Тоннели, сооружаемые горным способом (специализация Т)
2.5. Анкерная крепь
Анкерная крепь применяется для поддержания устойчивости либо искусственного упрочнения грунтового массива, окружающего выработку.
Так, в массивах, сложенных слаботрещиноватыми скальными грунтами со слоистой структурой, непосредственно прилегающая к выработке неустойчивая часть грунта подвешивается анкерами к более прочной и устойчивой части массива (рис. 3.11, а).
В массивах, сложенных трещиноватыми и сильнотрещиноватыми скальными грунтами с коэффициентом крепости f ≤ 4, «прошитый» анкерами грунтовый свод подвергается армированию. Таким образом формируется самонесущая конструкция, способная воспринять нагрузки от вышележащих грунтов (рис. 3.11, б).
По характеру работы анкеры подразделяются на две группы: закрепленные в породе концами (замками) и омоноличенные по всей длине. Из анкеров первой группы наибольшее распространение имеют металлические клинощелевые, из второй – набивные железобетонные.
Клинощелевые анкеры (рис. 3.12, а) просты по устройству и обладают достаточной прочностью закрепления в грунтах с коэффициентом крепости f > 6. Принцип закрепления анкера следующий. В шпур вводится анкерный стержень с клином, вставленным в прорезь на 20...30 мм. После забивки анкера его торцевая часть (замок) расклинивается и фиксируется в торце шпура, затем на наружный торец анкера надевают опорную шайбу и завинчивают гайку. Вместо клинощелевого замка может быть применен тот или иной вариант распорного механизма, в этом случае говорят о распорном анкере.
Помимо закрепления отдельных вывалов или неустойчивых зон обрушения, применение клинощелевых анкеров также возможно для подвески ограждающих сеток, вентиляционного оборудования, при установке арок и т. д.
Железобетонные анкеры (рис. 3.12, б) следует применять в грунтах с коэффициентом крепости f ³ 2, слабо обводненных или сухих для исключения утечки или вымывания из шпура раствора. Для заполнения шпуров анкеров используют растворы на основе цемента с добавками, обеспечивающими включение анкера в работу не позднее двух-четырех суток.
Для установки анкерной крепи могут быть использованы кассетные анкероустановщики типа Atlas Copco Boltec на 10 анкеров в кассете длиной до 6 м каждый (рис. 3.13). Анкероустановщик автоматически выполняет следующие операции: бурение шпуров, нагнетание раствора в шпуры, установка анкеров. На дисплее в кабине машиниста отображается вся необходимая информация о ходе работ. С учетом периодического технического обслуживания машины (замены кассеты с анкерами и раствора), работы по установке анкерного крепления способны выполнять всего двое квалифицированных рабочих.
Анкерную крепь можно использовать как в качестве самостоятельной конструкции, так и в сочетании с подхватами, арками или набрызгбетоном.
Анкеры следует устанавливать рядами, желательно в шахматном порядке. Направление шпуров под анкеры в трещиноватых скальных грунтах принимают по отношению к основной системе трещин или слоев под углом, близким к 90°, в сильнотрещиноватых и раздробленных скальных грунтах – по нормали к контуру выработки.