Расчет анкерной и комбинированной крепи

Расчет анкерной крепи. Расчет несущей способности железобетонного и сталеполимерного анкеров ведут в следующей последовательности. Расчетная несущая способность стержня анкера Рс из условий его прочности на разрыв определяется по формуле

где r — радиус стержня, м (рекомендуемый диаметр не менее 16 мм); Rр — предел прочности материала стержня при растяжении по СНиП-21—75 (с изменениями БСТ4—78) (Rр= 210 МПа для стали класса А-I; Rр=270 МПа — для стали периодического профиля класса А-II и Rр=360 МПа — для стали класса А-III); m — коэффициент условий работы стержня штанги, который в шахтных условиях можно принять равным 0,9—1.
Расчетная несущая способность замка из условия сдвига бетона (полимербетона) относительно стенок шпура

где dш — диаметр шпура, м; lз — длина заделки стержня, м; τ — сцепление бетона или полимербетона с породой, Па; m1 — коэффициент условий работы замка, равный при сухом шпуре 0,9, при влажном шпуре 0,75 и при капеже из шпура 0,6.
При водоцементном отношении 0,5 и марке бетона М500 значение τ с известняками 1 МПа, порфиритами 1,1 МПа, гранодиоритами 1,4 МПа. Для расчетов в других породах можно принять τ=1 МПа. Сцепление полимербетона с известняками составляет 3 МПа, а со сланцами — 2—2,5 МПа, со скальными изверженными породами можно принять τ=3 МПа.
Сцепление стержня с бетоном или полимербетоном обычно выше, чем сцепление бетона со стенками шпура, если длина заделки более 1 м.
При расчете анкерной крепи несущая способность анкера выбирается наименьшей из рассчитанных значений Р и Р3.
Расчетная длина заделки стержня lз в полимербетоне принимается равной 0,25—0,3 м, а в бетоне — не менее половины длины шпура. На практике обычно бетоном заполняют весь шпур.
Плотность расстановки анкеров (1/м2) в кровле выработки

где qн — нормативное давление на крепь со стороны кровли, определяемое в зависимости от расчетной схемы горного давления по формулам (17.6), (17.8), (17.13) или (17.14); nп=1,2 — коэффициент перегрузки; Ра — расчетная несущая способность анкера (наибольшая из значений Р и Р3), Н.
Расстояние между анкерами в кровле при расположении их по квадратной сетке

Длина анкера в кровле определяется из выражения

где b — высота свода обрушения (b=аtg φ или b=b1—b0, где b1 определяется по формуле (17.12); h0 — высота свода выработки), м; lзг — заглубление анкера в устойчивую зону пород, равное 0,3—0,4 м; — длина выступающей части анкера, зависящая от его конструкции и толщины опорно-поддерживающих элементов, равная 0,05—0,2 м. Анкерная крепь может быть установлена с подкладками (lп=0,05) или с подхватами из дерева или металла (lп=0,2 м).
Средняя длина применяемых анкеров в большинстве случаев составляет 1,2—1,8 м. Минимальная длина анкера 1,2 м, а максимальная 2,5 м (редко 2,8—3 м). Расстояние между анкерами бывает 0,9—1,2 м и более. Площадь кровли, поддерживаемая одним анкером, составляет от 0,9 до 1,5 м2.
Комбинированная крепь. Комбинированная крепь находит все большее распространение в сложных горно-геологических условиях взамен деревянной и металлической рамной крепи. Она состоит из анкеров и набрызгбетона. При комбинированной крепи длину анкера определяют по формуле

где В1 — ширина выработки вчерне, м; f — коэффициент крепости пород по М. М. Протодьяконову; К — коэффициент, принимаемый равным 0,4—0,5 при B1≤3,5 м и 0,15—0,2 при B1>3,5 м.
Интенсивность давления на набрызгбетонную крепь при наличии анкеров рассчитывают по формуле

где а1 — расстояние между анкерами, м; γ — удельный вес пород, Н/м3.
Расчет толщины набрызгбетонного покрытия ведут по формуле (19.11).

---