Трубчатий піддатливий анкер

1. Трубчатий піддатливий анкер, який складається із труби, що закріплена в шпурі затверділим в'яжучим, вузла піддатливості, опорної плитки, який відрізняється тим, що анкер розподіляється герметизатором на зовнішню жорстку і внутрішню піддатливу частини і містить натяжне пристосування, яке складається з опорної плитки та гайки, що накручують на хвостовик труби, і за допомогою яких натягують трубчатий стержень і стискують приконтурні породи для утворення армопородної конструкції із приконтурних порід, а також монтажного стального стержня, конусної головки та монтажної гайки, яку нагвинчують на хвостовик монтажного стального стержня, і за допомогою яких закріплюють кінець трубчатого стержня на внутрішній піддатливій ділянці анкера, при цьому зовнішня частина труби жорстко закріплена в породах швидкотвердіючим полімерним в'яжучим, а внутрішня частина труби складається із замка розпірно-фрикційного типу та комбінованого вузла піддатливості. 2. Трубчатий піддатливий анкер за п. 1, який відрізняється тим, що трубчатий стержень анкера виконаний з внутрішньою арматурою у вигляді подовжніх односпрямованих волокон уздовж його U 2 UA 1 3 Такий анкер закріплюється по всій довжині шпуру за допомогою монтажної штанги шляхом силового проштовхування в шпур труби, що має діаметр, більший за діаметр шпуру. Фрикційний анкер має значну піддатливість, але його несуча здатність визначається лише зусиллям тертя по поверхні шпуру труби, яка спроможна зменшувати свій діаметр за рахунок прорізі, тому має незначне зусилля закріплення трубчатого анкера в шпурі. Відомий податливий анкер, який складається з труби, штанги, що вставлена по центру в трубу та має ножа на одному кінці і замок на другому, й опорного вузла (А.С. СССР №1592510. МПК Е21D 21/00. Опубл. 15.09.90. Бюл. №34). Недоліками такого анкера є те, що він закріплюється на локальній ділянці шпуру замком розпірного типу і має невелику несучу здатність. Якщо міцність породи і місці закріплення замка буде меншою за зусилля розрізання труби, то анкер не буде мати піддатливості. Крім того, наявність дірок у трубі значно послаблює її міцність, що може призвести до поперечного розриву труби і виключення анкера із роботи. Тому недоліком цього анкера також є недостатня надійність закріплення, особливо під час застосування товстостінних шовних труб. Найбільш близьким за технічною сутністю є податливий трубчатий анкер, який складається із трубчатого стержня, що закріплений у шпурі на початковій і кінцевій ділянках затверділою сумішшю, вузла піддатливості у середній частині трубчатого стержня, що виконаний у вигляді подовжніх хвилястих прорізів у стінках труби, опорної плити і вузла сполучення труби з опорною плитою (А.С. СССР №1454977. МПК Е21D 21/00. Опубл. 30.01.89. Бюл. №4). Такий анкер закріплюється в породах шляхом заповнення затрубного простору твердіючою масою на початковій і кінцевій ділянках шпуру, причому в середній частині труба покрита пластиковою оболонкою, яка виключає зчеплення зовнішньої поверхні труби зі стінками шпуру та попадання твердіючої маси у внутрішній простір анкера. Недоліком цього анкера є те, що закріпити його на кінцевій ділянці шпуру неможливо, бо пластикова оболонка перекриває доступ суміші по затрубному простору в глибину шпуру. Крім того, прорізі вузла піддатливості слугують концентраторами напружень і значно послаблюють міцність труби, тому після її подовження у районі вирізів відбудеться розрив стержня, і закріплення на кінцевій ділянці шпуру перестане працювати. Технічною задачею корисної моделі є створення трубчатого піддатливого анкера, у якому завдяки поєднанню жорсткого і піддатливого режимів роботи анкера на різних його ділянках, використанню композитного матеріалу і ребристої поверхні труби та іншого закріплення трубчатого стержня шляхом виконання комбінованого вузла піддатливості забезпечується значна несуча здатність і обмежена конструктивна піддатливість анкера ін'єкційного типу та виключається розрив труби під час пластичного деформування, за рахунок чого підвищуються надійність і технологічні можливості анкерного кріплення з метою регулювання 57390 4 режиму роботи анкерів спільно з гірськими породами. Поставлене завдання досягається тим, що трубчатий піддатливий анкер, який складається із труби, яка закріплена в шпурі затверділим в'яжучим, вузла піддатливості, опорної плитки, згідно з корисною моделлю, розподіляється герметизатором на зовнішню жорстку та внутрішню піддатливу частини і містить натяжне пристосування, яке складається з опорної плитки та гайки, що накручують на хвостовик труби, із допомогою яких натягують трубчатий стержень і стискують приконтурні породи для утворення армопородної конструкції із приконтурних порід, а також монтажного стального стержня, конусної головки та монтажної гайки, яку нагвинчують на хвостовик монтажного стального стержня, із допомогою яких закріплюють кінець трубчатого стержня на внутрішній піддатливій ділянці анкера, при цьому зовнішня частина труби жорстко закріплена в породах швидкотвердіючим полімерним в'яжучим, а внутрішня частина труби складається із замка розпірно-фрикційного типу та комбінованого вузла піддатливості, який діє за рахунок просковзування замка і деформування стінок незакріпленої ділянки труби. Крім того, трубчатий стержень анкера виконаний з внутрішньою арматурою у вигляді подовжніх односпрямованих волокон уздовж його вісі, які мають підвищену міцність на розрив, що регулюється об'ємною часткою волокон, або виконаний з арматурою у вигляді сітки із перехресних волокон, які мають можливість витягування у подовжньому і радіальному напрямках, що регулюється за рахунок орієнтації волокон. Крім того, трубчатий стержень виконаний з ребристою боковою поверхнею із зовнішньою арматурою, яка формується шляхом намотки по спіралі стального дроту на незатверділу трубу, і з можливістю спільного деформування пружної пружини і пластичних стінок у подовжньому і радіальному напрямках відповідно до діаметру шпуру, що регулюється за рахунок щільності намотки витків і діаметру дроту. Крім того, для окремого анкера створюють змінні умови роботи по його довжині, а міцнісні і деформаційні показники компонентів композитного матеріалу труби у радіальному і подовжньому напрямках визначають відповідно до складного пружньо-деформованого стану армопородної конструкції, при цьому в зовнішній жорсткій частині трубчатий стержень за рахунок різі разом із застиглою пластмасою і бічною породою працює на розтягнення і стиснення, а у внутрішній піддатливій частині - на розтягнення волокон внутрішньої арматури композитного матеріалу і зовнішнього спірального дроту ребер труби на незакріпленій її ділянці та на розтягнення труби і зсув по поверхні контакту порід з армованими ребрами профільної бокової поверхні труби на фрикційній ділянці анкера. Трубчатий піддатливий анкер пояснюються за допомогою креслень, де на Фіг.1 зображений анкер до розпору в шпурі; на Фіг.2 - розріз А-А на Фіг.1; на Фіг.3 - анкер під час розпору трубчатого стержня в шпурі; на Фіг.4 - розріз Б-Б на Фіг.3; на Фіг.5 - анкер після розпору і пластичного дефор 5 мування трубчатого стержня в шпурі; на Фіг.6 розріз В-В на Фіг.5. Анкер складається з трубчатого стержня 1, який розміщують у шпурі 2, герметизатора 3, опорної плитки 4 і натяжного пристосування, що включає монтажний стальний стежень 5, конусну головку 6 та гайку 7, яка нагвинчується на хвостовик труби 1, і монтажної гайки 8, яка нагвинчується на хвостовик монтажного стального стержня 5, і розподіляється на зовнішню жорстку і внутрішню піддатливу частини. Розподіл труби 1 на жорстку і піддатливу частини здійснюється за допомогою герметизатора 3, який знаходиться у кільцевому зазорі між боковими поверхнями шпуру 2 і труби 1. На жорсткій ділянці трубу 1 закріплюють за допомогою полімерного в'яжучого, яке нагнітають у затрубний простір 9 і тріщини 10. Система анкерів у сукупності із зміцненою породою формує на глибину lу біля контуру виробки жорстку армопородну конструкцію з великою несучою спроможністю, яка, завдяки анкерам, здатна працювати на розтягнення і стиснення. На внутрішній піддатливій частині анкера за армопородною конструкцією кінець труби 1 закріплюється на ділянці lз за допомогою монтажного стального стержня 5, конусної головки 6 і монтажної гайки 8, внаслідок чого утворюється замок 12 розпірно-фрикційного типу. Незакріплена ділянка труби 1 між герметизатором 3 і замком 12 утворює вузол 13 піддатливості, довжиною lп, який працює за рахунок деформування стінок композитного матеріалу труби 1 і проковзування замка 12 на фрикційній ділянці. Для забезпечення надійного закріплення анкера на жорсткій зовнішній частині і піддатливій внутрішній ділянці трубчатий стержень 1 виконаний з ребристою боковою поверхнею 14 із анізотропного композитного матеріалу і складається, у свою чергу, із пластичної матриці 15 (наприклад, із поліетилену), внутрішньої арматури 16 у вигляді односпрямованих волокон (наприклад, скловолокна) уздовж вісі стержня 1 або сітки із перехресних волокон, що спроможні витягувались у подовжньому і радіальному напрямках, та зовнішньої арматури 17 із стального дроту, який намотується на ще незатверділу трубу 1 у вигляді пружини, що здатна деформуватись спільно з пластмасою ребер і стінок труби 1 у подовжньому і радіальному напрямках відповідно до діаметру dш шпуру 2. Міцнісні і деформаційні властивості труби 1 регулюються за допомогою об'ємного насичення і орієнтації пружних високоміцних волокон, щільності 57390 6 намотки спіральних витків і діаметру сталевого дроту 17 у відповідності до складного пружньодеформованого стану армопородної конструкції. Замок 12 розпірно-фрикційного типу утворюють роздаванням труби у радіальному напрямку та силовим обтисненням армованих ребер 17 труби 1 у бокову поверхню шпуру 2 конусною головною 6, зусилля який передають стальним монтажним стержнем 5. Для цього, після полімеризації суміші смоли і отверджувача у затрубному просторі 9, на хвостовик стержня 5 нагвинчують монтажну гайку 8, за рахунок цього стержень 5 переміщується у напрямку виробки на величину довжини lз замка 12, роздаючи трубу 1 у радіальному напрямку до розміру діаметра dш шпуру 2 і вдавлюючи армовані ребра 14 в породу. Після формування замка 12 розпірно-фрикційного типу монтажний стержень 5 демонтують, викручуючи його із конусної головки 6, яка залишається на місці. Так як внутрішній канал труби 1 лишається вільним, то під час експлуатації анкера, у разі потреби, розпір труби 1 можна повторити, або можна закачати в'яжуче у глибину породного масиву. На піддатливій ділянці анкера труба 1 працює на розтягнення волокон внутрішньої арматури 16 і зовнішнього спірального дроту 17 на незакріпленій ділянці, та на розтягнення труби 1 і зсув по поверхні контакту порід на фрикційній ділянці анкера. При цьому піддатливість анкера здійснюється за рахунок пружньо-пластичного деформування композитного матеріалу стінок трубчатого стержня 1 і просування труби 1 на фрикційній ділянці з тертям армованих ребер по породній поверхні шпуру 2. Тому піддатливість анкера lпід буде складатися із зростання незакріпленої ділянки ln на величину її подовження 1 та переміщення фрикційної ділянки на величину 2, тобто lпід=1+2, яка мусить дорівнювати сумарному розкриттю тріщин ΣΔ=Δ1+Δ2 за жорсткою армопородною конструкцією. Використання корисної моделі дозволяє значно поширити технологічні можливості анкерного кріплення за рахунок пристосування його параметрів до змінних умов експлуатації виробок, підвищити надійність закріплення анкера і забезпечити його піддатливість. Крім того, застосування корисної моделі дозволяє створити анкер з перемінними умовами роботи по його довжині, знизити трудомісткість установки анкера і підвищити безпеку гірничих робіт. 7 57390 8 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 57390 Підписне 10 Тираж 23 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