Результат интеллектуальной деятельности: БЕЗЗАМКОВЫЙ АНКЕР

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

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является беззамковый анкер (см. SU 1601384, E21D 21/00, 1990), включающий штангу с хвостовиком и установленные на хвостовике опорную плиту, шайбу и натяжную гайку, отличающийся тем, что с целью сокращения времени на установку и извлечение анкера, хвостовик штанги отогнут под острым углом в сторону от ее продольной оси, а на поверхности штанги имеются опорные участки с зазубринами, один из которых расположен вплотную к отгибу с его стороны, а другой - диаметрально относительно первого участка глубинном конце штанги, при этом шайба выполнена косой, а опорная плита - с упорным цилиндрическим выступом, размещенным наклонно на внутренней поверхности плиты, причем угол отгиба хвостовика равен

где f_тр - коэффициент трения штанги по породе;

l - длина штанги до места отгиба хвостовика, м;

d - расстояние от места отгиба до центра примыкающего к нему участка с зазубринами, м.

Недостаток данной конструкции анкерной крепи заключается в том, что, несмотря на достаточно высокую несущую способность, необходимость расширения устьевой части каждого шпура для отгиба хвостовика штанги значительно увеличивает трудоемкость работ и не способствует к сокращению времени установки анкера.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в создании анкера упрощенной конструкции, обеспечивающей надежное крепление горных выработок без применения дополнительных крепежных устройств.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в конструкции анкера, удобного для его установки и извлечения, необходимого для его многократного использования.

Для решения поставленной задачи беззамковый анкер, включающий штангу с хвостовиком и установленные на хвостовике опорную плиту, шайбу и натяжную гайку, отличается тем, что с целью упрощения конструкции крепи и увеличения площади массива, поддерживаемой анкером, включает дополнительную штангу, при этом штанги выполнены гибкими и установлены под углом к поверхности выработки, перекрестие друг на друга, при этом распор штанг обеспечивается их затяжкой через шайбу натяжной гайкой до плотного прижатия опорной плиты к породе. Кроме того, для усиления сцепления штанги в шпуре поверхность штанг выполнена ребристой.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналога свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, создание надежной и удобной крепи горных выработок при помощи анкеров не сложной конструкции.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематически показан анкер, установленный в шпуре, на фиг.2 - опорная плита с приваренным на ней стержнем с наружной резьбой, натяжная гайка и шайба специальной формы.

Беззамковый анкер состоит из двух гибких штанг 1. На наружной части штанги установлена опорная плита с приваренным на ней стержнем с наружной резьбой 2 и проемами для штанг, шайба специальной формы 3 и натяжная гайка 4. Перед установкой анкера пробуривают два шпура под углом к поверхности породы, при этом они направлены перекрестие друг на друга. После ввода анкера в шпуры на штанги устанавливают опорную плиту 2 и шайбу 3. Далее производят распор анкера путем затягивания натяжной гайкой 4 до плотного прижатия опорной плиты к породе. Для извлечения анкера ослабляют натяжную гайку 4, что дает возможность выпрямлять гибкие штанги и быстро их удалять из шпура.

Заявленное решение имеет следующие отличительные признаки:

- крепь выполнена в виде двух гибких штанг, установленных под углом к поверхности массива пород, и направленных перекрестие друг на друга;

- распор штанг обеспечивается затяжкой натяжной гайкой через шайбу специальной формы до плотного прижатия опорной плиты к породе;

- для усиления сцепления штанги с породой в шпуре они выполнены с ребристой поверхностью;

- при креплении породного массива анкерами предложенной конструкции не влияет характер их взаиморасположения, т.к. анкер заявленной конструкции создает равномерное распределение напряжений и способствует к гашению деформаций сдвига.

Пример конкретного выполнения. Вмещающие породы - песчаник плотностью γ=25,5 кН/м³ и коэффициентом крепости по Протодьяконову f=6. Радиус поперечного сечения штанги R=0,021 м. Глубина внедрения анкера в породу h=0,02 м. Длина штанги L=1,0 м. Угол наклона анкера α. Коэффициент трения штанги по породе f_тр=0,4. Угол наклона выработки α_о=0°. Параметр аппроксимации для конкретных типов горных пород, определяемый экспериментально, А=1,8·9,81 Н/м².

Определяем S - площадь соприкосновения анкера с породой:

Находим величину нормального усилия N:

Несущая способность анкера определяется по формуле

P=N(f_тp·cosα+sinα), kH

При α=30°:

P=214(0,4·cos30°+sin30°)=181,13 kH

Определяют площадь кровли (Fк), поддерживаемая одним анкером, по формуле:

При α=30°:

Допустим, что расстояние между рядами анкеров задано, Ly равно 1,5 м. Тогда расстояние между анкерами находится следующим образом:

Угол наклона шпура находят из соотношения: