Податливая анкерная крепь с высокой несущей способностью

18.03.2020

«Скользящие» анкеры. На руднике «Хаверлахвизе» компании «Зальцгиттер Эрцбергбау» разработана податливая анкерная крепь для выработок с арочной формой поперечного сечения, состоящая из радиально устанавливаемых «скользящих» анкеров со сплошной сетчатой затяжкой. Анкерные штанги длиной 1,8—2,5 м и диаметром 16 мм снабжены пластмассовыми распорными замками, которые при нагрузке 100—200 кН скользят в скважинах. Удельное сопротивление такой крепи составляло при этом в среднем 200 кН/м2, причем анкеры воспринимали полную нагрузку сразу же после установки, в то время как начальное сопротивление обычной арочной крепи равнялось 40—80 кН/м2 и повышалось со значительным отставанием во времени с момента установки. Несущий свод в заанкерованном приконтурном массиве сохранялся при больших деформациях контура выработки (до 50% первоначальной величины). Следовательно, достигается высокая податливость крепи без разрушающих деформаций ее элементов. В противоположность обычной арочной крепи в конструкцию подобной анкерной крепи могут быть внесены многочисленные усовершенствования. Сетчатая затяжка из проволоки диаметром 3 мм надежно удерживается опорными плитами размером 100x100 мм. При неравномерной деформации контура выработки (например, из-за сильного смятия слоев в кровле) могут быть установлены дополнительные усиливающие арочные рамы. В капитальных горных выработках и особенно на сопряжениях выработок хорошо зарекомендовало себя усиление анкерной крепи набрызгбетоном.

При экспериментах на моделях анкерные штанги жестко закреплялись в шпурах полимерным составом, а на контуре выработки вместо натяжных болтов анкеры затягивались замками трения с сопротивлением скольжению 140 кН. Плотность крепи составляла 1,5 анкера/м2.

При небольших деформациях контура выработки «скользящие» анкеры не отличаются по своим характеристикам от обычных жестких анкеров, поскольку относительное удлинение последних может составлять 10%. Необходимо учитывать способность стали к растяжению и режимы тепловой обработки aнкерныx штанг.

На модели площадь поперечного сечения выработки сократилась в результате деформации до 50% начальной величины. Длина скольжения анкеров составила 98 см. Несмотря на столь значительную деформацию, выработка осталась устойчивой. Почву выработки не анкеровали.

В Рурском бассейне применение «скользящих» анкеров целесообразно в выработках с арочной формой поперечного сечения, которые подвергаются сильному влиянию очистных работ. Однако вследствие смещений анкерных шпуров имеются со мнения в возможности беспрепятственного скольжения распорных замков. Целесообразнее применять фрикционные соединения анкерных штанг с опорными плитами, подобные тем, которые использовались на модели. Ho при этом придется мириться с выступающими из кровли и боков выработки длинными концами анкерных штанг.

Податливые анкеры. Анкерная крепь, применявшаяся до последнего времени в угольных шахтах, обладает ограниченной податливостью, соответствующей 10—15% начальной длины анкеров. Поэтому ее используют только там, где ожидаются относительно небольшие деформации породного массива.

Между тем опыт применения анкерной крепи в других отраслях горной промышленности, а также результаты исследований на моделях показывают, что анкерная крепь может обеспечивать устойчивость выработок при больших деформациях приконтурного массива, если только анкеры будут способны воспринимать столь значительные деформации.

В институте «Бергбау-форшунг» создана конструкция податливого («скользящего») анкера, при разработке которого исходили из следующих требований:

- характеристика анкера не должна зависеть от свойств и состояния деформации приконтурного массива. Она должна быть достаточно крутой в зоне восприятия нагрузки (крепь с быстрым восприятием нагрузки) и после достижения номинальной несущей способности обладать большой податливостью при постоянном сопротивлении;

- номинальная несущая способность анкера должна составлять около 150 кН (в применяемых в угольной промышленности обычных анкерах, рассчитанных на разрывное усилие 250 кН, возникают напряжения, близкие к пределу текучести материала);

- элемент податливости анкера должен обеспечивать возможность выскальзывания анкера из скважины минимум на 50 см;

- диаметр замка анкера должен быть таким, чтобы его можно было устанавливать в обычных анкерных шпурах. При этом «скользящие» анкеры должны быть такими же простыми в обращении, как и обычные;

- номинальная несущая способность анкера не должна изменяться при транспортировке, под влиянием температурных условий, коррозии и при длительном хранении.

Податливый анкер (рис. 7.30) состоит из штанги, которая закреплена в трубе, заполненной полимерным цементирующим материалом. На головке штанги имеются срезающие кулачки которые при нагружении анкера по его оси срезают кольцевой слой полимерного материала внутри трубы. Требуемое для этого усилие соответствует номинальной несущей способности анкера. Головка анкера в месте размещения срезающих кулачков имеет меньший диаметр, чем в основной части штанги, с тем чтобы срезанные полосы полимерного материала проходили между кулачками. В противном случае срезанный материал мог бы скапливаться перед кулачками, что приводило бы к раздутию трубы или же к неконтролируемому уменьшению податливости анкера.

К настоящему времени на испытательном стенде в более чем 250 сериях экспериментов исследованы отдельные элементы подобных анкеров. Кольцевой срезаемый слой состоял из наполнителя и полимерной смолы, соотношение которых варьировали при испытаниях. Исследовалось также влияние срока хранения анкеров на прочность композиции, сохранение которой имеет большое значение для обеспечения постоянства номинальной несущей способности крепи. Кроме того, в разных сериях экспериментов изменяли размеры головки, а также размеры и форму срезающих кулачков.

Для надежной связи трубы с породным массивом ее наружная поверхность выполнялась рифленой. Эксперименты показали, что требуемая величина несущей способности анкера 150 кН может быть достигнута. Дальнейшими экспериментами предусматривается добиться постоянства получаемых результатов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна