Результат интеллектуальной деятельности: НАТЯЖНОЕ УСТРОЙСТВО КАНАТНОГО АНКЕРА

Предложение относится к горной промышленности, в частности к анкерам глубокого заложения при креплении контура горных выработок.

Известен канатный анкер [1], включающий опорную муфту, соединенную с канатом в осевом отверстии (посредством клиновой втулки), соединенную резьбой со стержнем хвостовика анкера.

Этот канат находит широкое применение для подвески монорельсовых дорог к кровле горных выработок, а также для до упрочнения кровли эксплуатируемых выработок, когда непосредственная кровля разрушена и в ней не удается забурить шпур диаметром 25-30 мм, удается забурить шпур диаметром 43 мм и больше, в котором может разместиться муфта анкера. Недостаток анкера состоит в том, что внешняя поверхность не содержит резьбы и гайки для осуществления предварительного натяжения анкера. При невозможности размещения муфты в шпуре диаметром 25-30 мм необходимость в резьбе и гайке на внешней поверхности очевидна.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является натяжное устройство канатного анкера [2], включающее муфту, соединенную с канатом в осевом отверстии, содержащей на внешней поверхности резьбу с гайкой.

Недостаток данного решения состоит в следующем. При ампульном способе закрепления анкера посредством буровой машины путем осевой подачи и вращения по мере внедрения анкера в шпур на конечном интервале растет сопротивление осевой подаче и крутящему моменту. В результате канат изгибается и уходит из-под нагрузки, что замедляет и усложняет процесс введения анкера в шпур на последнем (300-400 мм) интервале.

Другой недостаток состоит в сложности конструкции, обусловленной необходимостью содержания в торце муфты болта для передачи крутящего момента от буровой машины через муфту на канат.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно - повысить изгибную жесткость каната на сопряжении с муфтой на интервале 300-400 мм, упростить конструкцию муфты, повысить эффективность эксплуатации канатного анкера.

Указанная цель достигается тем, что в натяжном устройстве канатного анкера, включающем муфту, соединенную в осевом отверстии с канатом посредством клиновой втулки, содержащей резьбу и гайку на внешней поверхности, в торце с канатом выполнена кольцевая проточка, в которой установлена направляющая, охватывающая канат, а на противоположном конце внешняя поверхность муфты выполнена шестигранной формы. Направляющая в кольцевой проточке, а также наружные пряди каната на клиновой втулке и на сопряжении с центральной прядью в осевом отверстии муфты зафиксированы металлизированной шпаклевкой.

Введение направляющей необходимо для предотвращения изгиба каната на интервале 300-400 мм от устья шпура до опорной муфты, где наблюдаются максимальные осевые усилия и крутящий момент при ампульном способе закрепления каната в шпуре диаметром 25-30 мм. Размещение направляющей в кольцевой проточке муфты, ее фиксация в ней металлизированной шпаклевкой объясняется упрощением технологии соединения направляющей с муфтой по сравнению с резьбовым соединением, которое, кроме того, ослабляет по прочности тонкое тело направляющей.

Придание шестигранной формы концу внешней поверхности муфты необходимо для передачи крутящего момента от буровой машины через муфту на канат. При этом ликвидируется болт, который вкручивался во внутреннюю резьбу осевого отверстия муфты и был предназначен для передачи крутящего момента. Так как муфта изготавливается литьевым способом, то придание концу внешней поверхности муфты шестигранной формы не осложняет технологию изготовления муфты в отличие от изготовления отдельной детали (болта) токарным способом.

Фиксация металлизированной шпаклевкой наружных прядей каната на поверхности клиновой втулки и на сопряжении с центральной прядью в осевом отверстии муфты необходима для создания некоторого объемного напряженного состояния вокруг прядей в отличие от линейных по двум узким полоскам. Это повышает предел прочности прядей каната на 4÷5%. Введение шпаклевки делает клиновой способ соединения муфты с канатом надежным, технологичным и более надежным по сравнению с цанговым соединением.

Сущность предложения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен осевой разрез натяжного устройства.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.

Натяжное устройство включает муфту 1, соединенную в осевом отверстии посредством клиновой втулки 2 с канатом 3. Торец муфты 1, в который входит канат 3, выполнен с кольцевой проточкой, в которой установлена направляющая 4, охватывающая канат 3.

Внешняя поверхность муфты выполнена с резьбой, на которой размещена гайка 5. Самый конец 6 внешней поверхности муфты 1 выполнен шестигранной формы для передачи крутящего момента от буровой машины через муфту 1 на канат 3. Максимальное поперечное сечение шестигранника 6 конца муфты 1 меньше диаметра резьбы гайки 5. Направляющая 4 в кольцевой проточке муфты 1 зафиксирована от осевого перемещения относительно муфты металлизированной шпаклевкой. Этот способ фиксации надежней и дешевле резьбового. Резьбовой способ соединения ослабляет прочность направляющей на изгиб. Наружные пряди 7 каната 3 зафиксированы на поверхности клиновой втулки 2 и на сопряжении с центральной прядью 8 каната 3 в осевом отверстии муфты 1 металлизированной шпаклевкой 9. Металлизированная шпаклевка 9 создает в зазорах между прядями некоторое объемное напряженное состояние в прядях в отличие от линейных контактных. Это повышает прочность прядей канатов.

Работает натяжное устройство канатного анкера следующим образом. После бурения шпура, например, на глубину 5 м, в его устье вводят, к примеру, 3 ампулы с минеральной композицией или полиэфирной смолой. Далее торец каната 3 упирают в торец последней ампулы и досылают канатом ампулы до упора торца первой ампулы в забой шпура. Оставшийся вне шпура конец каната 3 с опорной муфтой 1 подсоединяют через переходник (не показано) к буровой машине. Шестигранное гнездо переходника взаимодействует с шестигранником 6 конца муфты 1, а стакан переходника с гайкой 5 для обеспечения устойчивого взаимодействия с муфтой 1.

Затем путем вращения и подачи буровой машины в шпур вводят канат. Канат с узлами уширения внедряется в содержимое ампул, перемешивая компоненты ампул. По мере внедрения каната в ампулы растет сопротивление вращению и подаче. На последнем интервале (300-400 мм) канат под действием увеличивающегося сопротивления подаче и крутящему моменту стремится изогнуться, подвергая направляющую трубу 4 изгибным напряжениям и осевым деформациям. Этому препятствует изгибная жесткость направляющей 4 и фиксация металлизированной шпаклевкой конца направляющей в осевой проточке муфты 1. В дальнейшем канат вместе с направляющей входит в шпур, а муфта в отверстие опорного элемента до упора в гайку 5. Далее переходник вместе с буровой машиной отсоединяют от муфты 1. Заменяют переходник. Подводят вновь буровую машину к муфте 1 и путем вращения гайки 5 осуществляют предварительное натяжение канатного анкера. После накручивания гайки 5 переходник и буровую машину отсоединяют от натяжного устройства. Ключом далее гайку дополнительно подкручивают, осуществляя предварительное натяжение канатного анкера. Далее канатный анкер работает в рабочем режиме. Неустойчивая часть массива передает нагрузку на канат 3 через опорную шайбу (подхват), гайку 5, муфту 1, клиновую втулку 2. При этом пряди 7 каната 3 благодаря отвержденной металлизированной шпаклевке по мере перемещения относительно муфты 1 под нагрузкой сближаются по радиусу. В промежутках между ними шпаклевка 9 подвергается деформациям. В шпаклевке 9 создается некоторое объемное напряженное состояние, передаваемое на пряди 7, 8 каната 3 в осевом отверстии муфты 1. При этом прочность прядей 7, 8 каната 3 увеличивается.

Таким образом, введенные признаки улучшают функциональные возможности канатного анкера. Введение направляющей трубы 4 повышает жесткость каната. Образование шестигранной поверхности муфты устраняет деталь - болт в натяжном устройстве, а введение металлизированной шпаклевки повышает прочность прядей каната, упрощает технологию соединения направляющей с муфтой.

Источники информации

1. Патент 2178082 (Заявка 99117674. 10.01.2002 г. Бюл. №1).

2. Свидетельство 29749 (Заявка №2000131814. 27.05.2003. Бюл. №15).