Способ возведения анкера

(51)5 Е 21 О 20 ИЗОБ ОПИСАН ЕТЕН й просущей буренй стерлемент териапутем ающих дят по м цик- омвС здполнои проому крепжет быть нкеров в анкернои ра, введеня с опораполнение говое про- морожен- атяжение ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ АНКЕРА(ПЭ). Затем заполняют С сыпучим малом, вибрируют и запрессовывают ГСего натяжения до усилий, превышпроектные, Запрессовку ГС производлине С по частям циклично. В каждоле одновременно с сыпучим материалвводят гранулировэнный пластичный юл. МЗ рного дела СО АН СССР ский, В,А. Усков и Ю.М, Ка Изобретение относится к го мышленности, а именно к анкерн лению горных выработок и мо использовано при возведении строительстве.Известен способ возведения крепи, включающий бурение шпу ние в него грузонесущего стерж ным и подпорным элементами, 3 шпура сыпучим материалом, поро странство которого заполнено за ной водой, его уплотнение, н нитель в объеме, равном объему парового пространства сыпучего материала, При запрессовке одновременно с натяжением ГС задавливают ПЭ внутрь С с усилием, равным усилию натяжению ГС, В конце каждого цикла ПЭ извлекают. Усилие задавливания можно прилагать к подпорному элементу посредством трубчатых штанг. Последние надевают на ГС до упора в ПЭ и перемещают вдоль него посредством затяжки гайки на резьбовом конце. Для запрессовки ГС можно использовать гидравлическое устройство. Причем С можно заполнять смесью из сыпучего материала и цементного раствора в состоянии потери текучести, но до начала схватывания. В качестве пластичного материала можно использовать гранулы из сырой глины крупностью до 0,2 мм, После установки анкер сразу включается в работу, Повышение несущей способности анкера достигается за счет более равномерного распределения напряжений в его замке, 4 з.п., 4 ил. М 1373828 Е 21 О 21/00, 988).соб применим при возвекрепей и достигается отя несущая способность й длине замка анкера, ения сил трения от прине контакта сыпучего маи шпура и недостаточно материала.ическое решение - анкеремикрон 2000" фирмы стержня (а,с, СССР опубл. в БИ М 6, 1Известный спо дении податливых носительно низка при ограниченно вследствие уменьш сутствия воды в зо териала со стенкам плотной упаковкиИзвестно техн ные патроны "С"Совтегса р 1 азбсз эрес 1 га ргобист Ыб.)", Великобритания (Современные конструкции анкерной крепи и оборудование для ее установки, применяющееся на зарубежных рудниках. Серия горное производство, ЦН И И Иформ 1 Э Ичерной металлургии. В ы- пуск 1.М, 1988 с, 9) согласно которому в шпур вместе с грузонесущим стержнем и сыпучими материалами вводят восковые микрокапсулы с водой, представляющие пластичный материал,В известном решении капсулы служат для размещения воды и, при этом, не могут размещаться при уплотнении сыпучего материала в его поровом пространстве, что отрицательно сказывается на прочности анкерного замка, кроме того, отсутствие натяжения анкера для реализации внешнего трения и дилатансионных свойств сыпучего материала, а также наличие оболочки патрона существенно снижают несущую способность подобного анкера.Наиболее близким аналогом (прототи- помО является способ сооружения анкерной крепи, включающий бурение скважины, введение грузонесущего стержня и подпорного элемента, заполнение скважины сыпучим материалом при воздействии вибрации на глубину Н, натяжение стержня до усилий, превышающих проектные (А,с. СССР К.1046531 Е 21 О 21/00, опубл. в БИ Р 37, 1983),Недостатком известного способа является ограничение несущей способности анкера разрушением зерен сыпучего материала из-за высоких контактных напряжений под оголовкам анкера, неравномерное ро. рсделение напряжений и деформаций в сыпучем материале, а также необходимость закрепления и оставления подпорного элемента в скважине во избежание разуплотнения сыпучего материала,Целью изобретения является повышение несущей способности анкера. Указанная цель достигается тем, что в способе возведения анкерной крепи, включающем бурение скважины, введение в нее грузонесущего стержня с оголовком и подпорного элемента, заполнение скважины сыпучим материалом, вибрирование и запрессовку стержня путем его натяжения до усилий, превышающих проектные, согласно изобретения, заполнение скважины и эапрессовку стержня производят по длине скважины по частям циклично, при это в каждом цикле одновременно с сыпучим материалом в скважину вводят гранулированный пластичный заполнитель парового пространства в объеме равном объему порового пространства сыпучего материала, а 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при запрессовке одновременно с натяжением стержня задавливают подпорный элемент внутрь скважины с усилием равным усилию натяжения стержня, причем в конце каждого цикла подпорный элемент извлекают, Другим отличием предлагаемого способа является то, что усилие задавливания прилагают в подпорному элементу посредством трубчатых штанг, которые надевают на стержень до упора в подпорный элемент. Другим отличием предлагаемого способа является то, что для запрессовки стержня используют гидравлическое распорное устройство, Дополнительным отличием предлагаемого способа является то, что применяют смесь сыпучего материала с цементным раствором в состоянии потери текучести, но до начала схватывания. Другим дополнительным отличием предлагаемого способа является то, что в качестве пластичного материала используют гранулы сырой глины крупностью до 0,2 мм,На рисунке представлен анкер в момент установки (фиг. 1) с приложением эпюры радиальных напряжений сгпо длине замка анкера (там же); анкЬр на момент полного формирования анкерного замка по всей длине скважины (фиг. 2); пример осуществления натяжения стержня и запрессовки замка анкера посредством гайки на его выступающей из скважины резьбовой части через промежуточные трубчатые штанги (фиг. 3) и то же с помощью гидравлического распорного устройства (фиг. 4),Возведение анкерной крепи производят следующим образом, В предварительно пробуренную скважину 1 вводят грузонесущий стержень 2, имеющий оголовок 3 со стороны ее забоя. Затем, заполняют скважину 1 на необходимую глубину Н смесью сыпучего материала 4 и пластичного материала 5 при уплотнении вибратором (на чертеже не показан), вводят подпорный элемент 6 и осуществляют натяжение стержня 2 и запрессовку смеси материалов 4 и 5 в скважине 1 через подпорный элемент 6 с усилием Р, превышающим проектную несущую способность анкера (фиг. 10), При этом в отличие от прототипа, пики максимальныхфрадиальных напряжений % на стенках скважины 1 будут наблюдаться с двух сторон, - со стороны оголовка 3 анкера и подпорного .лемента 6 (смотри эпюру). Это значит, что при прочих равных условиях можно достигнуть примерно в два раза большей несущей способности по сравнению с известным техническим решением. Формула для определения необходимой глубины заполнения скважины Н сыпучим материалом 4 при за 1789719полнении его порового пространства пластичным материалом 5 остается справедливой т.к. определяет глубину распространения дилатансионных процессов при его нагружении, То есть глубину заполнения определяют по формулеЕ, -- - - пУЕ Х ( 0,1 Ро + - - )где Н - глубина заполнения скважины сыпучим материалом, см;Е - площадь кольцевого сечения, образованного грузонесущим стержнем и стенками скважины, см кв; Я - периметр сечения скважины, см. Я - периметр сечения грузонесущего стержня, см;Г - коэффициент трения между сыпучим материалом и стенкой скважины;1 - коэффициент трения между сыпучим материалом и грузонесущим стержнем; п - коэффициент бокового распора;У - объемный вес сыпучего материала, г/см куб.,Р - проектная несущая способность анкерной крепи, кН.После завершения цикла запрессовки извлекают из скважины 1 подпорный элемент 6 и вновь заполняют ее сыпучим 4 и пластичным 5 материалами, при воздействии вибрацией, на глубину Н, вновь производят натяжение стержня 2 и запрессовку материалов 4 и 5 в скважине 1 через посредство подпорного элемента 6 с усилием Р, превышающим проектную нагрузку на анкер, Операции повторяют до формирования анкерного замка по всей длине скважины 1 (см. фиг. 2) что дает возможность еще больше увеличить несущую способность анкера. Следует отметить, что в грузонесущем стержне 2 сохраняется усилие предварительного натяжения и после снятия усилия натяжения Р, а в материалах 4 и 5, соответственноо, усилия зап рессовки.Наиболее просто заявляемый способ реализуют при посредстве трубчатой штанги 7, которая при затяжке гайки 8 гайковертом (не показан) на резьбовой части 9 анкера, выступающей из скважины 1, позволяет создать одновременно усилие Р натяжения стержня 2 и равное ему усилие запрессовки материалов 4 и 5 (см. фиг. 3),Для механизации технологическогопроцесса используют гидравлическое рас 5 парное устройство 10, соединяемое непосредственно с резьбовой частью 9 анкера ивоздействующее через штангу 7 на подпорный элемент 6 (см. фиг. 4).Изобретение иллюстрируется следую 10 щими примерами.П р и м е р 1. Жесткий цементный раствор Ц:П= 1 2,5 арки 100, В Ц = 0,32 подавали в предварительно пробуренный шпурдиаметром 43 мм; после вибрации и уплот 15 нения вибратором ВПс частотой 50 Гц,производили натяжение стержня и по частям циклично запрессовку раствора с усилием Р= 10 т, как показано на фиг, 3, черезпосредство высокопрочной стальной трубы20 и подпорного элемента, Усилие натяженияконтролировалось динамометром, Сразупосле установки штанги, производили еевыдергивание. Несущая способность анкера составила 12 т,25 П р и м е р 2, Смесь песка из округлыхзерен прочностью на сжатие 150 мПа икрупностью 0,2 - 0,5 мм гранулами сыройглины крупностью 0,2 мм помещали в шпурдиаметром 43 мм вместе со стержнем из30 стали 3, имеющим оголовок в замковой егочасти и резьбу М 20 на выступающем изшпура конце, После запрессовки смеси материалов по частям циклично в скважине сусилием 7,5 т, при натяжейии анкера до 1035 т не зарегистрировано потери несущей способности анкера вплоть до нарушения резьбы на стержне,При использовании заявляемого способа возведения анкерной крепи достигается40 следующий положительный эффект;- крепь вступает под нагрузку сразу после установки анкера;- достигается повышение несущей способности анкера за счет более равномерно 45 го распределения напряжений в замкеанкера также в связи с возможностью дополнительного увеличения длины анкерного замка;- применение относительно дешевых50 материалов и снижение их расхода в рядеслучаев позволяет уменьшить стоимостькрепи при увеличении ее несущей способности,- крепь обладает достоинствами пред 55 напряженных анкеров, 1789719формула изобретения 1. Способ возведения анкера, включающий бурение скважины, введение в нее грузонесущего стержня с оголовком и подпорного элемента, заполнение скважины сыпучим материалом, вибрирование и запрессовку стержня путем его напряжения до усилий, превышающих проектные, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения несущей способности анкера, заполнение скважин и запрессовку стержня производят по длине скважины по частям циклично, при этом в каждом цикле одновременно с сыпучим материалом в скважину вводят гранулированный пластичный заполнитель в объеме, равном обьему порового пространства сыпучего материала, а при запрессовке одновременно с натяжением стержня задавливают подпорный элемент внутрь скважины с усилием, равным усилию натяжениястержня, причем в конце каждого цикла подпорный элемент извлекают,2, Способ по п. 1, о тл и ч а ю щи й с я5 тем, что усилие задавливания прилагают кподпорному элементу посредством трубчатых штанг, которые надевают на стерженьдо упора в подпорный элемент,3. Способ по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я10 тем, что для запрессовки стержня используют гидравлическое распорное устройство.4. Способ по пп, 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что скважину заполняют смесью изсыпучего материала и цементного раствора15 в состоянии потери текучести, но до началасхватывания.5. Способ по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве пластичного материала используют гранулы из сырой глины20 крупностью до 0,2 мм,1789719 УГУ Редактор Т.Курков ректор Т,Вашков оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель В,Усков Техред М,Моргентэл аказ 337 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по из 113035, Москва, Ж, РПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб 4/5