Исследования по определению несущей способности полимерно-стальной анкерной крепи

Наиболее важным показателем, используемым при назначении параметров анкерной крепи, является несущая способность или сопротивляемость анкеров извлекающей нагрузке в конкретных условиях.

Вновь установленная анкерная крепь обладает максимальной несущей способностью, которая функционально описывается выражением

Р_а = f (k, R, δ),

где Р_а — несущая способность анкерной крепи;

На несущую способность анкерной заделки оказывают влияние: глубина ее расположения, прочность породы, диаметр шпура, угол внутреннего трения.

Для определения несущей способности полимерно-стальной анкерной крепи проведен комплекс экспериментальных исследований в лабораторных условиях на испытательном стенде. Для проведения экспериментов использовались анкера (рисунок 1, а) из арматурной стали класса А-II с прочностью на разрыв соответственно 115 и 143 кН длиной 0,4 м и диаметром 0,02; 0,022 м и химические ампулы (рисунок 1, б): КАКС-П; Minola; ИПКОН.
а

б

1 — КАКС-П; 2 — Minola; 3 — ИПКОН (l = 0,39 м);
4 — ИПКОН (l = 0,44 м)

Рисунок 1 — Анкер сталеполимерный (а) (l = 0,4 м)

На рисунке 2 представлен анкер, заведенный в шпур (а) и установленный на химические ампулы (б).

В соответствии с методикой испытаний выдергивание анкеров производилось гидравлическим прибором с фиксацией показателей по индикатору манометра.

На рисунке 3 представлена зависимость несущей способности армополимерной анкерной крепи от прочности породы на сжатие и от глубины заделки с металлической гладкой и нарезной поверхности.

б

Рисунок 2 — Определение несущей способности полимерно-стальной анкерной крепи

Рисунок 3 — Несущая способность армополимерной анкерной крепи от прочности породы на сжатие G_сж и от глубины

Величина заделки играет прогрессивную роль. Как показывают наблюдения, влияние ее является достаточным при величине заделки не менее 0,35 м (рисунок 4).

1 — 350 мм; 2 — 700 мм

Рисунок 4 — Несущая способность сталеполимерных анкеров с величиной заделки
Рядом исследований, проведенных для условий рудников Жезказганского месторождения, установлена целесообразность применения анкеров с предварительным натяжением анкерного стержня, что позволяет повысить устойчивость пород кровли очистных камер.

Для определения эффективности работы с предварительно напряженным стержнем анкерной крепи были проведены сравнительные испытания по поддержанию пород кровли выемочных выработок на пласте к₁₀ (конвейерный штрек 64 к₁₀ — з) шахты «Саранская» УД АО «Арселор Миттал Темиртау» посредством установки податливых стальных трубок с внешним диаметром 0,03 м и толщиной стенки 1 и 1,5 мм в пространство между двумя опорными плитами.

На первом опытном участке штанги были установлены с натяжением 5 т, на втором — 3 т, на треть-

ем — без натяжения. Для наблюдения за сближением кровли и почвы (пучения почвы не было обнаружено) в кровлю были заложены реперы длиной 1,5 м, в почву — 0,4 м. На первом и втором участках величины и характер опускания пород кровли почти одинаковы. Увеличение натяжения с 3 до 5 т практически не привело к уменьшению опускания заштангованных пород кровли. На участке, где штанги не были затянуты, сдвижение пород происходило почти в 1,5 раза быстрее, чем на первых двух участках. В первые 2-3 ч после установки штанг произошло резкое падение напряжения. В дальнейшем оно оставалось неизменным, вплоть до подхода к ним забоя лавы. Примерно с 2 м впереди забоя рост нагрузки на штанги с предварительным натяжением в 5 т происходил быстрее (на 10-15%), чем на штанги с натяжением 3 т (рисунок 5).

Расстояние от забоя лавы, м

1, 2 — нагрузки на стержни штанг; 3, 4, 5 — деформации пород кровли и почвы при натяжении штанг

Рисунок 5 — Сравнительные деформации пород кровли