10.02.2015
216.013.2427

АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к горной промышленности, в частности к креплению горных выработок. Техническим результатом являются повышение надежности анкерного крепления мерзлых горных пород и исключение зависимости несущей способности анкерной крепи от температурного режима горной выработки. Устройство включает в себя полый анкер, в нижней части которого выполнена внешняя резьба, а в верхней части выполнено не менее двух разрезов на расстояние не менее 0,1 длины стержня. В верхней части полого анкера размещена плотно прилегающая к стенкам стержня цилиндрическая капсула, длина которой равна длине надрезов. Капсула изготовлена из легко разрушающегося материала и наполнена расширяющимся при твердении составом. В нижней части капсула зафиксирована металлическим диском, выполненным из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала анкера. Диск соединен с помощью жесткого стержня с резьбовой заглушкой, которая с помощью внутренней резьбы соединена с внешней резьбой анкерного стержня. 5 ил.
Основные результаты: Анкер для крепления горных выработок, включающий пустотелый анкерный стержень, предварительно разрезанный по длине, и размещенное в нем вещество, увеличивающее свой объем при твердении, отличающийся тем, что в нижней части анкера, выступающего из шпура в горную выработку, выполнена внешняя резьба, а разрезы выполнены только в верхней, замковой части анкера и сделано их не менее двух на расстоянии не менее 0,1 длины стержня, где размещена плотно прилегающая к стенкам трубы, цилиндрическая капсула, с расширяющимся при твердении с выделением большого количества тепла веществом, длина которой равна длине надрезов, причем в нижней части капсула зафиксирована металлическим диском, выполненным из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у материала анкера, и соединенного с помощью жесткого стержня с резьбовой заглушкой, размещенной в нижней части анкера за опорной плитой и соединенной внутренней резьбой с внешней резьбой анкерного стержня, при этом заглушка выполнена с возможностью замены, после окончания процесса твердения состава, обычной прижимной гайкой.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для анкерного крепления горных выработок в криолитозоне, а также может быть использовано в строительстве, например при сооружении тоннелей различного назначения, в том числе проходимых в предварительно замороженных дисперсных грунтах или породах. Анкер может быть использован для крепления горных выработок, пройденных в мерзлых дисперсных породах, прочностные характеристики которых существенно изменяются при оттаивании и промерзании.

Известна анкерная крепь (патент №2166092 опубликован 27.04.2001), в которой анкеры снабжены двумя гайками, соединенными с анкером одна левой, другая правой резьбами различного диаметра и выполненными фигурными со встречными скосами, между которыми установлена втулка из легко деформируемого упругого материала, например резиновая. Причем, геометрическая ось резьбовых соединений расположена эксцентрично геометрической оси гаек.

Недостатками данного изобретения являются сложность монтажа и технологии изготовления, а также недостаточная прочность закрепления анкера в шпуре.

Известен анкер (патент №2082008 опубликован 20.06.1997), замок которого состоит из клиновой пары с взаимно параллельными внутренними поверхностями, один клин которой выполнен на размещаемом в шпуре конце анкерного стержня, а второй является боковым клином, причем на анкерном стержне выполнен углубленный на его толщину паз, днище которого является продолжением клиновой поверхности анкерного стержня. При этом, часть бокового клина выполняют с возможностью вхождения в паз, а на сопрягаемых поверхностях элементов замка анкера делают выступы для ограничения их взаимного перемещения. Причем, торцевая стенка паза и сопрягаемая с ней сторона бокового клина выполняются параллельными, а торцевую часть бокового клина скашивают в направлении его перемещения при нагрузке анкера.

Недостатком данного изобретения является изменение несущей способности анкера при изменении температурного режима горных пород, например охлаждении в зимний период.

Известна анкерная крепь (патент №2011841 опубликован 30.04.1994), включающая штангу в виде пучка высокопрочной арматуры, на которой свободно надет цилиндрический распорный элемент из сплава металлов, обладающего свойством памяти формы, с расположенными по двум его сторонам трубами из пластического металла с внутренним диаметром, соответствующим диаметру штанги, и сквозными продольными прорезями. Трубы прижаты к распорному элементу посредством упоров, жестко соединенных со штангой. При этом, между одной из труб и одним из упоров на штангу установлена с возможностью смещения вдоль анкера цилиндрическая втулка, выполненная в виде патрубка с фланцем, а на патрубке втулки размещена резиновая бочкообразная оболочка с возможностью опирания одним концом на фланец, а другим - на упор.

Недостатком данного изобретения является высокая себестоимость, сложность изготовления, а также изменение несущей способности анкера при изменении температурного режима горных пород, например охлаждении в зимний период.

Известен анкер (патент №2009328 опубликован 15.03.1994), включающий трубчатый стержень с косым продольным разрезом, края которого соединены с нахлестом, распорные тела в виде шаров, размещенные в полости стержня, и опорную плиту. Причем, в соединении с нахлестом косой край разреза трубчатого стержня размещен на его внешней стороне, а косой край разреза трубчатого стержня выполнен ступенчатым.

Недостатком данного изобретения является уменьшение несущей способности анкера при изменении температурного режима горных пород, например охлаждении в зимний период.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является анкерная крепь, (патент №2081332 опубликован 28.07.1994) (прототип), включающая пустотелый анкерный стержень с продольной щелью, выступом для поддержания опорной плиты, опорную плиту и размещенное в анкерном стержне вещество, способное увеличивать свой объем при кристаллизации. При этом конструкция снабжена пробкой и буртиком для ее удержания, выполненным на устьевом конце стержня, а вещество, способное увеличивать свой объем при кристаллизации, состоит из сыпучего и жидкого компонентов, причем анкерный стержень заполнен сыпучим компонентом с возможностью его пропитки жидким компонентом непосредственно перед установкой.

Недостатком данного изобретения является большой расход компонентов, невозможность использования при отрицательных температурах воздуха и горных породах, а также снижение несущей способности трубчатого анкера из-за нарушения его целостности разрезом по всей длине.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности анкерного крепления мерзлых горных пород и исключение зависимости несущей способности анкерной крепи от температурного режима горной выработки.

Технический результат достигается тем, что в цельном полом анкерном стержне, в нижней части выполняют внешнюю резьбу, а в верхней части выполняют разрезы на расстояние не менее 0,1 длины стержня и делают их не менее двух. В верхней части полости размещают плотно прилегающую к стенкам стержня цилиндрическую капсулу, длина которой равна длине надрезов. Капсулу изготавливают из легко разрушающегося материала и наполняют расширяющимся при твердении с выделением большого количества тепла веществом, например суспензией на основе оксида кальция. В нижней части капсула фиксируется металлическим диском, выполненным из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала анкера. Диск соединяют с помощью жесткого стержня с резьбовой заглушкой, которую с помощью внутренней резьбы соединяют с внешней резьбой анкерного стержня, прижимая к опорной плите. После окончания процесса твердения материала в анкере заглушку с диском снимают и заменяют обычной прижимной гайкой.

Устройство реализуется следующим образом. Крепят с помощью анкеров горную выработку, пройденную в дисперсных горных породах и эксплуатируемую при переменном тепловом режиме. Максимальная глубина оттаивания в кровле выработки составляет 0,6 метра. Для анкерования мерзлых горных пород используем пустотелую трубу из упругого материала, например стальную, длиной 1 метр, на которой предварительно в верхней части выполняем четыре взаимно перпендикулярных надреза на расстоянии 0,1 от общей длины трубы, т.е. 10 см. На нижнем конце анкера выполнена резьба, на длину, обеспечивающую надежное крепление прижимной гайки для удержания опорной плиты. В месте надрезов, в полости трубы размещаем плотно прилегающую к стенкам стержня цилиндрическую капсулу, длиной 10 см, т.е. равной длине надрезов, выполненную из легко разрушающегося материала, например полиэтилена. Капсулу, непосредственно перед установкой, заполняем расширяющимся при твердении с выделением большого количества тепла материалом (РТМ), например невзрывчатым разрушающимся составом НРС-2.

НРС-2 содержит измельченный оксид кальция из обожженных известняка и гипса, дополнительно содержит хлорид кальция, хлорид алюминия и денатурированный этиловый спирт при соотношении компонентов масс, хлорид кальция 0.7-7.8; хлорид алюминия 0.5-4.5; денатурированный этиловый спирт 1.0-13.0; оксид кальция из обожженного известняка и гипса - остальное. Собранный таким образом анкер устанавливают в шпур. На нижний конец анкера, выступающий из шпура в горную выработку, надевается фланцевая коническая шайба и забивается до контура выработки, обеспечивая временное закрепление анкера в шпуре до полного расклинивания и затвердевания РТМ в замке анкера. На нижнюю часть анкера устанавливают опорную плиту, которую удерживают с помощью накручивающейся на внешнюю резьбу анкера заглушкой, которая, в свою очередь, соединена с помощью жесткого стержня с металлическим диском, выполненным из материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала анкера, например, выполненным из медного сплава. Длину стержня подбирают таким образом, чтобы диск в полости трубы удерживал капсулу от выпадения. В рассматриваемом случае, около 0,9 м. Диаметр диска выбирают таким образом, чтобы он плотно прилегал к внутренней стенки трубы. Закрепление анкера в шпуре с помощью РТМ происходит следующим образом. В результате твердения состав существенно увеличивается в объеме и разрывает полиэтиленовую капсулу. При этом, выдавливанию состава в трубу препятствует металлический диск, который при нагревании надежно расклинивается в трубе, т.к. имеет больший коэффициент линейного расширения. Кроме того, он жестко соединен с заглушкой, навинченной по резьбе на анкер, что служит дополнительным упором, препятствующим выдавливанию РТМ в трубу. За счет выделения большого количества тепла вокруг замка анкера образуется талая зона, прочность пород в которой намного ниже, чем у мерзлых. Одновременно с прогревом и оттаиванием пород идет процесс расширения материала. Это приводит к нарастанию давления на стенки анкерного замка - разрезанной части трубы, которое через 6-24 часов твердения (зависит от состава) развивает напряжение, превышающие прочность талых пород в месте надреза трубы. Т.е. происходит раскрытие надрезанной части анкера и перемещение «лепестков» за пределы шпура. Таким образом, в верхней части трубы получается конус, верхний диаметр которого больше диаметра шпура. Степень раскрытия зависит от прочности талых пород и может достигать 30-70%. После окончания процесса твердения происходит обратное замерзание оттаявшей зоны, что обеспечивает надежное закрепление анкера в шпуре. После окончания процесса твердения РТМ, заглушку с диском снимают и заменяют обычной прижимной гайкой. Таким образом, достигается многократное использование устройства для удержания РТР в трубе. В зависимости от необходимой прочности закрепления анкера в шпуре разрезов может быть больше или меньше, что определяется расчетным путем, либо физическим моделированием. Но, не менее двух, чтобы была возможность раскрытия трубы в верхней части анкера. Характерной особенностью предлагаемого анкера является то, что при эксплуатации выработок с переменным тепловым режимом, прочность закрепления замка анкера в шпуре практически не изменяется. Для надежной эксплуатации анкера, как показывает практика эксплуатации горных выработок в криолитозоне, длина анкера должна быть минимум на 30% больше, чем максимальная глубина оттаивания пород в кровле выработки.

Конструкция и принцип работы анкера поясняется фигурами 1-5.

На фиг.1 показан анкер - 1, вставленный в шпур - 2, закрепленный в шпуре с помощью втулки - 3, содержащий капсулу с РТМ - 4, имеющий четыре разреза - 5, равные по длине капсуле, которая прижата диском - 6,соединенным с помощью стержня - 7, с заглушкой - 8, навинченной по резьбе - 9 на анкер, до опорной плиты - 10. На фиг.2 показан разрез анкера по сечению A-A. На фиг.3 показан вид анкера по направлению разреза B-B. На фиг.4 показан вид анкера после затвердевания расширяющего состава (РТМ), на котором видно, что после расширения и затвердевания РТМ образовался прочный замок, удерживающий анкер в шпуре. Кроме того, поскольку заглушка больше не нужна, то вместо нее использована прижимная гайка -11, которой заменили заглушку. Это позволяет многократно использовать заглушку с диском при креплении выработки анкерами. На фиг.5 показан вид анкера по направлению C-C.

Отличиями анкера является то, что вместо всего заполнения полости анкера РТМ, заполняется всего лишь его небольшая часть, а разрезы выполняется не один, а как минимум два, и не на всю длину, а только на замковую часть анкера, что повышает его прочность и несущую способность. Еще одним отличием является то, что при установке используется многоразовое устройство, не позволяющее РТМ распространиться по трубе и обеспечивающее формирование замка анкера, путем изгиба частей трубы в местах надреза, на величину, большую, чем диаметр шпура.

Настоящие отличия от известных устройств являются существенными, так как только с их помощью достигается цель изобретения: повышение надежности крепления горных выработок в дисперсных породах криолитозоны путем достаточно прочного закрепления анкера в шпуре независимо от температурного режима горных пород.

Анкер для крепления горных выработок, включающий пустотелый анкерный стержень, предварительно разрезанный по длине, и размещенное в нем вещество, увеличивающее свой объем при твердении, отличающийся тем, что в нижней части анкера, выступающего из шпура в горную выработку, выполнена внешняя резьба, а разрезы выполнены только в верхней, замковой части анкера и сделано их не менее двух на расстоянии не менее 0,1 длины стержня, где размещена плотно прилегающая к стенкам трубы, цилиндрическая капсула, с расширяющимся при твердении с выделением большого количества тепла веществом, длина которой равна длине надрезов, причем в нижней части капсула зафиксирована металлическим диском, выполненным из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем у материала анкера, и соединенного с помощью жесткого стержня с резьбовой заглушкой, размещенной в нижней части анкера за опорной плитой и соединенной внутренней резьбой с внешней резьбой анкерного стержня, при этом заглушка выполнена с возможностью замены, после окончания процесса твердения состава, обычной прижимной гайкой.
АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 159.
20.05.2013
№216.012.4142

Комплекс для проходки выработки метрополитена круглого поперечного сечения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для проходки горных выработок. Техническим результатом является повышение надежности работы комплекса, исключение возможности скопления у забоя горной массы, образующейся при проходке выработки, уменьшение трудоемкости обслуживания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482276
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.09.2013
№216.012.6716

Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов

Способ включает наложение вибрационными устройствами низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону металла в процессе сварки. Наложение низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону осуществляют с частотой, равной частоте собственных колебаний участка трубопровода со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492037
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c8a

Система управления турбоагрегатом

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами и направлено на обеспечение их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от изменения характеристики трубопровода. Система управления включает центробежный насос, электродвигатель, блок изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493437
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.11.2013
№216.012.7e8e

Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью

Изобретение относится к горному делу и предназначено для проведения выработок в неустойчивых породах при строительстве метрополитенов с обеспечением сохранности поверхностных сооружений. Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью в слабоустойчивых породах содержит рабочий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498071
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.8038

Высокодинамичный бездатчиковый асинхронный электропривод с непосредственным управлением моментом

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах различного отраслевого применения, построенных на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Технический результат заключается в снижении пульсаций электромагнитного момента за счет обеспечения плавного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498497
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.01.2014
№216.012.981a

Коронка для направленного механического бурения льда

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для искусственного искривления с отбором керна скважины, пробуренной в ледовых массивах Арктики и Антарктики. Обеспечивает расширение возможностей устройства и повышение надежности проведения ствола скважины в проектном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504637
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9852

Электроприводная перекачивающая станция на морской платформе

Изобретение относится к транспортировке многофазной углеводородной смеси по трубопроводам, проложенным по морскому дну. Перекачивающая станция на морской платформе содержит контейнер. Контейнер разделен на три отсека. Во втором отсеке установлен электродвигатель, ротор которого установлен на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504693
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c98

Стенд для исследования энергообмена при разрушении

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд для исследования энергообмена при разрушении содержит корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги, одним концом связанные с захватами, привод вращения, возбудитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505794
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9c99

Стенд для ударных испытаний образцов

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит основание, закрепленную на основании направляющую трубу, выполненную с двумя параллельными вертикальными участками, соединенными в нижней части между собой коленом, шаровой ударник, размещенный в первом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505795
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.03.2014
№216.012.ac92

Способ возведения сейсмостойкой бетонной крепи

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок в сейсмоопасных районах или при ведении горных работ на удароопасных месторождениях. Техническим результатом является повышение сейсмоустойчивости бетонной крепи. Способ возведения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509893
Дата охранного документа: 20.03.2014
Показаны записи 1-10 из 196.
20.05.2013
№216.012.4142

Комплекс для проходки выработки метрополитена круглого поперечного сечения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для проходки горных выработок. Техническим результатом является повышение надежности работы комплекса, исключение возможности скопления у забоя горной массы, образующейся при проходке выработки, уменьшение трудоемкости обслуживания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482276
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.09.2013
№216.012.6677

Способ оценки склонности к риску

Изобретение относится к области медицины, а именно к оценке психофизиологических качеств горноспасателей, и может быть использовано в отраслях, связанных с опасным производством. Перед началом операций определяют силу электрокожного раздражения индивидуально для каждого испытуемого по реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491878
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6716

Способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов

Способ включает наложение вибрационными устройствами низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону металла в процессе сварки. Наложение низкочастотных колебаний на сварной шов и околошовную зону осуществляют с частотой, равной частоте собственных колебаний участка трубопровода со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492037
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6c8a

Система управления турбоагрегатом

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами и направлено на обеспечение их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от изменения характеристики трубопровода. Система управления включает центробежный насос, электродвигатель, блок изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493437
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.10.2013
№216.012.726b

Ленточно-канатный конвейер с промежуточными приводами

Конвейер содержит ленту и размещенный внутри ее контура тяговый контур из двух канатов (3, 4), опирающийся на грузонесущей ветви (1) ленты на ролики (5,6) с ребордами. Борта грузонесущей ветви ленты опираются на наклонные ролики (7, 8) с формированием желобчатого профиля ленты. Канаты нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494948
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.7ab6

Способ определения астрономического азимута и широты по неизвестным звездам

Изобретение относится к области астрономо-геодезических измерений и может быть использовано для определения по звездам астрономических азимутов направлений на земные ориентиры для решения разнообразных задач инженерной геодезии. Способ определения астрономического азимута и широты по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497076
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d44

Головной однобарабанный привод ленточного конвейера с прижимной лентой

Привод содержит огибаемый конвейерной лентой (1) приводной барабан (2) с разгрузочной воронкой (3) и прижимную ленту (4), контур которой размещен под приводным барабаном с размещением отклоняющего барабана (5) в зоне сбегания конвейерной ленты с приводного барабана. Корпусы (6) подшипников...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497741
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e88

Способ разработки пластов полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых лавами, оборудованными очистными механизированными комплексами. Способ разработки пластов полезных ископаемых включает разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498065
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e8e

Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью

Изобретение относится к горному делу и предназначено для проведения выработок в неустойчивых породах при строительстве метрополитенов с обеспечением сохранности поверхностных сооружений. Комплекс для проведения коротких выработок с тюбинговой крепью в слабоустойчивых породах содержит рабочий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498071
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e8f

Способ комбинированной забутовки закрепного пространства

Изобретение относится к области строительства горных выработок в сложных инженерно-геологических условиях с повышенными смещениями массива или со значительным горным давлением, а также тоннелей различного назначения в аналогичных условиях. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498072
Дата охранного документа: 10.11.2013

Похожие РИД в системе