3.3. Анкерная крепь
Анкерная крепь – является прогрессивной и экономически выгодной, применяется в широком диапазоне горнотехнических условий.
Преимущества – повышает безопасность ведения горных работ, так как лучше любой другой крепи противостоит взрывным работам, возможность полной механизации возведения, меньшие расходы материалов и затраты на доставку, позволят по сравнению с рамной крепью уменьшить сечение выработки на 18 – 25 % и ее аэродинамическое сопротивление.
Недостаток – ограниченное применение в сложных условиях.
|
Схемы анкерования. |
а – метод «сшивки» - слоистые породы, скрепленные штанга-ми, работают до появления трещин как единая балка, сопротивление изгибу которой выше, чем суммарное сопро-тивление отдельных нескреп-ленных слоев.
б- метод «подшивки», разрушенные породы в кровле выработки подвешиваются анкерами к ненарушенным породам за пределами свода обрушения (к прочным породам кровли). Анкеры должны выдерживать массу пород в своде обрушения или всей пачки пород непосредственной кровли.
в - применяют в крепких трещиноватых породах, когда крепь выполняет роль ограждающей конструкции, предохраняющей выработку от отдельных случайных вывалов.
Анкерную крепь применяют в качестве постоянной и временной крепи, в самостоятельном виде и в сочетании с другими крепями. Часто анкерный болт используют для вспомогательных целей: подвешивают конвейеры, трубопроводы, монтажные блоки и пр.
|
Представляют собой систему стержней (штанг), закрепленных в шпурах (скважинах) и расположенных в определенном порядке в породах, окружающих выработку. По характеру закрепления анкерные крепи разделяют: с закреплением в одной части, обычно в донной (замковые анкеры), и с закреплением по всей длине шпура. По конструкции замка анкеры различают: клинощелевые, распорно – клиновые, распорно – конусные, с закреплением по всей длине шпура.
|
Самые простые – клинощелевые, представляют собой металлическую штангу или деревянный стержень на одном конце которых имеется прорезь, в которую вставляется клин. Закрепление штанги или стержня производят ударами молотка по другому концу, клин упирается в дно шпура и заклинивает анкер. Нужно строго соблюдать длину и диаметр шпура, так как при перебуре закрепить штангу не удается.
|
Металлический замковый анкер состоит из стержня 1 с резьбой на одном конце и клиновой головкой (лопаткой) на другом, двух полумуфт 2, опорной шайбы 3 и натяжной гайки 4. Полумуфты надеваются на клиновую часть стержня, стержень с полумуфтами вставляется в установочную трубу, вместе с трубой вводится в шпур через отверстие в верхняке и ударами молотка по концу трубы расклинивается замок (полумуфты набиваются на клиновую часть стержня). Затем надевают шайбу и завинчивают натяжную гайку, притягивая верхняк к кровле. Анкер может воспринимать нагрузку сразу после установки.
|
Металлический анкер с закреплением быстротвердеющим химическим составом |
(а)-Анкер с натяжной гайкой, опорной плиткой и уплотнительным кольцом. (б)-Анкер с опорной плиткой и натяжной гайкой с уплотнительным кольцом. (г)- 1-стержень; 2-шайба; 3-полукруглая гайка; 4- натяжная гайка; 5-стопор;6- уплотнительная шайба.
|
Ампулы с полиэфирной композицией |
Время установки:
Медленные - АП, цвет – синий, 40...50сек.
Быстрые - АП-У, цвет – серый, 27...32сек.
Сверхбыстрые - АП-М, цвет – желто-коричн, 17...22сек.
Размеры ампул для всех типов:
Диаметр – 24,5мм;
Длина – 330, 400, 470 мм.
Усилие при вытягивании анкера более 5 тонн (50кН).
Состоит из металлического или полимерного стержня, ампулы (ампул) с химическим закрепителем на основе синтетической смолы, уплотнительного кольца, опорной плитки и натяжной гайки . Ампулы на основе полиэфирной смолы состоят из полиэтиленовой оболочки, в которой помещается смола и там же помещается полиэтиленовая трубка с отвердителем. Металлические стержни периодического профиля изготавливаются из стали диаметром 18-25 мм. На внешнем конце стержня имеется резьба под гайку. Конец стержня, вводимый в шпур, выполнен в виде ласточкина хвоста, что способствует разрыву оболочки ампулы.
Уплотнительное кольцо – для предотвращения вытекания из скважины закрепляющего состава. В шпур вначале вводят одну или несколько ампул с закрепителем, затем стержень с резиновым кольцом. При вращении стержня ампулы разрываются, содержимое заполняет пространство между стержнем и породой, затвердевает и закрепляет анкер в шпуре. Через 1-2 часа анкера готовы к работе. Преимущества: простота конструкции, меньшая трудоемкость установления, большая прочность закрепления даже в слабых породах, простая механизация установки.
Канатные анкеры.
|
АКО1 |
|
АКО2 |
|
АКО.М3 |
|
АКО.М4 |
Диаметр каната – 15,2мм. Длина 3- 11м. Расчетная несущая способность 210 кН.
Анкер канатный АКО1.
Закрепляется ампулами с минеральной или полиэфирной композицией путем подачи и вращения в скважинах диаметром 27мм; 30мм; 36мм; 43мм. Назначение: упрочнение приконтурного массива горных выработок за счет сшивки слоистой толщи пород и подвески неустойчивой части массива к устойчивой. Область применения:
Выработки, расположенные на границе с выработанным пространством;
Демонтажные камеры;
Газо – дренажные каналы;
Выработки для повторного использования;
Монтажные камеры;
Сопряжения выработок;
Выработки с неустойчивой кровлей мощностью более 3-4м;
Крепление приводных головок ленточных конвейеров;
Подвеска монорельсовых дрог;
Крепление тоннелей;
Крепь состоит из стержня анкера, выполненного из стального семижильного каната 15К7, соединенного с муфтой посредством клиновой втулки. Муфта снабжена гайкой. Для увеличения жесткости каната на сопряжении с муфтой к торцу последней присоединена направляющая трубка. Для увеличения плотности закрепляющего материала и качественного перемешивания двухкомпонентного составов канат снабжен проволочным шнеком. При закреплении канатного анкера минеральной композицией ампульным способом в головной части каната выполнен винт, обеспечивающий предварительное натяжение анкера без времени ожидания отверждения в сухих и обводненных породах.
Анкер канатный АКО2.
Ампульно – нагнетательного способа закрепления. Ампулы с полиэфирной смолой или минеральной композицией. Состав для нагнетания: цементные смеси; Геофлекс; Шахтизол -100; Беведол – беведан. Верхняя часть стержня закрепляется ампульным способом в шпуре диаметром 30мм. Нижняя часть в шпуре диаметром 43мм. В этой части шпура канат охватывает трубка с герметизаторм. Вначале устанавливается анкер ампульным способом, затем следует герметизация устья шпура и нагнетание смолы в шпур на всю оставшуюся длину. Для нагнетания смесей требуется насосное оборудование.
Анкер канатный АКО2.М1 и АКО2.М2.
Нагнетательного способа закрепления. Предназначен для упрочнения обводненных пород приконтурного массива горных выработок различного назначения, в том числе с обильным водопритоком из шпура. Бурится шпур, в него вставляется анкер, досылают до упора гайки в подхват или опорный элемент высотой не менее 50мм. Производится распор анкера накручиванием гайки. Одновременно происходит закрепление головного конца каната замком и герметизация шпура. Далее следует нагнетание закрепляющего состава в шпур на всю его длину.
Анкер канатный АКО2.М3...АКО2.М4...АКО2.М5.
Предназначен для упрочнения обводненных пород приконтурного массива горных выработок различного назначения, в том числе с обильным водопритоком из шпура, в зонах повышенного горного давления, в нарушениях и без них. Применяется с индивидуальными опорными элементами – полусферическая шайба, отрезок СВП. Вначале закрепляется ампульным способом, далее следует герметизация монтажной пеной, а затем нагнетание смолы в шпур на всю его длину.
|
Железобетонный анкер
Состоит из стального стержня 2, цементного раствора 1, опорной шайбы 3 и натяжной гайки 4. Наибольшее распространение получили забивные анкера, стержни которых забивают в шпуры после нагнетания в них раствора. Через 3-5 часов к концам анкеров устанавливают опорные шайбы или подхваты и производят их натяжение.
|
|
Анкер полимерный |
Технология возведения анкерной крепи.
Производится установка анкерной крепи согласно утвержденного паспорта крепления. При составлении паспорта для каждого из конкретных условий производится расчет анкерной крепи в соответствии с «Инструкцией по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России», Санкт – Петербург, 2000г.
В зависимости от горногеологических условий, сечения и конфигурации выработки, срока службы, глубины от поверхности, влияние горных работ, нарушений и пр., определяют шаг установки крепи, количество анкеров в ряду, плотность установки на 1 м2 , длину анкеров, выбирают верхняк и материал для перетяжки кровли и бортов выработки.
Надежность работы анкерной крепи во многом зависит от качества ее установки, контроля за натяжением анкеров.
Перед началом работ забой должен быть приведен в безопасное состояние. Возведение крепи включает в себя следующие процессы: бурение шпуров, установку анкера с поддерживающими элементами, укладку межрамного перекрытия (затяжки), создание предварительного натяжения. Бурение шпуров производят как электросверлами, так и буровыми машинами (анкероустановщиками) или навесными бурмашинами, установленными на комбайнах и комплексах. Натяжение анкера осуществляется специальными гайковертами, динамометрическими ключами или приставками к бурильным машинам. Устанавливается крепь в следующей последовательности: на стойках ВК прижимается верхняк к кровле (или прижимается рабочим органом комбайна), кровля перетягивается затяжкой, через отверстия в верхняке бурятся шпуры под анкера, производится установка анкеров с их последующим натяжением.