Спосіб встановлення анкера

Спосіб встановлення анкера, який включає буріння шпуру та запресування в нього анкера діаметром більшим, ніж діаметр шпуру, який відрізняється тим, що запресування анкера в шпур здійснюють у імпульсному режимі, при якому тиск на торець анкера при його запресуванні Рвд знаходиться у межах Корисна модель відноситься до гірничої справи та може бути використана для підвищення стійкості гірничих виробок, які підтримуються анкерним кріпленням в умовах глибоких шахт. Відомий спосіб встановлення анкера [А.С. № 1416705 СССР, МКИ Е21 20/00, опубл. 15.08.88], який включає буріння криволінійного шпура по гвинтовій лінії, радіус якої більший, ніж діаметр шпура, а крок - не менше середньої відстані між тріщинами в укріплюємих породах та введення у нього прямолінійного пружного анкера. Спосіб має наступні недоліки. Спрямоване буріння шпура по гвинтовій лінії технічно складно виконати. Крім цього, при введенні прямолінійного анкера діаметром 50 мм, який виготовлений зі склопластику, в пробурений по гвинтовій лінії шпур діаметром 56 мм не забезпечується повний, щільний контакт між стінками шпура та поверхнею тіла анкера. Встановлений пропонованим способом анкер не впливає на вид і параметри напруженого стану укріплюємих порід та, як наслідок, не підвищує стійкість виробки. Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб встановлення анкера [Скотт Д. Новая анкерная крепь //Глюкауф, 1980, № 3, с. 6-10], який включає буріння шпура та запресування в нього анкера, який має діаметр більший, ніж діаметр шпура. У способі буриться шпур діаметром 35 мм, у який встановлюється анкер Спліт-сет діаметром 38 мм, при цьому анкер запресовується у шпур з зусиллям 25-50 кН на їм контакту зі стінками шпура. Найближчий спосіб-аналог має наступні недоліки. Для реалізації способу потрібний спеціально виготовлений анкер Спліт-сет, який виготовляється з високопластичної сталі, що має межу текучості 490 МПа у вигляді трубчастої штанги з розрізом. По технічним причинам форма внутрішньої поверхні пробуреного шпура та встановлюємого у нього тіла анкера Спліт-сет не співпадають, у результаті чого поверхня контакту торкаючихся поверхонь буде суттєво менша, ніж зовнішня площа поверхні анкера. Скріплююча дія на масив здійснюється при зведенні та після встановлення анкерів. Так, при встановленні анкера за рахунок зусилля втискування в шпур вздовж продольної осі створюється початкове стискаюче зусилля до 100-120 кН, а у плоскостях, які перпендикулярні осі шпура, вплив на масив відбувається за рахунок створення тиску на стінки шпура силами пружного відновлення трубчастої штанги з розрізом, бо діаметр шпура менший, ніж діаметр штанги. Після запресування тіла анкера до проектного положення в шпур зберігається тиск на стінки шпура до 2 кПа. При цьому стискуюче зусилля, яке створюється вздовж продольної осі шпура при його встановленні, не збері 10 сж пор де сж пор Pвд изг анк , - межа міцності породи на стискування, Па; изг анк - межа міцності анкера на вигин, Па; при цьому відношення площ поперечного перерізу шпуру Sшпур та анкера Sанк знаходиться у межах 0,74÷0,93, а відношення модулів деформації анкедеф деф ра Eанк та породи Eпор знаходиться у межах (19) UA (11) 55763 (13) U 100÷1000. 3 55763 гається. Тому спосіб не дозволяє змінити вид і параметри напруженого стану укріплюємих порід, а саме - величину коефіцієнту бічного розпору, та як наслідок, не забезпечує підвищення стійкості укріплюємих порід та виробки в цілому. У пропонованій корисній моделі була поставлена задача підвищення ефективності вживання анкерного кріплення для збільшення стійкості гірничих виробок, які підтримуються в умовах глибоких шахт за рахунок зміни виду та параметрів напруженого стану укріплюємих порід - збільшення коефіцієнту бічного розпору. Поставлена задача вирішується тим, що у способі встановлення анкера, який включає буріння шпура та запресування в нього анкера діаметром більшим, ніж діаметр шпура, згідно корисної моделі, запресування анкера в шпур здійснюють у імпульсному режимі, при якому тиск на торець анкера при його запресуванні Рвд знаходиться у межах 10 сж пор де сж пор изг анк Pвд , - межа міцності породи на стискуван 4 Якщо 0,74 , то запресування тіла анSанк кера в шпур неможливо буде виконати із-за великого опору порід втисканню, яке буде перевищувати тиск на торець анкера Рвд. Навіть якщо вдасться запресувати тіло анкера на деяку глибину, то у процесі подальшого запресування неминуче настане момент, коли напруження, які виникнуть у анкері від опору порід втисканню, перевисять міцність матеріалу анкера, в результаті чого він деформується та зруйнується. Sшпур 0,93 , то при втисканні тіла анЯкщо Sанк кера в шпур у радіальних напрямах, перпендикулярних осі шпура, не буде створюватися необхідний тиск. При цьому породи в околиці шпура не будуть пружно стискатися. В свою чергу, це не дозволить збільшити коефіцієнт бічного розпору, змінити вид та параметри напруженого стану укріплюємих порід та, як наслідок, підвищити стійкість укріплюємих порід та виробки в цілому. ня, Па; Якщо изг анк - межа міцності анкера на вигин, Па; при цьому відношення площ поперечного перетину шпура Sшпур та анкера Sанк знаходиться у межах 0.74÷0.93, а відношення модулей дефордеф деф мації анкера Eанк та породи Eпор знаходиться у межах 100÷1000. У пропонованому способі запресування тіла анкера в шпур здійснюється у імпульсному режимі, що дозволяє суттєво зменшити необхідний для цього тиск на торець анкера Рвд у порівнянні зі статичним режимом та скоротити час, необхідний для втискування анкера на проектну глибину. При цьому відбувається пружно-пластичне деформування порід по контакту тіла анкера та стінок шпура, та відбувається передача тиску на торець анкера Рвд у радіальних напрямах, які перпендикулярні осі шпура, за рахунок якого пружно стискаються породи навколо шпура. Після запресування тіла анкера до проектного положення стискаюче зусилля, яке створювалось вздовж поздовжньої осі шпура, не зберігається. Проте у плоскостях, які перпендикулярні осі шпура, за рахунок сил пружного відновлення порід, стиснутих у момент запресування, створюється тиск до 200 МПа на стінки шпура та на прилягаючий масив, що дозволить за рахунок збільшення коефіцієнту бічного розпору змінити вид та параметри напруженого стану укріплюємих порід. При цьому багатократно зростає міцність укріплюємих порід, підвищується стійкість укріплюємих порід та виробки в цілому. Якщо Pвд 10 сж пор , то створенного тиску буде недостатньо для переміщення анкера вздовж продольної осі шпура до проектного положення. Якщо Pвд изг анк , то напруження, які виникають у матеріалі від опору порід втисканню, перевисять межу міцності анкера на вигин, в результаті чого він деформується та зруйнується. Sшпур деф Eанк 100 , то запресування тіла анке деф Eпор ра буде ускладнене із-за великого опору порід втисканню і при перевищенні межи міцності матеріалу анкера відбудеться його деформування та руйнування. Якщо деф Eанк деф Eпор 1000 , то при запресуванні тіла анкера в шпур створюваних сил пружного відновлення буде недостатньо для створення додаткового розпору і для збільшення коефіцієнту бічного розпору, що не дозволить змінити вид та параметри напруженого стану укріплюємих порід. Реалізація способу виконується наступним чином. У вміщуючому виробку масиві пробурили шпур. Потім на суцільний анкер встановили опірну плиту. Після цього встановили вільний кінець анкера в шпур. Для зручності початку запресування на вільному кінці анкера була зроблена фаска. Далі у імпульсному режимі за допомогою відбійного молотка запресовували анкер у шпур, при цьому тиск на торець анкера знаходився у межах 10 сж пор Pвд изг анк , діаметри шпура і анкера під бирали таким чином, щоб відношення поперечних площ шпура Sшпур і анкера Sанк знаходилось у межах 0.74÷0.93, а відношення модулів деформації деф анкера і породи Eпор знаходилось у межах 100÷1000. Приклад. У вміщуючому виробку масиві, який мав межу міцності сж пор 20 Мпа , пробурили шпур діаметром 30 мм. Потім на суцільний металевий анкер діаметром 34 мм, який мав межу міцності на вигин изг 240 Мпа , встановили опірну плиту. анк Після цього встановили вільний кінець анкера в шпур. Для зручності початку запресування на вільному кінці анкера була зроблена фаска. Далі у імпульсному режимі за допомогою відбійного мо 5 55763 лотка запресовували анкер у шпур з зусиллям 2,02 МН. Розрахували, що для заданих умов тиск на торець анкера дорівнював Рвд=220 МПа, відношення поперечних площ шпура Sшпур і анкера Sанк складало 0.78, а відношення модулів деформації деф деф анкера Eанк і породи Eпор дорівнювало 210. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 6 Таким чином, використання пропонованого способу дозволяє підвисити ефективність вживання анкерного кріплення для збільшення стійкості гірничих виробок, які підтримуються в умовах глибоких шахт за рахунок зміни виду та параметрів напруженого стану укріплюємих порід - збільшення коефіцієнту бічного розпору. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601