CC BY
52
© С.Н. Лис, А.Е. Магзумов, 2008
УДК 622.284 (574.32)
С.Н. Лис, А.Е. Магзумов
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ, ЗАКРЕПЛЯЕМОЙ АМПУЛАМИ АЦД
Семинар № 10
Анкерная крепь является одним из наиболее прогрессивных и экономичных видов крепи для горных выработок в угольной и горнорудной промышленности. Эффективность анкерной крепи определяется совместной работой трёх её элементов: анкерного стержня, поддерживающего подхвата и закрепляющего состава. Кроме конструктивных особенностей, анкерная крепь характеризуется несущей способностью, т.е. нагрузкой выдерживаемой анкерным стержнем без разрушения и нарушения сцепления с закрепляющим составом.
В ТОО «ИПКОН» разработана ампула АЦД с быстротвердеющим составом на минеральной основе. Эта ампула (рис. 1) состоит из длинномерной двухполостной полиэтиленовой оболочки, заполненной компонентами минеральной твердеющей смеси: наружная - 1 - сыпучим, внутренняя полость - 2 - жидким компонентом.
В процессе шахтных испытаний нами установлено, что решающее значение на усилие закрепления анкерного стержня в шпуре имеет прочность минерального камня на одноосное сжатие и величина разности диаметров анкерного стержня и шпура.
Рис. 1. Ампула АЦД 182
Минеральный состав ампул АЦД позволяет получить минеральный камень прочностью на одноосное сжатие 18-20 МПа уже через 10-15 минут после перемешивания смеси (рис. 2). Поэтому необходимо было провести натурные исследования по определению усилия закрепления анкерного стержня ампулами АЦД при различной разности диаметров шпура и анкерного стержня и различном количестве ампул, установленных в шпур.
Определение несущей способности анкеров, закрепляемых разработанной смесью, при различных величинах разности диаметров шпура и анкера и различном количестве ампул, устанавливаемых в шпур, заключается в определении усилия выдергивания анкера при различной разнице величины диаметров шпура и установленного в него анкера и различном количестве ампул, установленных в шпур.
Разность диаметров шпура и анкера зависит от применяемой буровой коронки и диаметра анкерного стержня. При проведении исследований нами принимался зазор (то есть разница между диаметром шпура и анкерным стержнем) равным: 8, 10 и 13 мм. При этом производилось закрепление анкерного стержня различным количеством ампул АЦД в одинаковых горно-геологических условиях. Несущая способность анкеров определялись через 10-15 минут после установки.
Все исследования по установлению усилия закрепления анкерного стержня в шпуре проводились с помощью приборов ПКА и ГИП, позволяющих на-
Рис. 2. Зависимость прочности на одноосное сжатие (осж) образцов затвердевшего минерального состава от времени (Ь)
гружать закрепленный анкер до 110-120 кН.
Испытания были проведены на шахте «Шахтин-ская» УД АО «Миттал Стилл Темиртау» в вентиляционном уклоне гор.-125 и в людском уклоне гор.-125, проводимых под пластом Д6. Угольный пласт Д6 в зоне испытаний имеет геологическую мощность 5 м. Прочность угля на одноосное сжатие составляет 8,5 МПа. Глубина разработки - 650 м.
В вентиляционном уклоне гор.-125 анкера диаметром 22 мм и длиной 2,4 м устанавливались в шпур диаметром 30 мм с помощью анкеро-установщика немецкой фирмы «Гофер». Были установлены 3 анкера, закрепленные одной ампулой АЦД и три анкера двумя ампулами АЦД. Все ампулы диаметром 25 мм. Среднее усилие закрепления анкера составило при одной ампуле 50 кН при двух ампулах - 110 кН.
В людском уклоне гор.-125 анкера диаметром 22 мм и длиной 2,4 м устанавливались в шпур диаметром 35 мм с помощью английского анкероустанов-щика «Супер-Турбо». Были установлены 3 анкера, закрепленные 2 ампулами, 3 анкера - 3 ампулами и 1 анкер -с 1 ампулой АЦД. Все ампулы диаметром 29 мм. Результаты измерений усилия закрепления анкеров через 10 минут после их установки показали, что его среднее значение составляет: при 1 ампуле 10 кН, при 2 ампулах 40 кН и при 3-х ампулах 80 кН.
Исследования, проведенные на Орловском руднике Жезкентского ГОКа ТОО корпораций «Казахмыс», позволили определить несущую способность анкеров при кольцевом зазоре 10 мм. Испытания были проведены в забое выработки: подход к илоотстойнику. Кровля и стенки выработки представлены кремнисто -глинистыми алевролитами с прочностью на одноосное сжатие 60 - 80 МПа. Площадь поперечного сечения выработки в чернее 12,9 м2.
По результатам проведенных исследований построены графики зависимости усилия закрепления анкера от величины разности диаметров шпура и анкера при различном количестве ампул АЦД, установленных в шпур (рис. 3). Из этих графиков вид-
Рис. 3. График зависимости несущей способности анкера (Р) от межкольцевого зазора (Ь) при различном количестве ампул устанавливаемых в шпур (через 10 мин после установки)
но, что при зазоре Ь = 8 мм достаточно установки в шпур 2 ампул АЦД, а при зазоре Ь = 10 мм - 3 ампулы Ацд.
Таким образом, проведенные исследования позволили установить зависимость усилия закрепления анкера от технологических параметров (количества ампул, установленных в шпур, и разности диаметров шпура и анкерного стержня).
Выводы
1. Анкерные стержни закрепляемые ампулами АЦД имеют высокую несущую способность, которая зависит от разности диаметров шпура и анкерного стержня и количества ампул устанавливаемых в шпур.
2. При разности диаметров шпура и анкерного стержня равной 8 мм достаточно установки двух ампул АЦД длиной 0,35 м для обеспечения несущей способности свыше 100 кН, а при разности диаметров шпура и анкерного стержня равной 10 мм для получения такой же несущей способности необходимо установка в шпур не менее трёх ампул.
— Коротко об авторах------------------------------------------------------------------
Лис С.Н. - старший научный сотрудник,
Магзумов А.Е. - младший научный сотрудник,
ТОО «ИПКОН», г. Караганда, Республика Казахстан.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 10 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. Е.А. Ельчанинов.
