1.3.2.5 Расчёт анкерной крепи

Анкерную крепь не рекомендуется применять при обводнённых и слабых породах с крепостью f < 1.

При «подшивке» рекомендуется применять замковые анкеры с крепостью пород f = 3 – 9 и крепостью угля f = 1 – 2 вне зоны влияния очистных работ.

При «сшивке» рекомендуется применять анкеры, работающие по всей длине, в том числе сталеполимерные, при различной крепости пород в том числе в зоне влияния очистных работ.

При расчёте необходимо определить:

- глубину возможного отжима пород в боках выработки (С);

- глубину расслоения горных пород кровли (b);

- давление на анкерную крепь (Р);

- длину анкеров в кровле и боках выработки (l);

- прочность закрепления анкеров (Q);

- плотность установки анкеров (q);

- число анкеров в ряду (n);

- расстояние между анкерами в ряду (L);

- шаг установки рядов анкерной крепи (e).

Величина бокового отжима пород определяется по формуле:

, м; [23] с 49

где: h – мощность пласта угля или высота выработки в проходке, м

К_сж – коэффициент концентрации сжимающих напряжений в боках выработки

К_сж = 1,8 – 2,0 для арочной формы

К_сж = 2,6 – 2,7 для трапециевидной формы [23] с 47

γ_n – объёмный вес пород кровли, ^т/_м³

Н – глубина заложения выработки от поверхности, м

К_л – коэффициент литотипности боковых пород

К_л = 0,45 для слабоустойчивых пород

К_л = 0,60 для среднеустойчивых пород

К_л = 0,75 для устойчивых пород [23] с 23

К_л = 0,6 – 0,8 для угля

f_б – коэффициент крепости боковых пород или угля

φ – угол внутреннего трения боковых пород [см. раздел 1.3.2.2]

Глубина расслоения пород кровли (высота свода естественного равновесия) определяется по формуле:

, м; [23] с 49

где: a – полупролёт выработки в проходке, м

c – величина бокового отжима пород, м

К_л – коэффициент литотипности пород кровли [см. выше]

f_к – коэффициент крепости пород кровли

Давление на анкерную крепь со стороны кровли определяется по формуле:

, ^т/_м; [23] с 50

где: обозначения прежние

Давление на крепь в наклонных выработках определяется по формуле:

, ^т/_м; [23] с 50

где: α – угол наклона выработки, градус.

Давление на крепь с боков определяется по формуле:

, ^т/_м; [23] с 50

где: γ_б – объёмный вес (плотность) боковых пород, ^т/_м³

с – величина бокового отжима, м

h – высота выработки в проходке, м

α – угол падения пласта, градус

Длина анкеров в кровле выработки рассчитывается по формуле: (при «подшивке»)

, м; [23] с 78

где: b’ – высота свода обрушения, м [см. расчёт выше]

l₁ – длина части анкера, выступающая за контур выработки внутрь, м

l₁ = 0,1 – 0,25 м [23] с 78

l₂ – величина заглубления анкера за контур свода обрушения, м

l₂ = 0,12 – 0,45 м [23] с 79

При способе анкерования «сшивкой» пород величину b’ можно определить по формуле:

, м; [2] c 101

где: a – полупролёт выработки в проходке, м.

- коэффициент крепости пород кровли

Длина анкеров в боках выработки определяется по формуле:

, м; [23] с 79

где: - величина бокового отжима пород, м. [см. выше]

– обозначения прежние

Прочность закрепления замка распорного анкера (несущая способность анкера) определяется по формуле:

, кН; [20] c 152

где: - внутренний диаметр резьбы стержня анкера, м.

- предел прочности материала стержня на разрыв,

- для стали марки Ст3

- для Ст5

Прочность закрепления анкеров, работающих по всей длине (сталеполимерные и др. анкеры) рассчитывается по формуле:

, кН; [20] с 153

где: - диаметр шпура, м

- часть длины скважины шпура, заполненной твердеющим составом, м

, м; [20] с 153

- высота свода обрушения, м

- удельное сцепление твердеющего состава с породой

кПа; [20] с 153

Прочность закрепления или несущую способность анкера АСП можно взять из таблицы №2

Плотность установки анкеров в кровле определяется по формуле:

, ; [23] с 79

где: - коэффициент запаса прочности, [23] с 79

- плотность пород кровли, ()

- высота свода обрушения (величина расслоения пород кровли), м [см. выше]

– прочность закрепления анкера в кровле, кН

Расстояние между анкерами в ряду можно определить по формуле:

, м; [1] с 83

Это расстояние будет скорректировано на чертеже поперечного сечения выработки в проходке и обычно принимается по данным практики.

Число анкеров в ряду можно определить по формуле:

, шт; [23] c 80

Обозначения прежние.

Число анкеров в ряду корректируется в большую сторону исходя из размеров ширины выработки.

Шаг установки анкерной крепи рассчитывается по формуле:

, м; [23] с 80 или

, м; [20] с 154

где: n – число анкеров в ряду/, шт.

a – полупролёт выработки в проходке, м

q – плотность установки анкеров,

Q – прочность закрепления анкера, кН

P_в – давление на анкерную крепь,

К_з – коэффициент запаса прочности, К_з=2 [23] с 79

Плотность анкеров в боках выработки, расстояние между ними и шаг установки определяются аналогично.

Расчётная несущая способность анкера АСП

Таблица 6

Величина заполнения шпура закрепляющим составом, м	Несущая способность анкера АСП, кН при диаметре 20 мм, резьба М20
	Металл Ст3	Металл Ст5
0,5 1,0 По всей длине	60 70 75	60 90 100