Наиболее существенные изменения в технологиях анкерного крепления связаны с внедрением канатных анкеров АК01 производства ООО «РАНК 2» и успешным решением задач поддержания и сохранения подземных горных выработок в различных горногеологических и горнотехнических условиях. Однако свободное использование новых технологий было затруднено отсутствием нормативных документов по их применению. В действующей инструкции отсутствует само понятие анкеров глубокого заложения. Поэтому остро встал вопрос создания нормативных и методических документов для выбора конструкций анкерной крепи, расчета ее параметров и контроля работоспособности.
При разработке метода расчета параметров анкерной крепи были проанализированы различные теории горного давления и за основу взята «гипотеза свода» профессора Протодъяконова. Одним из основных недостатков этой гипотезы является то, что она не учитывает глубины ведения горных работ.
Разработанный метод позволяет рассчитывать параметры ан-керной крепи выработок, проводимых на различной глубине, и достаточно прост для ведения расчетов специалистами шахт. Компания ООО «РАНК 2» провела промышленные испытания данного метода в условиях шахт Кузбасса. В процессе испытаний было закреплено более 35 горных выработок общей протяженностью более 37 км, в различных горно-геологических и горнотехнических условиях, в том числе в слабых (Rсж<30 МПа) породах, при этом не отмечено ни единого случая вывалов и обрушений пород или деформирования крепи.
Учитывая накопленный опыт, ООО «РАНК 2» совместно с ВНИМИ приступили к разработке новой Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России, которая обеспечит существенное расширение области применения данной крепи и легитимность использования анкеров глубокого заложения[2].
Глубина заложения данной крепи рассчитывается, исходя из параметров свода естественного равновесия. В зависимости от отношения стрелы подъема свода hсв(высота свода, считая от кровли горной выработки) к ее фактической ширине В своды естественного равновесия можно разделить на четыре группы [3]:1) своды плоские, стрела подъема меньше или равна половине пролета: hсв /B ≤ 0,5;2) своды низкие, стрела подъема больше половины пролета или равна пролету: 0,5 < hсв /B ≤ 1,0;3) своды средние, стрела подъема больше пролета, но меньше или равна полуторной ширине пролета: 1,0 < hсв /B ≤ 1,5;4) своды высокие, стрела подъема больше полуторной ширины пролета: hсв /B > 1,5.
Механические свойства породы характеризуются ее углом внутреннего трения. Величина угла прямо пропорциональна прочности породы и обратно пропорциональна действующему в ней напряжению — с глубиной напряжение возрастает, и одновременно уменьшается угол внутреннего трения. Для зависимости между углом внутреннего трения и величиной стрелы подъема свода характерны два экстремальных (крайних) положения:
Следовательно, чем породы менее прочные и чем меньше угол внутреннего трения, тем большую стрелу подъема имеет свод естественного равновесия, и, наоборот, чем прочнее породы, тем стрела подъема свода меньше.
Учитывая накопленный опыт, ООО «РАНК 2» совместно с ВНИМИ приступили к разработке новой Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России, которая обеспечит существенное расширение области применения данной крепи и легитимность использования анкеров глубокого заложения[2].
Глубина заложения данной крепи рассчитывается, исходя из параметров свода естественного равновесия. В зависимости от отношения стрелы подъема свода hсв(высота свода, считая от кровли горной выработки) к ее фактической ширине В своды естественного равновесия можно разделить на четыре группы [3]:1) своды плоские, стрела подъема меньше или равна половине пролета: hсв /B ≤ 0,5;2) своды низкие, стрела подъема больше половины пролета или равна пролету: 0,5 < hсв /B ≤ 1,0;3) своды средние, стрела подъема больше пролета, но меньше или равна полуторной ширине пролета: 1,0 < hсв /B ≤ 1,5;4) своды высокие, стрела подъема больше полуторной ширины пролета: hсв /B > 1,5.
Механические свойства породы характеризуются ее углом внутреннего трения. Величина угла прямо пропорциональна прочности породы и обратно пропорциональна действующему в ней напряжению — с глубиной напряжение возрастает, и одновременно уменьшается угол внутреннего трения. Для зависимости между углом внутреннего трения и величиной стрелы подъема свода характерны два экстремальных (крайних) положения:
- если угол внутреннего трения приближается к 90°, величина стрелы подъема свода приближается к нулю;
- если угол внутреннего трения приближается к 0°, величина стрелы подъема свода приближается к бесконечности.
Следовательно, чем породы менее прочные и чем меньше угол внутреннего трения, тем большую стрелу подъема имеет свод естественного равновесия, и, наоборот, чем прочнее породы, тем стрела подъема свода меньше.