усовершенствованный скользящий анкер

Формула изобретения

1. Скользящий анкер (10) для ввода в скважину, содержащий анкерный стержень (12), на котором расположен элемент (14) управления скольжением со сквозным каналом (18), через который проходит анкерный стержень (12), причем элемент (14) управления скольжением содержит обойму (16; 16') для тел скольжения, по меньшей мере, с одним углублением (20) для приема тела (22) скольжения, находящегося в контакте с боковой поверхностью анкерного стержня (12), и анкерную пластину (24), которая предназначена для наложения на окружающую устье скважины область, когда скользящий анкер (10) введен в скважину, причем анкерная пластина (24) находится в передающем усилия соединении с указанной обоймой (16; 16'), отличающийся тем, что каждое углубление (20) для приема тела (22) скольжения проходит в указанной обойме (16; 16') тангенциально к боковой поверхности анкерного стержня (12), боковая поверхность каждого углубления (20) выступает в свободное поперечное сечение сквозного канала (18) на предварительно определенную величину и каждое тело (22) скольжения заполняет поперечное сечение предназначенного для него углубления (20).

2. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что указанная обойма (16; 16') является частью монтажного адаптера (28) для закрепления анкерной пластины (24) на области, окружающей устье скважины.

3. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что анкерный стержень (12) выступает из скважины сквозь анкерную пластину (24).

4. Скользящий анкер по п.3, отличающийся тем, что выступающий из скважины участок анкерного стержня (12) снабжен одним или более маркерами, которые указывают остающийся в распоряжении ход скольжения.

5. Скользящий анкер по п.4, отличающийся тем, что маркеры являются цветовыми маркерами, причем ближайшая к анкерной пластине (24) область (42) анкерного стержня (12) маркирована зеленым цветом, примыкающая к ней по оси область (44) маркирована желтым цветом, а следующая за ней область (46), охватывающая свободный конец анкерного стержня, маркирована красным цветом.

6. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена концентрично окружающая анкерный стержень (12) защитная трубка (26), проходящая от анкерной пластины (24) в направлении конца анкерного стержня (12) со стороны скважины, причем один конец защитной трубки (26) прикреплен к указанной обойме (16; 16'), а другой конец прикреплен к анкерной пластине (24).

7. Скользящий анкер по п.6, отличающийся тем, что защитная трубка (26) прикреплена к анкерной пластине (24) посредством монтажного адаптера (28), который навинчен на свободный конец защитной трубки (26).

8. Скользящий анкер по п.6, отличающийся тем, что монтажный адаптер (28) имеет расположенное концентрично анкерному стержню (12) сквозное отверстие, а на свободном конце анкерного стержня (12) или в его области укреплен упорный элемент (30), диаметр которого больше диаметра сквозного канала (18) и который в исходном состоянии скользящего анкера находится в сквозном отверстии.

9. Скользящий анкер по п.8, отличающийся тем, что торцевая поверхность (32) с наружной стороны упорного элемента (30) в исходном положении скользящего анкера находится заподлицо с окружающим торцевую поверхность (32) наружным краем монтажного адаптера (28).

10. Скользящий анкер по п.8, отличающийся тем, что анкерный стержень (12) или его продолжение выступает из монтажного адаптера (28) и в этом месте предпочтительно снабжен одним или более маркерами, которые указывают на остающийся в распоряжении ход скольжения.

11. Скользящий анкер по п.10, отличающийся тем, что маркеры являются цветовыми маркерами, причем ближайшая к анкерной пластине (24) область (42) анкерного стержня (12) или его продолжения маркирована зеленым цветом, примыкающая к ней по оси область маркирована желтым цветом, а следующая за ней охватывающая свободный конец анкерного стержня или его продолжения область маркирована красным цветом.

12. Скользящий анкер по п.6, отличающийся тем, что в области свободного конца анкерного стержня (12) укреплен элемент для определения хода скольжения, в частности лента, проволока, нить или подобный элемент.

13. Скользящий анкер по любому из пп.2-5 или 7-12, отличающийся тем, что на конце анкерного стержня (12) со стороны скважины укреплен смесительный и анкерный элемент (36), а монтажный адаптер (28) на своем свободном конце выполнен с возможностью соединения с монтажным устройством, которое при вводе скользящего анкера в скважину вращает монтажный адаптер (28) совместно с указанной обоймой (16; 16'), анкерным стержнем (12) и смесительным и анкерным элементом (36).

14. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что в указанной обойме (16; 16') выполнено несколько углублений (20), в частности, равномерно распределенных по окружности анкерного стержня (12).

15. Скользящий анкер по п.14, отличающийся тем, что углубления (20) расположены в плоскости поперечного сечения указанной обоймы (16).

16. Скользящий анкер по п.14, отличающийся тем, что углубления (20) расположены группами в различных плоскостях поперечного сечения указанной обоймы (16').

17. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что каждое тело (22) скольжения выполнено коническим, в частности в виде конического ролика.

18. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность каждого тела (22) скольжения выполнена выпуклой.

19. Скользящий анкер по п.1, отличающийся тем, что каждое тело (22) скольжения выполнено цилиндрическим, в частности в виде ролика.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к скользящему анкеру для ввода в буровую скважину, содержащему анкерный стержень, на котором расположен элемент управления скольжением со сквозным каналом, через который проходит анкерный стержень, и анкерную плиту, которая предназначена для наложения на окружающую устье скважины область, когда скользящий анкер введен в скважину, причем элемент управления скольжением содержит обойму для тел скольжения, по меньшей мере, с одним углублением для размещения тела скольжения, находящегося в контакте с боковой поверхностью анкерного стержня.

Уровень техники

Такой скользящий анкер известен из патентного документа WO 2006/034208 A1.

Скользящие анкеры принадлежат к группе так называемых скальных анкеров. Скальные анкеры используются в горном строительстве, при строительстве туннелей и в специальном инженерном строительстве для того, чтобы стабилизировать стены штольни, туннеля или откосы. Для этого от штольни или туннеля в горную породу выполняют проходку буровой скважины, длина которой обычно составляет от двух до двенадцати метров. Затем в скважину вводят скальный анкер соответствующей длины, концевую часть которого закрепляют с помощью строительного раствора, специальных клеящих материалов из синтетической смолы или путем механической раздвижки. На выступающем из скважины конце анкера обычно надета анкерная накладка или пластина, которую с помощью гайки прижимают к стене штольни или туннеля. При этом нагрузки, действующие в области стены штольни или туннеля, могут передаваться в более глубокие слои горной породы. Другими словами, с помощью таких скальных анкеров более далекие от стены слои горной породы используются для передачи нагрузок для снижения до минимума опасности обрушения штольни или туннеля.

Обычные скальные анкеры могут передавать максимальные нагрузки в соответствии со своим конструктивным выполнением и разрушаются при превышении этой нагрузки (так называемой разрушающей нагрузки). Для того, чтобы по возможности предотвратить этот полный отказ установленного скального анкера, например, вследствие подвижки горной породы, были разработаны так называемые скользящие анкеры Эти скользящие анкеры при превышении определенной нагрузки до некоторой степени подаются, то есть могут увеличивать свою длину в определенных границах, чтобы снизить действующее в горной породе напряжение до такого уровня, что анкер способен его передавать. Эти скользящие анкеры имеют конструктивно заданный ход скольжения, который они могут совершать при превышении предварительно определенной нагрузки, то есть под действием повышенной нагрузки общая длина скользящего анкера может удлиняться максимально на этот ход скольжения. Желательно посредством визуальной инспекции скользящего анкера иметь возможность быстро и однозначно устанавливать, подался ли определенный скользящий анкер, то есть выбран ли его ход скольжения частично или полностью. С одной стороны, эта информация может привлекаться для заключения о подвижках горной породы и, с другой стороны, она позволяет лучше планировать момент времени, к которому установленный скользящий анкер должен быть заменен или дополнен другими скользящий анкерами. Если ход скольжения скользящего анкера полностью выбран, то при дальнейших подвижках горной породы он может полностью отказать при превышении разрушающей нагрузки.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание скользящего анкера, обладающего лучшими конструктивными условиями для установки устройства, которое быстрым и надежным образом указывает еще имеющийся в распоряжении ход скольжения.

В соответствии с изобретением на основе указанного известного скользящего анкера решение поставленной задачи достигается за счет того, что анкерная пластина находится в передающем усилия соединении с обоймой для тел скольжения. Другими словами, анкерная пластина сблокирована с обоймой для тел скольжения для передачи, в частности, тяговых усилий и усилий давления, так что при превышении предварительно определенной нагрузки на скользящий анкер элемент управления скольжением проскальзывает по анкерному стержню, в то время как в известных примерах выполнения при превышении предварительно определенной нагрузки элемент управления скольжением остается неподвижным, а анкерный стержень проскальзывает по элементу управления скольжением. В обычном известном скользящем анкере анкерная пластина, которая упирается снаружи в укрепляемую стену горной породы, жестко соединена с анкерным стержнем. Если подвижки горной породы вызывают давление на анкерную пластину, превышающее предварительно определенную нагрузку на скользящий анкер, соединенный с анкерной пластиной анкерный стержень скользит через элемент управления скольжением наружу, чтобы за счет этого целенаправленного удлинения скользящего анкера определенным образом снизить нагрузку. Однако такое удлинение скользящего анкера, то есть последовательное использование имеющегося в распоряжении хода скольжения в зависимости от подвижек горной породы, не так просто заметить снаружи. Только если при установке скользящего анкера вместе с ним закладывается, например, проволока, можно судить о том, происходят ли подвижки породы и какая часть хода скольжения уже использована.

В противоположность этому в скользящем анкере по изобретению анкерная пластина находится в передающем усилия соединении с обоймой для тел скольжения, так что при подвижках горной породы и вызванном ими давлении на анкерную пластину элемент управления скольжением скользит по анкерному стержню при превышении предварительно определенной нагрузки. В отличие от него анкерный стержень остается неподвижным, а его находящийся в области устья скважины свободный конец при ходе скольжения скользит внутрь скользящего анкера. При этом обеспечивается простая возможность устанавливать, проходил ли уже конкретный скользящий анкер этапы скольжения и до какой степени уже использован его ход скольжения.

Согласно примеру выполнения скользящего анкера по изобретению обойма для тел скольжения является составной частью монтажного адаптера, который служит для наложения анкерной пластины на область, окружающую устье скважины. В этом примере выполнения обойма для тел скольжения и, соответственно, весь элемент управления скольжением находится относительно близко к устью скважины или даже внутри него. Предпочтительно при таком выполнении концентрично окружающая анкерный стержень защитная трубка проходит от анкерной пластины внутрь скважины для того, чтобы защищать анкерный стержень, в частности, от смятия смещающимися пластами породы. Защитная трубка может проходить до области конца скользящего анкера со стороны скважины и может быть изготовлена из металла, в частности из стали, или из пластмассы.

При этом предпочтительно анкерный стержень выступает из скважины сквозь анкерную пластину и монтажный адаптер. Если известна длина выступающего из скважины участка анкерного стержня, то последующие изменения, вызванные подвижками горной породы, могут легко проверяться на основе укоротившегося участка. Для облегчения определения этих изменений выступающий из скважины участок анкерного стержня предпочтительно снабжен одним или несколькими маркерами, по которым может быть визуально определен еще оставшийся в распоряжении ход скольжения. В качестве примера выступающий из скважины участок анкерного стержня может быть снабжен равномерными делениями по типу мерной рейки, так что в ходе подвижек горной породы уже использованный ход скольжения может считываться непосредственно.

В модифицированном примере выполнения маркеры являются цветовыми маркерами, причем предпочтительно ближайшая к анкерной пластине область анкерного стержня маркирована зеленым, примыкающая к ней по оси область маркирована желтым, а следующая за ней охватывающая свободный конец анкерного стержня область маркирована красным цветом. При установке скользящего анкера он устанавливается таким образом, что все три маркированные цветом области анкерного стержня видны снаружи. В этом случае при эксплуатации при подвижках горной породы вначале может «исчезать», то есть перемещаться внутрь зеленая область, затем желтая область и в заключение красная область. Пока еще видна зеленая область или ее часть, это указывает, что все в порядке. Если из скользящего анкера выступают только желтая область (или ее часть) и красная область, это указывает, что данный скользящий анкер требует усиленного наблюдения, поскольку совершенно очевидным образом произошли подвижки горной породы. И наконец, если из скользящего анкера выступает только красная область, это указывает, что положение начинает становиться критическим и следует подумать о скорой замене скользящего анкера или об установке дополнительных скользящих анкеров.

В другом примере выполнения скользящего анкера по изобретению концентрично окружающая анкерный стержень защитная трубка проходит от анкерной пластины в направлении конца анкерного стержня со стороны скважины (то есть внутрь скважины), причем один конец защитной трубки укреплен на обойме для тел скольжения, а другой конец укреплен на анкерной пластине. Таким образом, здесь защитная трубка служит для передачи усилий между анкерной пластиной и обоймой для тел скольжения. В принципе для крепления защитной трубки на обойме для тел скольжения или на анкерной пластине пригодны любые типы соединения, которые обеспечивают передачу усилий между соединенными друг с другом частями. Так например, один конец защитной трубки может быть приварен к обойме для тел скольжения. Однако он может быть привинчен или приклеен к обойме для тел скольжения. Возможен также пример выполнения, в котором защитная трубка выполнена заодно с обоймой для тел скольжения. Для крепления защитной трубки к анкерной пластине может служить монтажный адаптер, навинченный на свободный конец защитной трубки. Возможны также другие виды соединения, известные специалисту в данной области.

Когда для крепления свободного конца защитной трубки к анкерной пластине используется монтажный адаптер, предпочтительно он содержит расположенное концентрично анкерному стержню сквозное отверстие, через который может проходить анкерный стержень. В этом случае предпочтительно на свободном конце анкерного стержня или в его области укреплен упорный элемент, диаметр которого больше диаметра сквозного канала. При этом элемент управления скольжением не может соскользнуть с анкерного стержня. В качестве примера упорный элемент представляет собой гайку, навинченную на концевой участок анкерного стержня или закрепленную не нем другим образом. Когда упорный элемент упирается в элемент управления скольжением, дальнейшее определенное увеличение длины скользящего анкера невозможно. В этом случае скользящий анкер может быть нагружен до нагрузки разрушения, определенной его конструктивным выполнением, а при превышении этой нагрузки он отказывает, то есть его анкерный стержень разрушается.

В исходном состоянии скользящего анкера упорный элемент предпочтительно находится в сквозном отверстии монтажного адаптера. В предпочтительном примере выполнения торцевая поверхность с наружной стороны упорного элемента в исходном положении скользящего анкера находится заподлицо с окружающим торцевую поверхность наружным краем монтажного адаптера. При подвижках горной породы, которые приводят к удлинению скользящего анкера, упорный элемент перемещается внутрь скользящего анкера, точнее уходит внутрь сквозного отверстия, что хорошо заметно снаружи.

Согласно дальнейшему развитию описанного исполнения анкерный стержень или его продолжение выступает из монтажного адаптера и в этом месте предпочтительно снабжен одним или несколькими маркерами, которые указывают еще оставшийся в распоряжении ход скольжения. Эти маркеры могут быть выполнены таким же образом, как это было указано применительно к первому примеру выполнения. Альтернативно в области свободного конца анкерного стержня может быть укреплен элемент определения хода скольжения, в частности лента, проволока, нить или подобный элемент. В этом случае при увеличении длины скользящего анкера вследствие скольжения элемента управления скольжением элемент определения хода скольжения соответственно втягивается в скользящий анкер, так что путем сравнения с первоначально выступавшей длиной элемента определения хода скольжения может быть простым образом определен уже использованный ход скольжения.

В указанных выше примерах выполнения, в которых между анкерной пластиной и обоймой для тел скольжения проходит передающая усилия защитная трубка, может быть предусмотрена дополнительная защитная трубка, которая проходит от элемента управления скольжением до находящегося со стороны скважины конца анкерного стержня и концентрично окружает анкерный стержень. Как и в первом упомянутом примере выполнения, эта защитная трубка служит для того, чтобы защищать анкерный стержень, в частности, от смятия смещающимися пластами породы, и предпочтительно изготовлена из металла, в частности из стали, или из пластмассы.

Далее, в скользящих анкерах указанного вида желательно, чтобы нагрузка, при которой скользящий анкер подается определенным образом, могла быть установлена по возможности точно и по возможности мало колебалась даже при срабатывании скользящего анкера. Это желательно для того, чтобы, с одной стороны, обеспечивать возможность точного конструктивного исполнения скального анкера и, с другой стороны, получать его предсказуемое поведение при эксплуатации. Так называемая пороговая сила, то есть сила, при превышении которой скользящий анкер подается определенным образом, также должна быть точно повторяемой для того, чтобы нагрузка на скользящий анкер не изменялась неконтролируемым образом во время различных разнесенных по времени этапов его удлинения.

Для достижения этого во всех указанных примерах осуществления предпочтительно каждое углубление для размещения в ней тела скольжения расположено в обойме для тел скольжения тангенциально к боковой поверхности анкерного стержня. Далее, боковая поверхность каждого углубления выступает в свободное поперечное сечение сквозного канала на предварительно определенную величину и каждое тело скольжения заполняет поперечное сечение предназначенного для него углубления. Под понятием «тангенциально к боковой поверхности анкерного стержня» в данном случае не имеется в виду точное тангенциальное расположение в математическом смысле, при котором боковая огибающая поверхность углубления только тангенциально касается боковой поверхности анкерного стержня. Здесь имеется в виду по существу тангенциальное расположение предназначенных для размещения тел скольжения углублений по отношению к боковой поверхности анкерного стержня, при котором центральная продольная ось каждого углубления расположена наклонно к центральной продольной оси сквозного канала, причем в проекции, в которой лежит центральная продольная ось сквозного канала и центральная продольная ось любого углубления, эти оси могут, но не обязательно должны, быть расположены перпендикулярно друг другу. Соответственно, центральная продольная ось углубления для размещения тела скольжения может лежать в плоскости, которая пересекает центральную продольную ось анкерного стержня под прямым углом (в этом случае данные оси в указанной проекции перпендикулярны друг другу), однако она может также лежать в плоскости, расположенной наклонно к центральной продольной оси анкерного стержня.

Такое выполнение скользящего анкера по изобретению имеет ряд преимуществ. За счет того, что боковая огибающая поверхность каждого углубления, предназначенного для размещения тела скольжения, выступает на предварительно определенную величину в свободное поперечное сечение сквозного канала, с помощью этой величины может быть очень точно предварительно установлена зажимная сила, с которой тела скольжения удерживают анкерный стержень, проходящий через сквозной канал. Кроме того, эта однажды установленная зажимная сила после первоначального хода подачи достигается снова точным и повторяемым образом, поскольку тело скольжения с учетом обычных допусков полностью заполняет поперечное сечение соответствующего углубления, так что предварительно определенная величина, на которую каждое тело скольжения выступает в свободное поперечное сечение сквозного канала, не изменяется при эксплуатации скользящего анкера даже после многих разнесенных по времени этапов скольжения элемента управления скольжением. И наконец, передача усилий между проскальзывающим при определенных обстоятельствах элементом управления скольжением и анкерным стержнем прекращается выгодным образом, так как, поскольку тела скольжения заполняют поперечное сечение углублений, это проскальзывание не вызывает деформации материала тел скольжения и обоймы для тел скольжения, а только деформацию анкерного стержня. Естественно, предварительное условие для этого, как и в указанных решениях уровня техники, заключается в том, чтобы твердость материала тел скольжения была выше твердости материала анкерного стержня.

Другими факторами влияния на зажимную или пороговую силу являются форма тела или тел скольжения и обоймы для тел скольжения, число тел скольжения, вид их наружной поверхности, состоящей в контакте с анкерным стержнем, подбор пар материалов между телами скольжения и анкерным стержнем и между телами скольжения и обоймой для тел скольжения, а также вид и наружная поверхность анкерного стержня.

В принципе, скользящий анкер по изобретению работает уже при наличии одного углубления и расположенного в нем тела скольжения. Однако предпочтительно в обойме для тел скольжения расположены несколько углублений, в частности, равномерно распределенных по окружности анкерного стержня. С помощью нескольких углублений и, соответственно, нескольких тел скольжения желаемая пороговая сила может быть установлена еще более точно. Кроме того, при наличии нескольких углублений и расположенных в них тел скольжения может быть простым образом реализована более высокая зажимная или пороговая сила. Равномерное распределение углублений и тел скольжения вокруг окружного периметра анкерного стержня более равномерно распределяет действующие на анкерный стержень нагрузки.

Каждое из нескольких углублений может быть расположено в обойме для тел скольжения на своем уровне, то есть в собственной плоскости поперечного сечения обоймы для тел скольжения. Однако для получения компактной конструкции элемента управления скольжением предпочтительно в одной плоскости поперечного сечения обоймы для тел скольжения расположено несколько углублений. Возможное число углублений в одной плоскости поперечного сечения зависит от размера углублений и размера обоймы для тел скольжения. В одном из примеров выполнения скользящего анкера по изобретению в одной плоскости поперечного сечения расположено три углубления, однако в скользящем анкере большего размера с соответственно большим элементом управления скольжением может быть предусмотрено больше трех углублений. Далее, предпочтительно, также в аспекте получения компактной конструкции и равномерного распределения нагрузки, расположение нескольких углублений группами в различных плоскостях поперечного сечения обоймы для тел скольжения. Такое исполнение предпочтительно выбирают в том случае, когда пространственные условия не допускают расположения желаемого числа углублений в одной плоскости поперечного сечения. Так например, в другом примере выполнения скользящего анкера по изобретению в двух различных плоскостях поперечного сечения обоймы для тел скольжения расположено по три углубления. При этом углубления в различных плоскостях поперечного сечения предпочтительно смещены под углом относительно друг друга таким образом, что тела скольжения, расположенные в углублениях одной плоскости поперечного сечения, контактируют с боковой поверхностью анкерного стержня в других областях, чем тела скольжения, имеющиеся в другой плоскости или в других плоскостях поперечного сечения.

В рамках настоящего изобретения форма используемых тел скольжения может быть выбрана почти любой. Так например, тела скольжения могут быть коническими или могут иметь сужающуюся по конусу наружную форму, например, в виде конических роликов. Согласно предпочтительному примеру выполнения тела скольжения имеют цилиндрическую форму круглого сечения, то есть форму роликов. Далее, боковая поверхность каждого тела скольжения может быть бочкообразной, то есть выпуклой наружу, например, по типу винной бочки. Возможны также тела скольжения призматической формы. Само собой разумеется, что форма углублений должна соответствовать используемым телам скольжения, по меньшей мере, настолько, чтобы каждое тело скольжения помещалось в своем углублении по существу без зазоров. Как правило, форма углубления соответствует форме используемого тела скольжения, то есть цилиндрическое тело скольжения круглого сечения расположено в цилиндрическом углублении круглого сечения, коническое тело скольжения - в коническом углублении и т.д., однако это соответствие не является обязательным.

В предпочтительных примерах выполнения скользящего анкера по изобретению на конце анкерного стержня со стороны скважины укреплен смесительный и анкерный элемент. Когда для закрепления анкера в скважине используется двухкомпонентная смола клеящего материала, два компонента обычно вводятся в скважину в виде патронов клеящего материала, в которых два компонента помещены раздельно друг от друга, например, в двух концентричных камерах. В этом случае при установке анкера вначале смесительный и анкерный элемент разрушает камеры, образованные, например, полимерными пленками, а одновременное или последующее вращение анкерного стержня приводит к смешиванию обоих компонентов, которые затем быстро затвердевают с образованием готовой клеящей смолы.

В предпочтительных примерах выполнения скользящего анкера по изобретению монтажный адаптер на своем свободном конце выполнен с возможностью соединения с монтажным устройством, которое при вводе скользящего анкера в скважину вращает монтажный адаптер, а вместе с ним и обойму для тел скольжения, анкерный стержень и смесительный и анкерный элемент. В таких примерах выполнения крепление монтажного адаптера на обойме для тел скольжения и на анкерной пластине должно быть таким, чтобы могли передаваться вращательные усилия.

Краткий перечень чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны предпочтительные примеры осуществления изобретения. На чертежах:

фиг.1 изображает в продольном разрезе скользящий анкер в первом предпочтительном примере выполнения,

фиг.2 изображает в первом примере выполнения обойму для тел скольжения, используемую в элементе управления скольжением скользящего анкера по изобретению,

фиг.3 представляет собой вид в разрезе по линии III-III на фиг.2,

фиг.4 изображает во втором примере выполнения обойму для тел скольжения, используемую в элементе управления скольжением скользящего анкера по фиг.1,

фиг.5 представляет собой вид в разрезе по линии V-V на фиг.4,

фиг.6 представляет собой вид в разрезе по линии VI-VI на фиг.4,

фиг.7 представляет собой вид, подобный виду по фиг.5, но с телами скольжения, вставленными в обойму для тел скольжения,

фиг.8 представляет собой вид, подобный виду по фиг.6, но также с телами скольжения, вставленными в обойму для тел скольжения,

фиг.9 изображает на виде сверху скользящий анкер во втором предпочтительном примере выполнения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан обозначенный в целом позицией 10 скользящий анкер, который предназначен для ввода в не показанную скважину в горной породе, например, для стабилизации стены штольни или туннеля. Центральным элементом этого скользящего анкера 10 является анкерный стержень 12, который представляет несущий нагрузку конструктивный элемент скользящего анкера и длина которого определяет длину скользящего анкера 10. В показанном примере выполнения анкерный стержень 12 выполнен в виде сплошного проходящего насквозь стального стержня круглого поперечного сечения диаметром 12 мм с гладкой боковой поверхностью, причем здесь длина анкерного стержня составляет два метра. Однако в зависимости от желаемой способности передачи нагрузки диаметр анкерного стержня 12 может быть меньше или больше 12 мм, а его длина в зависимости от условий использования может быть меньше или больше указанной. Боковая поверхность анкерного стержня 12 также может быть не гладкой, а, например, рифленой, желобчатой и т.д. Хотя предпочтительны анкерные стержни круглого поперечного сечения, изобретение не ограничивается этой формой и поперечное сечение анкерного стержня может быть, например, квадратным, многоугольным и т.д.

На участке анкерного стержня 12, который предусмотрен для ввода в не показанную скважину в горной породе, расположен элемент 14 управления скольжением, принципиальная конструкция которого лучше видна на фиг.2 и 3. Элемент 14 управления скольжением служит для того, чтобы допускать ограниченное относительное смещение между анкерным стержнем 12 и элементом 14 управления скольжением для того, чтобы скользящий анкер 10 мог лучше выдерживать подвижки горной породы после его установки и не отказывал преждевременно.

Элемент 14 управления скольжением содержит полую цилиндрическую обойму 16 для тел скольжения с центральным осевым сквозным каналом 18 (см. фиг.2), которое в показанном примере выполнено с небольшой ступенью и через которое в собранном состоянии скользящего анкера 10 проходит анкерный стержень 12.

Как видно в поперечном разрезе по фиг.3, в обойме 16 для тел скольжения выполнены три углубления 20, равномерно распределенные по окружному периметру обоймы 16 для тел скольжения и имеющие форму цилиндрических отверстий круглого сечения. Эти проточки 20 расположены таким образом, что их боковые поверхности немного заходят в свободное поперечное сечение сквозного канала 18. Другими словами, размер X, который определяет расстояние между центральной точкой M сквозного канала 18 и центральной продольной осью каждого углубления 20, несколько меньше суммы радиуса R сквозного канала 18 и радиуса r углубления 20.

Углубления 20 расположены по существу тангенциально боковой поверхности анкерного стержня 12, то есть их центральные продольные оси расположены наклонно к центральной продольной оси сквозного канала 18, а в проекции, в которой лежит центральная продольная ось сквозного канала 18 и центральная продольная ось соответствующего углубления 20, эти оси расположены перпендикулярно друг другу. Таким образом, три углубления 20 расположены в одной плоскости поперечного сечения обоймы 16 для тел скольжения. В показанном примере выполнения угол M⁰ составляет 30°.

На фиг.4-6 обойма 16' для тел скольжения показана во втором примере выполнения, причем ее принципиальная конструкция соответствует конструкции обоймы 16 для тел скольжения. Однако в отличие от обоймы 16 для тел скольжения обойма 16' для тел скольжения имеет две расположенные друг над другом плоскости, каждая с тремя углублениями 20, причем углубления 20 одной плоскости поперечного сечения смещены относительно углублений 20 другой плоскости поперечного сечения таким образом, что все шесть углублений 20 равномерно распределены по окружному периметру обоймы 16' для тел скольжения.

Каждое углубление 20 предназначено для размещения в ней тела 22 скольжения, которое здесь имеет цилиндрическую форму круглого сечения, причем его наружный диаметр с учетом обычных допусков соответствует диаметру углубления 20, то есть тело 22 скольжения полностью занимает поперечное сечение углубления 20. На фиг.7 и 8 показаны соответствующие фиг.5 и 6 виды, на которых в каждом углублении 20 расположено описанное выше тело 22 скольжения. Как особенно хорошо видно на фиг.7, вследствие описанного расположения углублений 20 каждое тело 22 скольжения немного выступает своей боковой поверхностью в поперечное сечение сквозного канала 18. При этом анкерный стержень 12, наружный диаметр которого почти соответствует диаметру сквозного канала 18, удерживается зажатым телами 22 скольжения.

Вернемся к фиг.1 для дальнейшего описания конструкции скользящего анкера 10.

Для обеспечения возможности стабилизирующего воздействия скользящего анкера 10 на стены штольни или туннеля предусмотрена передающая нагрузку анкерная пластина 24, которая надета на анкерный стержень 12 на стороне устья скважины. Анкерная пластина 24, которая обычно изготовлена из стали и, как правило, имеет квадратную форму, но может иметь и другую форму, снабжена в центре сквозным отверстием, через которое проходит первая защитная трубка 26. Внутренний диаметр защитной трубки 26 больше наружного диаметра анкерного стержня 12, так что защитная трубка 26 может концентрично окружать анкерный стержень 12. В показанном примере выполнения защитная трубка 26 имеет по существу такой же наружный диаметр, что и обойма 16 для тел скольжения, так что создана единая наружная поверхность, которая упрощает ввод в скважину. Однако наружный диаметр защитной трубки 26 может быть также больше или меньше наружного диаметра обоймы 16 для тел скольжения.

На свободном, выступающем из анкерной пластины 24, конце защитная трубка 26 снабжена наружной резьбой, на которую навинчен монтажный адаптер 28, закрепляющий защитную трубку 26 на анкерной пластине 24. Монтажный адаптер 28 здесь выполнен в виде шестигранной резьбовой гайки, однако может быть выполнен и по-другому.

Первая защитная трубка 26, укрепленная на анкерной пластине 24 с помощью выполненного в виде шестигранной резьбовой гайки монтажного адаптера 28, проходит от анкерной пластины 24 до обоймы 16 (или 16') для тел скольжения, к которой она прикреплена передающим усилие способом. Такое передающее усилие крепление может осуществляться, например, посредством сварки с обоймой 16 для тел скольжения. Однако с таким же успехом внутренний конец защитной трубки 26 может быть снабжен внутренней резьбой, навинченной на соответствующую наружную резьбу на обойме 16 для тел скольжения. Согласно не показанному варианту выполнения обойма 16 для тел скольжения и защитная трубка 26 могут быть также выполнены за одно целое. Таким образом, первая защитная трубка, предпочтительно изготовленная из стали или пластмассы, образует передающее усилие соединение между обоймой 16 (или 16') для тел скольжения и анкерной пластиной 24.

На выступающем из анкерной пластины 24 свободном конце анкерного стержня 12 укреплен цилиндрический упорный элемент 30. Его наружный диаметр выбран таким, что, с одной стороны, он меньше внутреннего диаметра первой защитной трубки 26, так что упорный элемент входит внутрь защитной трубки 26, и, с другой стороны, он больше диаметра сквозного канала 18 в обойме 16 или 16' для тел скольжения. В показанном на фиг.1 примере выполнения на свободном конце анкерного стержня 12 имеется наружная резьба, на которую упорный элемент 30 навинчен своей соответствующей внутренней резьбой. Далее, в показанном примере выполнения наружная торцевая поверхность 32 упорного элемента 30 находится заподлицо с окружающим торцевую поверхность наружным краем монтажного адаптера 28 в установленном положении скользящего анкера 10 (то есть в исходном положении скользящего анкера).

Наконечник скользящего анкера 10 образует смесительный и анкерный элемент 36 с несколькими смесительными лопастями 38, укрепленный на конце анкерного стержня 12 со стороны скважины. Во-первых, он служит для того, чтобы смешивать обычно используемые для закрепления скальных анкеров двухкомпонентные клеящие материалы, которые вводятся в скважину перед установкой анкера. Для этого анкерный стержень 12 вращают после установки в скважине, так что смесительный элемент 36 также приводится во вращение. Во-вторых, после затвердевания клеящего материала или строительного раствора смесительный и анкерный элемент 36 образует упор для клеящего материала или строительного раствора и препятствует выходу анкера 10 из скважины.

В показанном примере выполнения вторая защитная трубка 40, которая может быть изготовлена из металла или пластмассы, проходит от элемента 14 управления скольжением до смесительного элемента 36. Эта вторая защитная трубка 40, с одной стороны, отделяет от наружной поверхности анкерного стержня 12 указанную выше массу (строительный раствор, клеящий материал), посредством которой скользящий анкер 10 закрепляется в не показанной скважине. С другой стороны, эта вторая защитная трубка 40 защищает анкерный стержень 12 от нежелательных нагрузок сжатия или смятия, которые могут возникать, например, из-за смещения горных пластов и вызывать локальную перегрузку анкерного стержня 12. Наружный диаметр второй защитной трубки 40, концентрично окружающей анкерный стержень 12, здесь выбран меньше наружного диаметра первой защитной трубки 26 для того, чтобы введенный в скважину клеящий материал или строительный раствор, который при вводе анкера 10 в скважину частично вытесняется в область за элементом 36, мог образовать за ним по существу полую цилиндрическую пробку. При этом желательно, чтобы обращенная к элементу 36 торцевая поверхность пробки была по возможности большой для создания хорошего несущего нагрузку упора для элемента 36. Однако в зависимости от назначения скользящего анкера 10 наружный диаметр второй защитной трубки 40 может быть выбран больше, чем показанный на чертеже.

На фиг.9 скользящий анкер 10 показан во втором примере выполнения, в котором элемент 14 управления скольжением, вернее его обойма 16 (или 16') для тел скольжения, непосредственно соединена с монтажным адаптером 28. При этом в данном примере выполнения элемент 14 управления скольжением не находится относительно глубоко в скважине, в которую введен скользящий анкер 10, а расположен в области устья скважины. Соответственно, сквозное отверстие в анкерной пластине 24 имеет диаметр, соответствующий наружному диаметру обоймы 16 или 16' для тел скольжения с учетом обычных допусков. В этом примере выполнения первая защитная трубка 26 отсутствует или имеется в значительно укороченном виде. Вместо короткой первой защитной трубки 26 монтажный адаптер 28 может содержать короткую втулку для соединения с обоймой 16 или 16' для тел скольжения или может быть выполнен заодно с обоймой.

Во втором примере выполнения концевой участок анкерного стержня 12 выступает из монтажного адаптера 28 наружу и снабжен цветовыми маркерами, функция которых поясняется ниже. Первая, ближняя к монтажному адаптеру 28, область 42 выступающего концевого участка здесь окрашена в зеленый цвет. К ней примыкает вторая, желтая область 44, а свободный конец занимает красная третья область 46. Вместо цветовых маркеров могут быть предусмотрены другие маркеры, например равномерно разнесенные деления по типу мерной рейки или подобные маркеры. В остальном конструкция скользящего анкера 10 во втором примере выполнения в основном соответствует первому примеру, только отсутствует упорный элемент 30. Однако такой упорный элемент может быть установлен на выступающем конце анкерного стержня 12.

Далее поясняется функция скользящего анкера 10. После выполнения подходящей скважины скользящий анкер 10 вводят в скважину и производят его анкерное крепление с помощью строительного раствора или клеящих материалов, известных специалистам в данной области. Альтернативно для анкерного крепления возможно и известно использование раздвижных элементов, например разжимных втулок. Представленный на чертежах скользящий анкер 10 удерживается в скважине пробкой, которая образуется путем вытеснения используемого клеящего материала или строительного раствора за смесительный и анкерный элемент 36, то есть в область на стороне устья скважины, и после затвердевания материала препятствует выходу анкера 10 из скважины. После установки анкерной пластины 24 и ее закрепления с помощью монтажного адаптера 28 скользящий анкер может выполнять свою функцию восприятия нагрузки и стабилизации.

Посредством тел 22 скольжения на анкерный стержень 12 оказывается зажимное воздействие и тем самым устанавливается так называемая пороговая сила, которую скользящий анкер 10 может передавать в осевом направлении без относительного перемещения между анкерным стержнем 12 и элементом 14 управления скольжением. Однако при превышении этой пороговой силы, например, вследствие подвижки или смещения горной породы, что вызывает все возрастающее повышение давления на анкерную пластину 24, элемент 14 управления скольжением может перемещаться скольжением по анкерному стержню 12 и, таким образом, за счет увеличения рабочей длины скользящего анкера 10 сила давления снижается до тех пор, пока не станет ниже конструктивно обусловленной пороговой силы. Разумеется, что такое смещение может осуществляться отдельными участками, пока действующая на скользящий анкер 10 осевая сила не снизится до величины ниже пороговой.

В показанном на фиг.1 первом примере выполнения скользящего анкера 10 максимальная длина, на которую скользящий анкер 10 может подаваться, называемая ходом скольжения, установлена осевым расстоянием между упорным элементом 30 и обоймой 16 или 16' для тел скольжения. Когда скользящий анкер по фиг.1 подается при повышенной нагрузке, обойма 16 или 16' для тел скольжения скользит к упорному элементу 30. Когда обойма 16 или 16' для тел скольжения упирается в упорный элемент 30, дальнейшее увеличение длины скользящего анкера 10 невозможно. Во время хода скольжения упорный элемент 30 перемещается из своего положения рядом с монтажным адаптером 28 все дальше в первую защитную трубку 26, что дает возможность с одного взгляда определять, насколько далеко уже подался скользящий анкер.

В показанном на фиг.9 втором примере выполнения скользящего анкера 10 уже использованный ход скольжения «считывается» еще проще, поскольку при скольжении анкера 10 маркированные цветом области 42, 44 и 46 одна за другой исчезают в скважине, и видна только выступающая из монтажного адаптера 28 часть концевого участка. Если, например, уже полностью исчезла зеленая область 42, по выступающей желтой области 44 сразу видно, что по-видимому произошла немаловажная подвижка горной породы. В равной степени это относится к тому, когда видимой остается только красная область 46. В данном случае это означает, что скользящий анкер 10 скоро достигнет порога своей способности скольжения.

Само собой разумеется, что первый пример выполнения по фиг.1 может быть модифицирован таким образом, что концевой участок 12 анкерного стержня 12 выступает из скважины.