2. Анкерная (штанговая) крепь
В настоящее время при разработке месторождений полезных ископаемых и шахтном строительстве наибольшее распространение получили облегченные крепи (анкерная и набрызгбетонная). Анкерная крепь представляет собой систему закрепляемых в скважинах анкеров, расположенных определенным образом по периметру выработки в окружающих ее породах и предназначенных вместе с поддерживающими элементами для упрочнения массива пород и повышения устойчивости его обнажений благодаря скреплению различных по прочности слоев или структурных блоков.
Анкерная крепь предназначается для крепления горных выработок различной формы поперечного сечения, любого назначения и срока службы, а также в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий. В самостоятельном виде анкерная крепь применяется для поддержания подземных сооружений, размещаемых в слабообводненных, достаточно монолитных породах, вне зоны геологических нарушений при смещении пород кровли не более 100 мм. Проектирование и расчет анкерной крепи заключаются в определении параметров крепи, а именно в установлении требуемой длины штанг и расстояний между ними, а также в определении несущей способности анкерных стержней. При этом каждая ее конструкция должна применяться с учетом конкретных горно-геологических и горнотехнических условий. Анкерную крепь не рекомендуется применять в зонах геологических нарушений, сильно перемятых, окисленных, слабых глинистых и сыпучих породах, обладающих способностью к большим пластическим деформациям.
Специфические особенности анкерной крепи позволяют применять ее в широком диапазоне для крепления горных выработок различного назначения.
Анкерную крепь применяется в следующих в вариантах.
1. В качестве самостоятельной (постоянной), которая предназначается для поддержания выработок в течение всего срока их службы.
2. В сочетании с другими видами крепей, например набрызбетоном (комбинированная крепь), если ожидаемые смещения контура выработки превышают безопасную величину и в условиях действия динамических нагрузок.
3. В качестве временной анкерную крепь можно применять при проведении подготовительных выработок, крепление которых производится рамной или сплошной крепью с отставанием от забоя. Назначением временной предохранительной крепи является поддержание призабойной части выработки в безопасном состоянии до установки постоянной крепи. Временная анкерная крепь по характеру работы может подразделяться на поддерживающую и ограждающую. Поддерживающая временная анкерная крепь предназначена для предотвращения обрушения пород до возведения постоянной крепи. Ограждающая анкерная крепь (анкера с предохранительным перекрытием.) служит для защиты людей и механизмов от ударов обрушающихся кусков породы. Установленная анкерная крепь как временная в дальнейшем может работать в качестве постоянной как самостоятельно, так и в комбинации с другими крепями.
4. В качестве меры для предотвращения пучения пород почвы в подготовительных выработках. Крепление пучащих почв выработок не предотвращает полностью этот процесс, но значительно его замедляет, что увеличивает сроки поддирки пород почвы в этих выработках и удешевляет стоимость их поддержания.
5. Для вспомогательных целей – для укрепления шахтного оборудования (маневровых и скреперных лебедок, приводных и натяжных головок конвейеров), для подвески к кровле выработок ленточных конвейеров, кабелей, трубопроводов, монорельсовых и канатных дорог, для ремонта выработок с нарушенной крепью и усиления последней.
Применяемые в настоящее время металлические, железобетонные, деревянные и штанги по своему конструктивному исполнению можно разделить на 3 группы:
Замковые – закрепляемые у забоя шпура специальным замком различного вида и конструкции (рис.7, а-м)
Беззамковые – имеющие контакт с породой по всей длине шпура - интервальный (рис.8,а) или сплошной (рис 8,б-е).
Смешанные – замковые или интервальные беззамковые штанги, закрепляемые в шпуре обычным способом и дополнительно твердеющим раствором по всей длине или только в замковой части.
По конструктивному исполнению и в соответствии с приведенным схемами анкерная крепь подразделяется на следующие классы:
штанги с клино – щелевым замком (рис. 7,а, б) применяется в породах средней крепости, несущая способность замка 3-4 тс;
штанги с распорным замком (рис. 7. в, г,д,е), несущая способность замка может достигать 8 тс;
штанги с взрыво – распорным замком (рис.7,ж) могут воспринимать нагрузку сразу после установки;
железобетонная штанга (рис 8,б,в) характеризуются высокой несущей способностью;
сталеполимерная штанга (рис 7,к) – быстрое вступление в работу и и возможность установки непосредственно в забое;
деревянная штанга (рис.7,м) изготавливается из высококачественной древесины.
Штанговая крепь обладает следующими преимуществами:
повышает безопасность ведения горных работ, т.к. лучше любой другой из известных традиционных крепей противостоит сейсмовзрывным нагрузкам и может устанавливаться непосредственно в забое как временная, а в определенных условиях даже как постоянная;
обладает потенциальными возможностями для полной механизации процесса крепления;
требует меньшего расхода крепежных материалов и, как следствие, меньших затрат на их доставку;
позволяет уменьшить сечение горной выработки в проходке, снизить ее аэродинамическое сопротивление, по сравнению, например, с рамной крепью, т. е. улучшает условия проветривания.