VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Способ относится к горной промышленности, в частности креплению горных выработок и может быть использовано также при строительстве тоннелей и подземных сооружений различного назначения.

Известен способ крепления выработок с помощью трубчатой анкерной крепи (а.с. № 1458586, опубликовано 15.02.89, Бюл. № 6) включающий бурение скважины и установку в ней трубы из упругого материала с выполненным на участке от забоя скважины до границы оттаивания пород и в устьевой части трубы продольным разрезом и буртиком на выступающем конце для удержания опорной плиты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности крепления мерзлых пород, склонных к оттаиванию, разрез выполняют спиралеобразным на участке от границы протаивания пород до устьевой части трубы, при этом шаг витка спирали определяют из соответствующего математического выражения.

Недостатком данного изобретения является недостаточная прочность закрепления анкера в шпуре и сложность технологии исполнения.

Известна трубчатая анкерная крепь (а.с. № 1585532,опубликовано 15.08.90, Бюл. №30) включающая полую трубу из упругого материала с продольным разрезом по всей длине, буртик и опорную плиту, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при температурных деформациях, анкер снабжен амортизационным зигзагообразным элементом, установленным внутри полой трубы с возможностью взаимодействия его нижнего конца с опорной плитой, при этом верхний конец соединен тросом с буртиком, а амортизационный элемент в поперечном сечении имеет форму клина, острый конец которого размещен в пазе продольного разреза трубы.

Недостатком данного изобретения является недостаточная прочность закрепления анкера в шпуре и сложность технологии исполнения.

Известна трубчатая анкерная крепь (а.с. № 1578355, опубликовано 15.07.90, Бюл. №26) включающая полый стержень с продольным разрезом по всей длине и буртиком на выступающем конце и опорную плиту, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности анкера в мерзлых породах с изменяющимся температурным режимом, он снабжен размещенным в полости стержня герметичным пакетом, заполненным пропитанным водой поролоном, при этом пакет выполнен из пластичного материала. При понижении температуры горных пород в зимний период вода в поролоне замерзает и пакет расширяется. В результате стержень дополнительно расклинивается в шпуре и компенсирует температурное сжатие материала стержня при охлаждении. Сцепление анкера с породами не снижается.

Недостатком данного изобретения является невозможность использования в породах с положительной температурой или летний период года.

Наиболее близкой к предлагаемому способу является анкерная крепь (а. с. №1073470 опубликовано 15.02.84, Бюл.№6), (прототип) включающая трубчатый металлический стержень с продольной щелью по всей длине, смыкающейся при обжатии, отличающаяся тем, что, с целью снижения затрат на установку крепи, стержень снабжен фиксатором смыкания щели, выполненным в виде прерывистого сварного шва, связывающего между собой края щели. Затем в полость стержня вводят установочный клин, с помощью которого последовательно разрывают сварной шов, освобожденный от обжатия стержень, упруго расширяется и расклинивается в шпуре.

Недостатком данного способа является сложность технологии выполнения, а также изменение прочности закрепления анкера в шпуре при охлаждении горных пород в зимний период, и, как следствие, снижение несущей способности крепи.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления горных пород путем гарантированного прочного закрепления анкера в шпуре вне зависимости от изменения температурного режима горных пород.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, по всей длине трубы выполняют надрез на глубину не менее 2/3 ее толщины, а внутренность трубы заполняют расширяющимся при твердении материалом (РТМ), в качестве которого, например, используется оксид кальция.

Способ осуществляют следующим образом. Для анкерования пород используют трубу из упругого материала, на которой предварительно по всей длине выполняют надрез на глубину не менее 2/3 ее толщины, а полость трубы заполняется РТМ. Например, невзрывчатым разрушающим составом НРС-2,(патент РФ №2206533 МПК C04B7/34, C04B2/04 опубликован: 20.06.2003), содержащим измельченный оксид кальция из обожженных известняка и гипса, дополнительно содержит хлорид кальция, хлорид алюминия и денатурированный этиловый спирт при следующем соотношении компонентов, масс. %: хлорид кальция 0,7-7,8; хлорид алюминия 0,5-4,5; денатурированный этиловый спирт 1,0-13,0; оксид кальция из обожженного известняка и гипса - остальное.

После этого анкер устанавливают в шпуре и закрепляют его нижнюю часть с помощью простого расклинивания, например деревянным клином, который одновременно препятствует выдавливанию суспензии из трубы. В последующем, после закрепления анкера, клинья могут быть использованы для установки армирующей сетки при нанесении торкретбетона на стенки выработки. При использовании анкеров в бортах горных выработок или почве, а также при креплении бортов карьеров, возможно заполнение трубы РТМ уже после размещения анкера в шпуре.

Расклинивание анкера и закрепление по всей поверхности шпура с помощью РТМ происходит следующим образом. В результате твердения РТМ существенно увеличивается в объеме, что приводит к развитию давления на стенки трубы, которое через 6-24 часов твердения (в зависимости от типа РТМ) развивает напряжения, превышающие предельную прочность стенки трубы в месте надреза. Происходит разрыв трубы по всей длине и надежное закрепление ее в шпуре. Дальнейшее расширение трубы при твердении РТМ приводит к увеличению прочности закрепления анкера в шпуре и увеличению несущей способности анкерной крепи.

Код для цитирования: Скопировать