Трубчатый гидрораспорный анкер и устройство для его установки

(51) 21 21/00 (2006.01) 21 5/74 (2006.01) 16 13/06 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ анкера, заглушку с отверстием и опорную плиту,при этом отверстие в заглушке имеет конусность и диаметр определяемый по формуле отв.1,1/в, где- максимальная осевая сила подачи установочного устройства, кг Рв максимальное давление жидкости в полости анкера,кг/см 2. Устройство для установки анкеров, включающее насос, нагнетательный трубопровод и полую штангу, на одном конце штанги закреплен цилиндрический корпус с полостью для размещения анкера, а на другом ограничители поворота и муфта для завинчивания хвостовика перфоратора, при этом муфта закреплена с помощью жестких тяжей параллельно полой штанги, на заданном расстоянии,а внутри цилиндрического корпуса свободно перемещается, с возможностью упора в торец полой штанги и извлечения, бобышка со сквозным осевым отверстием. Бобышка имеет штуцер для подключения нагнетательного трубопровода и конусообразный выступ для герметизации отверстия в анкере.(76) Аманжолов Тимур Эрикович Кузнецов Николай Георгиевич(54) ТРУБЧАТЫЙ ГИДРОРАСПОРНЫЙ АНКЕР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО УСТАНОВКИ(57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для крепления горных выработок. Технический результат изобретения возможность производить установку анкера перфоратором буровой каретки, сократить время на установку анкера и повысить надежность работы, за счет расположения устройства на хвостовике перфоратора, автоматической фиксации анкера в устройстве и вдавливания элемента устройства в торцевое отверстие анкера. Анкер включает металлическую трубу,профилированную продольной складкой по всей рабочей длине, торцевую втулку в замковой части Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для крепления горных выработок. Известен трубчатый анкер, включающий трубу,профилированную продольной складкой на участке короче ее длины с возможностью распрямления под действием давления жидкости в полости трубы,опорную плитку, надетую на выступающий из шпура хвостовик, герметичную вогнутую в трубу заглушку, установленную на головном конце трубы. Со стороны хвостовика полость трубчатого анкера открыта. (Патент РФ 2072049, Е 21 21/00,бюл.2, 1997). Недостатком данного анкера является то, что при формировании продольной складки происходит разгерметизация сварного шва между стенкой трубы и заглушкой, а отсутствие заглушки на хвостовой части трубы создает опасность срыва нагнетающего устройства при нагнетании жидкости в полость трубы. Ближайшим аналогом является трубчатый анкер,включающий металлическую трубу,профилированную продольной складкой по всей рабочей длине, торцевую втулку с продольными надрезами в замковой части анкера, резиновую втулку и опорную шайбу, надетую на выступающий из шпура хвостовик. Хвостовик снабжен боковым отверстием для подачи жидкости, а на торце загерметизирован сферической шайбой(Инновационный патент на изобретение по заявке 2009/0544.1 от 20.04.2009). Недостатком такого анкера является то, что расположение опорной шайбы между резиновой втулкой и не профилированной части трубы не позволяет вводить анкер в скважину при помощи перфоратора или податчика буровой установки, а подача воды через боковое отверстие анкера предполагает применение сложного и быстро изнашивающегося затвора. Известно устройство для установки анкерной крепи,включающее насос,нагнетательный трубопровод, штангу с вентилем, который соединен с насосом,присоединенный к анкеру цилиндрический патрон с падающим каналом, при этом патрон выполнен в виде пустотелого корпуса с гнездом для хвостовика анкера, имеющим подающее кольцо и аксиально установленные с обеих сторон кольцевые манжеты, и поршня. (А.с. 1452489, 21 21/00, бюл.2, 1989). Недостаток такого устройства это сложность конструкции и незначительный срок службы кольцевых манжетов. Известно устройство для установки трубчатых анкеров, включающее цилиндрический корпус с полостью для размещения открытого конца анкера и штуцер, установленный с наружного торца корпуса. Корпус выполнен с конусообразным выступом на дне для герметизации открытого торца анкера. (А.с. 1670144, 21 21/00, бюл. 30, 15.08.1991.). Недостатком такого устройства является то, что оно не обеспечивает герметизацию при использовании анкера диаметром более 46 мм и давлении, превышающем 70 бар. Кроме того,2 устройство не может применяться для анкеров,изготовленных из сварных труб из-за разрыва сварочного шва анкера при введении в него устройства. Задачей изобретения является создание анкера и устройства для его установки, позволяющие производить установку анкера перфоратором буровой каретки, сократить время на установку анкера и повысить надежность его работы, за счет расположения устройства на хвостовике перфоратора, автоматической фиксации анкера в устройстве и вдавливания бобышки устройства в торцевое отверстие анкера. Сущность изобретения заключается в том, что в известном анкере, включающем металлическую трубу, с не профилированным и профилированным участками, торцевую втулку и опорную плиту, на торце не профилированного участка труба имеет заглушку с отверстием, при этом стенка заглушки в отверстии имеет конусность, а диаметр отверстия определяется по формуле отв.1,1/в, гдемаксимальная осевая сила подачи установочного устройства, кг Рв - максимальное давление жидкости в полости анкера, кг/см 2. Устройство для установки анкера, включающее насос, нагнетательный трубопровод и полую штангу, на одном конце штанги закреплен цилиндрический корпус с полостью для размещения анкера, а на другом ограничители поворота и муфта для завинчивания хвостовика перфоратора, при этом муфта, при помощи жестких связей, может быть смещена, параллельно полой штанги, на заданное расстояние, кроме того, внутри цилиндрического корпуса свободно перемещается с возможностью упора в торец полой штанги и извлечения, бобышка со сквозным осевым отверстием, которая имеет штуцер для подключения нагнетательного трубопровода, расположенного в полости штанги и конусообразный выступ для герметизации отверстия в анкере. Технический результат достигается тем, что муфта устройства для установки анкера навинчивается на хвостовик перфоратора,ограничители поворота позиционируют устройство в необходимом положении, а анкер, введенный в цилиндрический корпус, благодаря отверстию в заглушке анкера, автоматически фиксируется на конусообразном выступе бобышки. Технический результат достигается также тем, что отверстие в заглушке,диаметр которого выполнен в соответствии с расчетом, расположено меньшим сечением усеченного конуса на внешней поверхности заглушки, обеспечивают надежную герметизацию анкера в момент надавливания устройства на анкер при полном его введении в скважину. После закачивания жидкости в полость анкера и его закрепления в скважине, устройство,без дополнительных технологических операций,свободно снимается с анкера. Автоматическая фиксация анкера в устройстве при его установке и снятие устройства с анкера, путем перемещения перфоратора вдоль балки буровой кареты, а также отсутствие дополнительных обжимных и герметизирующих устройств,обеспечивают длительную надежность работы системы анкер устройство для его установки и позволяют значительно сократить время на установку анкера. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 изображен общий вид анкера, на фиг.2 вид заглушки с отверстием на фиг.3 - вид устройства для установки анкера на фиг.4 - схема возведения крепи. Анкер состоит из трубы 1, изготовленной из металла толщиной 1,8-2,5 мм. По профилированной длине трубы 1 выполнена продольная складка 2,которая уменьшает первоначальный диаметр трубы 1 до требуемого размера. На торец профилированной части трубы 1 насажена металлическая втулка 3. Втулка 3 приваривается к трубе 1,обеспечивая сварочным швом герметизацию внутренней полости трубы 1. Не профилированная, устьевая, часть трубы 1 с торца заглушена сферической пластиной 4, по центру сферы имеется отверстие 5. На переходе трубы 1 в профилированную часть на анкер насажена опорная плита 6 и резиновая втулка 7. Устройство для установки анкеров состоит из полой штанги 8, к которой с одной стороны приварены ограничители поворота 11 и посредством жестких тяжей 9, муфта 10, а на другом конце штанги закреплен цилиндрический корпус 18,внутри корпуса размещена бобышка 12, имеющая штуцер 13 и конусообразный выступ 14. Бобышка посредством буртика 15 опирается на торец полой штанги 17. Для возможности подключения нагнетательного трубопровода 16, помпы 21 к штуцеру 13, бобышка свободно извлекается из корпуса 18 и вставляется в него без крепления. Муфта 10 навинчивается на хвостовик перфоратора 19, размещенного на балке 20 буровой кареты и фиксируется в требуемом положении ограничителями поворота 11. Анкер устанавливается следующим образом. На хвостовике перфоратора 19 посредством муфты 10 и ограничителей поворота 11 позиционируется устройство для установки анкеров. В цилиндрический корпус 18 вводится трубчатый анкер до упора в бобышку 12, которая подключена через нагнетательный трубопровод 16 к помпе 21,при этом конусообразный выступ бобышки 14 автоматически заходит в отверстие 5 сферической заглушки 4 анкера. Затем анкер вводят в скважину до упора опорной плиты 6 в породу и подачей перфоратора вдавливают конусообразный выступ 14 бобышки 12 в отверстие 5 анкера. Благодаря тому,что отверстие 5 сферической заглушки 4 имеет конусность, меньшее сечение которого расположено на внешней поверхности заглушки и диаметр,рассчитанный по формуле отв.1,1/в, гдемаксимальная осевая сила подачи установочного устройства, кг Рв - максимальное давление жидкости в полости анкера, кг/см 2 , обеспечивается быстрая и надежная герметизация анкера при его установке. При большем диаметре отверстия происходит выдавливание устройства из анкера и его разгерметизация. Диаметр скважины должен обеспечивать свободное введение анкера, но при этом должен быть на 3-6 мм меньше первоначального диаметра трубы 1. Закачивают в полость анкера воду под давлением 180-250 бар, в результате профилированная часть анкера расширяется в радиальном направлении, увеличивая диаметр трубы 1 до диаметра скважины. При этом поверхность трубы 1 вдавливается в породу,обеспечивая плотный контакт с поверхностью скважины. В устье скважины контакт анкера с породой может быть обеспечен резиновой втулкой 7. После закрепления анкера в скважине перфоратор отводят вниз по балке, таким образом, устройство освобождается от анкера. Благодаря тому, что устройство позволяет, без использования зажимных механизмов, устанавливать трубчатые анкера перфоратором буровой кареты, путем его надавливания на анкер, снижается время на установку анкера и повышается надежность его работы. При расположении муфты, путем закрепления жесткими тяжами, на расстоянии от полой штанги, установка анкеров производится без разборки люнетов 22, размещенных на балке буровой каретки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Анкер, включающий металлическую трубу,состоящую из профилированного продольной складкой и не профилированного участков,торцевую втулку, заглушку с отверстием и опорную плиту, отличающийся тем, что стенка заглушки в отверстии имеет конусность, а диаметр отверстия определяется по формуле, отв.1,1/в, гдемаксимальная осевая сила подачи установочного устройства, кг Рв - максимальное давление жидкости в полости анкера, кг/см 2. 2. Устройство для установки анкеров,включающее насос, нагнетательный трубопровод и полую штангу, отличающееся тем, что на одном конце штанги закреплен цилиндрический корпус с полостью для размещения анкера, а на другом ограничители поворота и муфта для завинчивания хвостовика перфоратора, при этом муфта закреплена с помощью жестких тяжей параллельно полой штанги, на заданном расстоянии, а внутри цилиндрического корпуса свободно перемещается, с возможностью упора в торец полой штанги и извлечения, бобышка со сквозным осевым отверстием,бобышка имеет штуцер для подключения нагнетательного трубопровода и конусообразный выступ для герметизации отверстия в заглушке анкере.