"Исследования особенностей деформирования породного массива, влияющего выработки с анкерным крепление на структурных моделях из эквивалентных материалов"
Руководитель: Кандидат технических наук, доцент кафедры "Разработка месторождений полезных ископаемых" Новиков Александр Олегович
"Исследования особенностей деформирования породного массива, влияющего выработки с анкерным крепление на структурных моделях из эквивалентных материалов"
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам оптимального проектирования крепей выработок,где сосредоточены важные резервы по снижению материальных затрат и повышению конкурентоспособности горных предприятий. Особый интерес представляют стальные рамные крепи арочной формы, которыми поддерживается на шахтах Украины, Польши, России от 80 до 90% выработок.
Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу: “Управление состоянием породного массива” (раздел “Подготавливающие и подготовительные выработки”) для студентов специальности 7.090301 всех форм обучения.(Расчет конечных смещений пород в горных выработках, стр.43-51 в бумажном источнике)*
В особо тяжелом состоянии находятся пластовые выработки; потери площади их поперечного сечения достигают 60-70%. Это приводит к тому, что 30% выработок ежегодно ремонтируется и перекрепляется. Доля затрат на проведение, крепление и поддержание выработок в Донбассе достигает 25% себестоимости угля, дальнейшее его увеличение недопустимо. Решить проблему повышения устойчивости выработок пытались, увеличив податливость крепи и улучшив конструкции замка, но такой подход не привел к желаемым результатам.
Использование анкерной крепи в сочетании с передовой технологией скоростного комбайнового проведения выработок повлияло на производительность труда, повышение безопасности и стало технологическим ключом для успешной модернизации шахт.
New approaches to the control of condition of development opening, which are fixed by anchors of high bearing capacity, are considered in this paper. The visual control of mine working surface allows to check its deformed condition in any place of the contour, and to supervise support construction quality.
В штреках, закрепленных анкерной крепью, величина смещения кровли на 14-16% меньше, чем в выработках с аналогичными условиями, но закрепленных деревянной крепью. При применении анкерной крепи зафиксированы значительно меньшие расслоения пород и прогибы кровли: в толще пород мощностью 2 м, примыкающей к контуру выработок, расслоения не превышают 15-17 мм, а прогибы - 8-11 мм, в то время как в штреках, закрепленных подпорной крепью, они составляют соответственно 43-48 мм и 22-26 мм.
Поддержание подготовительных выработок, подверженных влиянию очистных работ, является сложной проблемой, особенно при увеличении глубины разработки угольных пластов. Достаточно отметить, что до 80% из всех подземных подготовительных выработок подвержены влиянию очистных работ. Анализ состояния подготовительных выработок показал, что порядка 15% из них полностью не соответствуют нормативным требованиям.
Существенное улучшение состояния выработок в условиях общего экономического спада, может быть обеспечено только за счет разработки новых и совершенствования известных малозатратных способов и средств, направленных на повышение устойчивости окружающих пород.
В последние десятилетия на шахтах Запада нашло широкое распространение применение анкерных крепей. В некоторых странах (США, Австралия, Англия) крепление выработок почти полностью осуществляется анкерной крепью. Технико-экономические показатели применения анкерных крепей существенно выше рамных, поэтому ведутся активные работы по усовершенствованию, как самих анкеров, так и способов крепления ими выработок. Особенно остро проблема встает с увеличением глубин разработки шахтопластов. Первым направлением, которому было уделено внимание, стало увеличение несущей способности анкеров и конструкций на их основе. Однако это направление зашло в тупик, так как привело к значительному повышению стоимости крепей, а ощутимых результатов в обеспечении устойчивости выработок достигнуто не было. В связи с этим встречаются решения по применению податливых анкеров. Ученые стали обращать внимание на тот факт, что породы на контуре подземной выработки смещаются неравномерно. Практически всегда наблюдаются участки контура выработки, где смещения больше чем на остальной части породного контура. Отсюда напрашивается вывод об избирательности воздействия на окружающие выработку породы с помощью податливых анкерных крепей. Указанная неравномерность смещений должна учитываться при составлении паспортов крепления выработок.
Известно, что процесс смещения пород в полость горной выработки при ее эксплуатации носит неравномерный характер. Исследованиями установлено, что под воздействием горного давления наблюдается поочередное сдвижение разрушенных блоков пород в полость выработки с периодическим возникновением эффекта их саморасклинивания. В месте зарождения данного эффекта наблюдается максимальный рост смещений горных пород, что соответствует процессу образования породных складок.
Литература
Заславский Ю.З., Дружко Е.Б. Новые виды крепи горных выработок. М.: Недра.1989.- 256с.
Лисичкин В.Г., Зислин Ю.А., Берлявский Г.П. Анализ тенденции в применении металлических арочных крепей на угольных шахтах // Шахтное строительство. - 1984.- № 1.-С.8-9.
Розенберг Ф.Я., Елагин Л.И. О совершенствовании крепей для подготовительных выработок// Шахтное строительство. - 1980.- С.19-23.
Широков А.П. Теория и практика применения анкерной крепи. - М.: Недра. 1981.- 381с.
Литвинский Г.Г. Кинетика хрупкого разрушения породного массива в окрестности горной выработки. - ФЕПРПИ, 1974. - №5.- С.15 - 22.
Нейман Л.К., Мельников О.И. К расчету смещений пород в подготовительных выработках. - В кн.: Горное давлние и горные удары. - М.: Труды ВНИМИ, 1974. - №91. - С.63-66.
Заславский Ю.З., Перепичка Ф.И. Крепление капитальных выработок на больших глубинах. - Донецк: Донбасс, 1971. - 120с.
Черняк И.Л. Повышение устойчивости подготовительных выработок. - М.: Небра, 1993. - 256с.
Мороз А.Ф. О разрушении осадочных горных пород вблизи подготовительных выработок // Разраб. Месторождений полезных ископаемых : Респ. Межвед научн. - техн. Сб. - 1985 - Вып. 72. - С.18-32.
Потапкин И.Ф., Братишко А.С., Патапкин И.И. и др. Механизм разрушений горных пород вокруг подготовительной выработки, проводимой в нетронутом массиве. // Разраб. Месторождений полезных ископаемых : Респ. Межвед научн. - техн. Сб. - 1991. - Вып. 90.- С. 83 - 89.
Махно Е.Я. К вопросу с расчете штанговой крепи // Уголь. - 1959.- №5.- С.41-42.
Югон А., Кост А. Штанговое крепление горных пород.- М.: Госгортехиздат. 1962.- 238 с.
Клюев А.П. Обоснование параметров крепления подготовительных выработок податливой анкерно - рамной крепью в зоне влияния очистных работ: Дисс. кан.тех.наук.- Донецк.- 1989.- 213 с.
Рогинский В.М. Проектирование и расчет железобетонной штанговой крепи.- М.: Недра, 1971.- 212с.
Широков А.П., Горбунов В.Ф. Повышение устойчивости горных пород. - Новосибирск: Наука , 1983.- 167 с.
Ткачев В.А. Установление рациональных параметров и области применения анкерной крепи в сочетании с рамными крепями в выемочных штреках: Дисс. канд.техн.наук. - М., 1976.- 155 с.
Якоби О. Практика управления горным давлением. - М.: Недра, 1987.- 566 с.
