ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОХОДКИ СОПРЯЖЕНИЙ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИМЫКАЮЩЕЙ К ВЫРАБОТКЕ КРЕПИ СТВОЛА
Автор: М.С. Плешко, Е.Е. Головнева
Источник: Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн.
трудов. Вып 17, – Донецк: Норд – Пресс
, 2011. – 285 с.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОХОДКИ СОПРЯЖЕНИЙ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИМЫКАЮЩЕЙ К ВЫРАБОТКЕ КРЕПИ СТВОЛА
В соответствии с наименованием настоящей статьи рассмотрим на основе решения объемной задачи методом конечных элементов два расчетных случая проходки сопряжений:
- из ствола одновременно с его проходкой;
- из близко расположенных выработок горизонта или соседнего ствола.
При проходке сопряжений по первому варианту в горно-геологических условиях Донбасса наибольшее распространение получила технология проходки сопряжений в два слоя. Сначала на всю длину сопряжения проходится верхний слой с возведением временной крепи. Далее от забоя сопряжения к стволу возводится постоянная крепь. Затем аналогично проходится и крепится нижний слой.
Поэтапное рассмотрение стадий проходки сопряжения показывает, что рассечка выработок приводит к возникновению вертикальных деформаций, растягивающих напряжений и увеличению напряжений в крени ствола, расположенной над их кровлей.
На первом этапе исследований выполнена оценка влияния подвигаемого забоя верхнего слоя сопряжения на вышележащую крепь ствола. Для оценки влияния сопряжения определялся параметр σэ.отн, представляющий отношение эквивалентных напряжений в крепи в зоне влияния сопряжения к аналогичным величинам на протяженном участке ствола. Эквивалентные напряжения определялись в соответствии с теорией прочности О. Мора [1].
Расчеты показывают, что максимум концентраций напряжений наблюдается в зоне перехода свода сопряжения в стенку ствола на расстоянии 0,5 - 1 м от кровли. Зависимость параметра σэ.отн. в этой области от длины рассечки верхнего слоя представлена на рис. 1.
Представленная зависимость показывает, что процесс рассечки верхнего слоя сопряжения приводит к значительному росту интенсивности напряжений в крепи ствола в зоне кровли сопряжения. Уже после реализации первой заходки напряжения увеличиваются в 2,3 раза, с последующим ростом но параболической зависимости. Стабилизация напряжений происходит при удалении забоя сопряжения от стенки ствола на 7,5 - 8 м.
Рис. 1 – Зависимость параметра от длины рассечки верхнего слоя сопряжения.
Рассечка второго слоя сопряжения вызывает возобновление роста напряжений в крепи ствола в зоне кровли сопряжения. В среднем напряжения увеличиваются в 1,05 - 1,4 раза в зависимости от положения исследуемой точки относительно кровли сопряжения.
Аналогично рассмотрим второй расчетный случай проходки сопряжения, который возможен при наличии близко расположенных выработок горизонта или соседнего ствола.
На первом этапе к стволу проходится подводящая выработка шириной равной ширине сопряжения или меньше ее. Далее выработка расширяется до проектных размеров верхнего слоя сопряжения, возводится постоянная крепь свода, после чего проходится и крепится нижний слой.
Поэтапное моделирование проходки подводящей выработки в различных условиях показывает, что основными влияющими факторами на величину параметра σэ.отн в крепи ствола выше кровли сопряжения являются величина расстояния забоя сопряжения до стенки ствола и ширина подводящей выработки.
Данные зависимости представлены на рис. 2 и 3.
Рис. 2 – Зависимость параметра от расстояния забоя подводящей выработки до стенки ствола.
Рис. 3 – Зависимость параметра от длины рассечки верхнего слоя сопряжения.
В целом сравнительный анализ НДС крепи ствола при реализации двух рассмотренных вариантах проходки показывает, что при рассечке сопряжения в направлении к стволу, нагружение крепи происходит в более щадящем режиме и характеризуется отсутствием скачков. Количественные значения параметра σэ.отн меньше соответствующих значений при рассечке сопряжения из ствола в среднем в 1,5 - 2 раза.
Постепенно уменьшающийся породный целик между забоем сопряжения и стенкой ствола выполняет роль грузонесущей конструкции, воспринимающей часть вертикальных нагрузок и обеспечивающей более плавное деформирование свода сопряжения и участка крепи ствола.
Список использованной литературы
1. Баклашов И.В.. Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1992. - 543 с.