Анкер

)5 Е 21 Р 21 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Изо подзем констру быть и вырабо Целчает полую трубу 1, выполугого материала с продоль вдоль всей ее длины, и мещенным на выступающемхвостовика о, для удержалиты 6. На наружную по- трубы 1 насажена оболочка верхность которой подобна 4, с продольным разрезом, одольному разрезу 2, выполпругопористого материала,Анкер вклю ненную из упр ным разрезом буртиком 3, раз из шпура 4 ее ния опорной п верхность полой 7, внешняя по контуру шпура аналогичным пр ненная из ч ос лых п лиров Нав раб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институг горного дела Севера Якутского филиала СО АН СССР(56) Опыт применения слоевой системы разработки с закладкой выработанного пространства на зарубежных рудниках. М.1984, с, 70.Патент США4126004,кл. 309 - 358, 1978.(57) Изобретение относится к креплениюподземных горных выработок, а именно кконструкции трубчатого анкера и м.б. использовано для крепления горных выработок,пройденных в мерзлых породах. Цель изобретения - повышение надежности работыанкера при протаивании мерзлых породвокруг шнура за счет саморегулированиясил трения на контакте порода в анк.Анкер оснащен насаженной на полую трубу(ПТ) 1 с продольным разрезом 2 вдоль всейдлины и буртиком 3 на хвостовике 5 дляудержания опорной плиты оболочкой 7 из бретение относится к креплению ых горных выработок, а именно к кции трубчатого а нкера, и может спользовано для крепления горных ток, пройденных в мерзлых породах. ь изобретения - повышение надежаботы анкера при протаивании мерзрод вокруг шнура за счет саморегуия на контакте порода в анк.ертеже изображен общий вид анкера ем положении, продольный разрез. 2упругопористого материала с продольным разрезом по всей длине. На внешней поверхности оболочки 7 выполнены равномерно расположенные по контуру и вдоль боковой поверхности заполненные сухим связующим материалом (СМ) 9 полости 8. Глубина полостей 8 не превышает толщины стенки оболочки. Для предотвращения просыпания СМ оси полостей 8 составляют с боковой поверхностью оболочки угол, вершина которого направлена в сторону выступающего из шпура 4 хвостовика 5 анкера. Перед установкой анкера в шпур 4 полости 8 заполняют СМ. Затем ПТ 1 сжимают известным способом, вводят в шнур 4 и расклинивают за счет упругих сил ПТс продольным разрезом 2. При оттаивании влага с определен ного объема мерзл ых пород мигрирует в зону контакта порода - анкер и образует зону скольжения. Однако взаимодействие СМ с водой и необратимость реакции гидратации позволяют избежать накопления влаги в зоне контакта стенок шпура 4 с анкером. За счет образования шероховатостей на поверхности оболочки в процессе гидратации и улучшения условий сцепления стенки шпура 4 с анкером повышается надежность его раооты. 2 з.п. ф-лы,илнапример пенорезины на основе жестких каучуков, с равномерно расположенными как по контуру, так и вдоль ее боковой поверхности полостями 8, глубина которых для сохранения несущей способности полой трубы 1 не превышает толщину стенки оболочки 7, а для предотвращения просыпаний сухого связующего материала 9 оси полостей 8 с внешней поверхностью оболочка 7 составляет угол 4050, вершина которого направлена в сторону выступающего из шпура 4 хвостовика 5 полой трубы 1.Установка и работа анкера в мерзлых породах осуществляется следующим образом,Перед установкой анкера в шпур 4 полости 8 заполняют сухим связующим материалом 9, например цементом, портландцементом, гипсом и др. Затем полую трубу 1 сжимают известным способом, вводят в шпур 4 и расклинивают за счет упругих сил полой трубы 1, выполненной с продольным пазом 2, придавая анкеру необходимую несущую способность.При оттаивании влага с определенного объема марзлых пород лигирует в зону контакта порода - анкер и образует зону скольжения. Однако наличие полостей 8 с сухим связующим материалом 9, взаимодействие его с водой и необходимость реакции гидратации, после которой не происходит обратного выделения воды, позволяет избежать накопления влаги в зоне контакта поверхности шпура 4 с анкером. Кроме того, при гидратировании сухого связующего материала 9 на поверхности анкера образуются шероховатости, которые улучшают условия сцепления анкера со стенкой шпура,Полное и качественное удаление влаги с боковой поверхности шпура 1 в пределах зоны протаивания обеспечивается в том случае, если массы сухого связующего материала 9 достаточно для поглощения всей образовавшейся воды. Из этого условия непосредственно вытекает необходимость расчета минимально допустимого количества полостей.Общая масса воды, способная образоваться на боковой поверхности шпура при протаивании мерзлых пород, равна М=у Р, кг,где Р - объем влаги, которая выделяется вталой зоне, м,у - плотность воды, кг/мз,Объем влаги, в большей степени, определяется льдистостью мерзлых пород и глубиной и зоны миграции влаги вокруг шпура, которая, в свою очередь, зависит от типа горных пород, трещиноватости, пористости и определяется по результатам экспериментальных и лабораторных исследований.Зная параметр 6, можно определить объемвлаги по формуле р= д у,(2) где 0 - диаметр шпура, м;ЛЯ, - глубина зоны протаивания, м;У - льдистость мерзлых пород, отн. ед.Предельная масса воды полностью гидратируется сухим связующим материалом, размещенным в одной полости, находится по формуле 10 15(3) М=т Мкг,где М, - масса сухого связующего материала, в одной полости, кг;т - коэффициент гидратации связующего материала, отн. ед.При определении величины М, следует учесть коэффициент заполнения полости сухим связующим материалом и геометрический объем полости 20 М,=(у; и г д Кз)/апа, кг, (4) где у, - плотность сухого связующего материала, кг/м,г - радиус полости, м;д - толщина стенки оболочки анкера, м; Кз - коэффициент заполнения полости; а - угол наклона оси полости к боковойповерхности анкера, град.Зная общую массу воды, способную образоваться на боковой поверхности шпура при оттаивании мерзлых пород М 8 и предельную массу воды, полость гидратируемую сухим связующим материалом, размещенным в одной полости, Мнайдем минимальное количество полостей из соотноше- ния 30 35 М=М/М(6) 7 с гхяпа, шт. Данное количество полостеи равномерно распределяют по контуру и вдоль боковой поверхности оболочки анкера в пределах зоны протаивания пород. При этом предварительно необходимо проверить условие полного размещения всех полостей на боковой поверхности оболочки анкера. Максимальное количество полостей найдем из вы- ражения(1) - (4), получим формулу минимально допустимого количества полостейВ случае выполнения условия Л/(У, обеспечивается полное и качественное удаление влаги с боковой поверхности шпура. В случае невыполнения этого условия необходимо провести оптимизацию выражения (6) путем подбора соответствующего сухого связующего материала, параметров ти Кз.При удалении влаги между породой и поверхностью анкера обеспечивается увеличение коэффициента трения, чем при сцеплении поверхности анкера с влажными породами. Например, при соприкосновении анкера из стали с влажными аргиллитами коэффициент трения равен 0,27, а при контакте с сухими аргиллитами коэффициент трения равен 0,4,Подготовительная выработка пройдена в мерзлом массиве с . равномерным распределением льдистости пород ( Ю=0,1). Ожидаемая максимальная глубина протаивания на участке крепления по инженерным расчетам составляет 1,2 м. С учетом этого проектное расстояние между анкерами установлено 1 м. Необходимо определить требуемое количество полостей для полного обезвоживания боковой поверхности шпура.Исходные данные: диаметр шпура: 0,042 м; толщина внешнего слоя анкера 0,005 м; радиус полости 0,003 м; угол наклона 45, коэффициент заполнения 0,6. В качестве сухого связующего материала используется обыкновенный цемент любой марки с плотностью 1700 кг/м, у которого коэффициент гидратации 6,0. Глубина зоны миграции влаги вокруг шпура 0,01 м.Подставляя все исходные данные в выражение (6), получим требуемое количество полостей на один анкерф 1000 00422 0 010 1 . 4яа (45) =1700 0,003 0,005 6,0 0,6=129 шт.Проверим полученное количество полостей из условия их полного размещения на поверхности оболочки анкера в пределах протаивания. По выражению (7) найдем максимальное количество полостей:0042 1,2 0,78 4368 0,03Таким образом, условие выполняется итребуемое количество полостей равномерно распределяют по контуру и вдоль боковой поверхности на расстоянии 1,2 м от буртика 5 анкера.Предлагаемая конструкция анкера обладает следующими преимуществами по сравнению с известными: обладает возможностью саморегулирования сил трения в зоне кон О такта порода - анкер за счет удаления влагис поверхности шпура при оттаивании мерзлых пород, что обеспечивает надеж ность работы анкера в протаивающем массиве, улучшаются условия сцепления анкера со стенкой шпура, что также повышает надеж ность работы анкера; расширяется областьприменения за счет способности анкера обезвоживать стенки шпура, что позволяет применять его для анкерования водонасыщенных горных пород; конструкция анкера отличается простотой и может быть изготовлена в механической мастерской.Формула изобретения1. Анкер, включающий полую трубу из 2 Б упругого материала с продольным разрезомпо всей длине и буртиком, размещенным на хвостовике, для удержания опорной плиты, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы анкера при протаивании мерзлых пород вокруг шпура ЗО за счет саморегулирования сил трения наконтакте порода - анкер, он снабжен оболочкой из упругопористого материала, выпол.ненной с продольным разрезом по всей длине, и полостями, равномерно расположенными по контуру и вдоль ее боковой ЗБ поверхности на глубину, не превышающуютолщину стенки оболочки, и под углом к боковой поверхности, вершина которого направлена в сторону хвостовика, при этом оболочка размещена на внешней поверхности 4 О полой трубы, а ее полости заполнены сухимсвязующим материалом.2. Анкер по п. 1, отличающийся тем, чтооболочка выполнена из пенорезины на основе жестких каучуков.3. Анкер по п. 1, отличающийся тем, чтов качестве сухого связующего материала использован цемент.1631185тСоставитель Ю. Зуев Редактор О. Спесивых Техред А. Кравчук Корректор Л. Бескид Заказ 529 Тираж 280 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 01