RU2311535C1 - Mine roof bolting - Google Patents
Mine roof boltingInfo
- Publication number
- RU2311535C1 RU2311535C1 RU2006120031/03A RU2006120031A RU2311535C1 RU 2311535 C1 RU2311535 C1 RU 2311535C1 RU 2006120031/03 A RU2006120031/03 A RU 2006120031/03A RU 2006120031 A RU2006120031 A RU 2006120031A RU 2311535 C1 RU2311535 C1 RU 2311535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- end parts
- segments
- anchor
- segment
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к креплению анкерами подземных горных выработок, особенно на глубоких горизонтах в условиях интенсивного смещения боковых пород и необходимости применения длинных составных анкеров.The invention relates to the mining industry, in particular to anchoring underground mine workings, especially at deep horizons in conditions of intensive displacement of lateral rocks and the need for long composite anchors.
Известен анкер для крепления горных выработок, состоящий из замка, размещенного на глубинном конце анкера, составных пустотелых стержней (внутренней и наружной секций), соединительной муфты, уплотняющего кольца, установленного на внутренний стержень в пространстве между стенками скважины, опорной пластины и гайки с шайбой, причем соединительная муфта выполнена с отверстием (под пробку) на боковой поверхности, через которое подается цементный (скрепляющий) раствор из пустотелых стержней в шпуровое пространство (1).Known anchor for attaching mine workings, consisting of a lock located at the deep end of the anchor, composite hollow rods (inner and outer sections), a coupling, a sealing ring mounted on an inner rod in the space between the walls of the well, a support plate and a nut with a washer, moreover, the coupling is made with a hole (under the cork) on the side surface through which cement (cementing) mortar is supplied from the hollow rods into the hole (1).
Недостаток данной конструкции крепи заключается в том, что установка анкера в шпур характеризуется повышенной трудоемкостью, т.к. требует последовательного выполнения следующего комплекса работ:The disadvantage of this support structure is that the installation of the anchor in the hole is characterized by increased complexity, because requires consistent implementation of the following complex of works:
- соединение секций между собой с помощью муфты;- connection of sections with each other using a coupling;
- подачу цементного раствора в зону расположения замка при закрытом отверстии в муфте;- supply of cement mortar to the area of the castle with a closed hole in the coupling;
- удаление из шпура наружной секции совместно с муфтой, чтобы вывинтить из последней пробку, ввинченную заранее в нее;- removal of the outer section from the hole together with the sleeve to unscrew the plug screwed into it in advance from the latter;
- вновь соединение секций между собой с помощью муфты путем навинчивания ее на внутреннюю секцию;- again connecting the sections to each other with the help of a coupling by screwing it onto the inner section;
- подачу цементного раствора в шпур из пустотелых стержней через отверстие в муфте.- supply of cement mortar to the hole from the hollow rods through the hole in the coupling.
Из описанного порядка установки анкера следует, что требуются значительные затраты времени и труда на соединение секций, поскольку последнее выполняется дважды.From the described procedure for installing the anchor it follows that significant time and labor are required to connect the sections, since the latter is performed twice.
Недостаток указанной крепи заключается и в сложности обеспечения высоких силовых параметров, а также в невозможности обеспечить равнопрочность анкера по его длине, особенно на стыках отрезков стержня. Поэтому такой анкер имеет ограниченную длину, что не позволяет его использовать для крепления горного массива на большую глубину.The disadvantage of this lining is the difficulty of ensuring high power parameters, as well as the inability to ensure equal strength of the anchor along its length, especially at the joints of the rod segments. Therefore, such an anchor has a limited length, which does not allow it to be used for fastening the massif to a great depth.
Из перечисленных недостатков следует, что известный анкер имеет достаточно низкую эффективность его использования при креплении горных выработок.From these shortcomings, it follows that the known anchor has a rather low efficiency of its use when attaching mine workings.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является сталеполимерный анкер глубокого заложения для крепления горных выработок, включающий стержень из проката с винтовым профилем, опорную плитку и натяжную гайку с внутренней резьбой, соответствующей винтовому профилю проката, причем стержень выполнен составным из двух и более отдельных элементов проката, скрепляемых между собой соединительными муфтами (втулками) с внутренней резьбой, соответствующей винтовому профилю составных элементов анкерной крепи (2).The closest technical solution to the claimed invention is a deep-laid steel-polymer anchor for securing mine workings, including a rolled rod with a screw profile, a support plate and a tension nut with an internal thread corresponding to the rolled screw profile, the rod being made up of two or more separate rolled elements fastened together by connecting couplings (bushings) with an internal thread corresponding to the screw profile of the components of the anchor support (2).
В известном анкере глубокого заложения устранены недостатки, отмеченные в анкере (1) и приводящие к повышенным затратам времени и физическим затратам на установку анкера в шпуре при невозможности обеспечить равнопрочность по всей его длине.The known deep-seated anchor eliminated the drawbacks noted in the anchor (1) and leading to increased time and physical costs for installing the anchor in the hole when it is impossible to ensure equal strength along its entire length.
Однако, вследствие усложненной процедуры сборки составного стержня известного анкера, процесс его установки в шпур требует все же относительно продолжительного времени и физических затрат на осуществление операций этого процесса.However, due to the complicated assembly procedure of the composite rod of a known anchor, the process of installing it in a hole still requires a relatively long time and physical costs to carry out the operations of this process.
А именно, вначале необходимо выполнить работы по накручиванию муфты в стыковую часть одного элемента перед введением этого элемента в шпур, а после введения этого элемента в шпур закручивают в муфту другой элемент своей стыковочной частью. Аналогичный объем работы выполняют при образовании последующих узлов соединения, когда анкер собирают более чем из двух элементов в зависимости от расчетной глубины его заложения. Таким образом, изложенное подтверждает сложность процедуры выполнения соединения отрезков стержня анкера между собой. Описанные обстоятельства снижают скорость установки известного анкера и, соответственно, эффективность крепления горных выработок.Namely, at first it is necessary to carry out work on screwing the coupling into the butt part of one element before introducing this element into the hole, and after introducing this element into the hole, screw another element into the sleeve with its connecting part. A similar amount of work is performed during the formation of subsequent connection nodes, when the anchor is assembled from more than two elements, depending on the calculated depth of its laying. Thus, the foregoing confirms the complexity of the procedure for connecting the segments of the anchor rod to each other. The described circumstances reduce the installation speed of the known anchor and, accordingly, the efficiency of fastening the mine workings.
В силу изложенного недостатка известный анкер необходимо усовершенствовать.Due to the above disadvantage, the known anchor needs to be improved.
Задачей изобретения является разработка такой конструкции анкера большой длины (глубокого заложения), которая позволила бы повысить эффективность крепления горных выработок, в особенности в условиях интенсивного смещения боковых пород, за счет снижения временных и физических затрат на установку анкера в шпуре.The objective of the invention is to develop such a design of an anchor of large length (deep laying), which would improve the efficiency of fastening of mine workings, especially in conditions of intensive displacement of lateral rocks, by reducing the time and physical cost of installing the anchor in the hole.
Технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, выражается в повышении скорости установки анкера за счет сокращения времени на выполнение операций по сборке составного стержня анкера из отдельных отрезков, обусловленного, в свою очередь, упрощением процесса соединения указанных отрезков между собой при одновременном обеспечении требуемой прочности упомянутого соединения и, как следствие, равнопрочности анкера по всей его длине.The technical result, the achievement of which provides a solution to the problem, is expressed in increasing the speed of installation of the anchor by reducing the time it takes to assemble the composite rod of the anchor from individual segments, due, in turn, to simplifying the process of connecting these segments together while ensuring the required strength the mentioned connection and, as a consequence, the equal strength of the anchor along its entire length.
Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в анкерной крепи для горных выработок, включающей составной стержень из двух и более отрезков стального круглого проката, концевые части которых соединены между собой соединительными втулками, опорную планку и натяжную гайку, размещенные на выступающем в выработку конце стержня, согласно изобретению, концевые части соединяемых отрезков стержня выполнены в поперечном сечении в форме полукругов, имеющих на своих плоских гранях сопрягаемые рабочие поверхности, каждая из которых выполнена с поперечными выступами, расположенными под углом 90° к продольной оси стержня, причем сопрягаемые рабочие поверхности концевых частей отрезков стержня установлены взаимообратно относительно друг друга в соединительной втулке, обжимающей упомянутые концевые части с одновременным опиранием своим нижним торцом в фиксирующий ее положение элемент, выполненный в виде не менее двух эластичных круговых колец-торов, расположенных на отрезке стержня с натягом ниже места соединения этих концевых частей с целью предотвращения перемещения втулки вдоль стержня после ее надвигания на указанные концевые части отрезков стержня, при этом продольная ось стержня в месте соединения концевых частей его отрезков является линией их разъема, проходящей через средние части поперечных выступов этих концевых частей, причем общее количество n поперечных выступов на концевых частях соединяемых отрезков стержня, выполненных поровну на каждой из них, определено из выраженияTo achieve the task with the claimed technical result in the anchor support for mining, including a composite rod of two or more pieces of round steel, the end parts of which are interconnected by connecting sleeves, a support bar and a tension nut, located on the end of the rod protruding into the working, according to the invention, the end parts of the connected segments of the rod are made in cross section in the form of semicircles having mating working surfaces on their flat faces, each one of which is made with transverse protrusions located at an angle of 90 ° to the longitudinal axis of the rod, and the mating working surfaces of the end parts of the segments of the rod are mounted mutually reciprocally with respect to each other in the connecting sleeve, compressing the said end parts with simultaneous support with its lower end to the element fixing its position made in the form of at least two elastic circular ring tori located on a segment of the rod with an interference fit below the junction of these end parts in order to prevent the movement of the sleeve along the rod after it is pushed onto the indicated end parts of the rod segments, the longitudinal axis of the rod at the junction of the end parts of its segments is their connector line passing through the middle parts of the transverse protrusions of these end parts, and the total number n of transverse protrusions on the end parts of the connected segments of the rod, made equally on each of them, is determined from the expression
где F - суммарная площадь поперечных выступов, работающая на смятие и срез и соответствующая площади отрезка стержня,where F is the total area of the transverse protrusions working on the collapse and shear and the corresponding area of the segment of the rod,
f - площадь одного поперечного выступа,f is the area of one transverse protrusion,
и которым подтверждено условие обеспечения требуемой прочности соединения отрезков стержня анкера между собой.and which confirms the condition for ensuring the required strength of the connection of the segments of the anchor rod to each other.
При этом поперечные выступы концевых частей отрезков стержня выполнены в поперечном сечении в виде зубьев преимущественно прямоугольной, или треугольной, или трапециевидной формы.In this case, the transverse protrusions of the end parts of the rod segments are made in cross section in the form of teeth of a predominantly rectangular, or triangular, or trapezoidal shape.
Причем каждое эластичное круговое кольцо-тор имеет внутренний диаметр меньше, чем внешний диаметр отрезка стержня, на величину, чтобы обеспечить требуемую силу трения между круговым кольцом-тором и отрезком стержня анкера, а его внешний диаметр принят не более внешнего диаметра соединительной втулки.Moreover, each elastic circular torus ring has an inner diameter smaller than the outer diameter of the rod segment by an amount to provide the required friction force between the circular torus ring and the segment of the anchor rod, and its outer diameter is adopted no more than the outer diameter of the connecting sleeve.
Кроме того, эластичное круговое кольцо-тор изготавливают из материала, например из резины, с коэффициентом трения, большим коэффициента трения отрезка стержня анкера.In addition, an elastic circular ring torus is made of a material, for example rubber, with a coefficient of friction greater than the coefficient of friction of an anchor rod segment.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемой анкерной крепи для горных выработок, изложенных в формуле заявляемого изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the set of essential features of the analogue made it possible to identify a set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed anchor support for the mine workings set forth in the claims of the claimed invention.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности изобретения «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability of the invention of "novelty."
Причинно-следственная связь между заявляемой совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.The causal relationship between the claimed combination of essential features and the achieved technical result is as follows.
Признак - «концевые части соединяемых отрезков стержня выполнены в поперечном сечении в форме полукругов, имеющих на своих плоских гранях сопрягаемые рабочие поверхности, каждая из которых выполнена с поперечными выступами, расположенными под углом 90° к продольной оси стержня» - характеризует новизну конструктивного исполнения концевых частей отрезков стержня, обеспечивающую взаимную сопрягаемость их между собой при прижатии друг к другу, при этом практически отсутствуют затраты времени и физические затраты на выполнение данной операции, т.е. полезность данного признака очевидна.The sign - "the end parts of the connected segments of the rod are made in cross section in the form of semicircles having mating working surfaces on their flat faces, each of which is made with transverse protrusions located at an angle of 90 ° to the longitudinal axis of the rod" - characterizes the novelty of the design of the end parts segments of the rod, providing mutual mating between them when pressed against each other, while there is virtually no time and physical costs for the implementation of this opera nations, i.e. the usefulness of this feature is obvious.
Признак - «причем сопрягаемые рабочие поверхности концевых частей отрезков стержня установлены взаимообратно относительно друг друга в соединительной втулке, обжимающей упомянутые концевые части с одновременным опиранием своим нижним торцом в фиксирующий ее положение элемент, выполненный в виде не менее двух эластичных круговых колец-торов, расположенных на отрезке стержня с натягом ниже места соединения этих концевых частей с целью предотвращения перемещения втулки вдоль стержня после ее надвигания на указанные концевые части отрезков стержня» - является основополагающим в этой конструкции анкера, т.к. объясняет как соединены между собой концевые части отрезка стержня. Причем данный признак предопределяет возможность упрощенной процедуры выполнения соединения отрезков стержня между собой, поскольку достаточно надвинуть втулку на прижатые друг к другу концевые части этих отрезков до упора ее в круговые кольца-торы, обеспечивающие фиксацию положения втулки на стержне. В результате этого сведены к минимуму затраты времени и физические затраты на сборку такого соединения по сравнению с прототипом (2), поскольку в последнем этот процесс осуществляется за более продолжительное время вследствие выполнения операций по закручиванию отрезков стержня в муфте. В свою очередь, упрощение процедуры выполнения упомянутого соединения сокращает время и повышает скорость установки анкера в шпуре и, соответственно, повышает эффективность крепления горных выработок.The sign is “wherein the mating working surfaces of the end parts of the segments of the rod are mounted mutually in relation to each other in the connecting sleeve, compressing the said end parts while at the same time resting their lower end in an element fixing its position, made in the form of at least two elastic circular ring tori located on a segment of the rod with an interference fit below the junction of these end parts in order to prevent the sleeve from moving along the rod after it is pushed onto said end parts zkov rod "- is fundamental in this anchor design, since explains how the end parts of the rod segment are connected together. Moreover, this feature predetermines the possibility of a simplified procedure for connecting the segments of the rod to each other, since it is enough to push the sleeve over the end parts of these segments pressed against each other into circular ring tori, which fixes the position of the sleeve on the rod. As a result of this, the time and physical costs of assembling such a compound are minimized in comparison with the prototype (2), since in the latter this process is carried out for a longer time due to the operation of twisting the rod segments in the coupling. In turn, simplifying the procedure for performing the said joint reduces the time and increases the speed of installation of the anchor in the hole and, accordingly, increases the efficiency of fastening the mine workings.
Признак - «при этом продольная ось стержня в месте соединения концевых частей его отрезков является линией их разъема, проходящей через средние части поперечных выступов этих концевых частей» - указывает на то, что соединение отрезков стержня между собой осуществляется без образования зазоров между выступами и впадинами, что обеспечивает качественную сборку составного стержня из отдельных отрезков, обеспечивая таким образом эксплуатационную надежность закрепления стержня анкера в шпуре.The sign - "in this case, the longitudinal axis of the rod at the junction of the end parts of its segments is the line of their connector passing through the middle parts of the transverse protrusions of these end parts" - indicates that the connection of the segments of the rod between themselves is carried out without the formation of gaps between the protrusions and depressions, which ensures high-quality assembly of the composite rod from individual segments, thus ensuring the operational reliability of fixing the anchor rod in the hole.
Признак - «причем общее количество n поперечных выступов на концевых частях соединяемых отрезков стержня, выполненных поровну на каждой из них, определено из выраженияSign - "and the total number of n transverse protrusions on the end parts of the connected segments of the rod, made equally on each of them, is determined from the expression
где F - суммарная площадь поперечных выступов, работающая на смятие и срез и соответствующая площади отрезка стержня,where F is the total area of the transverse protrusions working on the collapse and shear and the corresponding area of the segment of the rod,
f - площадь одного поперечного выступа,f is the area of one transverse protrusion,
и которым подтверждено условие обеспечения требуемой прочности соединения отрезков стержня анкера между собой» - поясняет, какое количество поперечных выступов необходимо разместить на концевых частях отрезков стержня, чтобы обеспечить требуемую прочность места их соединения, зависящую от горно-геологических условий использования анкерной крепи. Причем данный признак определяет условие, на основании которого рассчитано общее количество выступов с использованием теории сопромата. Таким условием является соответствие площади отрезка стержня суммарной площади выступов, работающей на смятие и срез (3), с.27), с использованием которой и вышеприведенного выражения определено количество выступов при заданных их геометрических размерах и принятой форме. В результате предлагаемое конструктивное исполнение соединения концевых частей отрезков стержня с учетом их геометрических размеров способно воспринимать осевую нагрузку как единая целая конструкция. Следовательно, составной анкер с таким соединением его отрезков обладает высокими силовыми параметрами с обеспечением равнопрочности по всей его длине, т.е. использование заявляемой крепи достаточно эффективно при креплении горных выработок.and which confirms the condition for ensuring the required strength of the connection of the segments of the anchor rod to each other ”- explains how many transverse protrusions must be placed on the end parts of the segments of the rod to provide the required strength of the place of their connection, depending on the geological conditions of use of the anchor support. Moreover, this feature determines the condition on the basis of which the total number of protrusions is calculated using the theory of sopromat. Such a condition is the correspondence of the area of the rod segment to the total area of the protrusions, working for shearing and shearing (3), p.27), using which and the above expression the number of protrusions is determined for their given geometric dimensions and the accepted shape. As a result, the proposed design of the connection of the end parts of the segments of the rod, taking into account their geometric dimensions, is able to perceive the axial load as a single whole structure. Therefore, a composite anchor with such a connection of its segments has high power parameters with ensuring equal strength along its entire length, i.e. the use of the inventive lining is quite effective in attaching mine workings.
Признак - «поперечные выступы концевых частей отрезков стержня выполнены в поперечном сечении в виде зубьев преимущественно прямоугольной, или треугольной, или трапециевидной формы» - указывает на то, что выступы, выполненные в виде зубьев, могут иметь одну из перечисленных форм, выбор которой зависит от требуемой прочности места соединения отрезков стержня между собой и, соответственно, от крепости окружающих выработку пород. Это позволит расширить диапазон применимости заявляемой анкерной крепи.The sign - "the transverse protrusions of the end parts of the rod segments are made in cross section in the form of teeth of a predominantly rectangular, or triangular, or trapezoidal shape" - indicates that the protrusions made in the form of teeth can have one of the listed forms, the choice of which depends on the required strength of the junction of the segments of the rod with each other and, accordingly, from the fortress surrounding the production of rocks. This will expand the range of applicability of the claimed anchor lining.
Признак - «каждое эластичное круговое кольцо-тор имеет внутренний диаметр меньше, чем внешний диаметр отрезка стержня, на величину, чтобы обеспечить требуемую силу трения между круговым кольцом-тором и отрезком стержня анкера, а его внешний диаметр принят не более внешнего диаметра соединительной втулки» - обеспечивает рациональный подход к выбору геометрических размеров кольца-тора с тем, чтобы достигнуть необходимую силу трения для удержания его от перемещения вниз по стержню при опирании на него сверху соединительной втулки, а также, чтобы обеспечить требуемый боковой зазор (он должен быть в пределах 2,5-4 мм) между круговыми кольцами-торами и стенкой шпура для беспрепятственного перемещения в шпуре скрепляющего состава.The sign - "each elastic circular torus ring has an inner diameter less than the outer diameter of the rod segment by an amount to provide the required friction force between the circular torus ring and the segment of the anchor rod, and its outer diameter is adopted no more than the outer diameter of the connecting sleeve" - provides a rational approach to the selection of the geometric dimensions of the torus ring in order to achieve the necessary friction force to keep it from moving down the rod when leaning on it from above the connecting sleeve, and also, to ensure the required lateral clearance (it should be within 2.5-4 mm) between the circular torus rings and the borehole wall for unhindered movement of the fastening composition in the borehole.
Признак - «эластичное круговое кольцо-тор изготавливают из материала, например, из резины, с коэффициентом трения, большим коэффициента трения отрезка стержня анкера» - совместно с вышеуказанным признаком позволит усилить описанный выше технический эффект, обеспечивая за счет этого высокую сопротивляемость кольца-тора перемещению вниз по стальному стержню от воздействия на него весовой массы втулки после ее надвигания на концевые части соединяемых отрезков стержня.The sign - "an elastic circular ring-torus is made of material, for example, from rubber, with a friction coefficient greater than the coefficient of friction of the segment of the anchor rod" - together with the above sign will strengthen the technical effect described above, thereby ensuring high resistance of the ring torus to movement down the steel rod from the impact on it of the weight of the sleeve after it is pushed onto the end parts of the connected segments of the rod.
Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемой анкерной крепи, позволит повысить скорость установки анкера большой длины за счет сокращения времени и физических затрат на сборку составного стержня анкера из отдельных отрезков с одновременным обеспечением равнопрочности анкера по всей его длине, а за счет этого позволит повышать эффективность крепления горных выработок.Thus, the set of essential features characterizing the essence of the claimed anchor lining will increase the installation speed of the long anchor by reducing the time and physical cost of assembling the composite anchor rod from individual segments while ensuring equal strength of the anchor along its entire length, and thereby increase the efficiency of fastening mine workings.
Отсюда следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и не очевидны явным образом для специалиста из анализа уровня техники в данной области, что характеризует «изобретательский уровень» заявляемого технического решения.It follows that the essential features of the claimed invention are in a causal relationship with the achieved technical result and are not obvious for a specialist from the analysis of the prior art in this field, which characterizes the "inventive step" of the claimed technical solution.
Промышленная применимость заявляемого изобретения обосновывается нижеприведенным описанием изобретения и чертежами к нему.The industrial applicability of the claimed invention is justified by the following description of the invention and the drawings thereto.
Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами,The essence of the invention is illustrated by graphic materials,
где на фиг.1 изображена анкерная крепь, соответствующая заявляемому изобретению, продольный разрез;where figure 1 shows the anchor support corresponding to the claimed invention, a longitudinal section;
на фиг.2 - сечение по А-А фиг.1 (соединение концевых частей отрезков стержня в сборе);figure 2 is a section along aa of figure 1 (connection of the end parts of the segments of the rod assembly);
на фиг.3 - два отрезка стержня анкера, один из которых частично введен в шпур, другой отрезок показан в положении перед присоединением его к первому отрезку;figure 3 - two segments of the anchor rod, one of which is partially inserted into the hole, the other segment is shown in the position before attaching it to the first segment;
на фиг.4 - промежуточный отрезок стержня анкера, в аксонометрии.figure 4 is an intermediate segment of the anchor rod, in a perspective view.
Анкерная крепь для крепления горных выработок включает составной стержень, выполненный из двух и более отрезков стального круглого проката в зависимости от глубины шпура и крепости окружающих выработку горных пород.Anchor support for attaching mine workings includes a composite rod made of two or more pieces of round steel, depending on the depth of the borehole and the strength surrounding the mine workings.
На фиг.1 изображена анкерная крепь, включающая составной стержень из двух отрезков 1 (верхний) и 2 (нижний), концевые части 3 и 4 которых выполнены в поперечном сечении в форме полукругов, имеющих на своих плоских гранях сопрягаемые рабочие поверхности «Б», на каждой из которых размещены поперечные выступы 5 и впадины 6 под углом 90° к продольной оси составного стержня.Figure 1 shows the anchor support, comprising a composite rod of two segments 1 (upper) and 2 (lower), the
Сопрягаемые рабочие поверхности «Б» концевых частей 3 и 4 соответственно отрезков 1 и 2 стержня установлены взаимообратно относительно друг друга (фиг.1 и 2) в соединительной втулке 7, обжимающей концевые части 3 и 4 и опирающейся своим нижним торцом в фиксирующий ее положение элемент. Последний выполнен в виде не менее двух эластичных круговых колец-торов 8, расположенных на нижнем отрезке 2 стержня с натягом ниже места соединения концевых частей 3 и 4 отрезков 1 и 2 стержня с целью предотвращения перемещения втулки 7 вниз вдоль нижнего отрезка 2 после ее надвигания на указанные концевые части 3 и 4 со стороны забоя шпура 9.The mating working surfaces "B" of the
Причем передний (верхний) конец верхнего отрезка 1 выполнен со скосом 10 под острым углом, а на заднем (нижнем) конце нижнего отрезка 2, выступающем в выработку из шпура 9, закреплена опорная планка 11 с помощью натяжной гайки 12 для поджатия составного анкера к породам кровли выработки.Moreover, the front (upper) end of the
Поперечные выступы 5 рабочих поверхностей «Б» концевых частей 3 и 4 отрезков 1 и 2 в поперечном сечении выполнены в виде зубьев преимущественно прямоугольной, или треугольной, или трапециевидной формы. Выбор той или иной формы зубьев зависит от требуемой прочности места соединения отрезков стержня, которая, в свою очередь, зависит от крепости вмещающих пород, окружающих выработку.The
При этом продольная ось стержня в месте соединения концевых частей 3 и 4 его отрезков 1 и 2 является линией их разъема «В» (фиг.2), проходящей через средние части поперечных выступов 5 и впадин 6 концевых частей 3 и 4, не образуя вследствие этого зазоров между этими выступами 5 и впадинами 6 и способствуя таким образом силовому взаимодействию между ними во время работы анкера.In this case, the longitudinal axis of the rod at the junction of the
Чтобы соблюсти условие сопрягаемости концевых частей 3 и 4 отрезков 1 и 2 выступы 5 и впадины 6 на них выполняют в следующем порядке. Так, если концевая часть 3 верхнего отрезка 1 начинается с впадины 6, как показано на фиг.1, то концевая часть 4 нижнего отрезка 2 должна начинаться с выступа 5, или наоборот.To comply with the mating condition of the
При этом количество выступов 5 и впадин 6 на каждой концевой части 3 и 4 отрезков 1 и 2 выполнено одинаковым для того, чтобы не допустить смещение упомянутых концевых частей 3 и 4 вдоль составного стержня во время его сборки.The number of
Причем общее количество n поперечных выступов 5 на концевых частях 3 и 4 соединяемых отрезков 1 и 2 составного стержня, выполненных поровну на каждой из них, определено из выраженияMoreover, the total number n of
где F - суммарная площадь поперечных выступов, работающая на смятие и срез и соответствующая площади отрезка стержня,where F is the total area of the transverse protrusions working on the collapse and shear and the corresponding area of the segment of the rod,
f - площадь одного поперечного выступа,f is the area of one transverse protrusion,
и которым подтверждено условие обеспечения требуемой прочности соединения отрезков стержня анкера между собой.and which confirms the condition for ensuring the required strength of the connection of the segments of the anchor rod to each other.
Соблюдение условия соответствия упомянутых в вышеприведенном выражении площадей позволит анкеру воспринимать осевые нагрузки как единая целая конструкция и, соответственно, обеспечить ему равнопрочность.Compliance with the conditions of conformity of the areas mentioned in the above expression will allow the anchor to perceive axial loads as a single whole structure and, accordingly, ensure its equal strength.
Для надежной фиксации круговых колец-торов 8 на нижнем отрезке 2 стержня путем обеспечения необходимой силы трения между кольцами-торами 8 и отрезком 2 стержня величину внутреннего диаметра каждого кольца-тора 8 принимают меньше, чем величину внешнего диаметра отрезка 2 стержня.For reliable fixation of the
А чтобы скрепляющий состав беспрепятственно проходил между стенкой шпура 9 и кольцами-торами 8 внешний их диаметр принимают не более внешнего диаметра втулки 7.And so that the bonding composition freely passed between the wall of the
Причем целесообразно кольцо-тор 8 изготовить из материала, например из резины, с коэффициентом трения, большим коэффициента трения отрезка стержня анкера, чтобы обеспечить требуемую силу трения между кольцами-торами 8 и стержнем и, соответственно, исключить их проскальзывание по этому стержню анкера под действием опирающейся на них втулки 7.Moreover, it is advisable to make the
Установка анкерной крепи в горных выработках осуществляется следующим образом.Installation of anchor support in mining is as follows.
В шпур 9, пробуренный в породах кровли выработки необходимой длины, вводят скрепляющий состав 13, заключенный, например, в ампулах до их упора в забой шпура 9. Перед введением верхнего торца отрезка 1 в шпур 9 на его концевую часть 3 надевают соединительную втулку 7 с ориентированием ее выше этой части 3. Одновременно с этим на верхний конец нижнего отрезка 2 ниже его концевой части 4 натягивают эластичные (резиновые) круговые кольца-торы 8, а на его нижнем конце закрепляют опорную планку 11 с помощью натяжной гайки 12. Затем верхний отрезок 1 с втулкой 7 подают в шпур 9 таким образом, чтобы его концевая часть 3 и втулка 7 находились у кровли выработки (фиг.3). Далее нижний отрезок 2 его концевой частью 4 с поперечными выступами 5 и впадинами 6 вводят в зацепление соответственно с впадинами 6 и поперечными выступами 5 на концевой части 3 отрезка 1, частично введенного в шпур 9, и прижимают их друг к другу так, чтобы были выбраны зазоры между выступами 5 и впадинами 6 этих частей 3 и 4. После этого соединительную втулку 7 надвигают на сопряженные между собой концевые части 3 и 4 соответственно отрезков 1 и 2, которая, обжимая упомянутые части 3 и 4, одновременно упирается своим нижним торцом в круговые кольца-торы 8, которые посажены на отрезке 2 с натягом, предотвращая тем самым перемещение втулки 7 по отрезку 2 стержня анкера ниже места соединения концевых частей 3 и 4.A fastening compound 13 is inserted into the
Далее нижний отрезок 2 стержня анкера, оборудованный кольцами-торами 8, опорной планкой 11 и натяжной гайкой 12, с помощью переходной муфты присоединяют к сверлу или к какому-либо другому вращателю. При поступательно-вращательном движении составного стержня анкера вдоль шпура 9 стержень, вращаясь, своим скосом 10 на верхнем конце отрезка 1 разрушает оболочки ампул. При этом происходят перемешивание скрепляющего состава ампул в шпуре 9, перемещение его из забоя шпура 9 вдоль стержня анкера и отверждение по всей его длине, закрепляя, таким образом, стержень анкера в шпуре 9. Прекращение вращения происходит после упора отрезка 1 его скосом 10 в забой шпура 9. Затем осуществляют окончательное закручивание гайки 12, при этом опорная планка 11 поджимается к кровле выработки, осуществляя тем самым предварительное натяжение анкера.Next, the
В результате выполнения вышеописанных операций анкер установлен в шпуре 9, как это показано на фиг.1, и введен в работу.As a result of the above operations, the anchor is installed in the
Если по горно-геологическим условиям применения анкерной крепи необходимо использовать анкер, составленный более чем из двух отрезков стержня, например из трех, то последовательность выполнения операций по присоединению третьего (промежуточного) отрезка стержня к первому отрезку и второго отрезка стержня к нему аналогична описанной последовательности выполнения операций по присоединению второго отрезка 2 к его первому отрезку 1. Тогда сопрягаемые рабочие поверхности «Б» с размещенными на них выступами 5 и впадинами 6 на концевых частях 15 и 16 третьего (т.е. промежуточного) отрезка 16 расположены диаметрально противоположно (фиг.4).If it is necessary to use an anchor made up of more than two segments of the rod, for example, three, according to the geological conditions of the use of anchor support, then the sequence of operations for attaching the third (intermediate) segment of the rod to the first segment and the second segment of the rod to it is similar to the described execution sequence operations to attach the
При смещении породного контура выработки усиливается нагрузка на опорную планку 11. Далее нагрузка передается через натяжную гайку 12 на стержень анкера, который с помощью скрепляющего состава жестко связан с боковыми породами в шпуре 9. Дальнейшее расслоение боковых пород приводит к постепенному возрастанию нагрузки на стержень анкера и, соответственно, к увеличению его натяжения. При достижении стержнем анкера определенной величины натяжения он переходит в жесткий режим работы с интенсивным ростом его сопротивления дальнейшему смещению пород в выработку за счет предлагаемой конструктивной прочности стержня анкера.When the rock contour of the mine is displaced, the load on the
Таким образом, использование анкерной крепи позволит сократить время и физические затраты на установку анкеров по сравнению с прототипом (2) за счет обеспечения возможности упрощения процесса сборки стержня анкера из отдельных отрезков, обусловленного конструктивной простотой выполнения соединения их между собой, а именно, достаточно приложить концевые части отрезков стержня друг к другу и зафиксировать их с помощью соединительной втулки. Отсюда следует, что скорость установки заявляемого анкера выше, чем в прототипе (2), что позволит повысить эффективность крепления горных выработок.Thus, the use of anchor supports will reduce the time and physical costs for installing anchors compared to the prototype (2) by providing the possibility of simplifying the process of assembling the anchor rod from individual segments, due to the structural simplicity of connecting them together, namely, it is enough to attach the end parts of the rod segments to each other and fix them using the connecting sleeve. It follows that the installation speed of the inventive anchor is higher than in the prototype (2), which will improve the efficiency of fastening of mine workings.
Благодаря выполнению на концевых частях отрезков стержня анкера поперечных выступов в количестве, рассчитанном из вышеприведенного выражения, основанного на соблюдении соответствия площади отрезка стержня суммарной площади поперечных выступов, работающих на смятие и срез, обеспечивается требуемая прочность соединения отрезков стержня между собой и, соответственно, равнопрочность анкера по всей его длине. В связи с этим достигается эксплуатационная надежность анкера при креплении горного массива на большую глубину.Due to the execution on the end parts of the rod segments of the anchor of the transverse protrusions in an amount calculated from the above expression, based on the compliance of the area of the rod segment with the total area of the transverse protrusions working for crushing and shearing, the required strength of the connection of the rod segments to each other and, accordingly, the equal strength of the anchor along its entire length. In this regard, the operational reliability of the anchor is achieved when attaching the massif to a great depth.
Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account
1. Авторское свидетельство СССР №199029, кл. Е21D 21/00, 1965.1. USSR Copyright Certificate No. 1990029, cl. E21D 21/00, 1965.
2. Полезная модель РФ №20926, кл. Е21D 21/00, 2004 (прототип).2. Utility model of the Russian Federation No. 20926, class. E21D 21/00, 2004 (prototype).
3. Чернин И.М., Кузьмин А.В., Ицкович Г.М. Расчеты деталей машин (справочное пособие). - Издание 2-е, переработанное и дополненное. - Минск: Издательство «Вышэйшая школа», 1978. с.27.3. Chernin I.M., Kuzmin A.V., Itskovich G.M. Calculations of machine parts (reference manual). - 2nd edition, revised and supplemented. - Minsk: Publishing House "Highest School", 1978. p.27.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120031/03A RU2311535C1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Mine roof bolting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120031/03A RU2311535C1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Mine roof bolting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2311535C1 true RU2311535C1 (en) | 2007-11-27 |
Family
ID=38960315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006120031/03A RU2311535C1 (en) | 2006-06-07 | 2006-06-07 | Mine roof bolting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2311535C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484251C1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Anchor support for mine workings |
| RU194593U1 (en) * | 2019-08-26 | 2019-12-17 | Александр Сергеевич Сойкин | AMPOULE HOLDER FOR CHEMICAL FASTENING OF ANCHORS |
-
2006
- 2006-06-07 RU RU2006120031/03A patent/RU2311535C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484251C1 (en) * | 2011-12-30 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Anchor support for mine workings |
| RU194593U1 (en) * | 2019-08-26 | 2019-12-17 | Александр Сергеевич Сойкин | AMPOULE HOLDER FOR CHEMICAL FASTENING OF ANCHORS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3294991B1 (en) | Locally anchored self-drilling hollow rock bolt | |
| RU2724176C1 (en) | Composite deformable rock anchor with improved range of deformations | |
| CN110042835B (en) | Self-drilling and self-anchoring recoverable anchor rod for soil and sand layer and anchoring method thereof | |
| IE20120404A1 (en) | Coupling assembly and method for coupling reinforcing bars | |
| KR101065626B1 (en) | Microsoft pile and construction methods | |
| CZ282277B6 (en) | Anchor bolt for anchoring with the help of jointing compound | |
| KR100825484B1 (en) | Fixing type nailing apparatus and method of the same | |
| RU2311535C1 (en) | Mine roof bolting | |
| KR100909877B1 (en) | Fixing nail anchor assembly conformed in single piece | |
| RU2006108555A (en) | DRILLING DEVICE, METHOD AND SYSTEM | |
| AU2012261576B2 (en) | Rock bolt and rock bolt component | |
| KR20130029906A (en) | An expanding device of frictional force | |
| KR100690014B1 (en) | Use steel material that have spiral plate struction | |
| KR100997673B1 (en) | Structure of pemanent anchor | |
| JP4451491B1 (en) | Anchor device and installation method thereof | |
| KR20190100753A (en) | Ground reinforcing method using compressive ground pressure type ground anchor | |
| KR102022906B1 (en) | Anchor and construction method thereof | |
| CN209724382U (en) | It is extending to repeat Grouting Pipe and the repeatable grouted anchor bar of double circles | |
| KR20050076589A (en) | Anchor-nail device for slope-reinforcement-construction | |
| RU142415U1 (en) | ANCHOR FASTENERS | |
| KR100538760B1 (en) | Anchor bolt for fixing waterproof sheet and iron reinforcing bar | |
| KR102031693B1 (en) | Composite underground achor | |
| RU2166636C2 (en) | Flexible anchor | |
| JP2006132218A (en) | Joint structure, method of forming the same, and anchor body | |
| KR200326701Y1 (en) | anchor bolt |