CC BY
86
----------------------------------------- © И.А. Мартыненко, И.А. Капралова, К.В.
Кулинич, 2009
УДК 657.2
И.А. Мартыненко, И.А. Капралова, К.В. Кулинич ПАРАМЕТРЫ АНКЕРНОЙ КРЕПИ
Приведена методика определения параметров анкерной крепи: несущей способности, длины стержней, плотности анкеров.
Ключевые слова: анкерная крепь, горные выработки, монозакрепитель, несущая способность анкера.
Семинар № 3
I.A Matinenko, I.A. Kapralova,
K. V. Kulinich
THE PARAMETERS OF ANCHOR SUPPORT
A technique for defining the anchor support parameters: bearing capacity, length of cores, anchor solidness
Key words: anchor support, mining workings, monocomponent fixating solution, bearing capacity of anchor.
ТУ* параметрам анкерной крепи относятся ее несущая способность, длина стержня, плотность установки анкеров, т.е. расстояние между рядами анкеров и между анкерами в ряду.
Анкерная крепь применяется как самостоятельная и в сочетании с другими видами крепи: набрызг-бетонной (с возможным усилением металлическими элементами или сеткой), монолитной бетонной (железобетонной), металлобетонной, тюбинговой, блочной и обеспечивает устойчивое состояние выработок. Анкеры самостоятельно или с металлической сеткой могут применяться также в качестве временной ограждающей крепи.
Анкерная крепь совместно с другими конструкциями применяется при креплении горных выработок, пройденных в породах 1-1У категории устойчивости (по СНиП 11-94-80 «Подземные горные выработки»). Снижение нагрузок на базовую конструкцию при ее применении
обусловлено тем, что часть из них воспринимает на себя анкерная крепь.
Анкерная временная ограждающая крепь возводится в выработке при пересечении неустойчивых пород, требующих крепления заходками сразу после их обнажения.
Выбор типа и расчета параметров крепи горной выработки следует производить дифференцированно в зависимости от инженерно-геологиических, тектонических, гидрогеологических условий, вредных воздействий очистных и других выработок, процессов водопо-нижения и дренирования, а также с учетом схем организации и методов производства работ.
В качестве основных расчетных данных для выбора типа и параметров анкерной крепи применяются:
- расчетная глубина размещения выработки;
- расчетное сопротивление сжатию неупрочненных пород (массива);
- категория устойчивости пород;
- нагрузка на базовую крепь.
Основные расчетные данные определяются в соответствии с требованиями II и III разделов СНиП 11-94-80 с учетом работы анкерной крепи.
В случае применения в сочетании с анкерами монолитных бетонных, железобетонных (металлобетонных), сборных блочных и тюбинговых крепей выбор их параметров следует производить
по расчетной нагрузке, определяемой в соответствии с их технической характеристикой, несущей способности с дальнейшим уточнением параметров крепи статическим и прочностным расчетом.
В выработках с большим сроком службы более перспективно применение анкеров с монозакрепителем. Несущая способность таких анкеров зависит от сопротивления арматурного стержня разрыву, прочности его закрепления в затвердевшем растворе и сопротивления сдвигу относительно стенок шпура.
Несущая способность анкерного стержня из условия прочности его на разрыв определяется по классической формуле строительной механике с учетом условий работы:
Рс = F • Я • ту,
где F - площадь сечения стержня анкера, м2; R - предел прочности стали на разрыв, (160-270)МН/м2; my - коэффициент условий работы, принимается равным
0,8-0,9 при сухих скважинах-шпурах, 0708 - при влажных.
Несущая способность анкера из условия прочности закрепления стержня в бетоне определяется из выражения:
Р3 = я • ё • 13 • к„,
где d - диаметр анкерного стержня, м; 13
- длина заделки анкерного стержня в монозакрепителе, м; kc - удельное сцепление стали с монозакрепителем принимается 3,7-5,5 МПа при 28 суточном возрасте бетона.
Несущая способность замоноличен-ного анкера из условия сопротивления его сдвигу относительно стенок шпуров-скважин:
Рсд = я ёз т,
где dз - диаметр замоноли-ченной заделки (можно принимать равным диаметру шпура-скважины), м; т -
удельное сцепление цементно-песчаной заделки со стенками скважины (принимается 2300 кПа - при крупнозернистом песчанике; 2000 кПа - при песчаных сланцах; 1500 кПа - при углях).
Лабораторными исследованиями было установлено, что несущая способность анкеров со стержнем диаметром 18-22 мм при частичном заполнении шпура патронами с монозакрепителем через 2 часа составляет не менее 40 кН, при полном заполнении шпура - 100 кН и более в возрасте двух суток.
При полном заполнении шпуров монозакрепителем проверка несущей способности анкера из условия прочности закрепления стержня в растворе и сдвига относительно стенок скважины не может выполняться.
Несущая способность анкера в неустойчивых породах должна уточняться после их испытаний, по результатам которых при необходимости соответственно корректируются паспорта крепления выработок.
Рекомендуемая длина упрочняющих анкеров с полным заполнением шпуров вяжущим принимается в зависимости от критерия устойчивости С и ширины выработок В (см. таблицу).
При этом критерий устойчивости С необходимо определять, учитывая расчетную прочность упрочненной анкерами породы, т.е.
Яр = Я • ку
где ^ - коэффициент упрочнения пород, определяемый по номограмме (рисунок).
Плотность установки анкеров, т.е. количество анкеров на 1 м , определяется из выражения:
Критерий устойчивости, С Длина анкера, м
В=3-5,5 м В=5,5-8 м
до 3 1,5 1,5
3-6 2 2-2,5
более 6 2,5-3 3-3,5
Среднегодо-
вая
Номограмма для определения коэффициента упрочнения пород анкерами: Ра - несущая способность анкера; ку - коэффициент упрочнения пород; па - плотность анкеров
k3 •Г к •в
Рз
где кЗ - коэффициент запаса, принимается равным 1,5-2; ук - объемная масса пород кровли, т/м3; в - высота свода обрушения, м.
уа
в = к •
f
• LgH,
где а - полупролет выработки, м; /- коэффициент крепости пород, к - коэффициент влияния очистных работ, зависящий от ширины охранной конструкции и колеблется от 1,15 до 1,25; Н - глубина расположения выработки, м.
При размещении анкеров по квадратной сетке расстояние между рядами анкеров и между анкерами ряду будет определяться из выражения:
Ь = Пв
Расстояние между анкерами в боках выработки можно принять равным рас-
стоянию между рядами по кровле, а при устойчивых породах кровли увеличенным в 1,2-1,5 раза. Шпуры под анкера для крепления боков бурятся под углом 60-70° к горизонтальной плоскости в породах устойчивых в один ряд, по углю при мощности пласта более 0,8 м и породам ниже средней крепости и устойчивости - в два ряда. В качестве подхватов применяются уголки 45*45, полосовое железо 60*8 (6), использованные цепи или канаты.
1. СНиП 11-94-80 «Подземные горные выработки», М., Стройиздат, 1982. - 35 с.
2. Мартыненко И.А., Ягодкин Ф.И., Голи-
ков А.В. Применение облегченной крепи. Научно-технические проблемы разработки месторождений, строительства и охраны горных вы-
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
работок. Межвуз. сб. научн. тр./Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1997.
3. Гелескул М.Н., Каретников В.Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных выработок . М., Недра, 1982. М
г- Коротко об авторах
Мартыненко И.А. - кандидат технических наук, профессор,
Капралова И.А. - старший преподаватель,
Кулинич К.В. - кандидат технических наук, доцент,
кафедра «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы» Шахтинского ин-та ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты, [email protected]
