Спосіб установки ін’єкційних анкерів в гірських породах

1. Спосіб установки ін'єкційних анкерів в гірських породах, який включає буріння шпура, розміщення в ньому труби, нагнітання в шпур текучої полімерної маси, що згодом затвердіває, встановлення опорної плитки і затягування гайки, який відрізняється тим, що після буріння шпура і витягання з нього бура, на зовнішній і внутрішній кінці трубчатого стержня анкера, що має гвинтову бокову поверхню, нагвинчують відповідно гумову манжету і гумовий герметизатор та щільно вставляють його в шпур, а нагнітання текучої полімерної маси виконують у два етапи, спочатку нагнітають в'яжуче у затрубний кільцевий простір між боковими поверхнями шпура і труби до повного заповнення монтажного зазору і тріщин у приконтурному породному масиві, залишаючи порожнім внутрішній канал труби, та встановлюють опорну плитку й, після полімеризації в'яжучого, затягують гайку, яку нагвинчують безпосередньо на трубу, а потім з часом повторно нагнітають в'яжуче через внутрішній канал труби у глибину породного масиву. 2. Спосіб установки ін'єкційних анкерів в гірських породах по п. 1, який відрізняється тим, що по U 2 (19) 1 3 внутрішньої порожнини і установку, після цього, стержня анкера у шпур (Патент России по зявке №95106334 А1, МПК Е 21 D 11/00. Опубл. 10.02.1997). Недоліком цього способу є подвійні витрати матеріалів на нагнітальну трубку і стержень анкера, а також неможливість змінення параметрів анкерного кріплення у разі його руйнування під час експлуатації виробки. Найбільш близьким за технічною сутністю і результатом, що досягається, є спосіб установки анкерів для гірських порід, що включає буріння шпурів штангою з внутрішнім каналом; продування повітрям шпура через внутрішній канал штанги під час або після буріння; нагнітання через внутрішній канал штанги текучої маси, що самозатвердіває; заповнення шпура масою, яка затвердіває разом із штангою, що залишається у шпурі (Патент RU 2376474, МПК Е 21 D 20/02. Опубл. 20.12.2009. Бюл. №35). Недоліком цього способу є велика довжина ділянки протікання суміші, що затвердіває, між точкою змішування компонентів і виходом із устя шпура, що приводить до необхідності коригування часу подачі суміші, який не мусить перевищувати часу затвердіння пластичної маси, за рахунок добавки речовини, що веде до зменшення міцності затверділої пластмаси. Якщо час заповнення порожнеч і час затвердіння суміші не узгоджуються, то полімерна пластична маса може затвердіти у внутрішнім каналі труби до повного заповнення шпура, тобто надійність закріплення анкера зменшується. Це може привести до підвищення тиску нагнітання і поломки нагнітального обладнання, а анкер може бути загубленим. Крім того, недоліком способу є неможливість змінення параметрів міцності зміцнених порід у разі їх руйнування під час експлуатації виробки, а також втрата у кожному шпурі коштовної бурової коронки, що робить спосіб дуже затратним. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу установки анкера, в якому шляхом застосування іншого методу нагнітання в'яжучого у шпур забезпечується двоетапність процесу укріплення масиву гірських порід, спочатку з метою закріплення анкера і укріплення приконтурних порід для створення армопородної несучої конструкції, а потім, у разі потреби, з метою глибинного ін'єкційного укріплення порід за армованою породною конструкцією. За рахунок цього забезпечується можливість пристосувати параметри кріплення до змінних проявів гірського тиску і створити адаптивну технологію кріплення гірничих виробок жорсткими ін'єкційними анкерами. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі установки анкера, який включає буріння шпура, розміщення в ньому труби, нагнітання в шпур текучої полімерної маси, що згодом затвердіває, встановлення опорної плитки і затягування гайки, згідно з винаходом, після буріння шпура і витягування з нього бура, на зовнішній і внутрішній кінці трубчатого стержня анкера, що має гвинтову бокову поверхню, нагвинчують відповідно гумову манжету і гумовий герметизатор і щільно вставляють його в шпур, а нагнітання теку 55275 4 чої полімерної маси виконують у два етапи, спочатку нагнітають в'яжуче у затрубний кільцевий простір між боковими поверхнями шпура і труби до повного заповнення монтажного зазору і тріщин у приконтурному породному масиві, залишаючи порожнім внутрішній канал труби, та встановлюють опорну плитку й, після полімеризації в'яжучого, затягують гайку, яку безпосередньо нагвинчують на трубу, а потім з часом повторно нагнітають в'яжуче через внутрішній канал труби у глибину породного масиву, крім того поставлена задача вирішується також за рахунок того, що подавання компонентів під час нагнітання в'яжучого для закріплення трубчатого анкеру і зміцнення приконтурних порід здійснюють через гумову манжету, яка герметизує устя шпура і має два вхідні отвори під патрубки, внутрішню камеру змішування компонентів і вихідний отвір у затрубний простір для текучої полімерної маси, та ін'єкторну кільцеву голівку, яка надягається на кінець труби, що виступає у виробку, і притискується до манжети гайкою і має по два перехідника для з'єднання зі шлангами, оборотні клапани та патрубки, що вставляються у вхідні отвори манжети, під час нагнітання в'яжучого у затрубний простір значно скорочують час подавання текучої полімерної маси за рахунок зменшення довжини ділянки протікання суміші, що затвердіває, між точкою зміщування компонентів і герметизатором, а також зменшення об'єму порожнеч, що заповнюються в'яжучим, подавання компонентів під час нагнітання в'яжучого для глибинного укріплення гірських порід за армо-породною конструкцією здійснюють через ін'єкційну голівку, що має камеру змішування компонентів, оборотний клапан та перехідники для з'єднання зі шлангами, яку нагвинчують на хвостовик труби, герметично з'єднують з її торцем. Спосіб установки ін'єкційних анкерів в гірських породах пояснюється за допомогою креслень, де на Фіг.1 зображена схема нагнітання в'яжучого у затрубний простір, а на Фіг.2 - теж під час нагнітання в'яжучого у глибину породного масиву через центральний канал труби. Спосіб установки ін'єкційних анкерів полягає у наступному. Після буріння шпура 1 на повну глибину збирають із окремих відрізків за допомогою накидної гайки 2 нагнітальну трубу 3, яка має гвинтову бокову поверхню. На кінцеві відрізки труби 3 нагвинчують гумовий герметизитор 4 і гумову манжету 5 і щільно вставляють зібрану трубу 3 потрібної довжини в шпур 1 так, щоб частина манжети 5 виступала за контур виробки на 1 2см. На кінець труби 3, що виступає у виробку, тобто її хвостовик 6, надівають ін'єкційну головку 7, причому її патрубки для полімерної смоли 8 і отверджувача 9 суміщують з відповідними вхідними отворами 10 і 11 манжети 5. При цьому патрубок 8 для полімерної смоли має більший діаметр, ніж патрубок 9 для отверджувача, а вхідні отвори 10 і 11 мають менші діаметри, ніж відповідні діаметри патрубків 8 і 9. Ін'єкційну головку 7 притискують гайкою 12 до манжети 5, дещо деформуючи її край, проштовхуючи патрубки 8 і 9 у камеру змішування 13 і надійно герметизуючи устя шпура 1. 5 Змішування компонентів в'яжучого відбувається у змішувальний камері 13 у співвідношенні смола - отверджувач від 1:1 до 10:1. Для виготовлення твердіючої пластичної маси може бути використана полімеризація ненасичених поліефірних смол, вінілових складних ефірів, епоксіакрилатів, силікатних смол шляхом добавки, наприклад, пероксидів, або суміш Беведолу і Беведану, яка перетворюється у еластичну поліуретанову смолу. Заповнюючи внутрішній простір манжети 5, смола і отверджувач під тиском перемішуються у камері змішування 13, розпирають манжету 5 і розтуляють вихідний отвір, через який текуча пластична маса потрібної в'язкості, не менш 100000Па сек, витікає у затрубний простір 15 до повного його заповнення, про що свідчить підвищення тиску нагнітання. При цьому внутрішній канал 16 труби 3 залишається порожнім. За рахунок цього зменшується довжина ділянки протікання суміші, а також об'єм порожнеч, що заповнюються в'яжучим, тому час подання текучої полімерної маси значно скорочується. Подавання полімерної смоли і отверджувача здійснюється із відповідних резервуарів 17 і 18 поршневими або шестирьончатими насосами 19 і 20, які монтують на пересувному шахтному возику, причому насос 19 для смоли має мати більшу продуктивність. Приводом насосів 19 і 20 слугують відповідно двигуни 21 і 22, швидкість обертання і потужність яких регулюється з урахуванням обсягу і часу подавання компонентів. З ін'єкційною голівкою 7 насоси 19 і 20 з'єднані шлангами 23 і 24 і патрубками 25 і 26, діаметри яких узгоджуються з витратами компонентів, що подаються. Всередину ін'єкційної голівки 7 вбудовані кулькові оборотні клапани 27 і 28 і припаяні вихідні патрубки 8 і 9 55275 6 відповідно для смоли і отверджувача. Обладнанням управляють за допомогою пристрою 29 та манометрів 30 і 31. Після затвердіння полімерного в'яжучого, ін'єкційну голівку 7 демонтують і на хвостовик труби 2 надівають опорну плитку 32 і нагвинчують гайку 12, яка затягується для попереднього натягнення анкеру. Буріння шпура 1 і механічні операції встановлення анкера здійснюються одним і тим же механізмом. Під час нагнітання в'яжучого через внутрішній канал 16 труби 3 за армопородну конструкцію використовується ін'єкційна головка 33, причому її з'єднання з трубою здійснюється через торець хвостовика 6. Ін'єкційна головка 33 у цьому разі складається із накидної гайки 34, що нагвинчується на нарізку труби 3, та втулки 35, що вмонтована всередину гайки 34 з можливістю вільного обертання. Між торцем хвостовика 6 і втулкою 35 розміщується камера змішування 36 компонентів, яка герметизується за допомогою кільцевої прокладки 37. Підвід компонентів здійснюється шлангами 23 і 24 через перехідники 38 і 39 і вхідні отвори 40 і 41. Кульковий оборотній клапан 42 розміщується у циліндричному корпусі 43, який за допомогою внутрішньої різзі вставляється усереднену хвостовика 6. Використання корисної моделі дозволяє поширити технологічні можливості анкерного кріплення гірничих виробок і пристосувати параметри кріплення до змінних проявів гірського тиску. Крім того, спосіб підвищує надійність і ефективність закріплення анкеру по всій довжині шпура, він дозволяє знизити трудомісткість установки анкера і підвищити безпеку гірничих робіт. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 55275 8 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