Анкерный болт с регулируемой пластической деформацией (варианты) и способ регулирования полной пластической деформации зацементированного анкерного болта

Анкерный болт с регулируемой пластической деформацией (варианты) и способ регулирования полной пластической деформации зацементированного анкерного болта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к удлиненному растяжимому элементу, а более конкретно, но не исключительно, к растяжимому элементу, который используют для стабилизации породы при горных и проходческих работах.

Предшествующий уровень техники

Стабилизации породы при горных и проходческих работах придают значение с момента возникновения горно-добывающей промышленности. Горная порода и стенки штольни без подкрепления могут обрушиваться, убивая персонал, разрушая оборудование и задерживая удаление продукта, поскольку штольни необходимо проходить снова. Она является особенно важной в районах с сейсмической активностью или при сдвиге породы, обусловленной проходкой горизонтальной выработки. Обычный анкерный болт переходит в состояние текучести с небольшой степенью пластической деформации и затем неожиданно разрушается без всяких явных признаков, поскольку его характеристики не удовлетворяют требованию поглощения достаточного количества энергии.

Сущность изобретения

Согласно изобретению создан анкерный болт с регулируемой пластической деформацией, содержащий удлиненный, работающий на растяжение опорный элемент, по меньшей мере один выдавливающий элемент, приемный элемент, способный принимать опорный элемент и предварительно натягивающий выдавливающий элемент между опорным элементом и приемным элементом, при этом выдавливающий элемент предварительно натянут в опорном элементе под давлением до и в процессе установки для обеспечения заранее заданной пластической деформации, и опорный элемент содержит гладкую поверхность для обеспечения более управляемой пластической деформации при натяжении для уменьшения воздействия от выдавливающего элемента.

Приемный элемент может иметь по меньшей мере один удерживающий вырез для размещения и удержания выдавливающего элемента между опорным элементом и приемным элементом. Удерживающий вырез может быть скошенным.

Вдавливающий элемент может представлять собой шариковые вкладыши или игольчатые вкладыши или роликовые вкладыши или их сочетания.

Болт может дополнительно содержать пару анкерных пластин, каждая из которых имеет анкерный башмак и прикреплена к соответствующему опорному элементу, и горизонтальный трос, натянутый между анкерными башмаками.

Приемный элемент может иметь вырезы, имеющие входной диаметр и меньший посадочный диаметр и угол конусности, составляющий 4-12°, относительно оси отверстия в приемном элементе.

Приемный элемент может иметь вырезы, имеющие препятствующий перекашиванию участок с внутренним размером, не превышающим более чем на 25% наружный размер опорного элемента.

Препятствующий перекашиванию участок может иметь выступы для регулировки взаимодействия между выдавливающим элементом и опорным элементом.

Болт может дополнительно содержать расширяемый патрон, приспособленный для размещения опорного элемента и имеющий по меньшей мере один удерживающий вырез для размещения и удержания выдавливающего элемента, при этом опорный элемент проходит за пределы расширяемого патрона на длину, соответствующую заранее заданной степени пластической деформации до окончательного разрушения. Патрон может иметь канавку, заканчивающуюся на выступе, имеющем ширину, достаточную для размещения выдавливающего элемента, при этом ширина выступа в сочетании с выдавливающим элементом соответствует глубине выемки в опорном элементе. Патрон может содержать приемный элемент, представляющий собой головку анкера, имеющую отверстие.

Болт может дополнительно содержать скобу для удержания патрона собранным и имеющим отверстие для. обеспечения возможности прохождения опорного элемента за его пределы.

Болт может дополнительно содержать расширяемый патрон, окружающий приемный элемент. Патрон может дополнительно содержать скобу, имеющую отверстие для прохождения опорного элемента.

Вырез для размещения и удержания выдавливающего элемента может представлять собой резьбовое отверстие, частично совпадающее с отверстием приемного элемента.

Болт может дополнительно содержать упрочненный винт, ввинченный на заранее определенную глубину для взаимодействия выдавливающего элемента с опорным элементом.

Приемный элемент может иметь отверстие, предназначенное для приема опорного элемента на его проксимальном конце и имеющее по меньшей мере один удерживающий вырез для размещения и удержания выдавливающего элемента, при этом проксимальный конец опорного элемента проходит за пределы приемного элемента на длину, соответствующую заранее заданной степени пластической деформации до окончательного разрушения, и имеются расширяемый патрон, окружающий дистальный конец опорного элемента, и элемент предварительного натяжения, прилегающий к приемному элементу, для перемещения дистального конца в расширяемом патроне. Патрон может представлять собой конусный зажим. Выдавливающий элемент может удерживаться на месте винтом.

Опорный элемент может иметь проксимальный конец и дистальный конец, и имеются индикатор перемещения, расположенный.на проксимальном конце опорного элемента, который проходит за пределы приемного элемента, расширяемый патрон, окружающий дистальный конец опорного элемента, и элемент предварительного натяжения для перемещения дистального конца в расширяемом патроне и установки выдавливающего элемента в удерживающий вырез.

Опорный элемент может представлять собой арматурный стержень, механически обработанный для обеспечения гладкой поверхности на проксимальном конце и имеющий резьбу на дистальном конце.

Выдавливающий элемент может представлять собой упрочненный стальной шариковый вкладыш, а высота выступа приемного элемента составляет 25-75% диаметра шарикового вкладыша.

Элемент предварительного натяжения может представлять собой резьбовой, состоящий из двух частей корпус, способный расширяться при создаваемом вращением натяжении между патроном и приемным элементом с помощью натяжения опорного элемента.

Индикатор перемещения может представлять собой визуальный индикатор, расположенным на открытом проксимальном конце опорного элемента после использования элемента предварительного натяжения, так что полученный отсчет показаний соотносится с расстоянием перемещения приемного элемента после предварительного натяжения.

Болт может дополнительно содержать не создающий сцепления компонент, расположенный на опорном элементе и выбранный из группы, состоящей из воска, пластиков, масел, жиров, мыла, твердых смазочных веществ, оплеток или сочетаний из них.

Приемный элемент может быть заполнен закупоривающим материалом.

Приемный элемент на его внутренней поверхности может иметь по меньшей мере четыре канавки, каждая из которых имеет скос, составляющий 6-8°, а выдавливающий элемент представляет собой стальной шариковый вкладыш с диаметром, равным по меньшей мере 0,156 дюймов, в каждой канавке расположен выступ шириной, составляющей по меньшей мере 0,125 дюйма, на который шариковый вкладыш опирается после предварительного натяжения.

Болт может дополнительно содержать полость в опорном элементе, имеющем проксимальный конец и дистальный конец, отверстие в приемном элементе, приспособленное для размещения опорного элемента на проксимальном конце и имеющее по меньшей мере один удерживающий вырез для размещения и удержания выдавливающего элемента, при этом проксимальный конец опорного элемента проходит за пределы приемного элемента на длину, соответствующую заранее заданной степени пластической деформации до окончательного разрушения, болт, способный раздуваться при избыточном давлении и прикрепленный к дистальному концу опорного элемента.

Болт может дополнительно содержать визуальный индикатор, прикрепленный, к проксимальному концу опорного элемента, который проходит за пределы приемного элемента.

Болт может дополнительно включать индикатор, прикрепленный к проксимальному концу опорного элемента и сбрасываемый после заранее заданного перемещения приемного элемента.

Дистальный конец опорного элемента может быть резьбовым для размещения способного раздуваться болта.

Способный раздуваться болт может быть частично сплющенной полой трубой, способной расширяться при накачивании водой под высоким давлением.

Опорный элемент может иметь проксимальный конец и дистальный конец, и приемный элемент может иметь отверстие, предназначенное для размещения опорного элемента на его проксимальном конце и имеющее по меньшей мере один удерживающий вырез для размещения и удержания выдавливающего элемента, проксимальный конец опорного элемента проходит за пределы приемного элемента на длину, соответствующую заранее заданной степени пластической деформации до окончательного разрушения, индикатор перемещения, расположенный на проксимальном конце опорного элемента, который проходит за пределы приемного элемента.

Болт может дополнительно содержать приспособление для установки предварительного натяжения болта, имеющее корпус, способный передавать силу приемному элементу, вмещающему опорный элемент и выдавливающий элемент в положении отсутствия натяжения, проксимальный конец опорного элемента,. на котором расположено указанное приспособление для создания силы посредством корпуса для перемещения опорного элемента, приемного элемента и выдавливающего элемента в положение натяжения, устанавливающегося при. перемещении опорного элемента относительно выдавливающего элемента, при этом выдавливающий элемент способен вызвать деформацию опорного элемента при выдавливании, при этом опорный элемент проходит за пределы выдавливающего элемента для обеспечения регулируемой пластической деформации посредством дальнейшего выдавливания опорного элемента.

Указанное приспособление может представлять собой набор резьб в корпусе, которые увеличивают высоту корпуса при вращении, вызывая переход опорного элемента в состояние натяжения, или полую металлическую дисковидную шайбу, расширяемую под действием гидравлического давления для предварительной установки приемного элемента, или плунжер гидравлического цилиндра, способный перемещать приемный элемент относительно опорного элемента, или конический ролик, способный расширяться при повороте для расширения корпуса относительно приемного элемента.

Опорный элемент может иметь выемку, и указанное приспособление представляет собой выдавливающий элемент, вставленный между приемным элементом и шайбой с гайкой для перемещения приемного элемента относительно опорного элемента, при этом опорный элемент проходит за приемный элемент, прилегающий к выдавливающему элементу.

Согласно изобретению создан способ регулирования полной пластической деформации зацементированного анкерного болта, содержащий следующие этапы:

выбор гладкого, удлиненного, работающего на растяжение опорного элемента, способного пластически деформироваться;

выбор цементирующего компонента, способного пластически деформироваться;

выбор по меньшей мере одного выдавливающего элемента;

выбор степени взаимодействия между выдавливающим элементом и опорным элементом;

вычисление силы, которая при пластической деформации, обусловленной степенью указанного взаимодействия, меньше силы, необходимой для пластической деформации опорного элемента;

задание длины опорного элемента из условия взаимодействия между выдавливающим.элементом и опорным элементом;

предварительное размещение выдавливающего элемента на опорном элементе под давлением до и в процессе установки для обеспечения заранее заданной степени пластической деформации.

Способ может дополнительно включать следующие этапы:

выбор патрона анкерного болта;

введение дистального конца опорного элемента через патрон анкерного болта;

пропускание дистального конца за пределы патрона анкерного болта на заранее определенное расстояние, которое соответствует заданной пластической деформации;

введение выдавливающего элемента между опорным элементом и патроном анкерного болта для формирования анкерного болта с регулируемой пластической деформацией;

предварительное натяжение анкерного болта.

Способ может дополнительно включать следующие этапы:

бурение шпура в поверхности горной выработки;

введение дистального конца опорного элемента через патрон анкерного болта;

введение дистального конца опорного элемента и патрона анкерного болта в шпур;

расширение патрона анкерного болта;

прикрепление пластины к проксимальному концу опорного элемента.

Способ может дополнительно включать следующие этапы:

бурение шпура в поверхности горной выработки;

введение анкерного болта с регулируемой пластической деформацией в шпур;

заливка шпура цементирующим раствором;

прикрепление пластины к проксимальному концу анкерного болта.

Способ может дополнительно включать следующие этапы:

бурение шпура в поверхности горной выработки;

введение дистального конца опорного элемента через патрон анкерного болта;

введение дистального конца опорного элемента и патрона анкерного болта в шпур;

заливка патрона анкерного болта цементирующим раствором;

выбор приемного элемента, имеющего отверстие;

пропускание проксимального конца опорного элемента через отверстие за пределы приемного элемента на заранее определенное расстояние, которое соответствует заданной пластической деформации;

введение выдавливающего элемента в отверстие между опорным элементом и приемным элементом для формирования анкерного болта с регулируемой пластической деформацией;

прикрепление пластины к проксимальному концу опорного элемента.

Согласно другому варианту создан анкерный болт с регулируемой пластической деформацией, содержащий удлиненный, работающий на растяжение опорный элемент, имеющий проксимальный конец и дистальный конец, приемный элемент, способный принимать опорный элемент, при этом опорный элемент проходит за пределы приемного элемента на длину, соответствующую заранее заданной степени пластической деформации до окончательного разрушения, и индикатор перемещения, расположенный на проксимальном конце опорного элемента для индикации перемещения приемного элемента относительно опорного элемента.

Индикатор перемещения может представлять собой визуальный индикатор, расположенный на открытом проксимальном конце опорного элемента, и отсчет показаний индикатора соотносится с расстоянием перемещения приемного элемента.

Индикатор перемещения может быть расположен на открытом конце опорного элемента и сбрасываться после предварительно определенного перемещения приемного элемента.

Краткое описание чертежей

Далее только в качестве не создающих ограничений примеров варианты осуществления изобретения будут описаны со ссылками на чертежи, на которых с иллюстративными целями показан один возможный вариант осуществления.

На чертежах показано следующее.

Фиг.1 изображает вертикальную проекцию с местным разрезом анкерного болта согласно одному варианту осуществления изобретения, показанного расположенным в предварительно пробуренном шпуре.

Фиг.2 - увеличенный разрез головки анкерного болта из фиг.1, где показан анкер.

Фиг.3 - изометрический вид сверху лепестка патрона анкерного болта согласно второму варианту осуществления изобретения.

Фиг.4 - вид сверху головки анкерного болта, включающей в себя анкерные лепестки из фиг.3.

Фиг.5 - вид сбоку с местным разрезом натяжного элемента согласно еще одному варианту осуществления изобретения для регулирования извне пластической деформации, включающего в себя установленное устройство для предварительного натяжения.

Фиг.6 - вид сбоку с местным разрезом натяжного элемента согласно варианту осуществления.

Фиг.7 - вид сверху головки анкерного болта согласно изобретению.

Фиг.8 - вид спереди головки анкерного болта из фиг.7 с местным разрезом по линии 2-2 на фиг.7.

Фиг.9 - схематический вид спереди с местным разрезом головки анкерного болта из фиг.7 и 8, находящейся в использовании.

Фиг.10 - вид сбоку анкерного болта согласно изобретению, показанного расположенным в предварительно пробуренном шпуре в кровле горной выработки (потолке).

Фиг.11 - иллюстрация функционирования болта из фиг.10 в процессе использования.

Фиг.12 - сравнительный ряд графиков, иллюстрирующих характеристики двух анкерных болтов согласно изобретению.

Фиг.13 - пример анкерного болта, полностью залитого цементирующим раствором.

Фиг.14 - местный разрез приемного корпуса (зажима).

Фиг.15 - графики для сравнения характеристик анкерных болтов.

Фиг.16 - виды ряда обычных зажимов, которые могут быть использованы на дистальном конце удлиненного элемента в сочетании с изобретением, или обычный зажим может быть заменен видоизмененным зажимом.

Фиг.17 - виды обычного анкера с патроном и видоизмененного анкера с патроном, приведенные для сравнения.

Фиг.18 - графики для сравнения характеристик пластической деформации обычного анкера и механического пластически деформируемого анкера с патроном, пунктирной линией показана дополнительная пластическая деформация, возможная при дополнительном гофрировании конца.

Фиг.19A - вид установленного пластически деформируемого анкера, расширяемого гидравлическим давлением, закрепляемого извне.

Фиг.19В - вид гидравлически расширяемого анкера;

Фиг.20 - вид пластически деформируемого, заливаемого цементирующим раствором анкера до установки.

Фиг.21 - вид частично залитого цементирующим раствором, пластически деформируемого анкера.

Фиг.22 - результаты испытаний изобретения для случая полной заливки цементирующим раствором и пластической деформации 6 дюймов.

Фиг.23 - вид частично залитого цементирующим раствором анкерного болта с внешней регулировкой пластической деформации и с индикатором перемещения.

Фиг.24 - результаты испытаний залитого цементирующим раствором арматурного стержня.

Фиг.25 - вид самонарезающего анкера вместе с наружным пластически деформируемым анкером.

Фиг.26 - вид пластически деформируемых анкерных болтов.

Фиг.27А-Е - выдавливающий элемент согласно различным вариантам осуществления.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показан анкерный болт согласно одному варианту осуществления изобретения, включающий в себя удлиненный, работающий на растяжение опорный элемент 10, распорную головку 12 анкера, торцевую шайбу 14 и натяжную гайку 16. Опорный элемент 10 может быть стальным стержнем или арматурным стержнем, если он механически обработан.

На головке 12 анкерного болта, показанной на фиг.2, видны необязательная конусная гайка 18, и в этом варианте осуществления четыре лепестка или створки 20 головки анкера, которые окружают анкерную гайку 18 и опорный элемент 10.

Конусная гайка 18 головки 12 включает в себя отверстие (канал) 22, имеющее форму усеченного конуса, в котором расположены четыре выдавливающих элемента 24 (упрочненные шариковые вкладыши), разнесенные на одинаковые угловые расстояния вокруг опорного элемента 10, торцевую крышку 26 для удержания выдавливающих элементов в коническом отверстии (канале) 22 конусной гайки, зажимной диск 28 с лапками и пружинную шайбу 30 для удержания на месте головки анкера на опорном элементе 10. Раздвижные лепестки 20 головки 12 анкера являются по существу обычными, как и зажимной диск 28 с лапками, который более ясно виден на фиг.4 и включает в себя четыре зажимные лапки 32, которые приварены точечной сваркой к верхним концам четырех лепестков 20 головки анкера.

С помощью пружинной шайбы 30 головку анкера устанавливают в нужное положение на верхнем конце или дистальном конце опорного элемента 10 или возле верхнего конца и вместе с распорной головкой 12 вводят в шпур 34, который предварительно выбуривают со стороны поверхности 36 горной выработки. Далее опорный элемент 10 резко дергают вниз для его перемещения вниз через конусную гайку 18 и, тем самым, создания зацепления с выдавливающими элементами (шариками) 24 для их по меньшей мере частичного поворота с перемещением вниз в полости 22, имеющей форму усеченного конуса, вплотную к наклонным стенкам полости 22 и боковой поверхности элемента 10 до тех пор, пока элемент 10 не будет слегка прижат к головке анкера радиальным давлением выдавливающих элементов (шариков) 24, действующим на опорный элемент 10 и конусную гайку 18. Далее торцевую шайбу 14 размещают на свободном резьбовом конце опорного элемента 10 и продвигают ее к поверхности 36 горной выработки с помощью натяжной гайки 16. При продолжении вращения натяжной гайки выдавливающие элементы (шарики) 24 будут более надежно выполнять функцию выдавливающего элемента между опорным элементом 10 и гайкой анкера, а опорный элемент 10 будет натянут между поверхностью шайбы и головкой 12 анкера. Увеличение натяжения элемента 10 после установки болта, возможное вследствие расслоения толщи пород, возникающего между головкой анкера и поверхностью шайбы 14, приводит к вдавливанию элементов 24 в боковую стенку полости 22 и/или опорный элемент, в котором выдавливающими элементами будут образовываться канавки для обеспечения возможности возникновения пластической деформации опорного элемента 10 при поддержании на нем возрастающей растягивающей нагрузки.

Выдавливающий элемент представляет собой любое устройство, которое имеет большую твердость, чем опорный элемент или приемный корпус, так что оно будет деформировать и смещать поверхность опорного элемента. Этот выдавливающий элемент может быть любой формы, например шаровидной, цилиндрической, клиновидной, квадратной и т.д., при которой будет деформироваться и смещаться поверхность удлиненного элемента.

В анкере согласно еще одному варианту осуществления изобретения конусная гайка исключена, а лепестки 20 головки анкера на внутренних поверхностях имеют выемки 38, которые сужаются от верхних концов лепестков до места в составном отверстии (канале) патрона, где, как показано на фиг.4, их глубина на внутренней поверхности внутренней дуги лепестков 20 сходит на нет.

Как показано на фиг.4, головка анкера со снабженными выемками лепестками используется точно так же, как в варианте осуществления из фиг.1, то есть она включает в себя торцевую крышку 26 и зажимной диск 28 с выдавливающими шариками, расположенными в выемках 38, находящимися в контакте с наклонными основаниями выемок и с боковой поверхностью опорного элемента 10.

Как показано на фиг.5, согласно еще одному варианту осуществления опорный элемент 10 имеет приемный корпус 40 с отверстием (каналом), которое может иметь форму усеченного конуса, такую же, как форма гайки 18 анкера из фиг.1 и 2, крышку 26, удерживающую шарики, натяжную гайку 16 и выдавливающий элемент 24. Верхний или дистальный конец анкерного стержня или троса, используемый в случае такого натяжного узла, в предварительно пробуренном шпуре 34, показанном на фиг.6, может иметь любую форму, обеспечивающую возможность прикрепления этого конца опорного элемента либо к боковой стенке шпура, если элемент должен использоваться совместно с анкерным болтом, либо к торцевой пластине на противоположном конце шпура в случае наличия конструктивного железобетонного элемента, который должен быть предварительно напряжен. В этом варианте осуществления опорный элемент 10 может быть подвергнут натяжению посредством гайки 16 в случае наличия стержня, показанного на фиг.6. Если для натяжения стержня используют необязательную упорную гайку, то после использования ее удаляют с резьбового конца, и теперь стержень вместе с выдавливающим элементом будет удерживаться в конической полости в отверстии (канале) приемного корпуса 40 натяжением стержня. Повышенное натяжение в опорном стержне будет вызывать вытягивание резьбового конца вверх через приемный корпус 40, тогда как опорный элемент 10 останется поддерживающим нагрузку в состоянии пластического деформирования с помощью приемного корпуса 40. В качестве альтернативы опорный элемент 10 или натяжной трос в рабочем положении может быть натянут посредством гидравлического натяжного устройства.

На фиг.7-9 показаны приемный элемент (головка) 100, 110 и удлиненный, работающий на растяжение стержень 112. Показанный на этих чертежах приемный элемент (головка анкера) 100, 110 включает в себя приемный корпус 114, обычно цилиндрический корпус из твердого металла, который имеет отверстие (канал) 116, в котором при использовании расположен стержень 112, по меньшей мере один удерживающий вырез 118, например конические выемки или пазы, которые равномерно разнесены вокруг отверстия (канала) 116, и выточку 120. на нижней стороне его, в которой заканчивается отверстие (канал) 116.

Как показано на фиг.8 и 9, приемный элемент (головка анкера) 100, 110 снабжен удерживающими вырезами 118, сужающимися внутрь от верхней поверхности головки анкера к месту вблизи отверстия (канала) 116 в головке. Угол конусности пазов может быть в пределах 4-12°, но обычно составляет от 6° до 10° относительно оси отверстия (канала) 116. Пазы или удерживающие вырезы 118 заканчиваются в отверстии (канале) 116 на месте, находящемся выше основания выточки 120, то есть на основании 121, чтобы обеспечивалась небольшая полная круговая длина 122 отверстия (канала) 116, который при использовании вместе с вертикальными направляющими 124 между сторонами удерживающих вырезов 118 создает препятствующую перекашиванию направляющую для прохождения стержня 112 через отверстие (канал) 116 головки анкера

Головка анкера или приемный корпус 100 может включать в себя канавку 126 в наружной стенке между парой пазов 118, что показано только на фиг.7, в которой может быть расположена трубка для заливки цементирующим раствором. Как показано на фиг.9, но не на фиг.8, для согласования с глубокой частью канавки 126 выточка 120 выполнена меньшего диаметра.

Работающий на растяжение опорный элемент 10, 112 изготавливают длиной, необходимой для каждого конкретного применения, при этом он может быть любого профиля или формы, но обычно он является круговым в поперечном сечении с гладкой боковой поверхностью, а в зависимости от варианта осуществления может быть с одного конца на части длины снабжен резьбой для размещения натяжной гайки.

Каждый из удерживающих вырезов или пазов 118 головки анкера содержит по меньшей мере один упрочненный выдавливающий элемент 128, такой как шариковый вкладыш, который размещают на верхнем конце паза, при этом он имеет меньший диаметр по сравнению с расстоянием между поверхностью наклонной боковой стенки паза и боковой поверхностью стержня 112, и который, как показано на фиг.9, при опускании вниз по пазу имеет больший размер по сравнению с расстоянием между поверхностью боковой стенки паза и работающим на растяжение стержнем.

До использования анкера выдавливающие элементы 128 заранее устанавливают на стержень 112 при соблюдении требуемого положения головки анкера или приемного корпуса 100 на стержне 112. Вкладыши могут быть предварительно установлены путем размещения головки анкера в опоре выше канала элемента 10, 112 и затем продвижения выдавливающих элементов (вкладышей) под давлением вниз по вырезанным пазам 118 до вдавливания в боковые поверхности стержня 112. В качестве альтернативы выдавливающие элементы (вкладыши) могут быть предварительно установлены путем размещения выдавливающих элементов (вкладышей) в пазах 118 приемного элемента 110, при этом приемный элемент (головка анкера) должен находиться на работающем на растяжение элементе выше нужного положения, и затем извлечения или вытягивания работающего на растяжение стержня вниз через отверстие опоры, чтобы заставить вкладыши выдавливающего элемента расположиться между наклонными боковыми стенками пазов и боковыми поверхностями работающего на растяжение элемента и после этого вдавиться в более мягкий материал работающего на растяжение стержня, что показано на фиг.9, где выдавливающий элемент фиксирует головку анкера на работающем на растяжение стержне в нужном положении относительно этого стержня в противоположность размещению работающего на растяжение стержня до использования и во время установки болта в предварительно выбуренный шпур. На фиг.9 головка анкера показана вместе с выдавливающими элементами, сцепленными со стержнем 112, находящимися несколько выше полукруглых оснований 121 пазов 118. Для создания анкерного болта, имеющего работающий на растяжение стержень из материала с определенной пластичностью, с почти соответствующей требованию пластической деформацией при предельной нагрузке, используют вкладыши определенного размера для достижения определенного заранее заданного вдавливания в работающий на растяжение стержень, когда во время предварительной установки выдавливающие элементы продвигают к основаниям 121 пазов.

Для изменения растягивающей силы, под действием которой работающий на растяжение стержень 10, 112 при использовании будет проходить через приемный корпус (головку анкера) с пластической деформацией материала работающего на растяжение стержня, приемный корпус (головка анкера) может включать в себя несущие выдавливающие элементы пазы 118 в количестве как больше, так и меньше четырех, показанных на чертежах, при этом узел выдавливающих элементов 128 может состоять из шариковых вкладышей, игольчатых вкладышей, роликовых вкладышей, выдавливающих элементов или любых других профилей, которые варьируются по размеру и/или зависят от используемых работающих на растяжение стержней, изготавливаемых из металла с различной пластичностью. Кроме того, каждый из вырезов или пазов 118 для вкладышей может включать в себя несколько соответствующим образом рассчитанных по размеру выдавливающих элементов 128, которые располагаются в пазу друг над другом.

На фиг.13 показан полностью залитый цементирующим раствором анкерный болт с внутренней пластической деформацией. Работающий на растяжение стержень 10 болта покрыт не создающим сцепления материалом, которым может быть подходящий пластик, воск или оплетка из подходящего материала.

Как показано на фиг.10, при использовании анкерный болт помещают в шпур 130, который предварительно выбуривают в поверхности 132 горной выработки, вместе с приемным элементом (головкой анкера) 100, располагаемым в шпуре на заранее определенном месте.

Затем торцевую шайбу 134 и натяжную гайку 136 размещают на необязательно резьбовом конце работающего на растяжение стержня, на проксимальном конце, который выступает из входного отверстия шпура.

Если работающий на растяжение стержень 112 и приемный элемент (головка анкера) 100 подлежат последующей заливке в шпуре вяжущим материалом, анкер может включать в себя трубку для заливки цементирующим раствором, которую размещают в канавке 126 головки анкера так, чтобы она была протянута между верхним концом стержня 10, 112 в шпуре и отверстием в торцевой шайбе 134. Трубка для заливки цементирующим раствором может удерживаться в заданном положении на приемном корпусе 100 головки анкера и стержне 10, 112 с помощью подходящих пластиковых стяжек или аналогичных элементов.

При последующей заливке шпура 130 цементирующим раствором шланг от цементационного насоса подключают к концу трубки для заливки цементирующим раствором с наружной стороны шпура 130, и шпур заполняют цементирующим раствором 138 до образования полного столба затвердевшего цементирующего раствора вокруг анкерного болта от верхнего конца шпура до торцевой шайбы.

Для предотвращения попадания цементирующего раствора в пазы или приемные вырезы 118, а также в выточку 120 в головке анкера, когда цементирующий раствор заливают в шпур, пазы и выточку 120 заполняют подходящим закупоривающим материалом, таким как воск, силикон и т.п.

В качестве альтернативы шпур может быть предварительно заполнен цементным раствором или подходящей полимерной смесью, которая может быть в обычной капсульной форме, при этом болт затем продвигают в шпуре в легкопроходимом материале. В случае такого способа размещения болта верхний конец головки анкера может быть выполнен суженным кверху для облегчения проникновения головки анкера в незастывший цементный раствор или полимер. В случае, когда для размещения болта используют полимер, то при введении болт необходимо поворачивать, и перемешивать полимер обычным образом.

При некоторых применениях, особенно при использовании существенно более дорогих полимеров, шпур необходимо заполнять только частично от головки анкера до места, находящегося ниже головки, где способность анкерного болта к пластической деформации без разрушения не должна ухудшаться. В этом случае в месте закрепления анкерного диска может потребоваться размещение на работающем на растяжение элементе подходящей заливочной пробки, которая может быть выполнена из упругого материала, в заранее определенном месте, отстоящем от нижней стороны головки 110 анкера, для помещения в исходном состоянии жидкого цементирующего раствора в шпур до установки.

В случае, когда анкер и другие элементы в системе вокруг него полностью установлены с помощью затвердевающих материалов в шпурах при выполнении горно-проходческих работ, умеренное разделение и расширение горных пород, показанные на фиг.11, которые могут быть обусловлены сейсмическими событиями или эффектом перенапряжения в породе, и, следовательно, нарушения в породе, вызванные горно-проходческими работами или взрывными работами, будут ограничиваться способностью анкерного болта к пластической деформации, при этом висячее крыло сброса окажется замкнутым относительно подошвы, а работающий на растяжение элемент растянут вследствие пластической деформации на величину Y и при этом остается поддерживающим нагрузку, равную расчетной нагрузке на болт и его окружение, надежно удерживая отделенную висячую породу от падения на участок горно-проходческих работ.

Как показано на фиг.9, способность анкерного болта к пластической деформации обусловлена повышенной растягивающей нагрузкой на работающий на растяжение стержень 112 в направлении, показанном на чертеже стрелкой, побуждающей выдавливающие элементы 128, которые были заранее установлены на стержне 112, еще больше прижиматься к нему и вдавливаться в него, и образовывать ниже себя канавки 140 в стержне, показанные на фиг.9, поскольку стержень растягивается опускающейся торцевой шайбой благодаря опускающейся поверхности горной выработки, на которую она опирается относительно головки анкера при сравнительно неподвижной головке анкера, что заметно на фиг.11 при сопоставлении с фиг.10. Сила, необходимая для того, чтобы вкладыши ниже себя образовывали канавки в работающем на растяжение элементе во время пластической деформации, будет определять способность работающего на растяжение элемента выдерживать при пластической деформации нагрузку висячего блока сброса. Не создающее сцепления вещество, которым покрыт стержень 112, обеспечивает во время пластической деформации возможность перемещения стержня через затвердевший материал, о чем свидетельствует верхний конец стержня на фиг.11, без мешающего воздействия затвердевшего материала, вследствие чего сохраняется предсказуемость пластической деформации стержня при заданном возрастании нагрузки или при заданной повышенной нагрузке. Анкер функционирует при прочных и слабых цементирующих компонентах даже в случае, если действительная прочность цементирующего компонента неизвестна, поскольку, если цементирующий компонент является слабым, приемный элемент (зажим) будет продвигаться в столб цементирующего компонента в отличие от прочного цементирующего компонента, когда в опорном элементе будут создаваться выемки.

На фиг.15 характеристика обычного болта 1 приведена для сравнения с характеристиками пластически деформируемых болтов, при этом болт 2 предварительно устанавливался, болт 3 предварительно не устанавливался. Болт 3 с заранее заданной пластической деформацией перемещали или деформировали примерно на два дюйма перед испытанием под нагрузко