Спосіб установлювання гвинтового анкера

1. Спосіб установлювання гвинтового анкера, який включає буріння шпуру в породах, що закріплюються, формування гвинтової канавки на стінках шпуру, загвинчування анкера в шпур зі створенням мастильного шару між анкером і стінками шпуру, який відрізняється тим, що попередньо здійснюють розвантаження зони гірського масиву в напрямку буріння шпуру шляхом формування випереджаючої порожнини довжиною, що дорівнює 2,0-2,5 діаметра шпуру, і радіусом, який визначають за наступною залежністю: 2 3 руйнування колошпурової області і сколювання частин стінок канавки, що погіршує якість закріплення гвинтового анкера і призводить до зниження несучої здатності закріплених порід. Крім того формування гвинтової канавки вимагає багато часу оскільки нарізування її в стінках шпуру проводиться після закінчення його буріння. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу установлювання гвинтового анкера, в якому, за рахунок оптимізації технологічних операцій забезпечується надійне закріплення анкера в гвинтовій канавці, що сприяє підвищенню несучої здатності заанкерованого масиву при скороченні часу установлювання анкера. Поставлена задача вирішується тим, що в способі установлювання гвинтового анкера, який включає буріння шпуру в породах, що закріплюються, формування гвинтової канавки на стінках шпуру, загвинчування анкера в шпур зі створенням мастильного шару між анкером і стінками шпуру, згідно корисної моделі, попередньо здійснюють розвантаження зони гірського масиву в напрямку буріння шпуру шляхом формування випереджаючої порожнини довжиною, що дорівнює 2,02,5 діаметра шпуру і радіусом, що визначаються за наступною залежністю: 0,6rшп , rр.оп.п.   H    exp  0,5  2R    де: rр.оп.п. - радіус випереджаючої порожнини, м; rшп - радіус шпуру, м; 3  - об'ємна маса порід гірського масиву, кг/м ; H - глибина ведення робіт з буріння шпуру, м; R - міцність порід на одновісний стиск з урахуванням структурного ослаблення гірського масиву, МПа, формування гвинтової канавки ведуть одночасно з бурінням шпуру, а мастильний шар між анкером і стінками шпуру створюють витісненням попередньо нанесеної на поверхню гвинтового анкера пастоподібної клейової маси. Доцільно використовувати пастоподібну клейову масу з часом твердіння 6-10 годин. Попереднє розвантаження гірського масиву у напрямку буріння шпуру шляхом створення випереджаючої порожнини довжиною, що дорівнює 2,02,5 діаметра шпуру і радіусом, що визначаються за пропонованою залежністю, дозволяє створити сприятливі умови для формування гвинтової канавки на стінках шпуру одночасно з його бурінням. Це обумовлено тим, що під час буріння навколо випереджаючої порожнини розвивається зона непружних деформацій і подальше буріння шпуру з формуванням гвинтової канавки ведеться у розвантаженому масиві, що дозволяє зберегти цільність колошпурової області, що сприяє зменшенню сколювання частин стінок канавки. Скорочення довжини випереджаючої порожнини менше 2 діаметрів шпуру не дозволить створити розвантаження масиву до нарізування гвинтової канавки, збільшення довжини 62328 4 випереджаючої порожнини більше 2,5 діаметра шпуру погіршує вилучення штибу з випереджаючої порожнини, що призводить до погіршення формування гвинтової канавки. Поєднання технологічних операцій буріння шпуру і формування на його стінках гвинтової канавки дозволяє скоротити час установлювання анкера, забезпечуючи більш швидке, в порівнянні з аналогом, включення анкера в роботу по запобіганню зсувів і розшарувань порід приконтурного масиву, а також призводить до підвищення швидкості проведення виробок. Створення мастильного шару витісненням попередньо нанесеної на поверхню гвинтового анкера пастоподібної клейової маси дозволяє знизити тертя між анкерною штангою і породним масивом в процесі установлювання анкера по всій його поверхні, чим полегшується процес його загвинчування, порівняно зі способом - найближчим аналогом. При цьому в процесі загвинчування анкера пастоподібна маса примусово витісняється в колошпурові тріщини, утворені в процесі буріння на стінках шпуру, і заповнює їх, а подальше твердіння пастоподібної маси призводить до підвищення якості закріплення анкера. Це сприяє підвищенню несучої здатності заанкерованого масиву. Суть способу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показаний формований шпур; на фіг.2 - розміщення гвинтового анкера в шпурі. На фігурах показано: 1 - шпур; 2 - гвинтова канавка; 3 - випереджаючий бур першого ступеня; 4 - двухперийрізець з одним асиметрично-зрізаним пером; 5 бурова штанга; 6 - гвинтовий анкер; 7 - випереджаюча порожнина; 8 - мастильний шар між анкером і стінками шпуру; 9 - опорна плита; 10 - гайка. Спосіб установлювання гвинтового анкера здійснюють наступним чином. Для здійснення способу використовують бурильну установку з синхронізатором швидкості подачі бурової коронки зі швидкістю її обертання. Бурильна установка оснащена двоступінчастим буровим різцем з випереджаючим буром першого ступеня 3, співвісним з віссю штанги 5 і буром другого ступеня 4 у вигляді двухперого різця з одним асиметрично-зрізаним пером другого ступеня. Попередньо перед бурінням шпуру здійснюють розвантаження зони гірського масиву в напрямку його буріння. Для цього формують випереджаючу порожнину 7 буром першого ступеня. Випереджаючу порожнину створюють довжиною, що дорівнює 2,0-2,5 діаметра шпуру і радіусом, що визначаються за наступною залежністю: 0,6rшп , де rр.оп.п. - радіус виrр.оп.п.   H  exp  0,5   2R    переджаючої порожнини, м; rшп - радіус шпуру, м; 3  - об'ємна маса порід гірського масиву, кг/м ; H глибина ведення робіт з буріння шпуру, м; R міцність порід на одновісний стиск з урахуванням 2 структурного ослаблення гірського масиву, кг/м . Двухперим різцем здійснюють буріння шпуру з одночасним формуванням гвинтової канавки. Потім на гвинтовий анкер 6 наносять пастоподібну 5 клейову масу з часом твердіння 6-10 годин, наприклад, з клею Mapefill Мареі. Після чого анкер загвинчують у шпур 1 до упору зі створенням мастильного шару між анкером і стінками шпуру 8 витісненням нанесеної на поверхню гвинтового анкера пастоподібної клейової маси. Далі встановлюють опорну плиту 9 і фіксують її гайкою 10. Приклад Відпрацьовували вугільний пласт потужністю 1,5 м на глибині 820 м. Міцність порід покрівлі на одновісний стиск з урахуванням структурного ослаблення гірського масиву R=40 МПа, об'ємна маса порід гірського масиву (порід покрівлі) =2,3 3 кг/м . Виробки проводили комбайновим способом. Була обрана віялова схема розташування шпурів під анкера. Згідно з розрахованими за відомими методиками параметрами буріння в покрівлю виробок бурили шпури довжиною 2 м, для чого використовували бурильну установку УБШ 227 з синхронізатором швидкості подачі бурової коронки зі швидкістю її обертання. Бурильна установка постачена двоступінчастим буровим різцем з випереджаючим буром першого ступеня, співвісним з віссю штанги і буром другого ступеня у вигляді двухперого різця з одним асиметрично-зрізаним пером другого ступеня. Попередньо перед бурін 62328 6 ням кожного шпуру здійснювали розвантаження зони гірського масиву в напрямку його буріння, формуванням випереджаючої порожнини діаметром 0,084 м і радіусом 0,166 м. Потім на гвинтовий анкер наносили пастоподібну клейову масу з клею Mapefill Mapei. Після чого анкер загвинчували у шпур до упору зі створенням мастильного шару між анкером і стінками шпуру витісненням нанесеної на поверхню гвинтового анкера пастоподібної клейової маси. Далі встановлювали опорну плиту і фіксували її гайкою. Операції по установці інших анкерів виконували аналогічно. Встановлені гвинтові анкери запобігали зміщенню і розшаруванню порід приконтурного масиву. У порівнянні з відомим способом-найближчим аналогом швидкість установлювання гвинтового анкера збільшилася на 50 %, що дозволяє підвищити швидкість проведення виробок на 20 %. При цьому зміщення покрівлі виробок за двомісячний період після установлювання анкерів зменшилися на 17 %. Реалізація пропонованого способу установлювання гвинтового анкера дозволяє підвищити несучу здатність заанкерованого масиву при скороченні часу установлювання анкерів, що сприяє підвищенню стійкості гірських виробок. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 62328 8 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