Канатний анкер з ін’єкційним каналом

Пропонований винахід відноситься до анкерних кріпей, призначеним для кріплення гірських вироблень, підземних споруд різного призначення, а також гідротехнічних дамб. Відомий залізобетонний анкер, що включає сталеву штангу з опорним пристроєм, замкову пробку, пластини, похило розташовані у бік опорного пристрою, з конструктивною можливістю торкання верхніми кінцями стінок свердловини і терпкий матеріал [A. c. СРСР SU 1065615 А, кл. ED21/00, опубліковане 07.01.84]. Проте область вживання залізобетонного анкера була обмежена обмеженими умовами, властивими гірським виробленням, в яких довгу сталеву штангу, що не згинається, ввести в глибоку свердловину неможливо. Крім того, сталева штанга залізобетонного анкера встановлюється в свердловину тільки після заповнення її цементуючим розчином. Процес введення розчину, а потім і штанги в свердловину, при такій конструкції анкера, завжди супроводжується втратою частини цементуючої речовини, що саме по собі небажано, до того ж речовина забруднює робоче місце і погіршує умови праці. Найближчим по технічному рішенню до заявленого пристрою є ін'єкційний анкер, напірний шланг, який формує серцевину анкера і отвору, що має, через які ін'єкційна (цементуюча) речовина може бути видавлена в свердловину через сформовану оболонку, щонайменше, одним обплітальник шаром з високоміцних волокон, що оточують серцевину, і цим формуючи трос. Нитки оболонки були відкриті прямо у напрямі стінок свердловини [United States Patent US 005791824A кл. E21D20/02, опублікованого 11.08.1998]. До недоліків ін'єкційного тросового анкера слід віднести складність конструкції, складність виготовлення і відносно висока вартість. До того ж ін'єкційний тросовий анкер не підтримує гирло свердловини опорною плитою, здатною передавати зусилля натягнення троса на закріплені породи з метою запобігання їх розшарування і обвалення. В основі винаходу була поставлена задача, спростити конструкцію і зменшити витрати на виготовлення, а також зменшити вартість гнучкого ін'єкційного анкера при збереженні його функціонального призначення. Виходячи з поставленої задачі, був запропонований канатний анкер з ін'єкційним каналом більш простої конструкції, з меншими витратами на виготовлення і меншою вартістю, який в обмежених умовах гірських вироблень можна вводити в свердловини будь-якої глибини, з мінімальною втратою цементуючого розчину, але забезпеченого опорною плитою, здатною передавати зусилля натягнення троса на закріплені гірські породи. Рішення поставленої задачі було досягнуте шляхом відмови від напірного шланга, що формує серцевину ін'єкційного анкера із зовнішньою дротяною або волоконною оболонкою, замість якого був застосований трос, що серійно випускається. На кінцях троса розташовуються напресовані наконечники із замковими пристроями, що забезпечують фіксацію анкера в свердловині від переміщень вниз і створюючих умови для його попереднього натягнення, а також установку під гирлом свердловини опорної плити, здатної запобігти обваленню закріплених гірських порід. Канали в нижньому наконечнику анкера, необхідні для проходу цементуючого (ін'єкційного) розчину в свердловину, утворюються при введенні в кінець троса стрижня щодо невеликої довжини. Стрижень розсовує пасма так, що навіть після обжимання наконечника під пресом по зовнішньому периметру, усередині наконечника залишаються канали, по яких цементуючий розчин може поступати в свердловину. Для випуску повітря з свердловини був застосований гнучкий рукав, сплетений з дроту або синтетичних волокон високої міцності, що володіють адгезійними властивостями по відношенню до цементуючого розчину. По рукаву, закріпленому за нижній і верхній наконечники троса, цементуючий розчин підіймається вгору, і після заповнення достатньо герметичного для нього рукава, починає рухатися вниз по кільцевому простору, утвореному стінками свердловини і зовнішньою поверхнею рукава. В результаті такого поворотно-поступального руху повітря з свердловини витісняється, а свердловина заповнюється цементуючим розчином. Пристрій канатного анкера з ін'єкційним каналом пояснюється кресленнями, де на фіг.1 був зображений загальний вид анкера в свердловині без цементуючого розчину, на фіг.2 - поперечний розріз нижнього наконечника, на фіг.3 - поперечний розріз верхнього наконечника. Крім того, на вказаних фігурах був показаний пристрій нижнього і верхнього замків, а також пристрій ін'єкційних каналів і способу кріплення гнучкого рукава до верхнього і нижнього наконечників. Канатний анкер з ін'єкційним каналом містить трос 1 (фіг.1), який може бути виконаний з металевих дротів, високоміцних волокон синтетичних матеріалів, що володіють адгезійними властивостями по відношенню до цементуючого розчину, або шля хом комбінації дротів і волокон між собою. На нижньому кінці троса 1 канатного анкера розташовується металевий наконечник 2. На зовнішній поверхні наконечника 2, в його нижній частині, виконується різьбова нарізка, на яку надягають підтримуючу сітку 3, опорну плиту (шайбу) 4, а також нагвинчують гайку 5, необхідні для передачі зусилля натягнення троса 1 на закріплені породи з метою запобігання їх розшарування і обвалення. У верхній частині зовнішньої поверхні наконечника 2 розташовується замковий пристрій 6, який фіксується від осьових переміщень стопорним вузлом 7. Замковий пристрій 6 є як би шайбою з пелюстками, розташованими по зовнішньому периметру, причому пелюстки були нахилені у бік нижнього кінця наконечника 2. Внутрішня частина наконечника 2 виконується у вигляді осьового циліндрового отвору постійного або змінного перетину. Нижня частина осьового отвору була призначена для закріплення в ній шланги (трубопроводу), за допомогою якої здійснюється подача цементуючого розчину, призначеного для заповнення свердловини (шпура), в якій встановлений анкер. Конструкції для кріплення зовнішньої шланги для подачі цементного розчину можуть бути різними. Все залежить від умов вживання канатних анкерів. Зокрема, на фіг.1 був показаний спосіб кріплення зовнішньої шланги з використанням чекового замка, що отримав широке розповсюдження в системах гідроприводу гідравлічних кріпей. Верхня частина осьового отвору наконечника 2 була призначена для закріплення в ньому троса 1. Закріплення троса в наконечнику проводиться шляхом обжимання (деформації) його по зовнішньому периметру під гідравлічним пресом. Канали, необхідні для подачі цементного розчину через канатний анкер в свердловину, створюються шляхом введення в трос стрижня 8, який розсовує пасма троса 1 так, що навіть після обжимання наконечника під пресом між пасмами залишається незаповнений простір, який і утворюють вказані канали (Фіг.2). У верхній частині троса 1 канатного анкера розташовується другий наконечник 9 із замковим пристроєм у вигляді наполегливої пелюсткової шайби 10 і стопорним вузлом 11, конструктивно однаковими з нижнім замковим пристроєм 6 і стопорним вузлом 7. Верхній наконечник 9 із замковим пристроєм виконує дві функції: фіксує канатний анкер від осьових переміщень вниз по свердловині і тим самим створює умови для попереднього натягнення троса 1 перед заповненням свердловини цементуючим розчином. нижній і верхній наконечники з'єднуються між собою рукавом 12, який був призначений для витіснення повітря з верхньої частини свердловини, при заповненні її цементуючим розчином. По рукаву 12, закріпленому за нижній і верхній наконечники троса, цементуючий розчин підіймається вгору, і після заповнення достатньо герметичного для нього рукава, починає рухатися вниз по кільцевому простору, утвореному стінками свердловини і зовнішньою поверхнею рукава. В результаті такого поворотно-поступального руху повітря з свердловини витісняється, а свердловина заповнюється цементуючим розчином. Рукав 12 є обплітальною конструкцією, виконаною з металевих дротів або синтетичних волокон, що володіють адгезійними властивостями по відношенню до цементуючого розчину. Установка канатного анкера з ін'єкційним каналом в свердловину з подальшим заповненням її цементуючим розчином проводиться таким чином. На верхній наконечник 9 анкера встановлюється замкова пелюсткова шайба 10 і стопорне кільце 11. Перевіряється надійність кріплення до верхнього і нижнього наконечників плетеного кожуха 12. Уручну або механізованим способом анкер вводиться в свердловину так, щоб приблизно половину різьбової частини наконечника 2 залишалася із зовні свердловини. З використанням спеціальної втулки (на кресленнях не показана) і гайки 5 встановлюється нижній замковий пристрій 6 і стопорний пристрій 7. Потім послідовно встановлюється підтримуюча сітка 3 і опорна плита (шайба) 4, які підтискаються гайкою 5. Зусилля попереднього натягнення анкера повинне бути близько 500кг. Для заповнення свердловини цементуючим розчином необхідно до нижнього наконечника 2 підключити зовнішню шлангу або трубопровід з цементуючим розчином. Включити насос, подаючий цементуючий розчин, і чекати поки вказаний розчин не почне виходити з свердловини, що служитиме сигналом про припинення заповнення свердловини і відключення насоса. Після закінчення деякого часу, необхідного для повного затвердіння розчину, проводиться додаткове обтягування встановлених канатних анкерів.