ОПИСАНИЕ

Устройство относится к горной промышленности и может быть использована при креп- лении поверхности выработок анкерами с использованием подхватов выполненных в виде армирующей сетки.

Известно устройство для возведения крепи в горных выработках включающее соеди- ненные между собой продольные и поперечные стержни с образованием металлической решетки, причем продольные стержни выполнены с выступающими концами и возмож- ностью фиксирования решетки на фланцах смежных спецпрофилей. При этом крайние и средние продольные и поперечные стержни являются несущими, а остальные стержни, расположенные между несущими не нагружаются (см. 109953, E21D 11/15). Недостатки известного устройства для возведения крепи заключаются: в трудоемкости операции соединения его со спецпрофилем, неэффективном распределении нагрузки со стороны пород выработки между элементами конструкции.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является сетка для самозакрепляю- щейся анкерной крепи, включающая переплетенные и соединенные между собой свар- кой четыре продольных и восемь поперечных стержней с образованием металлической решетки (см. ПМ РФ No 152727, E21D 11/15). При этом переплетение стержней выпол- нено образом предполагающим расположение смежных точек контакта стержней с про- тивоположной стороны, и расположенных на разной высоте от 30 до 50 мм, а концы стержней имеют консольные выпуски.

Особенностью известного решения является сложность изготовления, обусловленная необходимостью деформировать стержни на высоту (30-50 мм) соизмеримую с длинной изгибаемого участка (от 120 до 220 мм). В силу того, что используются стержни из ар- матуры диаметром 12 мм и прочностью не менее 500 МПа усилие необходимое для де- формации является значительным. Как следствие требуется специальное оборудование включающее фиксацию деформируемого стержня. Отношение стрелы прогиба к длине изгибаемого участка составляет 0,23. При такой деформации в стержне создаются и со- храняются остаточные напряжения, снижающие прочностные характеристики готовой сетки. Кроме того, консольные выпуски имеют значительную величину, что ведет к созданию больших изгибных напряжений. Техническая задача, на решение которой направлено устройство, заключается в упро- щении изготовления и повышение прочности армирующей сетки за счет снижения на- пряжений в стержнях.

Техническая задача решается тем, что в известной армирующей сетке, для анкерной крепи включающей поперечные и четыре продольных стержня переплетенных между собой и соединенных сваркой, каждый из которых имеет консольные выпуски, цен- тральные продольные стержни расположены в каждом соединении с поперечными стержнями с одной стороны, а крайние продольные стержни с противоположной. Ар- мирующая сетка должна имееть девять поперечных стержней, крайние из которых кон- тактируют с продольными стержнями с противоположной стороны по отношению к двум предшествующим поперечным стержням, а центральные поперечные стержни контактируют с продольными стержнями аналогично крайним. Кроме того, оси цен- тральных продольные стержни (2) - (3) удалены друг от друга на расстояние 6 равное 100-160 мм, предпочтительно 120 мм, оси крайних (1) и (4) на удалении е равном 200- 250 мм, предпочтительно 245 мм, от оси ближайшей центральной, оси центральных по- перечных стержней (8) - (10) располагаются на удалении друг от друга м равном 155- 200 мм, предпочтительно 185 мм, расстояние л, между осями поперечных стержней (8) - (7) и (10) - (11) выполняется равным 200-230 мм, предпочтительно 215 мм, между осями стержней (6) - (7) и (11) - (12) расстояние к выполнено, равны 100-160 мм предпочти- тельно 120 мм, оси крайних поперечных стержней (5) и (13) удалены от соответственно осей стержней (6) и (12) на расстояние д равное 220-250 мм, предпочтительно 245 мм, выпуски выполняются длиной а равной 120-160 мм, предпочтительно 155 мм. Соедине- ние стержней сваркой может быть реализовано по двум вариантам: во всех точках кон- такта продольных и поперечных стержней или только в точках контакта выпусков.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен общий вид армирующей сетки для анкерной крепи.

На фиг. 2 изображено повернутое сечение А-А.

На фиг. 3 изображено повернутое сечение В-В.

На фиг. 4 изображено повернутое сечение Д-Д.

На фиг. 5 изображено повернутое сечение С-С.

На фиг. 6 изображено сечение Е-Е.

На фиг. 7 сечение Ж-Ж. На фиг. 8 сечение 3-3.

Армирующая сетка для анкерной крепи выполнена из четырех продольных 1 -4 и девяти поперечных стержней 5-13 (фиг. 1). Центральные продольные стержни 2 и 3 располага- ются с одной и той же стороны относительно поперечных стержней 5-13 (фиг. 3-5). Крайние продольные стержни 1 и 4 так же расположены по одну сторону относительно поперечных стержней 5-13, но со стороны противоположной по отношению к продоль- ным стержням 2 и 3 (фиг. 6-8).

Точки контакта крайних поперечных стержней 5, 13 (фиг. 1-6) с продольными стержня- ми 1-4 расположены с противоположной стороны по отношению к аналогичным точкам контакта двух предшествующих стержней соответственно: 6, 7 и 11, 12. Контакт цен- тральных поперечных стержней 8-10 с продольными стержнями 1-4 выполнен анало- гично тому, как контактируют с ними стержни 5, 13 (фиг. 6, 8).

Все стержни 1-13 имеют консольные выпуски 14.

Центральные продольные стержни 2, 3 располагаются на удалении между осями б рав- ном 100-160 мм, предпочтительно 120 мм, крайние 1 и 4 на удалении е равном 200-250 мм, предпочтительно 245 мм, от ближайшей центральной.

Центральные поперечные стержни 8-10 располагаются на удалении друг от друга на на- стояние между осями м равном 155-200 мм, предпочтительно 185 мм. Между осями по- перечных стержней 8-7 и 10-11 расстояние л выполняется равным 200-230 мм, предпоч- тительно 215 мм. Между осями стержней 6-7 и 11-12 расстояние к выполнено, равным 100-160 мм предпочтительно 120 мм. Оси крайних поперечных стержней 5 и 13 удале- ны от соответственно осей стержней 6 и 11 на расстояние 200-250 мм, предпочтительно 245 мм.

Все стержни имеют выпуски выполняемые длиной а равной 120-160 мм, предпочти- тельно 155 мм.

Соблюдение размеров между осями стержней обеспечивает внешние размеры арми- рующей сетки для анкерной крепи: вдоль продольных стержней составляет 1700-2000 мм, предпочтительно 1840 мм, вдоль поперечных 850-1000 мм, предпочтительно 920 мм.

Заявленные размеры между осями стержней 1-13 обеспечивают увеличение габаритных размеров армирующей сетки.

Сварка 15, в точках переплетения продольных 1-4 и поперечных 5-13 стержней, выпол- няется: при реализации п. 4 во всех точках контакта, при реализации п. 5 только в точ- ках контакта выпусков 14.

Функционирование устройства

Два анкера, с любым способом закрепления в шпуре, устанавливаются в ячейки арми- рующей сетки образованные стержнями 2, 3, 6, 7 - первый и 2, 3, 11, 12 - второй. Анкера взаимодействуют с армирующей сеткой через опорные шайбы имеющие круглую или квадратную форму с внешним размером 200 мм.

Расположение центральных продольные стержни 2 и 3 с одной стороны, а крайние про- дольных стержней 1 и 4 с противоположной (фиг. 6, 7), относительно поперечных стержней 5-13 позволяет последние использовать при сборке без деформации. Как след- ствие упрощается процедура сборки армирующей сетки. В поперечных стержнях 5-13 не создаются напряжения вызванные изгибом, что исключает создание остаточных на- пряжений. Сохраняются прочностные свойства присущие недеформированным стерж- ням.

Выбор поперечных стержней в количестве девяти единиц обусловлен возможностью закрепления армирующей сетки двумя анкерами. При этом размер к между поперечны- ми стержнями 11-12, 6-7 и продольными стержнями б, равный 100-160 мм предпочти- тельно 120 мм обеспечивает поджим армирующей сетки опорными шайбами размер ко- торых, как правило, выполняется равным 200 мм. При таком выборе размеров к и б опорная шайба гарантированно взаимодействует одновременно с четырьмя стержнями. Первая со стержнями 2, 3, 6, 7 и вторая с 2, 3, 11, 12. Это обеспечивает надежный под- жим сетки к укрепляемой поверхности опорной шайбой.

Кроме того, имеет место рациональный шаг штангования (в пределах одного метра), а максимальный размер ячеек образованных стержнями 1-13 не превышает предельный размер вывала трех структурных блоков (250 мм).

Между осями продольных стержней 1-2 и 3-4 выполняется расстояние е равное 200-250 мм, предпочтительно 245 мм. Величина е выбрана исходя из обеспечения условия от- сутствия вывала структурных блоков укрепляемой породы.

При сборке армирующей сетки осуществляется только изгиб продольных стержней 1-4.

При этом изгиб осуществляется в точках соединения с поперечными стержнями: 6 - на вылете д, 7 - на вылете л, 8 - на вылете 2*м, 10 - на вылете л, стержне 12 - на вылете д.

Стрела прогиба при этом равна толщине стержня, т.е. 12 мм. Соответственно при выбо- ре размеров м равном 155-200 мм, предпочтительно 185 мм, л равном 200-230 мм, пред- почтительно 215 мм, д равном 220-250 мм, предпочтительно 245 мм возникающие на- пряжения минимальны, т.к. отношение стрелы прогиба к длине изгибаемого участка кратно меньше чем в прототипе и составляет 0,07.

Исключение необходимости деформирования поперечных стержней, при сборке арми- рующей сетки, упрощает технологию сборки и затраты на ее реализацию.

Максимальная величина расстояния между осями поперечных стержней 5-13: д, к, л, м и продольными - е, меньше 250 мм, что обеспечивает исключение вывала трех струк- турных блоков в укрепляемой поверхности горной выработки.

Минимальная величина между осями стержней 5-13 расстояний определена из условия снижения металлоемкости армирующей сетки, при увеличении общей длины армирую- щей сетки.

Длина выпусков а, принята из условия минимизации изгибных напряжений возникаю- щих при нагружении консоли горным давлением. По экспериментальным данным для диаметра 12 мм и стали А 500 она составляет, в зависимости от прочности горных по- род, 120-160 мм, предпочтительно 155 мм.

По сравнению с прототипом за счет уменьшения длины консольных выпусков изгибные напряжения уменьшаются в 1,34 раза. При этом внешние габариты армирующей сетки увеличиваются по длине на 100 мм.

При использовании опорной шайбы стандартных размеров, с внешним габаритом 200 мм, целесообразно выполнять армирующую сетку со сваркой 15 только в точках кон- такта выпусков 14. Это обусловлено тем, что фиксация относительного положения про- дольных 2, 3 и поперечных стержней 6, 7 и 11, 12 обеспечивается опорной шайбой. Это исключает необходимость сварки в местах пересечения стержней, что способствует уп- рощению технологии изготовления и снижает затраты на ее реализацию.

При использовании опорных шайб меньшего размера, или при наличии внешних воз- действий, например взрывов (установка армирующей сетки в груди забоя) необходимая прочность обеспечивается при реализации сварки 15 во всех точках контакта стержней 1-13.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает:

- упрощение технологии изготовления;

- повышение прочности за счет снижения напряжений в стержнях 1-13.