КАНАТНЫЙ АНКЕР Российский патент 2009 года по МПК E21D21/00 

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности, частности к анкерному креплению горных выработок глубокого заложения.

Известен канатный анкер, содержащий опорную муфту, соединенную с проволоками каната в осевом отверстии посредством клина, при этом муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка (патент РФ на изобретение №2178082, кл. E21D 21/00, заявлено 10.08.1999 г., опубликовано 10.01.2002 г.).

Недостатком известного канатного анкера является его ограниченная низкая способность (не более 30 тс), которая обусловлена ограниченным числом (6 шт.) проволок по периметру клиновой втулки при одинарной свивке. В многопроволочных двойных свивках толщина проволочек малая. В кольцевом зазоре между муфтой и клиновой втулкой свивки при значительных осевых нагрузках (25-45 тс) многопроволочные свивки значительно деформируются по форме. В результате отдельные проволочки деформируются в большей степени и рвутся, а остальные после этого проскальзывают уже при меньшей нагрузке.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является канатный анкер, натяжное устройство которого содержит муфту, соединенную с канатом в осевом отверстии посредством клиновой втулки (патент РФ №2281397, кл. E21D 20/00, дата подачи заявки 26.03.2004 г., опубликовано 10.08.2006 г., БИ №22). Особенностью известного канатного анкера является то, что один конец муфты имеет кольцевую проточку, в которой установлена направляющая, охватывающая канат, и на противоположном конце муфты имеется резьба для гайки, а конец муфты выполнен в виде шестигранника для натяжения каната. Кроме того, для создания объемного натяжения прядей каната последние залиты металлизированной шпаклевкой. Указанные конструктивные особенности канатного анкера способствуют увеличению его несущей способности. Недостаток анкера состоит в недостаточной несущей способности, обусловленной способом закрепления анкера клином в цилиндроконическом отверстии муфты опорной.

Целью предлагаемого изобретения является повышение несущей способности канатного анкера.

Указанная цель достигается тем, что в канатном анкере, содержащем пряди каната с замком, опорной муфтой с внешней резьбой для гайки и осевым отверстием с клином для фиксации прядей каната в нем, внутренняя поверхность опорной муфты выполнена из сопряженных между собой цилиндрической и конической частей с продольными пазами для укладки в них прядей каната, а клин имеет продольные прорези по форме контактирующих с ними прядей каната, при этом анкер снабжен жесткими проставками, установленными по оси каната, и над ними и между ними поверх прядей каната размещены упругие эластичные покрытия, имеющие внешний диаметр, не превышающий диаметр скважины, в которой установлен анкер.

Выполнение продольных пазов в конической части опорной муфты по форме контактирующих с ними прядей каната позволяет плотно разместить в них указанные пряди и затем зажать их в этой части муфты клином, что позволяет нагружать пряди равномерно и уменьшает вероятность продергивания прядей при их нагружении.

По этой же причине клин имеет продольные прорези по форме контактирующих с ними прядей каната.

Размещение по продольной оси жестких проволок с уплотнением прядей над ними и между ними с помощью упругих эластичных покрытий необходимо для повышения качества взаимодействия с закрепляющим материалом, для обеспечения совместной работы всех прядей под нагрузкой, исключает возможность продергивания их относительно друг друга.

Канатный анкер предложенной конструкции обеспечивает несущую способность болле 45 тс.

Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид канатного анкера в скважине, на фиг.2 - опорная муфта в продольном разрезе, на фиг.3, 4 и 5 - соответственно сечения по I-I, II-II, III-III на фиг.1.

Канатный анкер содержит канат 1, состоящий из нескольких прядей, скрученных между собой.

На одном конце каната в скважине установлен замок 2 известной конструкции, а на другом конце установлена выступающая в выработку опорная муфта 3, имеющая цилиндрическую 4 и коническую 5 части. На внутренней поверхности опорной муфты имеются продольные пазы 6, выполненные по форме контактирующих с ними прядей каната. Через осевое отверстие 7 опорной муфты проходит канат 1. Пряди каната уложены в соответствующий продольный паз 6 опорной муфты 3. Количество пазов соответствует количеству прядей. Фиксацию прядей в продольных пазах осуществляют клином 8, который имеет соответствующие продольные прорези, выполненные с опорными поверхностями для прядей каната. На внешней поверхности опорная муфта имеет резьбу, гайку 9 и опорную шайбу 10. Клин 8 может иметь центральный канал 11 для пропуска центральной пряди каната. Внутри каната по его продольной оси между прядей установлены жесткие проставки 12, над которыми нанесены упругие эластичные хомуты 13, в качестве которых могут быть использованы, например, полиамидные ленты. Каждая лента плотно наматывается на пряди каната над проставкой и плотно прижимает пряди к проставке, в результате чего канат работает как единое целое.

Для герметизации устья шпура 15 к торцу опорной муфты 3 присоединен герметизатор 16 известной конструкции. Канат снабжен воздухоотводящей трубкой 14. При закреплении путем нагнетания каната быстротвердеющим раствором 17 воздух из скважины 15 отводится через воздухоотводящую трубку 14, конец которой выводят в выработку, через трубу герметизатора.

Ниже приведено описание установки и работы канатного анкера.

В пробуренную скважину 15 устанавливают канатный анкер, для чего канат 1 в сборе вводят в скважину и с помощью замка 2 создают первоначальный его распор.

Первоначальный распор осуществляется путем вращения гайки 9. Под влиянием первоначального распора канат выпрямляется. Гайка 9 опирается о полусферическую шайбу 10. Последняя опирается через решетчатую затяжку на поверхность пород кровли выработки. Канат 1 перемещается к устью скважины и раскрепляет о стенки скважины у ее дна замок 2. Дальнейшее вращение гайки приводит к выпрямлению каната и его натяжению между замком 2 и опорной муфтой 3. Канат 1 с клином 8 в процессе изготовления анкера предварительно опрессован в опорной муфте 3 путем силового перемещения каната 1 с клином 8 через осевое отверстие относительно опорной муфты 3. При этом пряди каната прижимаются клином 8 к стенкам продольных пазов опорной муфты и предотвращают его проскальзывание между стенками пазов опорной муфты 3 и стенками прорезей клина 8, поскольку угол конусности поверхностей, между которыми зажимаются пряди каната, обеспечивает достаточную силу трения (свыше 45 тс), к торцу опорной муфты 3 посредством накидной монтажной гайки (не показано) присоединяется штуцер с обратным клапаном. К штуцеру присоединяется нагнетательный рукав и через него закрепляющий материал 17 под давлением подают в муфту. Закрепляющий материал 17 через зазоры между прядями 1 и клином 8 и отверстие 11 в клине проходит через опорную муфту 3 в трубу герметизатора 16, поступает в затрубное пространство и растягивает рукав герметизатора, который перекрывает устье скважины 15. Дальнейшее повышение давления в закрепляющем материале приводит к его перемещению за пределы герметизатора в скважину 15, заполняя ее. Воздух из скважины 15 через воздухоотводящую трубку 14 вытесняется в рудничную атмосферу выработки. После отверждения закрепляющего материала относительные деформации расслоения приконтурного массива вызывают деформации каната между замком 2 и гайкой 9 опорной муфты 3, а также между узлами уширения каната, образованными установкой между прядями каната жестких проставок 12. Прочность каната обеспечивает достаточное сопротивление растягивающим напряжениям в приконтурном массиве выработок.

При замковой части каната за контуром устойчивой части свода давления канатный анкер способен поддерживать породы контура неустойчивой части массива весом более 45 тс.

Таким образом, конструктивные решения позволяют получить канатный анкер повышенной несущей способности, это подтверждается стендовыми испытаниями. Предел текучести такого анкера составляет 41 тс.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению горных выработок глубокого заложения. Канатный анкер содержит пряди каната с замком, опорную муфту с внешней резьбой для гайки и осевым отверстием с клином для фиксации прядей каната в нем. Внутренняя поверхность опорной муфты выполнена из сопряженных между собой цилиндрической и конической частей с продольными пазами для укладки в них прядей каната. Клин имеет продольные прорези по форме контактирующих с ними прядей каната. Анкер снабжен жесткими проставками, установленными по оси каната, и над ними и между ними поверх прядей каната размещены упругие эластичные покрытия, имеющие внешний диаметр, не превышающий диаметр скважины, в которой установлен анкер. Зажатие прядей каната в опорной муфте и в местах установки проставок исключает возможность проскальзывания прядей и потерю канатом несущей способности в процессе работы канатного анкера. 5 ил.

Канатный анкер, содержащий пряди каната с замком, опорную муфту с внешней резьбой для гайки и осевым отверстием с клином для фиксации прядей каната в нем, отличающийся тем, что внутренняя поверхность опорной муфты выполнена из сопряженных между собой цилиндрической и конической частей с продольными пазами для укладки в них прядей каната, а клин имеет продольные прорези по форме контактирующих с ними прядей каната, при этом анкер снабжен жесткими проставками, установленными по оси каната, и над ними и между ними поверх прядей каната размещены упругие эластичные покрытия, имеющие внешний диаметр, не превышающий диаметр скважины, в которой установлен анкер.