книги из ГПНТБ / Широков, А. П. Теория и практика применения деревянной анкерной крепи
.pdfГ Л А В А ffl. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ АНКЕРНОЙ
КРЕПИ
§ i , и с с л е д о в а н и е |
р а б о т о с п о с о б |
|||
н о с т и |
а р к е р и о й |
к р е п и |
в |
|
л а б о р а т о р н и х |
у с л о в и я х |
Б даоореторпн.. условиях да моделях слоис.нх салок ва гип
совой основе исследовалось валяние предварительного натяжения
анкеров, сетки расположения и наличия подхватов ва яооущуи спо
собность саанкаровьяних пород аргиллита, алевролита и деочаии-
ка.
Предварительно натяжение анкеров принималось равны*
0,190 кГ (а я. ,-уре 2 Т), 0,380 кГ (4 Т) 0,570 кГ (6 Т), сетка
расположения анкеров 5x5 см ( 1x1 ы), 7 ,5x7,5 см (1,5x1,5м),
10x10 см (2x2 ы), длава слоистой бздкя 29 j (5,8 м), ширина 14 ом
(2,8 м). *’оладна каждого из чогпрех слоев первояачальяо принима
лась равней 2,5 си . (0,5 ы), ватам нкидого и верхнего
по 2 см (0,4 ы), а средних по 3 сы (0,0 и) а, наконец, нижнего
слоя при трехслойдой балке 5 см (I ы).
Несущая способность внкерьой крепи на моделях изучалась
путем сравнения несущей способности ааанкерсвалних и нез. аяие-
ровавяых слоистых балок как с незащемдеьяыми, так и о защемлен-
впив концами.
Исследованиями установлено, что наличие защемленных ков
цов кровли способствует значдтедьноыу увеличению несущей епа -
робностн за-ннерованной слоистой балки. Так, при нагрузке 39 kF
2С
а предварительном натякаяив аикеров Р 570 яГ (6 Т) чатырзхсдой-
ними веришкаыв прогнулась на 3,3 ым, а подобная бадка с эавдм-
ившшмя воиаома при нагрузке бодай 64 кГ прогнулась всего |
пй |
т.Т мм. |
|
Характер разрушения слоаотых балок без анкеров » усиленных |
|
оякарщйп с металлическими вер;, ливми, заппеатшх самописцем |
па |
■росоз, ирвведеп аа риа, 8, |
|
Стрела армий Солки / м*
Рио,8; a « диаграмма разрушат БоааанкераЕаи.н 1 одонстой балки;
б - диаграмма резруяелхя слоистой Фкдкя, ?~ари* пленной анкерами с металлическим верхняяои
На диаграмме р*о. 6,а показу» вряваа, хярактериаук/дя раэ-
ватке нагруекв е пропеба незакрепленной апквромд балл*. На див •
грамме точке "э" соответствует критической разрушений-нагрузке орк прогиба 7 мч. Сразу же несло точки “в* правая рэ^во падает
ша'з, /дазвная но знечительяре сяиловеэ йзсувюй <люсобн9с*я сдо-
сстоР балки. Р то sf> рромя яр«ы« на дат мргнме ряс, 8. б, харэдте-
ни... раз? *т?р '••г.гт-уок? г ппоркбй osaRPTCff болва, яагреалев •
j
ясй евкоршог с металлическим зерхнякок, показывает, что при досуи >й5Ш критической выгрузка (точка 1 ) квс-адя способность
ба,она продолжает оставаться ь- высоксм уронно и снижается очень
медленно. |
|
|
1',,огиб атой балка ао |
сравнению с грпгпбсм иезаанкерован- |
|
аий слоистой балкр ара ее |
соответствующая ирг"ической нагруз |
|
ке з 1,4 раса ниже н равен 5 од. Пра этом критическая иэгруа- |
||
ка слоистой балки о металлическим верхнякло! |
превыпила р. 1,9 ра |
|
за критическую нагрузку слоистой балка без |
анкеров. Несущая |
способность балки, закрепленной анкерами о металлически верх-*
кявоц, после развитая в ней разрушающих трогай |
от критической |
нагрузки продолжала расти до прогиба тс-ки "дя |
на 12 мм р иагруа |
КЕ 45,9 кГ. |
|
Ус. ановлено, что применение анкерной „репи в четырелелей- |
|
ней балке, имитирующей аргиллит крепостью 220 |
О |
кГ/сы/% позволи |
ло в зависимости от пармотргв анкерной vpeon по сравнению с ана
логичной нозаанкерованной балкой увеличить ее несущую способ |
- |
||||||
яость е 1,26 -4,8 .раза, *ли на 26-390 |
С |
увеличением предвари- |
|||||
тельнс. |
хатяжеаая в анкерах с О,ГЗО кГ (2 |
1) до 0,570 |
кГ |
(6 |
Т) |
||
«всуаая способность зааякарованшШ слоистой балки при. |
и^защбм- |
||||||
двинцд концах соответственно возросла в л.Зэ-1,75 раза, |
или на |
||||||
25-75 %, |
а с защемлением в 2,45-2,55 раза, |
ала на 145-155 |
%, |
|
|||
С изменением сетки расположения анкеров о т0хХ0 |
см ( |
2x2 |
). |
||||
до 5x5 сы |
( Тх1 ) при предваритед* чом натяжении 0,380 |
кГ ( |
4. Т) |
несущая способность слоистой балки при незащемлениых концах воз росла 1,26-1,52 раза, или на-26-52 %, а с защемленными -
в 1,87-2,17 раза,_ ала на 87-117 %.
Вря наличии деревянных верхияков и перпендикулярном реоцо-
лоивньп анкеров с изменением црвдпаритвльниго натяжения анкеров
ov 0,190 кГ (21) до 0,570 кГ (6Т) кес^кол способность слоговой
балка с пезащемДенмзлй котлами сгэр^оля г 2,33-3,25 репа, хяд
не 133-225 %, а с затемл»ниша в 3,5-4,42 раза, ааи.па 250-342*
Расположение боковых анкеров сод углом 45° способствовало
уволичопко вэсущей способности слоистой ( лк., пр,: изменения про-
дваритвяьного натяяеиия ликеров от 0,190 |
кГ (21) до 0,570 з>Г |
|
(6Т) с невощемленнсти концами |
1,43-2,0 |
раза, n/щ на 43-11*0 . • |
а с ващемлеиашв в 2,05-2,5 раза, ада an 105-150 %. |
||
Мптпллкчзсики верхпяки с |
рзспьлспгеннье.'а псд' <д\асм 4513 ба- |
воннмв винепама с дзмеиешгсч ирадвар.-.гадького латляеа^д аняеро» от О,19С и? (2Т) до 0.570 кГ (61) «япссбстаоводв уводачеячв не
сущей спсссОиоотр слоистых более с нозащеадевиими ком vh |
s |
2,8 -3,7 .раза, ила на 180-270 %, а о заре«лвнн|с«а - в 4,0-4,8 |
р- |
за, иг I на 300-380 %„ Роимеиенм метала»чвечих вс-ркалков яра
порпондикупарком расположений анкеров о рос ом нре.тьщ атпдьно-
го яагяжаняя от С, 190 нГ (2Т) до 0,570 иГ (С-1) способствовало увеличения пасущей способности слогстат балок с ябз-мемланнкчя копиями в 2,33-3,5 рана, али па I33-23G %, а с вй.чамдгитгш кон- ■клип в 3,7 -4,В ^з?а, мл» на 270-350 %.
Српвкеааем типична* результатов весдиладгшл,* .»« уезргиию-
>чам негрузвам слсасткх балок. при различней толщине от,,7пышх слоев установлено, что при прочих ранных уславши раейодоявшм в средней чаоти двух опоев толиданои!3 «м 1J,6 м) и крайня* ас
2 см (0,4 ы) во браааашш с равноезойной слоистой балкой с тод-
иакой одоев со 2,5 см (0,5 м)правело а снижении несущей способ-
поста зааваероь.диай бадна.
Например, изменение предварительного гЧтяхййия'ь анкерах о 0,190 иГ (2Т) до 0,570 кГ (6Т) цра различных параметрах анкер-
вой урепи г. сяоясгнх балках, имитирующих аргиллит крепостью
220 k^ cm2 при одинаковой толщине слоев (2,5 **), cbocoOctbob-j
увеличат. носущой способном . ах о аащемлепндаи концами на 30-
27 %, |
а с нозащеылэяиьын концами на 17-28 %, ооотвэтотвенао в |
|
едено: 'Л балках толщиной средних слоев 2 см и крайних - |
2 ом |
|
она превышала на 28-35 % а. 16-25 %, |
|
|
|
Расположение в нижней ^ стй слепотой балки более |
моицинч |
слоя, |
равного 5 см (I к ), по сравнению с расположением аналогич |
ного слоя в верхней части балка в зависимости от предварительно"
го натяжения анкеров, сетки их расположения и наличия варкняков |
||||||
способствовало увеличение несущей способности слоистой балка |
в |
|||||
I ,4-2,3 |
раза, |
|
|
|
|
|
Исследованиями било также установлено, |
что при предваритель |
|||||
ном натгхевш |
в анкерах 0,190 кГ (21), рас |
опожемш анкеров |
па |
|||
сетке 5х« с-м |
( 1x1) в отсутствия епеплзния между слоями коэффици |
|||||
ент уменьшения прочности |
эазикероваяной балки по сравнении |
г |
||||
монолитной в среднем равен для балки с незащомлекнима йснегами |
|
|||||
0,55, е |
с защемленными 0,65, при предварительном натяжении в ан |
|||||
керах |
570 кГ (6Т) “ соответственно 0,75-0,95, то есть |
уиедп ;в~ |
||||
вке предварительного натяжения в'анкерах при наличии вас млея |
|
|||||
ных концов слсистой балки |
приближает ее прочность к монолитной. |
|||||
Влияние диаметра еяваяиа ва несущую способность баанкеро - |
||||||
ванной |
кровли ьоследовалооь на четнрвхслоШшх кеделях, |
Разнь^й |
между диаметрами окважин и анкеров принималась равной |
3,6 и 12 мм |
||
Установлено, что два анкера, расположенные посередине моде |
|||
ли, т -•.иоообствуот увеличат® эе несущей снособяоо»:- |
веэатшмймс |
||
от равное** ди ат^ ов |
анкероз |
л оквалаш, С заменеалей |
й;".пк*с»-* |
установленных анкеров |
от 2 до |
ТО поя предавряхолмюя |
' ■ |
100 кГ прогиб балла сйазился при развести |
диаметров |
мезду аякеоа- |
|
ми а оиважийами 12 мы ва 45 $, 6 мм на 50 |
52 |
к 3 ма |
05 %. |
При расположении в кодалах пята рядов |
анкеров |
прочность ус |
тановленной балка приближалась к монолитной. При двух и трах ря
дах |
анкеров прогиб заанквровааной балка t с. jjnnninr. с монода? - |
лой |
бнд на 28-52 % выше. |
В дальнейшем были продолл зм ксследопаася по устаяовдсквв
несущей способности эглнкор эааяой кровля для грех трупа |
пород. |
Исследования проводились на моделях с пара$пяевай соловой |
для |
sr-ловай лоямозадегаютх пластов. |
|
При первой груше в кровле аллс'оз залегают уелч’йчирче «оии-
латныя породы мощность® бвлае З-ч м» Поя второй груда*- лепоород »
степная кровля пластов мощность» до 2-3 и продегаддода слодоти-
ми лордами, основная - устойчивыми монолитными .
При третьей группе нашервдегяенаая кр ьяя плчс?«»с ыодзовгм
2-3 м а белее, продстаидепа мвлкослоястька с/ аустойчйаымй поро дами,
Глубина зйавгаиза выработок от «оверхвосув р_ьяялсь 2С;’1м,
моянооть цлясуь ? к при временном сопротивления угля да адяоос -
О |
пород да одноосное |
сх&- |
ное сжатие 100 кГ/он , Прочность гордых |
||
() |
|
|
sue изменялась от 400 до 8С0 кГ/с&Г* - |
|
|
Длина анкера» пршшийдаоь равной 2 |
м, расотакаае no юерние |
|
выработки 1,1 м, аэ длине - I и, Крайние ...ливры уотанавлидалаш-. |
||
от боков выработки на расстоянии 0,35 м. |
|
|
Для получения оравввтеяьных результатов ни одаои и tub |
к , |
модели первоначально имктяровачяоь выработки шириной 4 ы, вроВде— вив без крепленая а о анкерной крепью. По -'ираяе' выработка уота- *анУ1вал»РЬ чотн.гч ашквва иаи баз ИлДхватОЕ* тан и с ч.^тэдд«чвс-
к ш подхвати®, Ь;с енкеры устанивллвались перпендикулярно к вровд' пласта n-is боковые - под углем 45°. Есгк выработки при
шяряяа 4 у сохранили устойчив „о состояние, то производилось ш>~
" '‘/лкаое ях расширенно до неустойчивого состояния ( до |
14 м ), |
||
I |
|
|
|
Г л наблюдения за взманенном нвпроченяя в массиве пород |
|||
кровли выработки устанавливалось до |
однннадвдги малогабаритных |
||
ммкродин&иокатров хсонструнца |
ИГ£ щ |
А,А.Одочипског-о на раосто- |
|
пала от сдаста 1,2,4,6 и 7,5 |
м. |
|
|
Исследованиями установлено, что для пергой груши/ |
кровля , |
||
характеризующейся монолитными породами мощностью более |
3 ", цри- |
ширино выработок 4 и состояние ее а течение 10 суток было устой чивым независимо от того, била уотаноадгна анкерная крепь иди нет^
Рост я-нгруэкн на ыикродакаыометры # 1-5 наблюдался черва
0,5-1 су кв и в точение последующих двух-т^ех оуток стабилизкро-
велся, то ость авперозание монадатпоа,кровли не' способствовало увеличению ее несущей способности а пр"щотирщцэлп лишь раокрн -
тае треста ц вквалы отдельных нусвоз горных пород, В этом слу -
чае отсутствует аначител-ччий роот натр/уаин на анкерную нреаь.что благое^ .птствует премвйенаю деревянных анкеров.
При дальнейшем расширении выработок до 14 ы провг.ои_о их об*
оушвгшэ на 39 сутки как без аянеров, так и о анкерной крепью.
Однако характер обрушения был различным. У незаанкеровавиой кровли омо произошло нобольшшч кусками 2-3 м, г зааякероваани!
средняя част* обрушилась монолитней платой.
Обрушвпиа заалкероваиной кровли во всех случаях начиналось
>чс о рагк зтия трещин около целиков угля в местах отсутствия анке
ров
Йа моделях производилась также нотация ".таксгой аодссред**
.ответной кровля мощность» 1,5 м (леьая даст* модели) я 3 м {аре*
team часть модели). Дал получения сравнительных данных э левой
я правой частях «сдали одна яигаботаа проходилась без крошеная,
вторая с анкзрцей крепью с металлическим веххняком и расяодояга-
Пием боковых анкеров под углом 45'*. Основная ироздя была предста*
олова монолитным пеочанииом с .л^и» 60G-8CO кГ/см*.
Исолвдованимш уставов >но, что при прочих равных уовоаиах
устойчивость выработка про "иркпгпзке" непосредственней кроада я
основной в 1,3-1,7 раза |
чем прх "сшдке" отдельных слоев |
|
меаосредотзенной |
«рояли, |
|
Зри ширине |
ь«работаи 4 м |
неззанкероваякая крсаля vipjm - |
даоь через трое суток. За сутей пород обрусением рост нагрузка аа мш.роданамомегры I-? прекратился а началось ее рескос сйвз®-
апе, На мвяродяаамомегра £ 6-31, заложенные ь |
осночнуг) кровл» и |
||
ясной частп модели, негру вка ониз&азсь на 4Г-3б % .В правой |
|||
части модели нагрузка но иккр. '.звшоыетрн Я 6 |
-8 связалась в 1,1:- |
||
2,3 раза, о па мпг'-родвчямоматрк 9 -II на 1£-30 |
%. -р/.'гм, |
нака - |
|
пение нагрузки |
ынкродавимоштчпг Я 1-5 началось кссед |
за |
|
нрикожлошгек выработки, что евг.дегелзотауат е |
начале раскрыла |
ышфйтрощии к ошыковви несущей способности аевооредот. левой кро вли
За ?0 суток ‘иблздний обруювя&е заба.лерозашшй кровля как для случая "сшивки’*, ток в "яришквкн* кейосредствендва кровле к основной не произошло, В дальнейшем за 36 суток трака зырабо -
го« боле уведячона до ТО м. Непосредственная неэааййврпнанвая
£
кровля обрушилась водность», а зй&яя©ренав"ая только ч астч ао \
то з местах етоутствьк анкеров.
37
При саране выработки 10 и когааннорозанкяя нвассрвдс,'-в--а-
aar » основная кровля обрушилась да 62 оутгч в виде ст.упенча«
soro свода кпсстой 0,8 or ^драны выработки. Заанкеровацная кро-
вдя сра "аришшке" слоев непосредственной нрсвль плавно просо
ла срез 86 суток, а цри"сшавкв" черпз 68 суток. Причем, основ ная кровля проезда боа образования валимых трещин
Исследования рабогоо'чсобчос' а анкерной крепи на моделях
Показала, что анкерная крепь моаег применяться для анкеровання
пород кровли в подготовительных выработках шириной 4 м кая
для случал "счалки", гак к "пришивки" пород иепосредотЕе&ноЙ кровли к основной. При исследовании на моделях устойчивости по род кровли ерстьей группы, цредставл/,чнсй слокотши породами мо
Цноетьэ более |
3 ы, установлено, что при ширина выработки 4 м |
обрус низ нижних слоев без анкеров началось на вторые оутяа. |
|
Первойяадьно |
обрушились первые дна слоя,, а на вторые супа |
третий. Обрудепио кровли происходило постепенно до обравонаним свода естественного равновесия. Заанкерованпая кровля при пер*
пчядииулярном расположении анкеров без подхватов обрушлаоь на
12 у"ни, при расположении ооковнх анкеров под углом 45° че рез 26 суток и при наличии подхватов и расположении, б новых ан керов под углом 45° за период наблюдений 30 суток обрушение
.кровли не происходило Зти исследования показали, что наибольшее повышение несу
щей способности заавкерованпой чровли > происходит при приме
нении ме.аллических подхватов а расположении боковых анкеров под углом 45°. При такса расположения анкеров даже с.лабо,устой чивая мелкослолстад кровля надежно может поддврввватьоя анвир-
но;1 креяьв.
Прзвадонншя исследованиями а Я8лора¥орних уодовкях ао рц*
рвдедааию устойчявого пролета за&шшровеяпоР кровля нак дли случая ее ."сшавни", таи и "пряшизки" непосредственной...-. нровяж К основной',1установлено, что
* К* Ln , 'Я
£у~ устойчивый пролет эаанкерованной кровлями;.
1 ^- предельный пролет обнаа-енной кровля, и;
К- яозффацпеит, хграктервзугщвй отношение устобчдчот пролета обнаженной кровна к продетому
Пользуясь атоЗ зависимостью, могло по 'данным предел;чего про
пета обнажения кровля определить устойчивый, продет sai jnepoEassoa
кровля,,Ври этом значение коэффициента |
К • следует попвлнать для |
|
случай сшивав" горвнх пород 0,5 пря |
f xo« 3-€ z О,С при /,.■ >> о, |
|
дла случая "притеки" горных пород - |
0,6 |
прлкаличин ц освоаасй |
йровдв.с . jfKp „-.. * 3-6"и 0,7 при надичиа н7осаоваой кровле пород
® /к р >
УстоГишвый пролит наэаовверйванвой вровлк по eparneasm
ваааяесаванной’«ял да 2Г ч бодез процентов ниже.
Щ &ЯТ! о д е д о в а и jr e J р а ^ о 1 1 ,:гп :о Щ ?б н о с;т ж
а я к е.р я о I . и, р, е |
jbV » a |
щШ" |
у р'ФгР В.ЧГ^Х ' |
|
Наследование работоспособности авкврно* дрвгш вршхтных уо-
лсанах производилось оутм aiP-e#».*
яепиом я расодоением дровли как приобнчнпй, так я иякаряоЛ кре*
пнх«