Тросовые анкера

В последние годы увеличивается использование тросовых (канатных) анкеров в тоннелестроении и при сооружении выработок большого сечения специального назначения. Канатные анкеры могут быть радикальным решением при креплении выработок в сложных горно-геологических условиях, например, в условиях окисленных горных пород и динамического проявления горного давления, а также при проходке передовых выработок. Они обладают высокой несущей способностью и определенной податливостью.

Анкеры глубокого заложения уже широко применяются для крепления горных выработок в странах с развитой угольной промышленностью и дают возможность получить значительный экономический эффект. В России в горнодобывающей промышленности данный вид анкеров до настоящего времени не получил широкого распространения. Преимущества таких анкеров заключаются в том, что они могут устанавливаться в скважины до 7-10 м и выдерживать нагрузку до 60 т. Основная область применения анкеров глубокого заложения – это крепление сопряжений, большепролетных выработок и выработок с большим сроком службы. Это позволяет существенно снизить затраты на их проведение и повысить безопасность ведения горных работ.

Исследования, показали, что при использовании механизированного оборудования производительность возведения тросовых анкеров увеличивается до 250-500 м/смену по сравнению с 20-30 м/смену при их ручной установке. Качество крепления улучшается при использовании цементных растворов с низким водо-цементным отношением (до 0.3) даже в скважине глубиною до 30 м при высоком давлении подачи смеси. Специальные растворы с портландцементом, кварцевой пылью и специальными добавками могут иметь и меньшее (0.22-0.26) содержание воды.

Для возведения тросовых анкеров обычно применяются две схемы их установки. По первой схеме сначала в скважине устанавливается анкер, затем туда подается цементирующий раствор; по второй схеме скважина предварительно заполняется раствором снизу вверх и затем в ней устанавливается анкер.

Многотросовые анкеры могут иметь разнообразную конструкцию. В выработках небольшой (1.2-1.5 м) высоты такие конструкции анкеров должны изгибаться при их установке в шпуре (скважине). Для возведения анкеров применяется специальное оборудование. При использовании в качестве закрепляющего раствора синтетических смол ампулы со смолой в первую очередь размещаются в скважине. При введении тросового анкера происходит разрушение ампулы, перемешивание ее компонентов, заполнение промежутков между анкером и стенками скважины закрепляющим составом и последующее закрепление тросового анкера.

Для улучшения технических характеристик и облегчения конструкции внедряются многотросовые анкера на основе стекловолоконных материалов. В университете провинции Британская Колумбия (Канада) разработан стекловолоконный анкерный болт для крепления горных выработок. Анкер включает 10 отдельных стержней диаметром 0.6 см, расположенных вокруг нагнетательной трубки с наружным диаметром 2.2 см. Стержни состоят из отдельных стекловидных волокон на основе полиэфирной смолы. Нагнетательная трубка для цементации в шпуре имеет внутренний диаметр 1.9 см, изготавливается из высокоплотного полихлорвинила и рассчитана на давление до 1.7 МПа. Сравнительная характеристика полимерного тросового анкера с пределом прочности, эквивалентным 16 мм стальному тросовому анкеру выглядит следующем образом: масса стекловолоконных анкеров в 4 раза меньше, скорость установки увеличивается в 5–7 раз. Наряду с этим анкер характеризуется высокой адгезионной прочностью с материалами заполнения шпура и относительно высокой несущей способностью по сравнению с другими конструкциями

Разрабатываются также и средства механизации для установки тросовых анкеров. На железорудном предприятии Kiruna компании LKAB (Швеция) разработана самоходная установка для крепления горных выработок тросовыми анкерами. В среднем глубина скважины под установку анкеров составляет 7 м при диаметре 64 мм. Усилие подачи троса в скважину 300 кг. Существует возможность повышения этого показателя до 1000 кг. На установке смонтированы зажимной патрон для удержания троса в скважине при цементации, устройство для нарезки необходимой троса, нагнетательная насадка для подачи раствора и бак с цементом емкостью 1000 л. Все операции по установке тросовых анкеров и его закреплению автоматизированы и имеют дистанционное управление.