Комбинированная крепь Советский патент 1992 года по МПК E21D11/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к средствам крепления подземных горных выработок, проведенных на глубоких горизонтах преимущественно в слабых породах.

Известна анкерно-рамная крепь, включающая жесткие анкеры, податливую арку и прижимные устройства.

Прижимные устройства, обеспечивающие совместную работ/ жестких анкеров и податливой арки, выполнены в виде скобы с клином, установленным в прорезях на ее конце, скоба закреплена на анкере при помощи втулки, навинченной на его выступающий конец. Недостатком крепи является то, что сопротивление жестких анкеров, соединенных с податливой аркой не регулируется в процессе работы крепи, что приводит к разрушению хомутор и звеньев крепи и к потере его работоспос )6ности.

Наиболее близкой к заявленной по технической сущности и достигаемому результату является рчмно-анкерная крепь. Крепь включает податливую раму, соединенные планки и анкеры, жестко закрепленные в породном массиве, и навинченные на выступающие в выработку части анкеров цилиндрические стержни с кольцевыми выступами в виде приливов на наружной поверхности, причем цилиндрические стержни в местах соединения с концами анкеров имеют размещенные на внешней поверхности режущие втулки с продольными прорезями и наружной конической резьбой, а гайки навинчены на коническую резьбу втулок.

Соединительные планки выполнены жесткими и связывают податливую арку и анкеры в единую грузонесущую конструкцию.

Недостатком крепи является нестабильная, скачкообразная работа узлов податлиVJ

00

СО

00

вости арки и цилиндрических стержней с приливами, срезаемыми режущими втулками. Это объясняется тем, что между срезаемыми приливами имеется определенный зазор и после срезания предыдущего кольцевого прилива режущая втулка под влиянием давления пород свободно падает на ниже расположенный прилив и ударяет по нему. При ударе режущая втулка разрушается, что не обеспечивает достижение поставленной цели.

Недостатком является и то, что выступающие в выработку части анкеров загромождают выработку, что не позволяет эффективно использовать всю площадь поперечного сечения. При условии, что выступающие части анкеров имеют длину 0,4 м, неиспользуемая площадь поперечного сечения выработки равна 30-40% от площади выработки в свету.

Целью изобретения является повышение эффективности крепи за счет улучшения условий взаимодействия арки с анкерами и обеспечения стабильности работы узлов податливости.

На фиг. 1 изображена комбинированная податливая крепь, общий вид; на фиг. 2 - податливый анкер с регулируемым сопротивлением; на фиг. 3 - прижимное устройство; на фиг. 4 - хомут узла податливости; на фиг. 5 - прижимна-я планка хомута; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 2.

Комбинированная крепь содержит податливую арку из звеньев 1, 2,соединенных в узлах податливости 3 прижимные устройства 4 и податливые анкеры регулируемого сопротивления 5 (см, фиг. 1). Анкер 5 содержит гильзу б с цилиндрическим каналом 7 и цилиндрическое расширение со стороны дна гильзы 8 (см. фиг. 2). На сопряжении цилиндрического канала 7 и цилиндрического расширения 8 выполнен уступ 9. Толщина уступа 9 определяет первоначальную толщину стружки, срезаемой с внутренней поверхности канала гильзы резцами 10. Резцы 10 жестко закреплены по внешнему периметру полого анкерного стержня 11. Режущие лезвия 12 резцов 10 выполнены из режущей стали и обращены в направлении- их перемещения и имеют угол заточки, обеспечивающий срезание слоя металла 9 при их движении в канале гильзы 7. На концевой части полого анкерного стержня 11 выполнено конусное расширение 13, содержащее продольные разрезы 14 (см. фиг. 6). В конусном расширении 13 анкерного стержня 11 установлен усеченный полый конус 15. Конусность усеченного полого конуса 15 на 3-5 градусов меньше конусности конусного расширения 13 на конце анкерного стержня

11, в связи с чем контакт усеченного полого конуса 15 с конусным расширением 13 осуществляется по поверхности одной окружности, от которой берет начало конусное

расширение 13, Меньший диаметр усеченного полого конуса 15 на 5-7 мм меньше внутреннего диаметра полого анкерного стержня 11, а больший его диаметр превышает внутренний диаметр полого анкерного

0 стержня 11 на 3-5 мм.

Усеченный полый конус 15 закрепляют на резьбе 16, выполненной на концевой части тяги 17, установленной в полом анкерном стержне 11. При перемещении

5 усеченного полого конуса 15 в конусном расширении 13 концевая часть анкерного стержня 11 расширяется, так как содержит продольные разрезы 14, не препятствующие раздвижке конусного расширения 13.

0 При раздвижке конусного расширения 13 резцы 10, закрепленные на внешней поверхности полого анкерного стержня 11, прижимаются к стенкам цилиндрического расширения 8 и толщина уступа 9, опреде5 ляющая толщину срезаемого слоя металла, увеличивается. Для срезания уступа большой толщины требуется большая сила,при- ложенная к анкерному стержню 11.

При выдвигании усеченного полого ко0 нуса 15 из конусного расширения 13 резцы

10под влиянием отталкивающей силы, возникающей при резании металла, отжимаются к центру гильзы 7 и при этом толщина срезаемого слоя металла 9 уменьшается.

5 Для срезания слоя металла малой толщины требуется малая сила, приложенная к полому анкерному стержню 11.

На концевой части анкерного стержня

11выполнена резьба 18 и установлена гайка 0 19. На концевой части тяги 17, выдвинутой

из анкерного стержня 11, выполнена резьба 20, на резьбе 20 установлена гайка 21, закрепленная на торце анкера 11 электросваркой. При сборке анкера 5 анкерный

5 стержень с прикрепленными к нему резцами 10 и усеченным конусом 15, установленным на тяге 17, вводят в цилиндрическое расширение со стороны донной части гиль- ; зы 6 так, чтобы резцы 10 опирались на уступ

0 9. Затем на концевую часть анкерного стер- . жня 11 навинчивают гайку 19 и прижимают резцы 10 к уступу 9. После этого в данной части гильзы 6 закрепляют, например, электросваркой, днище 22 с хвостовиком 23, ко5 торый закрепляют в днище 22 на резьбе. Гильзу 6 анкера 5 изготавливают из стали или другого материала. Длина гильзы соответствует величине податливости анкера 5 Величину податливости анкера 5 определяют по действующей в отрасли методике Сопротивление анкера выбирают в зависимости от конкретных условий разработки, определяющих давление на крепь.

Прижимное устройство 4 выполне но гибким, например, из отрезка троса 24, концы которого скреплены, причем на обе ветви троса 24, диаметром 8-10 мм, свободно насажены обоймы 25 (см. фиг. 3). Гибкое прижимное устройство улучшает условия взаимодействия арки с анкерами. Узел податливости 3 образован нахлесткой концов звеньев 1, 2 и скрепления их хомутами 26 с планкой 27 и гайками 28. Хомут 26 снабжен гильзами 29, установленными со стороны днища звена крепи (см. фиг. 4). Прижимная планка 27 хомута 26 выполнена из цилиндрического стержня с отверстиями 30. На планке 27 установлены гильзы 31 (см. фиг. 5). Конструкция хомута 26 и прижимной планки 27 не препятствуют равномерному проскальзыванию звеньев 1, 2 в узлах податливости 3, так как усилие трения между хомутом 26, планкой 27 и звеньями 1, 2 заменено на усилие качения.

Монтаж комбинированной крепи в проходческом забре начинают с установки податливой арки 1.

Шпуры для установки в них анкеров 5 пробуривают на расстоянии 5-10 м от проходческого забоя, располагая их по периметру выработки по обе стороны профиля арки, вблизи узлов податливости 3 на расстоянии 300-400 мм от торцов звеньев 1, 2. В пробуренный шпур помещают ампулы с клеящим составом, заводят анкер 5 в сборе хвостовиком 23 к данной части шпура. После приклеивания хвостовика к стенкам шпура на концевую часть анкерного стержня 11, выступающего в выработку, устанавливают гибкое прижимное устройство 24 и завинчивают гайки 19, при этом звенья 1, 2 прижимаются к стенкам выработки.

Работа предлагаемой крепи осуществляется следующим образом. Давление смещающихся пород передается на звено 1 арки. Давление по длине звена распределено неравномерно. Под влиянием неравномерного давления на значительную величину смещаются звенья крепи в том узле податливости, который подвержен большему давлению. Для выравнивания смещения звеньев в узлах- податливости увеличивают сопротивление ликеров 5, для чего вращают тягу 17 зя выступающую в выработку концевую часть против часовой стрелки и при этом усеченнии полый конус 15 втягивается в конусное rw ширение 13, диаметр которого увеличир стоя.и резцы

10, жестко закрепленные на анкерном стержне, прижимаются к стенкам гильзы 6, увеличивая при этом толщину срезаемого слоя металла. Если прилагаемая сила к анкерно- 5 му стержню 11 мала, то с мещение звеньев 1, 2 в узле податливости 3 замедляется до скорости, с которой смещаются звенья в смежном узле податливости. При этом смещение звеньев в узлах податливости вырав0 нивается. Скорость смещения звеньев 1, 2 в узлах податливости 3 контролируют, замеряя расстояние между торцами звеньев в узлах податливости. Сопротивление анкера 5 уменьшают, вращая тягу 17 по часовой

5 стрелке, при этом усеченный полый конус 15 выдвигается из конусного расширения 13 и отталкивающая сила, возникающая при резании металла в уступе 9 резцами 10,-отжи0 мает резцы 10 к центру гильзы 6, за счет чего толщина срезаемого слоя металла уменьшается, что приводит к увеличению скорости смещения резцов и связанных с ними, посредством тяги 17 и гибких прижимных уст5 ройств 4, звеньев арки 1.

Формула изобретения Комбинированная крепь, включающая податливую арку и взаимодействующие с ней посредством контактирующих с дни0 щем спецпрофиля арки скоб анкеры, каждый из которых имеет стержень с гайкой и узел податливости регулируемого сопротивления с резцами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности кре5 пи за счет улучшения условий взаимодействия арки с анкерами и обеспечения стабильной работы их узлов податливости, узел податливости каждого анкера выполнен в виде гильзы с цилиндрическим кана0 лом, при этом канал со стороны дна гильзы имеет увеличенный диаметр, а сопряжение каналов - форму уступа, причем узел податливости снабжен тягой с гайками и скрепленным с верхним концом тяги конусом, а

5 каждый анкерный стержень выполнен из двух частей, одна из которых жестко скреплена с дном гильзы, а другая выполнена полой и размещена внутри цилиндрическо- го канала, причем полая часть имеет на кон0 це конусное расширение с продольными разрезами, при этом тяга установлена внутри полой части анкерного стержня, а резцы на внешней поверхности его конусного расширения выполнены с возможностью вэаи5 модействия последнего с конусом тяги, а резцов - с уступом, причем скобы выполнены гибкими и имеют на контактирующих с днищем спецпрофиля арки частях свободно насаженные на них обоймы.

Ј

n

1 oo

OJ

17

ЙВТОРЫ:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления выработок. Цель - повышение эффективности крепи за счет улучшения условий взаимодействия арки с анкерами (А) и обеспечения стабильной работы их узлов податливости. Узел податливости регулируемого сопротивления каждого А выполнен в виде гильзы (Обе цилиндрическим каналом 7 и расширением 8, которые в месте сопряжения имеют уступ 9. Каждый А состоит из двух частей (Ч), путем Ч 23 жестко скреплена с дном Г 6, а другая выполнена полой и размещена в Г 6, а на конце имеет конусное расширение 13 с продольными разрезами. Внутри Ч 11 размещена тяга с гайками на концах и конусом 15. На Ч 13 установлены резцы 10, которые своими Ч 12 взаимодействуют с уступом 9. Для соединения арок с А служат гибкие скобы, имеющие на контактирующих с днищем спецпрофиля арки свободно насаженные на них обоймы. 6 ил.

±ЗСЗ

Фиг. А

«Риг. 3

I

2Ъ

Фиг. 5

14

Фиг. 6

по fl-fl

1S