Использование и опыт применения анкерной крепи в штреках с прямоугольной формой поперечного сечения в угольных шахтах Франции

Анкерная крепь без рамной крепи (чисто анкерная крепь). Применение чисто анкерной крепи заведомо недопустимо в тех выработках, где ожидаются большие деформации (над или под целиками и краевыми частями по соседним пластам, вблизи сбросов и других геологических нарушений, а также в выемочных штреках, поддерживаемых позади лавы). Кроме того, ее использование недопустимо при доле угольных прослойков в породных слоях кровли толщиной до 5 м более 20%.

В стандартной анкерной крепи применяются анкерные штанги из рифленой стали диаметром 20 мм со следующими характеристиками: усилие, соответствующее пределу текучести,— 100 кН; разрывное усилие — 200 кН; допустимое удлинение — 10—15%.

Анкерные штанги закрепляются в шпурах патронированным полиуретановым составом и снабжаются опорными плитами размером 18х18 см с прижимными ганками.

Длина анкера должна соответствовать не менее двум третям ширины штрека. Однако, как правило, применяют анкеры длиной 2,2 м, так как эта длина является максимальной для современного оборудования, применяемого при бурении анкерных шпуров и установке анкеров на преимущественно разрабатываемых пластах.

При выборе плотности анкерования руководствуются в большей мере эмпирическими, чем научно обоснованными данными. Плотность анкерования во всех случаях должна быть не меньше 1 анкера на 1 м2. Однако в штреках, которые должны поддерживаться после прохода лавы, следует устанавливать не менее 1,3 анкера на 1 м2.

В середине поперечного сечения штрека анкеры следует устанавливать перпендикулярно к напластованию породных слоев, у его боков — с наклоном к напластованию.

Рекомендуется не слишком большое предварительное натяжение анкерных штанг (100 кН). Это относится прежде всего к случаям, когда требуется прижать к кровле затяжку и предупредить высыпание породы у хвостовика анкера.

Считается безусловно необходимым применение затяжки кровли решетчатыми металлическими плитами и боков выработки проволочной сеткой (диаметр проволоки 3 мм, размер ячеек 5x5см). В последнем случае устанавливаются два анкера на 1 м2.

Анкерование и затяжка кровли и боков выработки должны проводиться непосредственно после их обнажения при буровзрывном способе проведения (в любом случае до взрывания зарядов в очередной заходке).

К обязательным контрольным измерениям во всех выработках с анкерной крепью относятся измерения расслоения пород кровли на высоту до 2 м и конвергенции. Измерительные станции устраиваются через каждые 15 м по длине выработки. Измерения проводят не реже чем один раз в два дня.

При обнаружении аномального поведения кровли или при превышении определенных пределов измеряемых величин должны намечаться и осуществляться соответствующие меры по усилению крепления.

В качестве предельных критериев поведения кровли принимают:

- максимально допустимые величины расслоения (50 мм) и конвергенции;

- максимально допустимые значения скорости расслоения и конвергенции.

Для проведения контрольных измерений требуется следующий персонал: рабочий, проводящий измерения в двух-трех штреках в среднем на 30 замерных станциях; техник, контролирующий правильность измерений в 10—15 штреках; оператор на поверхности, переносящий результаты измерений на перфокарты и поддерживающий связь с вычислительным центром (примерно на 30 штреков).

Анкерно-рамная крепь, возводимая при проведении выработки. Следует обращать внимание на то, что применение комбинированной анкерно-рамной крепи нецелесообразно при очень неустойчивой (водоносной) или нарушенной кровле, а также в случае наличия в кровле на высоту до 5 м угольных прослойков, суммарная доля которых превышает 10%. В зонах влияния целиков и краевых частей по соседним пластам применение смешанной анкерно-рамной крепи не исключается, однако оно требует дополнительных мер по охране выработок.

В отношении анкерной крепи справедливы все рассмотренные выше требования. Металлические верхняки, закрепляемые анкерами, изготовляют из двойного U-образного спецпрофиля или спецпрофиля типа TH. В качестве опор для верхняков применяют стойки из легких сплавов, устанавливаемые с помощью гидравлического домкрата с усилием начального распора 100 кН. При нагрузке 150 кН стойки проседают. Во избежание вдавливания в почву опоры стоек имеют площадь 250 см2.

Кровлю между металлическими верхняками затягивают решетками, бока — такими же плитами, с помощью установленных под углом 27—40° к напластованию анкеров (2 анкера на 1 м2). На мощных пластах и на пластах с очень мягким углем угольный массив упрочняют деревянными анкерами длиной не менее 2 м.

Анкеры следует устанавливать перед взрыванием шпуров в очередной заходке. Максимальное расстояние между забоем и незаанкерованным и незатянутым участком выработки не должно превышать 30 м.

В связи с установкой усиливающих рам анкерную крепь можно контролировать менее строго, чем в случае использования чисто анкерной крепи. Тем не менее из-за сложных горногеологических условий, в которых приходится поддерживать выработки в шахтах бассейна Нор и Па-де-Кале, состояние определенных выработок требует постоянного контроля.