Канатный анкер

(51) 21 21/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ перемещения проволок прядей каната разъединены вставками с возможностью относительного перемещения и изгиба прядей каната,воздухоотводящий шланг и шланг подающий цементные смеси проходят через штуцера,находящихся на втулках. Применение данного изобретения обеспечивает повышение качества выполняемой функции сшивки,эффективности перемешивания цементирующих смесей, снижение себестоимости, упрощение конструкции. Технический результат достигается тем, что канатный анкер, состоящий из множества проволок прядей каната, муфты для соединения концов проволок прядей каната, ограничителей радиального перемещения проволок прядей каната,отличающийся тем, что муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка, и имеет коническую поверхность,с которой взаимодействуют наружные проволоки прядей каната, отличается тем, что на втулках размещены штуцера, через которые проходят трубка для отвода воздуха и трубка для подачи цементных смесей. Применение данного канатного анкера обеспечивает снижение себестоимости, уменьшение трудоемкости и материалоемкости, за счет этого снижение продолжительности установки канатного анкера на 25-30 и как следствие этого увеличение темпов проведения выработки на 20.(76) Демин Владимир Федорович Исабек Туяк Копеевич Демин Виталий Владимирович Аманбаев Болат Жумартович Демина Татьяна Владимировна Ахматнуров Денис Рамильевич Баймульдин Мурат Муратович Замиралов Александр Юрьевич Кенжин Болат Маулетович Оленченко Федор Павлович(57) Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых при проведении горных выработок для закрепления массива вмещающих пород с помощью анкерного крепления. Канатный анкер, состоящий из множества проволок прядей каната, муфты для соединения концов проволок прядей каната, ограничителей радиального перемещения проволок прядей каната,отличающийся тем, что муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка, и имеет коническую поверхность,с которой взаимодействуют наружные проволоки прядей каната, между которыми размещен клин, причем пряди каната,размещенные в скважине,образованной в геологической структуре, в интервалах между ограничителями радиального 24115 Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых при проведении горных выработок для закрепления массива вмещающих пород с помощью анкерного крепления. Известен многоканатный анкер, /1995/005524, 21 20/02,21/00, опубл. 23.02.1995, состоящий из множества проволок прядей каната, муфты, ограничителей радиального перемещения проволок прядей каната,опорные элементы и опорная гайка, с которой взаимодействуют наружные проволоки прядей каната, между которыми размещен клин, причем пряди каната,размещенные в скважине,образованной в геологической структуре, в интервалах между ограничителями радиального перемещения проволок прядей каната разъединены вставками с возможностью относительного перемещения и изгиба прядей каната. Недостаток такого анкера состоит в отсутствии возможности создания высокого предварительного натяжения незамедлительно после установки анкера в скважину и закрепления его цементирующими смесями нагнетательным способом. При закреплении каната цементирующими смесями в ампулах отсутствует возможность эффективного перемешивания закрепляющих смесей с отвердителем. Такой анкер неэффективно выполняет функцию сшивки слоев пород вследствие их расслоений и конструктивных недостатков анкера, не обеспечивающего полноту передачи нагрузки со стенок скважины на грузонесущий канат. Наиболее близким к заявляемому изобретению является канатный анкер, состоящий из множества проволок прядей каната, муфты для соединения концов проволок прядей каната, ограничителей радиального перемещения проволок прядей каната,отличающийся тем, что муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка, и имеет коническую поверхность,с которой взаимодействуют наружные проволоки прядей каната, между которыми размещен клин, причем пряди каната,размещенные в скважине,образованной в геологической структуре, в интервалах между ограничителями радиального перемещения проволок прядей каната разъединены вставками с возможностью относительного перемещения и изгиба прядей каната патент РФ 2178082, Канатный анкер Ануфриев В.Е.,Сурков А.В., Франкевич Г.С., Штумпф Г.Г., МПК 21 21/00, опубл. 2002.01.10. Недостатком данного канатного анкера является ограничение величины его предварительного натяжения за счет конструкции клинораспорной головной части. Задачей изобретения является повышение качества выполняемой функции сшивки,эффективности перемешивания цементирующих смесей, снижение себестоимости, упрощение конструкции. 2 Технический результат заключается в закреплении массива вмещающих пород. Задача достигается тем что канатный анкер,состоящий из множества проволок прядей каната,муфты для соединения концов проволок прядей каната, ограничителей радиального перемещения проволок прядей каната, отличающийся тем, что муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка, и имеет коническую поверхность, с которой взаимодействуют наружные проволоки прядей каната, отличается тем, что на втулках размещены штуцера, через которые проходят трубка для отвода воздуха и трубка для подачи цементных смесей. На фиг. представлен общий вид предлагаемого канатного анкера. Канатный анкер устанавливают и закрепляют способом нагнетания цементных смесей (смол) или механическим способом полимербетоном. Установка канатного анкера, закрепляемого цементирующими смесями нагнетательным способом, осуществляется следующим образом. После окончания бурения скважины 1 (на фиг.) в нее вставляют в собранном виде канатный анкер. В месте уширения вкладыш 2 разъединяет пряди каната. В этих местах канат имеет увеличенный диаметр. Интервал уширения ограничен обжимными втулками 7, на которых расположены штуцера 5, в них вдевается воздухоотводящий шланг. Втулки 7 ограничивают радиальное перемещение прядей каната. На втулки 7 оперты торцы конических втулок 3, которые состоят из долек, соединенных в коническую втулку кольцами 4 с упругими усами. Расстояние между концами упругих усов на 6-8 мм больше диаметра скважины. В собранном виде через штуцера 5 проходит воздухоотводящий шланг 15. После досылки до упора в дно скважины анкер не может выпасть, т.к. удерживается упругими усами колец 4 конических втулок 3. Верхний открытый торец шланга 15 размещен у забоя скважины. У устья скважины канат соединен с муфтой 6 посредством клина 10. В муфту ввинчен конец стержня 12. После досылки анкера на хвостовик 12 надевают герметизатор 11 до упора его фланцами в устье скважины. Затем на хвостовик 12 надевают опорные элементы 14, 17 и закрепляют их гайкой 18. При вращении гайки 18 на хвостовике 12 муфта 9 и канат 6 перемещаются к устью скважины. Дольки конической втулки 3 не имеют обратного хода, т.к. оперты на стенки скважины упругими усами колец 4, размещенных в кольцевой впадине втулки 3. Уширения каната 6 заходят в коническую втулку 3, раздвигая ее дольки до упора в стенки скважины 1. Конические втулки 3 с внешней стороны выполнены с кольцевыми выступами,которыми они внедряются в стенки скважины,увеличивая сцепление с ними. Уширения каната 6,образованные вкладышами 2, выполняют функцию распорного клина при взаимодействии с конической втулкой 3 при перемещении каната к устью скважины. Таким образом, вращением гайки 18 на хвостовике 12 создается предварительное натяжение каната 6 при его взаимодействии с коническими втулками 3. После предварительного натяжения в устье скважины 1 через отверстие фланца герметизатора 11 вставляют конец подающего шланга 16, который вдевается в штуцер 5. Противоположный конец шланга 16 подсоединен к насосу. После установки анкера насосом через шланг 16, проходящий через штуцера 5 заполняют скважину 1 цементирующей смесью 8. При этом воздух из скважины 1 отводится через воздухоотводящий контрольный шланг 15, так же проходящий через штуцера 5. Контролем полного заполнения скважины раствором смеси 8 является появление на выходе шланга 15 этого раствора. По окончании процесса заполнения скважины 1 раствором смеси 8 подающий шланг 16 зажимают хомутом и отрезают от остальной части. Под действием сил горного давления контур неустойчивой части массива вокруг выработки расширяется, т.е. увеличивает свой объем за счет расслоения, появления новых и раскрытия старых трещин, дислокации. При этом устье скважины перемещается в сторону выработки, оказывая силовое давление через перетяжку 13 на опорную 14 и промежуточную шайбы 17, на опорную гайку 18,которая соединена со стержнем 12 резьбовым соединением. Стержень 12 через резьбовое соединение передает растягивающую нагрузку на муфту 9, которая конической поверхностью и узким отверстием взаимодействует с наружными проволоками каната. Конец каната под действием нагрузки со стороны муфты 9 проскальзывает. Вместе с проскальзыванием каната 6 относительно муфты 9 перемещается и клин 10, который размещен внутри прядей (проволок) каната. Сцепление и трение клина с проволоками каната усилено резьбой на поверхности клина. Поэтому клин относительно каната не перемещается. С перемещением клина 10 в сторону узкого отверстия муфты 9 усиливается трение наружных проволок каната о коническую поверхность муфты. В конечном итоге силы трения каната 6 о стенку муфты 9 уравновешивают действующие осевые нагрузки на муфту. Противоположный конец каната 6 закреплен на отрезке скважины 1 в устойчивой части приконтурного массива выработки. Цементирующая смесь 8 заполняет все впадины неровной поверхности скважины 1, имеет прочную адгезию со стенками скважины и канатом, заполняет разрывы контактной сплошности проволок каната 6,образованные вставками 2. Под действием осевой нагрузки канат 6, опираясь на стенки отвердевшей цементной смеси прядями,ограничителями радиального перемещения проволок каната,узлами каната, образованными вставками 2, подвергает отвердевшую смесь 8 на интервале устойчивой части массива сдвиговым напряжениям. Вследствие того что сдвиговая прочность смеси 8 превосходит действующие нагрузки, канат 6 в устойчивой части массива надежно закреплен и не может перемещаться к устью скважины относительно ее стенок. Этому препятствуют узлы каната. В неустойчивой части приконтурного массива канат подвержен упругим деформациям,цементная смесь 8 под действием растягивающих нагрузок растрескивается, расслаивается вместе с приконтурным массивом. Однако отделится от устойчивой части массива она не может, т.к. этому препятствуют опорные элементы 14, 17, 18 анкера в устье скважины и узлы каната, с которыми связана отвердевшая цементная смесь. Вследствие того что дилатансионные процессы(расширение) приконтурного массива в неустойчивой части неизбежны, то для защиты каната от перегрузок предназначена податливая опорная полусферическая шайба 14. Ее нагрузочная характеристика выбирается более низкой по отношению к нагрузочной характеристике системы канат - муфта - стержень. Податливость опорной полусферической шайбы определяется меридиональным радиусом полусферы. Толщина стенок опорной полусферической шайбы и радиус определяют параметры ее нагрузочной характеристики. Применение данного канатного анкера обеспечивает снижение себестоимости, уменьшение трудоемкости и материалоемкости, за счет этого снижение продолжительности установки канатного анкера на 25-30 и как следствие этого увеличение темпов проведения выработки на 20. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Канатный анкер, состоящий из множества проволок прядей каната, муфты для соединения концов проволок прядей каната, ограничителей радиального перемещения проволок прядей каната,отличающийся тем, что муфта соединена резьбой со стержнем хвостовика анкера, на котором размещены опорные элементы и опорная гайка, и имеет коническую поверхность, с которой взаимодействуют наружные проволоки прядей каната, между которыми размещен клин, причем пряди каната,размещенные в скважине,образованной в геологической структуре, в интервалах между ограничителями радиального перемещения проволок прядей каната разъединены вставками с возможностью относительного перемещения и изгиба прядей каната,воздухоотводящий шланг и шланг подающий цементные смеси проходят через штуцера,находящихся на втулках.