Рамно-анкерне кріплення

Рамно-анкерне кріплення, що включає податливу раму, жорсткі анкери з різьбою на виступаючих у виробку кінцях, які з’єднані між собою за допомогою планки, яка має отвори для анкерів, та гайок, яке відрізняється тим, що жорсткі анкери встановлені у рамно-анкерному кріпленні з можливістю схрещення під кутом 40-70° до закріплюваної поверхні і з’єднані з планкою і податливою рамою за допомогою фігурної шайби та гайки. (19) (21) u201101509 (22) 10.02.2011 (24) 12.09.2011 (46) 12.09.2011, Бюл.№ 17, 2011 р. (72) КАСЬЯН МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ, НОВІКОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕГОВИЧ, ПЕТРЕНКО ЮРІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, ШЕСТОПАЛОВ ІВАН МИКОЛАЙОВИЧ, ДРИПАН ПАВЛО СЕРГІЙОВИЧ, ГЛАДКИЙ СТАНІСЛАВ ЮРІЙОВИЧ, ВИГОВСЬКИЙ ДАНИЛО ДАНИЛОВИЧ 3 сиву, що зменшує несучу здібність утвореної порідно-анкерної конструкції, і, як наслідок, веде до втрати виробкою стійкості. Крім цього, анкери встановлюють по радіальній схемі, яка має ряд недоліків: мінімально використовується несуча здібність анкера, а анкери при навантаженні працюють на розтягування. Для роботи конструкції необхідно встановлювати анкери в шпурах з використанням швидкотвердіючих смол, що суттєво збільшує вартість кріплення. Після зведення анкерного кріплення неможливо його повторно використати. Циліндричні стрижні, які нагвинчуються на виступаючі у виробку кінці анкерів, є складною та дорогокоштуючою у виготовленні деталлю, що також збільшує вартість конструкції. У пропонованій корисній моделі поставлена задача удосконалення рамно-анкерного кріплення, у якому за рахунок нових конструктивних елементів та їх зв'язків шляхом забезпечення тривалої сумісної роботи жорсткої порідно-анкерної конструкції (гірничий масив, закріплений анкерами) та рамного кріплення, що запобігає руйнуванню порід від контуру виробки углиб масиву, та приводить до підвищення стійкості виробки, зниженню витрат на підтримання і до спрощення технології кріплення. Поставлена задача вирішується тим, що у рамно-анкерному кріпленні, яке включає податливу раму, жорсткі анкери з різьбою на виступаючих у виробку кінцях, які з’єднані між собою за допомогою планки, яка має отвори для анкерів, та гайок, згідно з корисною моделлю, жорсткі анкери встановлені в рамно-анкерному кріпленні з можливістю схрещення під кутом 40-70° до закріплюваної поверхні і з’єднані з планкою і податливою рамою за допомогою фігурної шайби та гайки. За рахунок перехресного розташування анкерів забезпечується підвищення стійкості та несучої здібності порідно-анкерної конструкції (породи більшою мірою залучені у сумісну роботу з анкерами), її деформування відбувається при складнішому напружено-деформованому стані (породи працюють на відрив зі зсувом, а анкери - на розтягнення з вигином за рахунок того, що вони встановлені перехресними під кутом 40-70° до поверхні, що закріплюється), що суттєво збільшує несучу здібність конструкції в цілому. Для закріплення анкерів у шпурах не потрібно вживання швидкотвердіючих смол. Це суттєво зменшує вартість кріплення, а також дозволяє спростити технологію кріплення виробки. Крім цього, заявляється можливість розбирання конструкції та повторного використання анкерів після закінчення терміну служби виробки, що також здешевлює вартість кріплення. Порідно-анкерна конструкція жорстко зв'язана з рамою за допомогою планки, що дозволяє до мінімуму обмежити деформації системи «порідно-анкерна конструкція - рама», погодивши режими роботи складових її частин без залучення додаткових елементів. У конструкції між планкою та гайкою встановлюється фігурна шайба, що являє собою циліндр, зрізаний з однієї сторони під кутом 40-70º, ця шайба потрібна для забезпечення щільного контакту між планкою та гайкою. 62682 4 На кресленні показане рамно-анкерне кріплення, загальний вид. Так зображені податлива рама 1 з СВП (спеціальний взаємозамінюваний профіль), жорсткі анкери 2, зв'язані з рамою за допомогою планки 3, гайки 4, фігурної шайби 5, закріплювана поверхня 6, шпури 7, кут встановлення анкера α=40-70°. Рамно-анкерне кріплення працює наступним чином. Податлива рама 1 забезпечує сприйняття навантаження з сторони масиву гірських порід. Жорсткі анкери 2 є додатковими зв'язками, через які відбувається взаємодія масиву гірських порід та рами кріплення. Сполучна планка 3 зв'язує податливу раму 1 і анкери 2 у єдину вантажонесучу систему, при цьому з'єднання здійснюється за допомогою гайки 4 і фігурної шайби 5. Спочатку встановили податливу раму 1. Після цього пробурили під кутом α=40-70° до закріплюваної поверхні 6 шпури 7, що схрещуються. У шпури вставили жорсткі анкери 2. далі під профіль СВП наділи планку 3 таким чином, щоб скрізь отвори у планці 3 можна було протягнути анкери 2. Далі на виступаючі у виробку кінці анкерів 2 протягли фігурну шайбу 5 та закрутили гайку 4. Після встановлення рамного кріплення у вибої виконуваної виробки, вона забезпечувала необхідний підпір породам на контурі виробки та перешкоджала розвитку руйнувань углиб масиву до моменту встановлення анкерного кріплення. Встановлення анкерного кріплення дозволила утворити у приконтурному непорушеному масиві жорстку порідно-анкерну конструкцію, у якій за рахунок перехресного розташування анкерів забезпечився додатковий підпір породам на контурі виробки та відбулося залучення їх у сумісну роботу з рамним кріпленням. Об'єднання зусиль рамного і анкерного кріплення та забезпечення жорсткого і погодженого режиму їх роботи досяглося з’єднанням їх у єдину конструкцію планкою, фігурними шайбами і гайками. Приклад. Пластовий штрек проводився на глибині 800 м з нижнім підриванням по породах міцністю 30 МПа. Потужність пласта склала 1 м, кут залягання порід дорівнював 8°, ширина виробки В=4,75 м, висота Н=3,2 м. У вибої виробки встановлювалася металева арочна податлива рама із СВП-27. Після цього вище замка кріплення з боку майбутньої лави пробурили шпури 7, що схрещуються, довжиною 2 м під кутом до закріплюваної поверхні α=60°. У шпури встановили жорсткі анкери 2. Після цього наділи планку 3 під профіль СВП таким чином, щоб крізь отвір в планці 3 можна було протягнути жорсткі анкери 2. Потім на виступаючі у виробку кінці анкерів 2 протягнули фігурну шайбу 5 і закрутили гайку 4. В результаті розрахунків отримали, що кінцеві зміщення покрівлі для заданих умов при використанні пропонованої корисної моделі склали 272 мм, а несуча здатність конструкції дорівнювала 630 кПа. При цьому відшаровувань масиву не відбувалось. Це свідчило про те, що при використанні заявляемої конструкції не розвивалась зона руйнуючих деформацій від контуру виробки углиб масиву. Для аналогічних умов проводився розрахунок при використанні способу-прототипу. Зміщення 5 при цьому склали 520 мм, а несуча здатність конструкції - 436 кПа, що в 1,45 рази нижче, ніж в пропонованій корисній моделі. Крім цього, при використанні рамно-анкерного кріплення за найближчим аналогом почався розвиток руйнуючих деформацій углиб масиву, що зменшило несучу здатність утвореної порідно-анкерної конструкції. Використання аналогу вимагало також встановлення анкерів з використанням швидкотвердіючих смол, що суттєво збільшило вартість Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 62682 6 кріплення, а також приводило до ускладнення технології кріплення виробки. Використання заявленої корисної моделі забезпечує тривалу сумісну роботу жорсткої порідноанкерної конструкції і рамного кріплення, що запобігає руйнуванню порід від контуру виробки углиб масиву, та приводить до підвищення стійкості виробки, зниженню витрат на підтримання і до спрощення технології кріплення. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601