ООО «ОКС-Трейд»: Фрикционный анкер нового поколения
Безопасное ведение горных работ невозможно без применения качественных крепежных материалов, производством и реализацией которых занимается ООО «ОКС-Трейд». Номенклатурный ряд производимой компанией продукции включает в себя практически все используемые в России типы анкерных крепей – от стеклопластиковых до фрикционных.
Анкерная крепь фрикционного типа была изобретена в США в 1974 г. Джеймсом Скоттом, и в настоящее время получила широкое распространение на рудниках многих западных стран. Эта конструкция крепи представлена различными модификациями – фрикционный анкер Split-Set, гидрораспорный фрикционный анкер Swellex, взрывораспорный фрикционный анкер и др.
Среди модификаций фрикционной анкерной крепи наибольшее распространение получили:
- гидрораспорная анкерная крепь Swellex;
- анкерная крепь Split-Set (изобретение Джеймса Скотта), в нашей стране в зависимости от производителей выпускается под различными названиями – анкер трубчатый фрикционный С-профиля (АТФ С-профиля) и др.
Для установки анкерной крепи Swellex требуется специальный насос высокого давления и подвод воды к нему, что ведет к удорожанию крепления. Для применения фрикционной анкерной крепи С-профиля не требуется дополнительного оборудования и материалов, а установка ее может производиться с помощью самоходных буровых установок, которые есть на каждом руднике, или с применением стандартных ручных перфораторов.
На рудниках России фрикционная анкерная крепь стала применяться относительно недавно, наибольший интерес среди ее модификаций представляет анкерная крепь С-профиля. Такой вид крепления горных выработок быстро получил широкое распространение, благодаря ряду достоинств:
- высокая механизация крепления;
- работа анкера начинается сразу после установки в шпур;
- закрепление анкера происходит по всей длине шпура;
- отсутствие необходимости в дополнительных закрепляющих материалах.
Но наряду с достоинствами стандартный фрикционный анкер С-профиля обладает и рядом недостатков:
- при установке в шпур меньшего диаметра возможно жесткое смыкание граней анкера, что сводит к нулю податливость анкера при сдвижениях массива и может привести к снижению несущей способности крепи;
- стержень анкера обладает низкой прочностью на изгиб, что при несоосности анкера со шпуром во время установки часто приводит к неисправимому повреждению анкера в виде его загиба.
В компании ООО «ОКС-Трейд» разработали фрикционный анкер, лишенный недостатков стандартного анкера АТФ Спрофиля (далее – АТФ С). Новый анкер получил название – анкер трубчатый фрикционный АТФ W-профиля (далее – АТФ W). На конструкцию анкера получен патент на полезную модель № RU 170365 U1 от 07.06.2016 г.
АТФW представляют собой металлическую полую трубу с щелевой прорезью по всей длине, грани которой загнуты вовнутрь с коническим сужением на одном конце и упорным кольцом для удержания опорной плиты на другом (рис. 1).
Рис. 1 Анкер трубчатый фрикционный АТФ W-профиля
Уникальность конструкции АТФ W по сравнению со стандартным анкером АТФ С обеспечивается рядом преимуществ:
1. При установке в шпур меньшего диаметра загнутые вовнутрь грани упруго смыкаются и создают дополнительные распирающие усилия на стенки шпура, что ведет к увеличению прочности закрепления анкера в шпуре и, соответственно, несущей способности. При замере несущей способности анкерной крепи АТФ W в реальных условиях рудников России нагрузка на анкер достигала 200 кН или 20 тс при отсутствии сдвижения анкера в шпуре.
2. При установке анкера в шпур меньшего диаметра загнутые вовнутрь грани не смыкаются жестко, как это может происходить с анкером АТФ С, позволяя сохранять податливость крепи при смещениях массива горных пород.
3. За счет загнутых вовнутрь граней стержень анкера АТФW имеет бомльшую на 32% прочность на изгиб, чем анкер АТФ С, о чем свидетельствует Протокол испытаний № 7[1887/2017-И от 14.09.2017 г., выданный АО«НЦ ВостНИИ». Это свойство позволяет нивелировать ошибки машиниста СБУ при установке анкера в шпур и сократить число погнутых при установке анкеров до минимума.
Технология установки анкера АТФ W состоит в следующем. После бурения шпуров на стрелу податчика самоходной буровой установки или на ручной перфоратор вместо буровой штанги устанавливается штанга с переходником (пуансоном). Далее анкер хвостовой частью надевается на пуансон и устанавливается в направляющую (люнет) на конце стрелы податчика СБУ. На конический конец анкера устанавливается опорная плита. Головной конец анкера конусообразной формы вводится в шпур меньшего диаметра, чем диаметр анкера, и ударным поступательным воздействием перфоратора на хвостовую часть анкер досылается до момента поджатия опорной плитой массива горных пород.
Люнет и пуансон входят в технологическую оснастку для установки анкеров АТФ W и поставляются вместе с анкерами.
Оценка несущей способности анкера АТФ W должна осуществляться приборами, поверенными в установленном порядке и имеющими соответствующее свидетельство о гос. поверке. Проверка несущей способности анкера АТФ W может быть произведена штанговыдергивателями модели ВШГ-20, ПКА[1, ПКА-3. Предпочтительным является прибор ПКА[3, т.к. он обеспечивает наибольшее тяговое усилие, а также позволяет проводить испытания, находясь на безопасном расстоянии от испытуемого анкера.
Процедура проверки несущей способности анкера АТФW заключается в следующем (рис. 2): перед установкой анкера, несущую способность которого планируется определять, на него надевается специальное упорное кольцо с втулкой для закрепления переходника-захвата прибора. Далее анкер устанавливается в шпур, до поджатия шайбой массива горных пород.
Рис. 2 Схема соединения прибора контроля анкерной крепи и размещение
дополнительных устройств на анкере для проведения испытаний
На упорное кольцо надевается переходник-захват, на который в свою очередь надевается гидроцилиндр с навинченным корпусом выдергивателя и притягивается гайкой до надежного упора в шайбу. Далее к штуцеру гидроцилиндра через штуцер подключается рукав высокого давления (РВД), идущий от насоса. На насосе вентиль сброса давления устанавливается в положение «Закрыто». С помощью насоса в гидроцилиндр накачивается необходимое давление, регистрируемое манометром, расположенном на корпусе насоса. Анкер нагружается до момента извлечения его из скважины или до определенной величины нагрузки, в зависимости от преследуемых целей.
