1, в ее донную часть размещают металлический цилиндр 2 с зарядом ВВ 5, расположенный между наклонными гранями 4 кольцевой выемки 3, которые при взрыве заряда 5 являются направляющими продуктов взрыва в сторону стенок скважины 1, создающие уплотненную кольцевую полость 6 в породном массиве 10.

После создания требуемого количества полостей по длине скважины 1 в нее размещают анкерный металлический стержень 7 с распорами 11 и ее заполняют скрепляющим раствором 8.

Эффективность способа устройства анкера достигается снижением сейсмического воздействия на ранее установленную крепь, повышением несущей способности анкера, сокращением их количества и расхода ВВ, что позволяет повысить надежность поддержания горных выработок.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для крепления горных выработок. Способ установки анкера, согласно которому бурят скважину, устанавливают в ее донной части заряд ВВ, взрывают его, создавая камуфлетную полость, размещают в ней анкерный металлический стержень с распорами и заполняют ее скрепляющим раствором. В скважине размещают кольцевой заряд ВВ, который располагают между наклонными гранями, образующими кольцевую выемку в металлическом цилиндре. Выполняют несколько кольцевых выемок в металлическом цилиндре для одновременного создания необходимого количества камуфлетных полостей по длине скважины. Повышается надежность способа, так как повышается несущая способность анкера за счет увеличения площади стирания на камуфлетные уширения, расположенные по длине скважины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ установки анкера, согласно которому бурят скважину, устанавливают в ее донной части заряд ВВ, взрывают его, создавая камуфлетную полость, размещают в ней анкерный металлический стержень с распорами и заполняют ее скрепляющим раствором, отличающийся тем, что в скважине размещают кольцевой заряд ВВ, который располагают между наклонными гранями, образующими кольцевую выемку в металлическом цилиндре.2. Способ установки анкера по п.1, отличающийся тем, что выполняют несколько кольцевых выемок в металлическом цилиндре для одновременного создания необходимого количества камуфлетных полостей по длине скважины.