Авторы: М.П. Лукьянчиков, О.В. Фролов
Принято считать основными параметрами крепи: податливость и сопротивление нагрузке. При проектировании податливых крепей пользуются аналитико-экспериментальным методом [1].
По истечении определенного времени податливую крепь заменяют жесткой, когда нагрузка на нее становится минимальной. Роль жесткой крепи может выполнять также податливая крепь при регулировке ее замков или перекреплении, если крепь вышла из строя.
Расчетные данные дают правильную качественную картину механизма взаимодействия крепи с влияющим массивом. В тоже время расчетные и фактические показатели этого процесса (смещение контура, отпор крепи) расходятся в 10-100 раз. Последнее объясняется тем, что расчетная схема, закладываемая в аналитическое решение, идеализирует механизм процесса и не учитывает всех факторов, влияющих на напряженно – деформированное состояние массива.
Поэтому основным методом исследования геомеханических процессов, связанных с проведением горных выработок, являются шахтные наблюдения и замеры.
Многочисленные наблюдения ДонУГИ показали, что наибольшее давление обычно перпендикулярно напластованию угля.
Не совсем реально то, когда пучение почвы в выработках не наблюдается и смещение контура выработки привязывается к головкам рельсов. На самом деле контур выработки смещается вниз, а почвы (хотя и незначительно) вверх.
Ориентируясь на эти условия, мы считаем корректным применение метода перспективно – аффинного соответствия [2]. (проектированием в себя) для исследования поведения крепи горных выработок. Напоминаем, что направлению родства (перспективно – аффинного соответствия) соответствует направление наибольшего сжатия пород. Оси родства соответствует неподвижная нейтральная линия в сжимаемом слое. Чтобы найти эту ось достаточно задать три пары родственных точек. Если же ось родства (нейтральная линия) определена, то родство будет определено этой осью и одной парой родственных точек.
На рис. 1 дан исходный контур выработки в нормальном сечении DABCE, S – направление родства, соответствующее направлению сжатия. Построено родство. Точки А, В, С – реперы исходных точек. Им родственные реперы после смещения А', В', С' и ось родства – нейтральная линия MN. На горной выработке эту линию необходимо засечь. Она не меняет своего положения. Если она есть, то родство фигуры может быть определено одной точкой или одним репером. Нейтральную линию надо засечь в выработке. Например, между двумя точками стояков податливой крепи, а не головками рельсов, которые могут со временем смещаться вверх. Смещение заданного репера необходимо привязывать к нейтральной оси. Величину и использовать для расчета крепи.
Если разбить контур выработки на отдельные участки и проследить за их поведением при сжатии, то придем к выводу, что определенные участки подвергаются сжатию в большей, а другие в меньшей степени.
Анализируя рисунок, мы видим, что участки 3 и 4 при сжатии практически не изменяются, т. е. испытывают незначительную осевую нагрузку, а в основном изгибающую. А вот участки 2 и 5 , а особенно 1 и 6, значительно короче родственным им, т.е. испытывают значительные осевые усилия.
Следовательно, необходимо оптимально регулировать телескопическую нагрузку в замках.