Усиление крепления кровли горных выработок канатными анкерами

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению горных выработок. Канатный анкер для крепления горных выработок. Канатный анкер включает грузонесущий стержень, изготовленный из каната, на одном конце которого имеется замок, а на другом конце — муфта с трубой герметизатора и герметизирующего элемента, установленного на указанной трубе, охватывающей канат с воздухоотводящей трубкой, пропущенной через зазор между канатом и стенкой трубы герметизатора за пределы герметизирующего элемента с выходом через окно в боковой стенке трубы герметизатора наружу. Герметизирующий элемент выполнен из набора упругих колец, установленных в кольцевых ложбинках на трубе герметизатора и имеющих внешний диаметр, превышающий на 1-5 мм диаметр шпура, при этом проходное сечение воздухоотводящей трубки, сообщающееся с атмосферой, загерметизировано от полости трубы герметизатора. Перед первым упругим кольцом на трубе герметизатора установлено жесткое кольцо, имеющее внешний диаметр меньше диаметра шпура. Изобретение позволяет упростить конструкцию канатного анкера и повысить качество герметизации шпура.

Предложение относится к горной промышленности, а именно к креплению горных выработок с использованием канатных анкеров с последующим упрочнением налива путем нагнетания в него быстродействующих композиций.

Известен канатный анкер LIGWI производства Германии, включающий в качестве герметизатора гофрированную трубку с осевым отверстием под канат и отверстием для нагнетательной трубки, разделенные перегородкой (Уголь. — 2003. — №12. — С.9-11). Перед монтажом анкера наружную стенку осевого отверстия разрезают и надевают гофрированную трубку на канат, после чего канатный анкер вставляют в шпур. Герметизация устья шпура происходит за счет деформации гофрированной трубки при установке его в шпур.

Недостаток такого канатного анкера заключается в том, что герметизация его является некачественной как вследствие наличия неплотностей между стенкой шпура и деформированной гофрированной трубкой, так и из-за утечек раствора через произведенный разрез. Кроме того, на монтаж известного канатного анкера требуется много времени, что, однако, не гарантирует качества герметизации.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является канатный анкер, включающий грузонесущий канат с воздухоотводящей трубкой, у которого на одном конце закреплен замок, а на другом — муфта с трубой герметизатора, охватывающие канат с воздухоотводящей трубкой. К торцу трубы герметизатора присоединена упругая втулка (патент РФ №2281398, кл. E21D 21/00, заявлен 09.06.2004, опубл. 10.08.2006 г., Б. №22). Резинотканевая герметизирующая упругая втулка на 3-4 мм меньше диаметра шпура, в который устанавливают анкер. При подаче в зазор между резинотканевой втулкой и канатом жидкости втулка растягивается и герметизирует устье шпура.

Недостаток данного устройства состоит в сложности создания давления внутри упругой втулки, чтобы она деформировалась в радиальном направлении и перекрывала зазор между ней и стенками шпура.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции канатного анкера, закрепляемого нагнетательным способом, и повышение качества герметизации шпура.

Указанные цели достигаются тем, что в канатном анкере, включающем грузонесущий канат с воздухоотводящей трубкой, на одном конце которого имеется замок, а на другом — муфта с трубой герметизатора и герметизирующего элемента, установленного на указанной трубе, охватывающей канат с воздухоотводящей трубкой и пропущенной через зазор между канатом и стенкой трубы герметизатора за пределы герметизирующего элемента с выходом через окно в боковой стенке трубы герметизатора наружу, герметизирующий элемент выполнен из набора упругих колец, установленных концентрично в кольцевых ложбинах на трубе герметизатора и имеющих внешний диаметр, превышающий на 1-5 мм диаметр шпура, при этом проходное сечение воздухоотводящей трубки, сообщающееся с атмосферой, загерметизировано от полости трубы герметизатора, причем перед первым упругим кольцом на трубе герметизатора установлено жесткое кольцо, имеющее внешний диаметр меньше диаметра шпура.

Замок на головном конце канатного анкера необходим для временного закрепления канатного анкера у дна шпура. Воздухоотводящая трубка необходима для отвода из шпура воздуха или воды в период заполнения шпура через муфту закрепляющим материалом.

Функцию герметизирующего элемента устья шпура в зазоре между трубой герметизатора и стенкой шпура выполняют упругие кольца из резины, установленные в кольцевых ложбинках на трубе герметизатора и имеющие внешний диаметр, превышающий на 1-5 мм диаметр шпура. При вводе в шпур канатного анкера упругие резиновые кольца обкатывают стенки шпура, деформируясь по форме из круглой в цилиндро-круговую, перекрывая зазор между трубой герметизатора и стенкой шпура, поскольку внешний диаметр колец превышает диаметр шпура, компенсируя его изменчивость по диаметру сечения.

На трубе герметизатора установлен набор упругих колец, отстоящих друг от друга на 20-30 мм. Интервал между кольцами необходим для предотвращения трения между собой, которое может быть существенным, что вызывает увеличение усилия подачи анкера в шпур при его установке, поскольку кольца теряют возможность обкатывать стенки шпура. Для предотвращения проскальзывания трубы герметизатора относительно упругого кольца при его упоре в торец устья шпура перед первым кольцом на трубе герметизатора установлено жесткое кольцо, имеющее внешний диаметр меньше диаметра шпура на 1-1,5 мм. Жесткое кольцо на трубе закреплено сваркой. Для фиксации начального положения упругие кольца установлены в кольцевых ложбинках, выполненных на трубе герметизатора через интервал 20-30 мм. Канатный анкер снабжен воздухоотводящей трубкой, установленной между канатом и трубой герметизатора. Проходное сечение воздухоотводящей трубки герметично выведено наружу через окно в боковой стенке трубы герметизатора на интервале между упругими кольцами и муфтой. Герметизация проходного сечения воздухоотводящей трубки от полости трубы осуществляется сваркой в окне трубы герметизатора.

При установке канатный анкер нагнетательного способа закрепления подают в шпур без вращения. При этом упругие кольца выкатываются из ложбинок и обкатывают стенки шпура и поверхность трубы герметизатора, равномерно сжимаясь в радиальном направлении за счет упругих деформаций. Анкер, установленный в шпур, у дна шпура закрепляется предварительно замком. При этом происходит надежная герметизация кольцевого зазора между стенками шпура и трубой герметизатора. Конструкция герметизатора проста. Затраты на упругие кольца минимальные по сравнению с известными. Снижаются также затраты времени на установку анкера за счет того, что герметизация устья шпура происходит автоматически, без подачи герметизирующего раствора. Качество герметизации и упрочнения приконтурного массива обеспечивается также установкой между трубой герметизатора и канатом воздухоотводящей трубки, позволяющей по выходу из нее быстротвердеющего закрепляющего материала контролировать полноту закрепления шпура.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где показано положение канатного анкера в шпуре.

Канатный анкер для крепления горных выработок содержит грузонесущий стержень 1 в виде каната. На одном конце которого установлен замок 2 для предварительного закрепления анкера в шпуре 3, а на другом конце размещены охватывающие его муфты 4 с трубой 5 герметизатора. Труба 5 соединена с муфтой 4 посредством резьбы. На муфте установлены опорные элементы — опорная шайба 6 и гайка 7, которые опираются на устье шпура через металлическую решетку или подхват 8. На трубе 5 герметизатора установлен набор упругих резиновых колец 9, являющихся герметизирующим элементом и образующим с трубой 5 герметизатор. Внешний диаметр упругих колец 9 на 1-5 мм больше диаметра шпура. В зазоре между трубой герметизатора и канатом размещена воздухоотводящая трубка 10, которая пропущена за пределы упругих колец и вблизи опорной муфты выведена герметично через окно в боковой стенке трубы 5 наружу. Внешняя поверхность конца воздухоотводящей трубки 10 герметично приварена к стенкам окна в боковой стенке трубы герметизатора.

Для фиксации начального положения упругих колец 9 на трубе 5 на ее внешней поверхности выполнены кольцевые ложбины 11. Для предотвращения проскальзывания трубы 5 герметизатора относительно упругого кольца 9 при упоре стенки трубы в торец устья шпура перед первым кольцом 9 на трубе 5 герметизатора установлено жесткое кольцо (втулка) 12, имеющее внешний диаметр меньше диаметра шпура на 1-1,5 мм. Жесткое кольцо (втулка) 12 закреплено на трубе 5 сваркой.

Ниже приведено описание процесса герметизации канатного анкера при его установке в шпуре.

При сборке канатного анкера в ложбинках 11 на поверхности трубы 5 размещают 2-3 упругих резиновых кольца 9. Ложбинки 11 и соответственно кольца в них размещены на расстоянии 3 см друг от друга, чтобы исключить трение между собой.

В зазоре между трубой 5 и канатом 1 помещают воздухоотводящую трубку 10, и внешний конец ее герметично закрепляют в отверстии трубы 5 за пределами установки упругих колец 9. Противоположный конец воздухоотводящей трубки 10, обвивающей канат 1, закреплен на горизонте замка 2. Таким образом, воздухоотводящая трубка соединяет полость шпура с атмосферой.

Анкер в сборе вводят в шпур, при этом жесткое кольцо 12 предотвращает упор о торец устья шпура упругого кольца 9 и вследствие этого проскальзывание по трубе 5. При соприкосновении поверхности упругого кольца 9 с поверхностью стенки шпура 3 и дальнейшем осевом продвижении трубы 5 в шпур 3 упругое кольцо 9 выкатывается из кольцевого желоба и, обкатывая стенки шпура и трубы 5, деформируется в радиальном направлении, герметизируя кольцевой зазор между стенками шпура 3 и трубой герметизатора 5. Анкер досылают до дна шпура и устанавливают опорные элементы: решетчатую перетяжку 8, шайбу 6 и гайку 7. Гайкой 7 осуществляют предварительное натяжение анкера за счет замка 2 анкера, осуществляющее предварительный распор при накручивании гайки 7 на муфту 4. Кольцевой зазор между стенками шпура 3 и трубы 5 при этом герметично перекрыт упругими кольцами 9. К торцу муфты 4 присоединяют переходник с нагнетательным оборудованием и производят нагнетание в шпур быстротвердеющего раствора 13. Вытесняемый из шпура воздух через воздухоотводящую трубку 10 выходит из шпура в атмосферу. Контроль заполнения шпура ведут по выходу из него воздуха. При появлении из трубки 10 раствора нагнетание прекращают, и переходник подключают к следующему анкеру.

Основным преимуществом предложенного канатного анкера является снижение затрат времени и средств на герметизацию. Процесс герметизации осуществляется автоматически при установке анкера и без подачи в него специального раствора.

Канатный анкер для крепления горных выработок, включающий грузонесущий стержень, изготовленный из каната, на одном конце которого имеется замок, а на другом конце — муфта с трубой герметизатора и герметизирующего элемента, установленного на указанной трубе, охватывающей канат с воздухоотводящей трубкой, пропущенной через зазор между канатом и стенкой трубы герметизатора за пределы герметизирующего элемента с выходом через окно в боковой стенке трубы герметизатора наружу, отличающийся тем, что герметизирующий элемент выполнен из набора упругих колец, установленных в кольцевых ложбинках на трубе герметизатора и имеющих внешний диаметр, превышающий на 1-5 мм диаметр шпура, при этом проходное сечение воздухоотводящей трубки, сообщающееся с атмосферой, загерметизировано от полости трубы герметизатора, причем перед первым упругим кольцом на трубе герметизатора установлено жесткое кольцо, имеющее внешний диаметр меньше диаметра шпура.