Анкерная крепь,способ ее возведения и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК E21D21/00 

11

Изобретение относится к креплению горных выработок, а именно к анкерной крепи.

Целью изобретения является упрощение процесса крепления.

На фиг. I схематично изображен анкер для его установки в скважине, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - анкер после закрепления его в скважине, поперечный разрез; на фиг. 4 - цилиндрический патрон устройства для установки анкерной крепи; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - ввд В на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 8 - цилиндрически патрон, вариант; на фиг. 9 - то же, разрез; на фиг. 10 - схема установки анкерной крепи.

Анкерная крепь состоит из способного к расширению под давлением трубчатого элемента 1, изготовленного из малоуглеродистой стали, в котором вьшолнена продольная складка 2, размещенная внутри полости с возможностью распрямления под давлением жидкости, нагнетаемой в полость трубы 1 причем складка 2 касается противоположной внутренней поверхности. На концах трубы 1 запрессованы втулки: хвостовая 3 и головная 4, которые закреплены на трубе посредством сварки. Хвостовая втулка хвостовика 3 имеет фланец 5, который служит упором для шайбы 6. Диаметр отверсти 7 в шайбе 6 рассчитан на ее установк с головного конца трубы 1. В хвостовой втулке хвостовика 3 и в стенке трубы 1 выполнены радиальные отверстия 8 для нагнетания через них в полость трубы 1 под высоким давлением жидкости, например воды.

Анкерную крепь устанавливают следующим образом.

В пробуренную скважкну вводят трубу 1, подсоединяют к ее хвостовику 3 нагнетательный трубопровод 9, через который производят нагнетание жвдкости в трубу 1. Введение трубчатого элемента 1 в скважину производится безпрепятственно в связи с тем, что его диаметр меньше диаметра скважины. Под давлением нагнетаемой жидкости складка 2 распрямляется и труба 1, расширяясь, расклинивается в скважине. Распрямление складки 2 производят с оставлением язычка 10 (фиг. 3J, который под давлением жид

Q

5

5

2/4

0

0

5

0

45

0

5

892

кости сжимается. После распрямления складки 2 производят снятие давления в трубчатом элементе 1 путем слива жидкости из него. При этом язычок 10 расжимается и, действуя как пружина, дополнительно прижимает трубу 1 к стенкам скважины. После снятия давления трубопровод 9 отсоединяют . от трубы 1.

Установку анкерной крепи осуществляют с помощью устройства, которое состоит из насоса 1 I, нагнетательного трубопровода 9, вентиля 12 и присоединяемого к штанге анкера цилиндрического патрона 13. Последний имеет пустотелый корпус 14 с гнездом для хвостовика 3 анкера. Корпус 1 4 состоит из двух частей: 15 и 16 со сквозным отверстием 17, скрепленных между собой винтами 18; В отверстии корпуса 15 имеется выступ 19, с которым сопряжена установленная в отверстии 17 втулка 20. В ступенчатой цилиндрической полости корпуса 15 размещен поршень 21 таким образом, что между поршнем 21 и корпусом образованы две камеры 22 и 23. Камера 23 постоянно сообщена с атмосферой через отверстие 24 и зазоры между корпусом и втулкой 20. В гнезде корпуса 14 имеется кольцевая канавка 25, в которой установлены четыре кольцевые манжеты 26, 27, 28 и 29 и подающее кольцо 30 между ними. Поршень 21 уст-ановлен в полости корпуса с возможностью сжатия манжет, вдоль его продольной оси, причем крайние манжеты 26 и 29 тверже внутренних 27 и 28, поэтому они деформируются незначительно и служат опорой для внутренних манжет 27 и 28 и препятствуют вьдавливанию последних. Корпус 15 имеет впускное отверстие 31, к которому подсоединяют нагнетательный трубопровод 9. Последний снабжен вентилем 12, посредством которого его можно попеременно соединять с насосом 11 или производить слив. От впускного отверстия 31 отходит подводящий канал 32 к клапану 33 противодавления, а от клапана 33 отходит канал 34 к широкой кольцевой канавке 35, в падающем кольце ЗО от кольцевой канавки 35 отходят радиальные отверстия 36 к другой широкой кольцевой канавке 37 на внутренней понерхяости подающего кольца 30. Подающий канал 32 имеет ответвление 38, ведущее в камеру 22. Из кольцевой канавки 35 проходит спускной канал 39 к обратному клапану, который имеет квадратный элемент 40 с конической передней частью, входящей в конец канала 39. Канал 41 соединяет цилиндрическое отверстие 42, в котором размещен элемент 40 клапана с впускным отверстием 31.

Патрон 13 имеет две плоские поверхности 43 и 44 с резьбовыми отверстиями 45 и 46, посредством которых его можно устанавливать на любой державке, например на штанге 47, при помощи которой оператор может перемещать патрон 13 и вводить анкер в скважину, пробуренную в кровле горной выработки.

Устройство для установки анкерной крепи работает следующим образом.

Перед введением в скважину хвостовик 3 трубчатого элемента 1 вставляют в патрон 13, как показано на фиг. 4. После введения анкера в скважину по нагнетательному трубопроводу 9 подают воду под высоким давлением к впускному отверстию патрона 31. Под давлением воды поршень 21 перемещается и манжеты 27 и 28 прижимаются к втулюе хвостовика 3 анкера. Затем, когда манжеты 27 и 28 будут прижаты, давление увеличивают, открывается клапан 33 противодавления, подавая воду под высоким давлением внутри трубчатого элемента 1 через отверстия 8. После этого, как клапан 33 открйвается, он будет оставаться открытым также при падении давления. Спускно-й канал 39 остается закрытым элементом 40 обратного клапана, поскольку он подпружинен. Когд давление воды достигнет заданного уровня, например 25 МПа, впускной вентиль 12 вручную или автоматически срабатьюает для выпуска воды из трубопровода 9 через впускное отверстие 31. Поскольку через канал 41 также спускается вода, элемент 40 обратног клапана открывает канал 39 для слива воды, а клапан 33 закрьюается. Поршень 21 снимает осевую нагрузку с манжет 26, 27, 28 и 29. После снятия давления патрон 13 снимают с анкера, который теперь закреплен в скважине.

Конструктивный вариант патрона, представленный на фиг. 8 и 9, отличается тем, что поршень 21 с кромкой 48 образует золотниковый клапан, который регулирует полость 49 в канале

34, который соединен с подающим кольцом 30. Этот золотниковый клапан заменяет клапан 33 (фиг. 4), причем он не впускает воду под высоким давлением в подающее кольцо 30 до тех пор, пока манжеты 27 и 28 не будут сжаты. Когда производят слив, вода из анкера проходит через обратный клапан в трубопровод 9.

Формула изобре тения

1.Анкерная крепь, включающая

способный к расширению под давлением жидкости трубчатый элемент, закрытый с обеих сторон посредством втулок с впускным отверстием на хвостовике, проходящем через втулку внутрь трубы,

отличающаяся тем, что, с целью упрощения процесса крепления, трубчатый элемент выполнен с аксиальной продольной складкой, размещенной внутри его полости с возможностью

распрямления под давлением жидкости.

2.Анкерная крепь по п. 1, отличающаяся тем, что размеры складки рассчитаны на увеличение диаметра трубчатого элемента по меньшей мере на 20% его первоначальной величины, а отверстие во втулке размещено аксиально,

3.Способ установки анкерной крепи, включающий введение трубчатого

элемента в скважину, подсоединение к его хвостовику нагнетательного трубопровода, нагнетание жидкости для распора трубчатого элемента в скважине и отсоединение от него трубопровода, отличающийся тем, что перед отсоединением трубопровода производят снятие давления в трубчатом элементе путем слива жидкости из него.

4. Устройство для установки анкерной крепи, включающее насос, нагнетательный трубопровод, щтангу с вентилем, который соединен с насосом, и присоединяемый к анкеру цилиндрический патрон с подающим каналом, отличающееся тем, что патрон выполнен в виде пустотелого корпуса с гнездом для хвостовика анкера, имеющим подающее кольцо и аксиально установленные, с обеих сторон кольцевые манжеты и поршня, который установлен в полости корпуса с возможностью аксиального перемещения подающего кольца и аксиального сжатия манжет

вдоль его продольной оси с прижатием ко втулке анкера, при этом канал соединен с поршневой камерой и аксиально с гнездом в промежутке между манжетами против аксиального отверстия

во втулке анкера, ког да ет ч хиосто- вик установлен в гнезде илгг она, в котором выполнена кольневля к/шавка для размещения в ней маижег и подающего кольца.

Изобретеиие относится к креплению гориых выработок и позволяет упростить процесс крепления. Для этого в пробуренную скважину вводят труб- чатьш элемент (ТЭ) I, закрытый с двух сторон посредством втулок с впускным отверстием на хвостовике (X) 3. К нему подсоединяют нагнетательный трубопровод (ТП) 9 и пропус- кают через него в ТЭ 1 жидкость. Под ее давлением размещенная внутри полости ТЭ 1 складка распрямляется и ТЭ 1 расклинивается в скважине. Размеры складки рассчитаны на увеличение ТЭ 1 по меньшей мере на 20% его первоначальной величины. После распрямления складки в ТЭ 1 снимают давление путем слива жидкости и отсоединяют ТП 9. Установку анкерной крепи осуществляют устройством, состоящим из ТП 9 и связанного с насосом вентиля. К штанге анкера присоединен цилиндрический патрон в виде пустотелого корпуса 14 с гнездом для X 3 и установленного в нем поршня 21. Гнездо имеет подающее кольцо 30 и аксиально установленные с обеих его сторон кольцевые манжеты 26-29, установленные в кольцевых канавках 25. Под давлением жидкости поршень 21 аксиально перемещается и манжеты 27 и 23 прижимаются к X 3. Когда X 3 установлен в гнезде патрона подакнций канал 32 соединен с поршневой камерой и аксиально с гнездом в промежутке между манжетами 26-29 против аксиального отверстия 31 в X 3. 3 с.п. ф-лы, 10 ил. f J5 .г л «/ О) О4

Физ. 1

Фиг. 2

Фае. 5

Б-Б

42

Фиг. 5

16

Вид В

Г-Г

Фаз. б

ЦО 16 4i 1

Фаз. 7

50 28

J4 59 Ю 2 Фа$. 9

15 2Ь 21 28 21

Фиа.в

Фиа. 10