19.6. Анкерная и комбинированная горные крепи

19.6. Анкерная и комбинированная горные крепи

Под анкером понимают устройство, основной несущей деталью которого является металлический стержень (штанга). Он закрепляется в шпуре с помощью замка, бетона, синтетической смолы, взрыва и др., имеет поддерживающий элемент в виде опорной плиты с гайкой или накладкой. По своей конструкции различают анкеры: металлические (замковые, клиновые, винтовые и др.), железобетонные, сталеполимерные и др.

Под анкерной (штанговой) крепью понимают систему закрепленных определенным образом в кровле и боках выработки анкеров для упрочнения массива горных пород и повышения устойчивости обнажений благодаря скреплению слоев или структурных блоков.

При натяжении анкеров с помощью гаек слои пород или структурные блоки массива прижимаются друг к другу и образуют устойчивую монолитную плиту.

В настоящее время анкерная крепь является одним из прогрессивных и экономичных видов крепи, которая успешно применяется во всех отраслях горнодобывающей промышленности и на геологоразведочных работах в разнообразных горно-геологических условиях. Анкерная крепь имеет значительные технико-экономические преимущества перед другими видами крепи. С применением ее повышается безопасность работ, улучшается проветривание выработок и снижаются затраты на их крепление и поддержание в период эксплуатации. По сравнению с другими видами анкерная крепь позволяет легко механизировать процесс ее возведения. На горнорудных предприятиях черной и цветной металлургии наибольшее распространение получил железобетонный анкер, который практически полностью вытеснил металлические клино-щелевые и анкера с распорным замком, имеющие в крепких породах недостаточную несущую способность (20—25 кН).

Конструкция железобетонного анкера (рис. 19.10, а) состоит из стержня 1 круглого или периодического профиля, который закрепляется в шпуре цементно-песчаным раствором 2 с добавлением ускорителя твердения (хлористого кальция), нагнетаемого в шпур с помощью пневмонагнетателя ПН-1. Опорная плита 3 и гайка 4 служат для натяжения анкера. Если анкер устанавливают без гайки (рис. 19.10,6), то на конец стержня приваривают плоскую металлическую пластину (резьба на стержне отсутствует). Необходимо отметить, что железобетонные анкеры, установленные без натяжения, только фиксируют породы в их первоначальном положении. В этом случае возможно выпадение отдельных кусков между анкерами. Предварительное натяжение силой 30—40 кН создает вокруг анкеров напряженные зоны пород, что повышает сопротивляемость породного массива сдвигающим усилиям, которые всегда присутствуют в кровле выработки.
Надежность железобетонных анкеров зависит главным образом от качества цементнопесчаной смеси. Для приготовления раствора применяют бы-стросхватывающие цементы типа БТЦ марок М400—М600 или обычный портландцемент таких же марок. Заполнителем служит песок крупностью до 5 мм. Состав смеси Ц:П== = 1:1 и 1:2. После заполнения шпура бетоном вводят арматурный стержень с помощью телескопного перфоратора или -вручную. Чтобы исключить выпадение стержня из шпура до схватывания раствора, его удерживают деревянными клиньями, забиваемыми у устья шпура. При наличии у анкера резьбы затягивание гайки с установкой опорной плиты производят по истечении 3 сут.

Комплект оборудования ПН-1 для заполнения шпуров раствором при анкерной крепи состоит из трех контейнеров для транспортирования сухой смеси и пневмонагнетателя (рис. 19.11). Пневмонагнетатель смонтирован на раме 1, которая выполнена в виде полозьев для передвижения по почве выработки. Смесь загружают в бак 2 при снятом конусе, который обращен в это время вверх. После соединения конуса с баком посредством зажимов 7 раствор в баке перемешивают винтовыми лопастями 6 при вращении вала пневмоприводом 5. Затем бак переворачивают конусом вверх вокруг оси 3. Регулировка подачи раствора под давлением сжатого воздуха (до 0,5 МПа) осуществляется посредством трехходового крана 4. Смесь из бака по шестиметровому резиновому шлангу 8 подводится к двухметровой трубе, которая вводится в шпур. Железобетонные анкеры, установленные с помощью комплекта оборудования ПН-1, приобретают несущую способность до 50 кН через
3,5 ч после их возведения.

Рис. 19.10. Железобетонные анкеры с предварительным натяжением (а) и без натяжения (б)

Сталеполимерный анкер (рис. 19.12) состоит из штанги 7, изготовленной из арматурной стали периодического профиля, закрепленного в шпуре с помощью быстротвердею-щего состава на основе синтетических смол и отвердителя 2, уплотнительного резинового кольца 3, опорной плиты 4 и натяжной гайки 5. Для уменьшения расхода смолы в нее добавляют песок. Песок и смола (иногда только смола) находятся в большой полиэтиленовой ампуле, внутри которой помещается малая ампула с отвердителем. Длина ампул составляет 350— 500 мм, диаметр — 22—36 мм. Сталеполимерный анкер устанавливают в шпуре с помощью телескопного перфоратора или электросверла. Одну-две ампулы с полимером вводят в шпур

вручную, проталкивая их штангой к дну шпура. Затем штанга с помощью специальной насадки (переходника) подсоединяется к телескопному перфоратору. При включенном перфораторе штангу, вращая, подают вверх. Оболочка ампулы разрывается и компоненты перемешиваются при вращении в течение 40— 60 с. Сталеполимерному анкеру, имеющему несущую способность в среднем 140 кН, дают предварительное натяжение 35— €0 кН. Анкер вступает в работу, имея полную несущую способность через несколько минут после установки. Он не подвержен сейсмическому воздействию взрывных работ.

В последнее время ведутся работы по безампульному способу установки сталеполимерных анкеров.

Рис. 19.11. Схема устройства пневмонагнетателя ПН-1

Рис. 19.12. Сталеполимерный анкер в период установки (а) и после нее (б)

содержание .. 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 ..