Восприятие нагрузки анкерной крепью, работающей самостоятельно и в комбинации с рамной крепью, при экспериментах на моделях и в шахтных условиях

Модели нагружались отдельными циклами. На графиках (рис. 7.50) показано восприятие нагрузки анкерами при втором цикле нагружения модели. Предварительное натяжение (за исключением анкеров 7 и 8) составляло около 100 кН. Большинство анкеров начало воспринимать нагрузку только после того, как давление на модели достигло 15 МПа.

В слоях, подрезанных контуром выработки, наибольшую нагрузку испытывал анкер 8, установленный в боку выработки. До подхода лавы в непрорезанных слоях наибольшей нагрузке подвергались анкеры 1 и 7. Соседние с ними анкеры нагружались весьма незначительно.

Действующие на измерительные анкеры на глубине 700 и 800 м до и после прохода лавы нагрузки характеризуются величинами, указанными на рис. 7.51. Нагруженность анкеров на глубине 800 м соответствует их конечному состоянию, показанному на графиках (см. рис. 7.50). Направление и длина стрелок соответствуют расположению и нагруженности (в определенном масштабе) анкеров.

Таким образом, с увеличением давления нагрузка на анкеры распределяется более равномерно. После прохода лавы наблюдается повышение нагрузок на анкеры, особенно на расположенные в породах над боками выработки и по пласту. Кроме того, после прохода лавы ближайшие к оставшемуся с одной стороны штрека угольному массиву анкеры (пример но до середины ширины штрека) нагружаются сильнее, чем остальные, которые разгружаются и могут даже выпасть из шпуров, если только они не закреплены в массиве по всей их длине.

На графиках (рис. 7.52) сравниваются характеристики чисто анкерной крепи (штриховые линии) и анкерно-рамной (сплошные линии) крепи при первом нагружении модели до давления, соответствующего глубине 700 м. Удельное сопротивление рамной крепи в модели составляло 200 кН/м2. В обеих моделях штреки имели вполне удовлетворительное состояние, а характер развития конвергенции в них по мере увеличения нагрузки был совершенно идентичен (см. график в нижнем правом углу на рис. 7.52).

Таким образом, благодаря установке рамной крепи начальное натяжение анкеров, расположенных точно посредине между рамами, уменьшилось на 10—40 кН. Разгрузились также анкеры, установленные в боках штрека параллельно напластованию. По сравнению с чисто анкерной крепью обеспечено более равномерное распределение нагрузки между анкерами.

Второй цикл нагружения модели соответствовал глубине 800 м (рис. 7.53). При чисто анкерной крепи (штриховые линии) наблюдалось смятие породных слоев почвы и их выдавливание. При анкерно-рамной крепи состояние кровли и почвы было вполне удовлетворительным. Резкое увеличение конвергенции на модели штрека с чисто анкерной крепью (см. график в правом нижнем углу на рис. 7.53) было вызвано поднятием смятой почвы.

Можно сделать вывод, что при чисто анкерной крепи наибольшей нагрузке подвергаются анкеры над боками штрека.

При более высоком давлении установка рамной крепи также способствует более равномерному распределению нагрузок между анкерами. Особенно сильно нагружаются анкеры, установленные параллельно напластованию. Из этого следует, что их использование особенно эффективно и целесообразно.

Шахтными измерениями подтвержден тот факт, что после прохода лавы около половины анкеров, наклоненных в сторону выработанного пространства, теряют нагрузку, в то время как все без исключения анкеры, обращенные в сторону угольного массива, остаются нагруженными. Указанное явление можно объяснить только взаимным смещением породных слоев кровли над выработанным пространством. При этом наклоненные в сторону выработанного пространства анкеры принимают более крутое положение и выходят из шпуров. Анкеры с противоположной стороны штрека, наоборот, растягиваются и подвергаются соответственно более высоким напряжениям. Аналогичная картина была установлена при измерениях усилия натяжения анкеров.