Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки
З позиції забезпечення взаємозв'язку сталеполімерного анкерного кріплення і рамного арочного, що зводиться з попереднім розпором, представлено передумови вирішення проблеми повторного використання виробок за очисним вибоєм в умовах слабких нестійких порід. Для оцінки критерію стійкості плоского...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2010
|
| Назва видання: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99593 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки / А.А. Булатников, С.В. Макаров // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 20-25. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-99593 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-995932016-05-01T03:02:12Z Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки Булатников, А.А. Макаров, С.В. З позиції забезпечення взаємозв'язку сталеполімерного анкерного кріплення і рамного арочного, що зводиться з попереднім розпором, представлено передумови вирішення проблеми повторного використання виробок за очисним вибоєм в умовах слабких нестійких порід. Для оцінки критерію стійкості плоского відслонення покрівлі виробки представлено параметр γН/R, який ув’язує глибину гірничих робіт і міцність порід на одноосьове стиснення. From a position of guaranteeing of steel-polymer anchor and frame arch shore interrelation, erected with preliminary thrust, preconditions of the problem solving of reuse of developments behind the clearing face in the conditions of weak unstable breeds are presented. Parameter γН/R, intended for an estimation of stability criterion of a flat exposure of excavation roof, that coordinating mining depth of and rock strength on one-axis compression, are presented. 2010 Article Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки / А.А. Булатников, С.В. Макаров // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 20-25. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99593 622.281.76 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
З позиції забезпечення взаємозв'язку сталеполімерного анкерного кріплення і рамного арочного, що зводиться з попереднім розпором, представлено передумови вирішення проблеми повторного використання виробок за очисним вибоєм в умовах слабких нестійких порід. Для оцінки критерію стійкості плоского відслонення покрівлі виробки представлено параметр γН/R, який ув’язує глибину гірничих робіт і міцність порід на одноосьове стиснення. |
| format |
Article |
| author |
Булатников, А.А. Макаров, С.В. |
| spellingShingle |
Булатников, А.А. Макаров, С.В. Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| author_facet |
Булатников, А.А. Макаров, С.В. |
| author_sort |
Булатников, А.А. |
| title |
Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки |
| title_short |
Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки |
| title_full |
Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки |
| title_fullStr |
Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки |
| title_full_unstemmed |
Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки |
| title_sort |
эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99593 |
| citation_txt |
Эффективность анкерного крепления при комбинированной системе разработки / А.А. Булатников, С.В. Макаров // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 20-25. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT bulatnikovaa éffektivnostʹankernogokrepleniâprikombinirovannojsistemerazrabotki AT makarovsv éffektivnostʹankernogokrepleniâprikombinirovannojsistemerazrabotki |
| first_indexed |
2025-07-07T08:12:57Z |
| last_indexed |
2025-07-07T08:12:57Z |
| _version_ |
1836975105614282752 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
20
УДК 622.281.76
ЭФФЕКТИВНОСТЬ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ ПРИ
КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ
Булатников А. А., Макаров С. В.
(ДонУГИ, г. Донецк, Украина)
З позиції забезпечення взаємозв'язку сталеполімерного анке-
рного кріплення і рамного арочного, що зводиться з попереднім
розпором, представлено передумови вирішення проблеми повто-
рного використання виробок за очисним вибоєм в умовах слабких
нестійких порід. Для оцінки критерію стійкості плоского відсло-
нення покрівлі виробки представлено параметр γН/R, який ув’язує
глибину гірничих робіт і міцність порід на одноосьове стиснення.
From a position of guaranteeing of steel-polymer anchor and
frame arch shore interrelation, erected with preliminary thrust, pre-
conditions of the problem solving of reuse of developments behind the
clearing face in the conditions of weak unstable breeds are presented.
Parameter γН/R, intended for an estimation of stability criterion of a
flat exposure of excavation roof, that coordinating mining depth of
and rock strength on one-axis compression, are presented.
Введение. Наиболее распространенный и известный в гор-
ной практике механизм работы анкерного крепления сводится к
поддержанию в устойчивом состоянии в кровле выработки сла-
бого приконтурного слоя пород мощностью до 1м путём под-
шивки его к более прочному монолитному массиву, или к сшива-
нию слабых слоистых пород в монолитный блок породной тол-
щи.
После появления высокопрочных клеевых составов для за-
крепления анкеров, а также использования высокой прочности
(несущей способности) анкерных штанг из арматурной стали,
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
21
взгляды ученых о работоспособности анкерной крепи изменились
и свелись к следующему: установка анкера, согласно требований
СОУ 12.01.01.501-98, создает в приконтурном массиве выработки
грузонесущий армированный породный свод в зависимости от
формы поперечного сечения выработки в виде свода или балок
толщиной, близкой к глубине анкерования, который сдерживает
или ограничивает величины смещений пород по контуру свода
выработки, предотвращая (замедляя) развитие процесса расслое-
ния (деформирования) пород.
Однако эти свойства высокопрочного анкерования в усло-
виях поддержания участковых выработок, особенно примыкаю-
щих к очистным забоям, еще недостаточно изучены.
Постановка задачи. Основываясь на исследованиях, прове-
дённых в шахтоуправлении «Луганское», дать оценку устойчиво-
го состояния повторно используемых выработок за очистным за-
боем закреплённых комбинированной крепью.
Результаты. В шахтоуправлении «Луганское» [1] были вы-
полнены исследования состояния повторно используемого 7-го
западного конвейерного бремсберга между горизонтами 451 и
370 за очистным забоем по пласту ℓ6
н. Выработка закреплена
комбинированной крепью, состоящей из сталеполимерной анкер-
ной с металлической сеткой по кровле и металлической трех-
звенной арочной КМП-А3 с деревянной затяжкой с боков.
Анкеры устанавливались после выемки породы комбайном
КСП-22 на длину заходки 0,8 м. Для бурения шпуров и возведе-
ния анкеров применяли переносную гидравлическую установку
МYТ-100j. Перед началом крепления размечали шпуры и наве-
шивали сетку. Первым выбуривали центральный шпур и вставля-
ли в него три ампулы с полимерным составом (первая со време-
нем затвердевания 25-40 с, две последующие – 80-240 с). Далее в
шпур на всю длину вводили анкерный стержень длиной 2,4 м с
надетым на него металлическим подхватом, прижимая при этом
металлическую сетку. Разрушение ампул, перемешивание смолы
и отвердителя осуществляли за счет вращения (200 мин-1) стерж-
ня буровой установкой, продолжительность которого не должна
превышать времени схватывания полимерного состава из первой
ампулы. После окончания вращения металлический стержень ан-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
22
кера удерживали неподвижно до полного затвердения полимера.
Затем закрепляли металлический подхват, затягивая гайку на ан-
кере, с помощью которой опорная плита прижималась к кровле
выработки с усилием 50 кН. Оставшиеся четыре вертикальных
шпура также бурили в забое ø 27 мм. Максимальное отставание
анкерной крепи от забоя не превышало 0,4 м (плотность анкеро-
вания 1,3-1,4 анкера на 1м2). Таким образом, при наличии весьма
слабых вмещающих пород σсж = 40 МПа и несущей способности
анкера до 450 кН усилия распора заанкерованной толщи пород по
контуру кровли бремсберга составит до 630 кН⁄м2. Инструмен-
тальные наблюдения выполняли с помощью контурных реперов,
которые устанавливали в кровлю, почву и бока выработки. Для
изучения размеров зоны динамических проявлений опорного
давления, протяженности зоны временного опорного давления
впереди очистного забоя и шага обрушения основной кровли за-
мерные пункты закладывали через 10 м в пределах и за предела-
ми влияния очистных работ.
В массиве, вне зоны воздействия очистных работ, бремсберг
поддерживался в устойчивом удовлетворительном состоянии. Но,
в результате проявления горного давления от влияния движуще-
гося очистного забоя выработка подвергалась усиленным дефор-
мациям. Комбинированная крепь не способствовала сохранению в
эксплуатационном состоянии 7-го западного конвейерного бремс-
берга на период его повторного использования. Вне зоны влияния
очистных работ состояние бремсберга стабильное и удовлетвори-
тельное, устойчивость кровли обеспечивается в основном анкера-
ми, а рамная крепь на большей части выработки установлена без
контакта с породным обнажением. Горное давление проявляется
лишь в пучении почвы со средней скоростью 0,5 мм/сут. Под дей-
ствием опорного давления впереди лавы ситуация резко меняется:
угольный пласт разрушается и выдавливается внутрь выработки; в
кровле и боках образуются заколы; породный контур постепенно
входит в контакт с арочной крепью, которая начинает восприни-
мать существенную нагрузку и периодически подаваться за счет
проскальзывания элементов в узлах податливости; жесткий по-
родный блок, скрепленный анкерами, частично теряет прочность,
что проявляется в разрыве стержней и опорных плит. Зона опор-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
23
ного давления в 7-м западном конвейерном бремсберге распро-
страняется на расстояния 64 – 86 м впереди лавы, причем меньшее
значение установлено по смещениям в кровле, а большее – в почве
выработки. За границу зоны принималась точка, где начиналось
увеличение скорости смещений пород под воздействием лавы по
сравнению с установившейся скоростью вне влияния очистных
работ. В пределах зоны можно выделить два участка: малых и
больших деформаций, причем второй начинается с расстояния
38 – 46 м от очистного забоя, где смещения пород резко нараста-
ют, достигая на линии лавы наибольших средних значений (кон-
вергенция 260 мм; кровля 70 мм; почва 190 мм и сближение бо-
ков 200 мм).
Для поддержания бремсберга в эксплуатационном состоя-
нии за лавой на расстоянии 20-30 м проводились работы по под-
дирке пород почвы, а на удалении от очистного забоя на расстоя-
ние 100 – 110 м – по неизбежному перекреплению с заменой де-
формированной арочной крепи, которые существенно усложни-
лись наличием выступающих из кровли стержней анкеров.
Данные наблюдений свидетельствуют о неэффективном ис-
пользовании принятого варианта крепления 7-го западного кон-
вейерного бремсберга и способа охраны его в выработанном про-
странстве за лавой. Проблему повторного использования вырабо-
ток за очистным забоем в условиях слабых, низкой прочности
вмещающих пород следует осуществлять с позиции обеспечения
взаимосвязи сталеполимерной анкерной крепи и рамной арочной,
возводимой с предварительным распором.
В инженерных расчетах для оценки критерия устойчивости
плоского обнажения кровли выработки предлагается использо-
вать параметр –γН/R [2] в зависимости от напряженного состоя-
ния массива на планируемой (Н) глубине горных работ, показа-
теля прочности (R) пород где γ – средний удельный вес пород
кровли на уровне расположения выработки.
Корреляционным анализом изложенного в работе [2] и
большого объёма шахтных исследований установлено, что при
значениях показателя γН/R < 0,25 ÷ 0,3 смещения пород на кон-
туре выработки находятся в пределах упругих деформаций и не
превышают 50-70 мм. В горно-геологических условиях заложе-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
24
ния выработки, где параметр γН/R > 0,3, вмещающие породы
подвержены расслоению и пучению.
Эффективность комбинированной системы разработки,
главным образом, определяется сохранением устойчивого со-
стояния повторно используемых выработок за очистным забоем,
особенно при применении сталеполимерной анкерной крепи по-
вышенной несущей способности в сочетании со средствами ох-
раны штреков (ходков) со стороны выработанного пространства.
В настоящее время анкерное крепление в чистом виде при-
меняется для поддержания выемочных штреков (до погашения за
очистным забоем) на шахтах ГП «Павлоградуголь». Достаточно
большой опыт внедрения анкерных систем в условиях столбовой
системы разработки имеется при подготовке штреков по пласту
т5
16 на шахте «Добропольская» [3].
Выводы. Таким образом, при показателе γН/R, равном 0,3
представляется возможным ориентировочно определить предель-
ную глубину проведения и поддержания выработки, при которой
сохраняется устойчивое состояние пород и представляется воз-
можным использовать для крепления выемочных штреков (ход-
ков) в условиях столбовой системы разработки анкерное крепле-
ние в чистом виде. Параметры системы анкерования кровли и бо-
ков в этих условиях определяются структурным строением при-
контурной толщи пород выработки.
В условиях залегания в кровле пласта аргиллитов с преде-
лом прочности R = 30÷40 МПа предельная глубина, до которой
возможна подготовка выработок с анкерным креплением в чис-
том виде, составляет 450-500 м, а при алевролитах R =
40÷60 МПа – 600÷650 м и песчаниках R = 100 МПа – 900÷1000 м.
Использование анкерной крепи соответствует горно-
геологическим условиям на более глубоких горизонтах на шах-
тах: «Южнодонбасская № 1» – пласт С11, «Молодогвардейская» –
пласт К2 и им. Челюскинцев – пласт ℓ1.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
25
СПИСОК ССЫЛОК
1. А. Н. Ермаков. Опыт применения анкерной крепи в шахто-
управлении «Луганское» / Ермаков А. Н, Ровенский В. В,
Бабнюк Г. В, Пунтус В. Ф. // Уголь Украины − 2009. № 1. с. 2
2. Ю. З. Заславский. Исследование проявления горного давле-
ния в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого
бассейна / М: Недра, 1966. С.139-145.
3. А. О. Новиков, С. Ю. Гладкий, И. Н. Шестопалов. Об особен-
ностях деформирования породного массива вмещающего
подготовительные выработки с анкерным креплением. // Из-
вестия Донецкого горного института – Донецк: ДонГТУ.
|