Податливая анкерная крепь

Авторы патента:

Рубчевский Юрий Игоревич (RU)

Беляков Никита Андреевич (RU)

Петров Дмитрий Николаевич (RU)

Карасев Максим Анатольевич (RU)

E21D21/00 - Анкерные болты для крепления кровли, для крепления подошвы выработки или для защиты крепи шахтных стволов (дюбели, нагели и другие устройства, укрепляемые в отверстиях стен F16B 13/00)

Владельцы патента RU 2542067:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проходке выработок в породном массиве, склонном к повышенным смещениям контура. Техническим результатом изобретения является обеспечение податливости анкерной крепи с относительно постоянным сопротивлением. Податливая анкерная крепь включает закрепляемый в массиве анкер с наружным резьбовым концом, верхний опорный элемент и деформируемый элемент, фиксирующийся нижним опорным элементом. На выступающий конец стержня анкера устанавливается перфорированная в нижнем поясе трубка, которая фиксируется нижним опорным элементом. 4 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проходке выработок в породном массиве, склонном к повышенным смещениям контура. Целью изобретения является обеспечение работоспособности анкерной крепи при реализации смещений породного контура с относительно постоянным сопротивлением. Податливая анкерная крепь, включающая закрепляемый в массиве анкер с наружным резьбовым концом, верхний опорный элемент, деформируемый элемент, согласно изобретению, деформируемый элемент выполнен в виде перфорированной в нижнем поясе трубки, которая устанавливается на выступающий конец стержня анкера и фиксируется нижним опорным элементом.

Известен податливый анкер (патент РФ №2012817 от 15.05.1994). Сущность: анкер, имеющий штангу с конусообразным элементом на ее замковом конце, распорный шарик, опорную шайбу и натяжную гайку, снабжен в замковом конусообразном конце упорным выступом, ограничивающим перемещение шарика, причем усилие податливости регулируется диаметром распорного шарика.

Недостатками изобретения являются многодетальность и сложность конструкции.

Известен податливый анкер (патент РФ №2023885 от 30.11.1994), который обеспечивает податливость за счет регулируемого взаимодействия распорных шариков со стенками скважины. Анкер содержит штангу с конусообразным элементом и упорным буртиком в замковой части и распорные шарики. При этом конусообразный элемент штанги снабжен упорным буртиком, ограничивающим проскальзывание по нему распорных шариков при их внедрении в стенки скважины.

Недостатком изобретения являются сложность в установке таких анкеров. Также податливость в данном изобретении обеспечивается за счет регулируемого взаимодействия распорных шариков со стенками скважины, совместное действие которых невозможно в слабых, трещиноватых и нарушенных породах.

Известен податливый анкер (патент РФ №2116455 от 27.07.1998), имеющий штангу, распорный элемент, упорную шайбу и гайку. Штанга имеет плоский паз и продольные канавки. Она с противоположной пазу стороны выполнена с цилиндрической гладкой или рифленой поверхностью. Анкер снабжен размещенными в пазу установочным клином с распорным элементом. Начало наклонной плоскости клина выполнено с фаской для захода распорного элемента на клин, в конце наклонной плоскости - порог для ограничения проскальзывания распорного элемента, а на торце - установочный упор с установочным шипом.

Недостатками этого способа является низкая технологичность производства, невозможность регулирования сопротивления податливости. Также область применения данного анкера ограничивается клино-щелевыми анкерами.

Известна анкерная крепь (патент РФ №44350 от 10.03.2005), включающая грузонесущий стержень, втулку из минерального закрепителя в зазоре между стенками скважины и стержнем, опорные элементы и гайку вне скважины, отличается тем, что грузонесущий стержень снабжен дополнительно демпфирующим податливым элементом анкера в виде подхвата со сферической поверхностью и упругими полями, опертыми на поверхность затяжки кровли.

Недостатками этого способа являются сложность и дороговизна изготовления демпфирующего слоя, также сдерживающим фактором применения являются сложность монтажа податливого элемента анкера и низкая величина возможных смещений контура выработок.

Известна податливая анкерная крепь (патент РФ №2308600 от 20.10.2007), принятая за прототип. Крепь включает закрепляемый в массиве анкер с наружным резьбовым концом, опорный элемент, деформируемый элемент в виде закрепляемой на анкере насадки с внутренней резьбой и наружными выступами и деформирующий элемент в виде свободно насаженной на насадку проставки с торцевым круговым лезвием. При этом наружные выступы насадки деформируемого элемента выполнены продольными с несквозными канавками, расположенными на расстоянии от нижнего конца насадки с образованием сплошного опорного пояса для торцевого кругового лезвия с окружностью по контуру выступов, при этом днища несквозных канавок являются продолжением верхней цилиндрической части насадки и выполнены в виде направляющих поверхностей для торцевого кругового лезвия.

Недостатками указанного изобретения является сложность конструкции, весьма трудоемкая установка и низкие показатели максимально возможной реализации смещений породного контура. Также этот анкер является замковым, что существенно ограничивает его область применения.

Техническим результатом изобретения является обеспечение податливости анкерной крепи с относительно постоянным сопротивлением.

Технический результат достигается тем, что податливая анкерная крепь, включающая закрепляемый в массиве анкер с наружным резьбовым концом, верхний опорный элемент, деформируемый элемент, отличающийся тем, что деформируемый элемент выполнен в виде перфорированной в нижнем поясе трубки, которая устанавливается на выступающий конец стержня анкера и фиксируется нижним опорным элементом.

Для пояснения на фиг.1, 2, 3, 4 показана конструкция анкера с перфорированной трубкой. На фиг.1 и 2 показана конструкция установленного анкера, не вступившего в работу, на фиг.3 и 4 показан анкер после реализации полной величины смещений массива. Конструкция анкера с перфорированной трубкой состоит из следующих элементов: 1 - стержень анкера; 2 - верхний опорный элемент; 3 - перфорированная трубка; 4 - отверстие, обеспечивающие податливость элемента; 5 - нижний опорный элемент; 6 - натяжная гайка. На первом этапе в шпур производится установка стержня анкера (1) и производится закрепление анкера по стандартной технологии (железобетоном, стелеполимером, расклинкой и другими способами). После установки анкера (для железобетонных после набора первичной прочности скрепляющего состава) на стержень монтируется верхний опорный элемент (2). Наиболее подходящей является изогнутая опорная плитка, которая позволяет передавать нагрузку на элемент податливости - перфорированную в нижнем поясе трубку (3) в заданном направлении. При ровном контуре (комбайновая проходка, мелкошпуровое взрывание и другое) возможно использовать плоскую опорную плитку. Податливый элемент представляет собой трубку, диаметром на 5-10 мм больше диаметра стержня анкера.

Длина трубки выбирается на 30% больше предполагаемых расчетных смещений, которые определяются как разница предполагаемых смещений массива у контура выработки и смещений у забоя анкера. Толщина стенок трубки выбирается в зависимости от выбранного сопротивления работе в податливом режиме. Перфорация податливого элемента выполняется 12-ю отверстиями (4), диаметр которых вычисляется по формуле 1.

Расстояние между отверстиями равно их диаметру.

где d - диаметр отверстия, мм; D - диаметр трубки, мм.

Ось пояса перфорации должна находиться на высоте полутора диаметров отверстий (1,5 d) от нижней части трубки. Перфорация нужна для направления деформации трубки. Под податливым элементом устанавливается нижний опорный элемент (5) и вся конструкция затягивается натяжной гайкой (6). При задании предварительного натяжения необходимо затягивать натяжную гайку (6) до тех пор, пока трубка не начнет складываться по оси перфорации.

В условиях Яковлевского рудника используются сталеполимерные анкера длиной 1,8 м, которые предназначены для шпуров длиной 1,6 метра. Диаметр стержня анкера составляет 20 мм. Бурение шпуров производится телескопными перфораторами, установка (досылка ампул и стержня анкера в шпур) производится вручную с подмостей или механизированных платформ. Перемешивание состава ампул производится перфораторами. Предполагаемые смещения контура выработок сроком службы до 3 лет составляют 15 см, смещения массива у забоя шпура составляют 5 см. То есть расчетная величина смещений составляет 10 см. Длина трубки принята 13 см. Диаметр трубки 3 см. Величина отверстий перфорации составляет 4 мм.

Податливая анкерная крепь, включающая закрепляемый в массиве анкер с наружным резьбовым концом, верхний опорный элемент, деформируемый элемент, отличающаяся тем, что деформируемый элемент выполнен в виде перфорированной в нижнем поясе трубки, которая устанавливается на выступающий конец стержня анкера и фиксируется нижним опорным элементом.

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.

Фрикционный болт // 2533389

Изобретение относится к креплению горных выработок анкерными фрикционными болтами. Техническим результатом является повышение надежности работы фрикционного болта.

Композитный анкер // 2532553

Изобретение относится к области строительства, является крепежным средством и может быть применено при монтаже и установке элементов большого веса или элементов, подвергающихся высокой нагрузке для их фиксации относительно вертикальных или горизонтальных, предпочтительно бетонных, опор, таких как стены, потолочные перекрытиях или пол, в том числе для монтажа ограждений на объектах городской и пригородной инфраструктуры.

Крепь анкерная канатная высокой несущей способности // 2505678

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению горных выработок глубокого заложения, и может использоваться при креплении контура выработок, когда необходимая длина анкера превосходит высоту выработки.

Беззамковый анкер // 2504659

Изобретение относится к креплению горных выработок, а именно к анкерной крепи. Техническим результатом является получение конструкции анкера, удобного для его установления и извлечения, необходимого для его многократного использования.

Разрушаемая ампула с водосодержащим минеральным наполнителем для закрепления анкера в отверстии // 2495248

Изобретение относится к области строительства и горного дела и может быть использовано для закрепления анкера в отверстии. Техническим результатом является получение стабильных запроектированных механических свойств анкерной крепи путем доставки в рабочую зону водного компонента без потерь.

Анкер из композиционного материала // 2494255

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления кровли и боковых горных выработок при их прохождении. Техническим результатом является повышение надежности закрепления анкера, повышение его несущей способности, обеспечение возможности применения анкера для крепления горных выработок, пройденных в массиве полезного ископаемого, подлежащего выемке.

Распорный анкер // 2490470

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в креплении подземных горных выработок Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и безопасности работы анкера за счет отсутствия необходимости извлечения анкера и его элементов из шпура на всех этапах подвигания забоя горной выработки.

Способ изготовления армированного волокном анкерного штыря // 2486059

Изобретение относится к изготовлению пластикового анкерного болта, применяемого для крепления горных выработок. .

Анкерная крепь для горных выработок // 2484251

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к анкерному креплению горных выработок. .

Анкер (варианты) // 2558573

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для крепления горных выработок. Техническим результатом является повышение надежности установки анкера и снижение трудоемкости его подготовки к установке в скважине. Предложен анкер, содержащий деформируемую трубу, заполненную твердеющим веществом, которое при отвердении расширяется. При этом деформируемая труба навита на стержень и выполнена из проницаемого для используемой жидкости материала. Во втором варианте анкер включает деформируемую трубу, заполненную твердеющим веществом, которое при отвердении расширяется. При этом деформируемая труба заполнена водой, используемой в качестве указанного вещества, выполнена из непроницаемого для воды растягивающегося материала и навита на стержень. В третьем варианте анкер включает трубу, выполненную в виде свернутого в спираль листа, заполненную твердеющим веществом, которое при отвердении расширяется. При этом труба перфорирована и в ней размещены оболочки из проницаемого для используемой жидкости материала со смесью, образующей при взаимодействии с используемой жидкостью указанное вещество. В четвертом варианте анкер включает трубу, выполненную в виде свернутого в спираль листа, заполненную твердеющим веществом, которое при отвердении расширяется. В трубе размещены оболочки с водой, используемой в качестве указанного вещества, из непроницаемого для воды растягивающегося материала. Снижается трудоемкость подготовки анкера к установке его в скважине. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Расширяемый анкерный болт // 2592083

Группа изобретений относится к расширяемым трубчатым анкерам. Технический результат - повышение устойчивости анкера к действующим на него силам и коррозии. Анкер включает трубчатый анкерный болт. Производство анкерного болта содержит этапы, на которых вначале определяют длину и диаметр отверстия в породе. Обеспечивают вытянутую трубчатую часть. Обеспечивают вытянутое усиливающее средство. Вставляют усиливающее средство в трубчатую часть. Элемент, сформированный из двух частей, которые расположены вместе, одна внутри другой, помещают в формирующее устройство. Прикрепляют одну сторону элемента к концевой секции, в то время как вторую сторону элемента прикрепляют к концевой детали. Формируют продольный сгиб вдоль протяжения элемента. Формируют отверстие в концевой детали для соединения анкерного болта со сжатым веществом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

Композитный шахтный анкер // 2593665

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и, в частности, к анкерным крепям, и может найти применение для крепления контуров горных выработок. Технический результат - придание грузонесущему стержню дополнительного свойства с повышением его механической прочности. Композитный шахтный анкер включает грузонесущий стержень из композиционного материала на основе волокон и полимерного связующего. Этот анкер выполнен сплошным в поперечном сечении и имеет головную часть с винтовой канавкой и хвостовик. Хвостовик выполнен с резьбой и имеет гайку. При этом в состав полимерного связующего композиционного материала введены зерна ферромагнитного порошка. Эти зерна введены для обеспечения возможности удаления разрушенных при добыче угля частей грузонесущего стержня с помощью магнитных улавливателей. 2 ил.

Способ изготовления головной части канатного анкера // 2597911

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для производства элементов горной крепи для шахт, а именно канатных анкеров. Технический результат - возможность технологичного производства головной части канатных анкеров с любыми заданными параметрами длин шага фиксации. По способу отрезают от каната его часть необходимой длины. Осуществляют расплетение жил или прядей данного отрезка с одной стороны на определенную длину. Не менее одного цикла, включающего установку и фиксацию не менее одной дополнительной проволоки в точке разъединения жил или прядей каната, сплетают жилы или пряди отрезка каната на участке определенной длины. При этом обвивают этот участок снаружи дополнительной проволокой и фиксируют ее в конце участка путем пропускания между жилами или прядями каната. После проведения необходимого количества циклов закрепляют торцы жил или прядей каната и торца дополнительной проволоки с расплетенной стороны между собой. При этом в качестве дополнительной проволоки используют одну из жил каната. В случае использования нескольких дополнительных проволок обвивание каждой из них участка каната производят независимо от других. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство инжектирования смолы для бурильного устройства для установки анкерных болтов в грунт // 2600120

Группа изобретений относится к области установки анкерных болтов штанговой крепи в грунт/слои горной породы. Технический результат - повышение эффективности установки крепи за счет использования самонарезающегося анкерного болта на смоле с одностадийной установкой. Устройство инжектирования смолы в соединении с бурильным устройством содержит инжектор текучей среды, выполненный с возможностью гидравлического соединения с полой бурильной штангой бурильного устройства для инжектирования одной или нескольких текучих сред смолы в бурильную штангу. При этом предусмотрена возможность инжектирования смолы в шпур через бурильную штангу перед вставлением анкерного болта. Инжектор содержит соединительное средство, выполненное с возможностью вращения и соединения с бурильной штангой. В работе инжектор остается стационарным, когда бурильная штанга вращается. Соединительное средство имеет разъемное соединение с бурильной штангой и отделено от бурильного устройства. Соединительное средство содержит первый и второй герметичные подшипники. Они обеспечивают непроницаемое для текучей среды уплотнение между наружной поверхностью бурильной штанги и внутренней частью соединительного средства. При этом соединительное средство дополнительно содержит наружный кожух, вмещающий камеру смешивания внутри соединительного средства. Инжектор текучей среды дополнительно содержит фиксирующее средство, съемно прикрепленное к наружному кожуху и бурильному устройству. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Анкер для угольных шахт // 2611778

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к области упрочнения бортов выработок и груди забоев в монтажных камерах в период монтажа очистного механизированного комплекса с механическими исполнительными органами выемочных машин. Технический результат - удешевление стоимости анкеров, упрощение процесса их изготовления, а также повышение качества угля, отбиваемого механическими органами выемочных машин. Анкер для угольных шахт включает стержень в виде твердого тела цилиндрической формы с острым концом. Твердое тело стержня изготовлено из материала, содержащего мелкий уголь – штыб - в объеме 74,8 массовых долей, скрепленного фенолоформальдегидной смолой холодного отверждения СФЖ-3032 в количестве 20,6 массовых долей, отвердителем в виде 70%-ного водного раствора технической бензосульфокислоты в объеме 4,6 массовых долей. Противоположный конец стержня анкера относительно острого конца выполнен конусообразным с диаметром основания, как минимум, равным диаметру шпура. 1 ил.

Смесь ускорителей для отверждаемых пероксидами смесей смол, смесь смол, содержащая смесь ускорителей, строительный раствор реакционноспособных смол и двухкомпонентная система строительного раствора, содержащая строительный раствор реакционноспособных смол, а также ее применение // 2612502

Настоящее изобретение относится к смеси ускорителей для отверждаемых пероксидами смесей смол, которая содержит основной ускоритель (I) и соускоритель (II), причем основным ускорителем (I) является соединение формулы (I): а соускорителем (II) - соединение формулы (II-1) или (II-2): в которых R1 и R2 соответственно независимо друг от друга означают алкильную группу с одним или двумя атомами углерода, гидроксиалкильную группу с 1-3 атомами углерода или однократно или многократно этоксилированную или пропоксилированную гидроксиалкильную группу с 1-3 атомами углерода. Молярное отношение (I):(II) составляет от 1:1 до 5:1. Указанная смесь ускорителей применяется в качестве ускорителя для отвердителей на основе органических пероксидов для использования в двухкомпонентных системах строительного раствора. Использование данного ускорителя позволяет продлить время желатинизации без негативного влияния на свойства системы, в особенности, такие как умеренное отверждение при низких температурах и низкие показатели нагрузки полностью отвержденных веществ при высоких температурах, что позволяет сохранить свойства системы во всем диапазоне температур от -10°С до +40°С. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Канатный анкер // 2626478

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления контура подземных горных выработок. Технический результат - повышение технологичности изготовления и установки, а также конструктивной надежности канатного анкера и эффективности его закрепления в шпуре. В качестве головки канатного анкера на расстоянии l=5-10 мм от конца каната установлен конический шнек. Диаметр его основания dшн определен из выражения dшн=0,8dшп, где dшп - диаметр шпура. Муфта на внешней поверхности имеет резьбу и гайку для натягивания каната. На конце муфта имеет шестигранную поверхность с цилиндрическим хвостовиком шириной l1=5-10 мм и радиусом, вписанным в правильный шестиугольник. Внутри муфта имеет канал для пропуска и крепления каната, повторяющий форму защемляющего клина, в котором находится деформационная щель и канал для пропуска прядей несущей части каната, имеющий коническую форму, переходящую в цилиндрическую. Для прочного закрепления защемляющего клина его длина Lкл принята в зависимости от диаметра защемленной несущей части каната dзп и рассчитана по формуле Lкл=(11÷13)dзп. Длина конической части клина Lкк принята из выражения Lкк=(0,5÷0,7)Lкл. Угол наклона конической поверхности находится в диапазоне α=2,5÷3,5°. Ширина деформационной щели lш зависит от диаметра защемленной несущей части каната и находится в диапазоне lш=1,3÷2,0 мм. 2 ил.

Способ анкерного крепления горных выработок // 2639008

Изобретение относится к горной промышленности и, в частности, к анкерному креплению горных пород в криолитозоне, а также может быть использовано в строительстве и, в частности, при сооружении тоннелей различного назначения, в том числе проходимых в предварительно замороженных дисперсных грунтах или породах. Технический результат - увеличение несущей способности анкерной крепи в аварийных ситуациях, например, при возникновении подземного пожара в горных выработках, пройденных в дисперсных мерзлых породах. По способу осуществляют бурение шпура. Устанавливают металлический анкер с несущим замком и опорной плитой с натяжным элементом. При креплении горных выработок в условиях вечномерзлых горных пород часть пространства между анкером и поверхностью шпура от поверхности выработки заполняют теплопроводным материалом, имеющим коэффициент теплопроводности, примерно равный коэффициенту теплопроводности материала анкера. Натяжной элемент и опорную плиту покрывают огнезащитным материалом, например, биопиреном, имеющим возможность изменения своего термического сопротивления при повышении температуры воздуха в выработке. 2 ил.

Канатный анкер // 2640610

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления контура подземных горных выработок. Технический результат - повышение надежности закрепления анкера в шпуре и концов каната. Канатный анкер с ампулой закрепляющей смеси в шпуре включает головку канатного анкера. Она выполнена в виде щекового клина, который имеет собственно клин, распирающую щеку и пружинные кольца для удержания щеки. Канат анкера выполнен из скрученных прядей, состоящих из множества проволок. Имеются в составе устройства также ограничители перемещения, опорная шайба, муфта с натяжной гайкой, защемляющий клин. Головка на забойном конце канатного анкера выполнена в виде конического шнека с самонарезной резьбой. Головка имеет зазор с распирающей щекой и клин, удерживаемый на распирающей щеке пружинными кольцами. Распирающая щека имеет цилиндрическую форму со скосом и снизу осевое отверстие для крепления каната. Муфта на внешней поверхности имеет резьбу и гайку для натягивания каната, а также в конце - отверстия (пазы) для выпуска концов прядей, не несущих основной нагрузки каната. Муфта внутри имеет канал для пропуска и крепления каната, повторяющий форму защемляющего клина, в котором находится деформационная щель по всей длине, а на обеих сторонах конической части вторую деформационную щель, нарезанную перпендикулярно первой. В канал пропущен канат. Несущие части каната пропущены в отверстие защемляющего клина, имеющего коническую форму, переходящую в цилиндрическую. Для надежного закрепления защемляющего клина внутри конца муфты имеется резьба, по которой обеспечена возможность подпирания болтом защемляющего клина после натяжения каната. 1 ил.