Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи

У статті наведені результати перевірки рекомендацій з розрахунку параметрів комбінованого кріплення в умовах підготовчих виробок шахти «Добропільска».

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Новиков, А.О., Шестопалов, И.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2012
Назва видання:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99783
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:	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи / А.О. Новиков, И.Н. Шестопалов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 250-270. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99783
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-997832016-05-03T03:03:16Z Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи Новиков, А.О. Шестопалов, И.Н. У статті наведені результати перевірки рекомендацій з розрахунку параметрів комбінованого кріплення в умовах підготовчих виробок шахти «Добропільска». Results of verification of recommendations on calculation of parameters are given in article combined support in the conditions of drift the «Dobropolskaya» mine are given in article. 2012 Article Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи / А.О. Новиков, И.Н. Шестопалов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 250-270. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99783 622.28.044:622.261.2 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	У статті наведені результати перевірки рекомендацій з розрахунку параметрів комбінованого кріплення в умовах підготовчих виробок шахти «Добропільска».
format	Article
author	Новиков, А.О. Шестопалов, И.Н.
spellingShingle	Новиков, А.О. Шестопалов, И.Н. Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Новиков, А.О. Шестопалов, И.Н.
author_sort	Новиков, А.О.
title	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи
title_short	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи
title_full	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи
title_fullStr	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи
title_full_unstemmed	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи
title_sort	проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99783
citation_txt	Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи / А.О. Новиков, И.Н. Шестопалов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 250-270. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT novikovao proverkarekomendacijporasčetuparametrovkombinirovannojkrepi AT šestopalovin proverkarekomendacijporasčetuparametrovkombinirovannojkrepi
first_indexed	2025-07-07T09:55:01Z
last_indexed	2025-07-07T09:55:01Z
_version_	1836981527524671488
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 250 УДК 622.28.044:622.261.2 ПРОВЕРКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОЙ КРЕПИ Новиков А. О., Шестопалов И. Н. (ГВУЗ «ДонНТУ», г. Донецк, Украина) У статті наведені результати перевірки рекомендацій з розрахунку параметрів комбінованого кріплення в умовах підго- товчих виробок шахти «Добропільска». Results of verification of recommendations on calculation of pa- rameters are given in article combined support in the conditions of drift the «Dobropolskaya» mine are given in article. Проблема и ее связь с научными или практическими задачами. В настоящее время до 90 % горных выработок на шахтах Украины поддерживаются металлической арочной по- датливой крепью. От 43 % до 57 из них деформировано и нуж- дается в ремонте. Это связано с тем, что применяемые для под- держания выработок рамные крепи имеют не только конструк- тивные недостатки, но и технические характеристики, не соот- ветствующие условиям больших глубин и интенсивного прояв- ления горного давления [1]. Одним из перспективных направлений улучшения состоя- ния выработок является усиление рамной крепи анкерами, ко- торые позволяют максимально использовать несущую способ- ность породного массива. Как показывает практика, при креплении выработок ком- бинированными крепями в 70 % случаях усиливающая анкер- ная крепь возводится после установки рам в забое. При этом влияние разрыва во времени между возведением рам и установ- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 251 кой анкеров на последующую устойчивость выработок в насто- ящее время изучено недостаточно полно. Анализ основных исследований и публикаций. Анализ работ, посвященных изучению взаимодействия комбинирован- ной крепи и массива, а также разработке методик расчета их параметров, позволил авторам разделить их условно на 3 боль- шие группы: 1) наличие анкеров в составе комбинированной крепи учи- тывается коэффициентом уменьшения смещений, который вво- дится в формулы для расчета ожидаемых смещений контура выработки и зависит от плотности установки анкеров [2]; 2) рамная и анкерная крепь рассматриваются, как единая грузонесущая конструкция, конструктивные параметры кото- рой принимаются в зависимости от ожидаемых смещений кон- тура незакрепленной выработки, горно-геологических и горно- технических факторов, характеризующих условия ее заложе- ния [3]; 3) комбинированная крепь рассматривается как единая связная конструкция, параметры которой рассчитываются тео- ретически с использованием метода сил [4]. Однако в этих работах нет четкого разграничения между существующими конструкциями анкерно-рамных и рамно- анкерных крепей, а механизм взаимодействия комбинирован- ной крепи и вмещающего массива во времени практически не изучен. В них также не учитывается, какая часть нагрузки вос- принимается рамной и анкерной крепью, что не позволяет до- стоверно рассчитать параметры комбинированной крепи. Проведенные в ДонНТУ исследования позволили устано- вить, что эффективность усиления рамной крепи анкерами определяется размером зоны разрушенных пород (ЗРП), обра- зовавшейся вокруг выработки к моменту анкерования. Экспе- риментально и аналитически подтверждено, что если на момент установки анкеров размер ЗРП, сформировавшейся от контура вглубь массива, не превышает половины глубины анкерования, то ее рост от контура вглубь массива прекращается. Дальней- шее развитие ЗРП происходит за пределами заанкерованного участка. При этом конечные смещения контура выработки Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 252 уменьшаются на 32-47 % по сравнению с участками выработки, поддерживаемыми только рамной крепью. На основании прове- денных исследований разработаны схемы усиления рамной крепи в кровле и боках выработки анкерными системами, а также методика расчета параметров комбинированной кре- пи [4]. В этой связи, целью работы является проведение шахтных испытаний паспортов крепления выработок комбинированной крепью, разработанных по предложенной методике. Изложение материала и результатов. Шахтные испытания проводились в трех подготовительных выработках шахты «Доб- ропольская»: 7-м сев. конв. штр. пл. m5 1в, 5-м сев. вент. штр. пл. m4 0, 5-м юж. конв. штр. пл. m4 0. В выработках для оценки тех- нической эффективности разработанных рекомендаций на кон- трольных (с рамной крепью) и экспериментальных участках (с комбинированной крепью) оборудовались комплексные замер- ные станции. В 7-м экспериментальный участок, закрепленный комбини- рованной крепью, располагался между шестым и девяносто седь- мым пикетом. Контрольный участок занимал первые пять пике- тов. Выкопировка из плана горных выработок с указанием мест установки замерных станций приведена на рисунке 1, а схема за- мерной станции – на рисунке 2. Рис. 1. Выкопировка из плана горных выработок по пл. m5 1в Выработка проводилась по пласту m5 1в с двухсторонней подрывкой пород с прочностью на сжатие от 15 до 45 МПа, максимальная высота нижней подрывки – 1,5 м. Средняя мощ- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 253 ность пласта m5 1в – 1,2 м. Угол падения – 10°. Сечение выра- ботки – арочное. Высота в проходке – 3,44 м, ширина – 5,12 м. Выработка проводилась комбайном 1П110. Средняя скорость проведения – 260 м/мес. Проектная длина штрека 1940 м. Рис. 2. Схема замерной станции В пределах экспериментального участка длиной 1840 м выработка была закреплена комбинированной крепью. Рамная крепь КМП-А3/13,8 на экспериментальном участке устанавли- валась с шагом установки рам 0,8 м. В забое выработки она усиливалась сталеполимерными анкерами. Для этого между ра- мами крепи, в кровлю, под металлическую полосу длиной 3,2 м в соответствии с принятой схемой анкерования устанавлива- лись 4 анкера. Расстояние между рядами анкеров по длине вы- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 254 работки – 0,8 м, в ряду – 1,0 м. Расстояние от крайнего анкера в кровле до стенки выработки – 0,9 м. Все анкера располагались под углом 30° к вертикальной плоскости с наклоном в сторону забоя. Анкера в пределах каждого из рядов были развернуты на 30° в сторону от продольной оси выработки, причем четные и не четные ряды анкеров были повернуты в разные стороны. Контрольный участок был закреплен металлической рамной податливой крепью с плотностью установки 2 рамы/м. Результаты наблюдений обрабатывались в виде графиков смещений глубинных реперов и изменения коэффициента раз- рыхления (kр) на участках скважины между реперами (рис. 3-4). Наблюдения велись в течение 180 суток. Анализ графиков, представленных на рисунках 3-4, пока- зывает: 1) конечный размер зоны неупругих деформаций (ЗНД) на контрольном и экспериментальных участках превышает 7,0 м, но при этом среднее значение kр составляет, соответственно, 1,077 и 1,039; 2) смещения пород со стороны кровли выработки на контрольном участке составили 580 мм, а со стороны боков – 310 мм. На экспериментальном участке, соответственно, 200- 340 мм и 170-220 мм; 3) максимальное значение kр на контрольном участке – 1,260, а на экспериментальном – 1,207; 4) размер зоны разрушенных пород (ЗРП) на контрольном участке на 180 сутки наблюдений составил 3,5 м, при этом она росла от контура вглубь массива. На экспериментальном участке размер ЗРП, за счет установки усиливающей анкерной крепи, к моменту окончания наблюдений составил 2,5 м, что на 29 % меньше, чем на контрольном участке. При этом скрепленный анкерами приконтурный участок (от контура до глубины 2,2 м) был не разрушен: максимальное значение kр на этом участке не превышало 1,03. ЗРП образовывалась в глубине массива: на удалении от контура более 2,0-2,2 м. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 255 а) 0 100 200 300 400 500 600 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м С м ещ ен ия , м м 3 сут 10 сут 21 сут 30 сут 59 сут 103 сут 185 сут б) 1,000 1,050 1,100 1,150 1,200 1,250 1,300 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м Кр 3 сут 10 сут 21 сут 30 сут 59 сут 103 сут 185 сут Граница Рис. 3. Смещения глубинных реперов в кровле выработки (а) и изменения коэффициента разрыхления на участках скважины между глубинными реперами (б) на контрольном участке Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 256 а) 0 50 100 150 200 250 300 350 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Растояние до контура, м С м ещ ен ия , м м 12 сут 25 сут 64 сут 99 сут 150 сут 181 сут б) 1,000 1,050 1,100 1,150 1,200 1,250 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м Кр 12 сут 25 сут 64 сут 99 сут 150 сут 181 сут Граница Рис. 4. Смещения глубинных реперов в кровле выработки (а) и изменения коэффициента разрыхления на участках скважины между глубинными реперами (б) на экспериментальном участке Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 257 Состояние выработки на контрольном и экспериментальном участках показано на рисунке 5. а) б) в) Рис. 5. Состояние 7-го северного конвейерного штрека на момент окончания наблюдений на эксперименталь- ном (а, б) и контрольном (в) участках Состояние выработки на экспериментальном участке к мо- менту окончания наблюдений (см. рис. 5а, б) устойчивое. Раз- рушающих деформаций пород на контуре выработки между ра- мами крепи, обрывов анкеров, повреждений и деформации ме- таллических полос, а также несущих элементов металлической крепи на экспериментальном участке зафиксировано не было. Контрольный же участок (см. рис. 5в) был деформирован и нуж- дался в ремонте. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 258 Участок вентиляционного штрека 5-ой северной лавы пл. m4 0 длиной 173 м (рис. 6) при проведении был закреплен ком- бинированной крепью. Выработка проводилась по пласту m4 0 с двухсторонней подрывкой пород с прочностью на сжатие от 15 до 45 МПа, максимальная высота нижней подрывки – 1,7 м. Средняя мощность пласта m4 0 – 1,2 м. Угол падения – 10°. Угольный пласт не склонен к самовозгоранию, не опасен по внезапным выбросам угля и газа, опасен по пыли. Приток воды – до 1,5 м3/ч. Глубина заложения выработки 660 м. Срок служ- бы выработки – 1,9 года. Сечение выработки – арочное. Высота в проходке – 3,44 м, ширина – 5,12 м. Выработка проводилась комбайном 1П110. Средняя скорость проведения – 200 м/мес. Проектная длина штрека 1275 м. Рис. 6. Выкопировка из плана горных выработок по пл. m4 0 Анкера устанавливались в забое в кровлю выработки между рамами под металлическую полосу длиной 3,2 м. В полосе, по шаблону, в соответствии с расстоянием между анкерами были сделаны отверстия, через которые забуривались анкерные штан- ги. При помощи опорных плит полоса прижималась к породам кровли. Расстояние между рядами анкеров по длине выработки Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 259 составляло 0,8 м, а в ряду – 1,0 м. Устанавливалось четыре анкера длиной 2,4 м в кровлю. Расстояние от крайнего анкера в кровле до стенки выработки – 0,9 м. В качестве затяжки применялись деревянные распилы, которыми всплошную затягивали кровлю и бока выработки. Остальная часть выработки была закреплена ме- таллической рамной податливой крепью с плотностью установки 2,0 рамы/м. Графики смещений глубинных реперов и изменения kр на участках между ними в кровле выработки на экспериментальном и контрольном участке представлены на рисунке 7-8. На экспериментальном участке разрушение вмещающего выработку массива началось в боках на 15 сутки наблюдений. Разрушились породы на участке скважины от 0,3 до 0,8 м. В по- следующие 115 суток происходило интенсивное разрыхление по- род на удалении до 1,0 м от контура (kр = 1,1) и перемещение внешней границы ЗРП вглубь массива до 1,4 м (kр на 300 сутки составляет 1,21). Конечный размер ЗНД в боках составил более 2,5 м, смещения боков – 260 мм при среднем значении kр = 1,104. В кровле выработки (рис. 7б) разрушение массива началось на 60 сутки, на удалении 2,3-3,7 м от контура (kр = 1,069). До это- го момента (размер ЗНД 5,0 м) происходили квази-пластические смещения пород на участке 1,0-2,3 м с изменением kр в его пре- делах до 1,009. Среднее значение kр составило 1,020. На 130 сут- ки наблюдений (размер ЗНД = 6,0 м) зафиксировано увеличение протяженности участка скважины с разрушенными породами (2,2-3,8 м) и рост kр в его пределах до 1,117. К 160 суткам (размер ЗНД > 7,0 м) отмечено продолжающееся разрыхление пород на участке 2,2 – 3,8 м и начало разрушения на участке 4,7 – 5,3 м (kр = 1,036). До 300-х суток наблюдений наблюдалось увеличение kр в пределах уже разрушенных участков до 1,153 и 1,110 соот- ветственно, увеличение протяженности второго участка скважи- ны с разрушенными породами (4,3 – 5,9 м) и рост среднего зна- чения kр до 1,049. Конечные смещения контура со стороны кров- ли – 340 мм. В течение всего периода наблюдений происходил плавный прогиб породно-анкерной конструкции (участок 0 – 2,0 м) с изменением kр в его пределах до 1,014. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 260 а) 0 50 100 150 200 250 300 350 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м С м ещ ен ия , м м 15 сут 60 сут 130 сут 160 сут 240 сут 300 сут б) 1,000 1,020 1,040 1,060 1,080 1,100 1,120 1,140 1,160 1,180 1,200 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м Кр 15 сут 60 сут 130 сут 160 сут 240 сут 300 сут Граница Рис. 7. Смещения глубинных реперов в кровле выработки (а) и изменения коэффициента разрыхления на участках скважины между глубинными реперами (б) на экспериментальном участке На контрольной замерной станции (рис. 8) разрушение по- род началось на 7 сутки, на расстоянии 0,3-1,0 м от контура Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 261 (kр = 1,028). При смещениях боков на контуре 32 мм размер ЗНД составляет 2,5 м. В дальнейшем происходил быстрый рост ЗРП вглубь массива, сопровождающийся ростом kр в ранее разрушен- ной зоне: к 15 суткам разрушен участок 0,2-1,3 м (kр = 1,043) при смещениях боков 56 мм; к 190 суткам – 0,1-1,9 м (kр = 1,15) при смещениях боков 222 мм; к 300-м суткам – 0,1-2,3 м (kр = 1,19) при смещениях боков 350 мм. Конечный размер ЗНД в боках превышает 2,5 м, а средний kр = 1,14. В кровле (рис. 8б) на участке с рамной крепью разрушения пород на участке скважины 0,3-1,0 м были зафиксированы на 15- е сутки наблюдений (kр до 1,051 при размере ЗНД = 5,0 м и сме- щениях на контуре 67 мм). Дальнейшие наблюдения показали, что ЗРП увеличивается вглубь массива: к 300-м суткам наблюде- ний разрушенные породы находятся на расстоянии 0,2-3,0 м от контура (kр до 1,22 при размере ЗНД > 7,0 м и смещениях на кон- туре 540 мм). Кроме того, продолжается образование новых ло- кальных зон разрушений: на 240-е сутки – на участке скважины 3,9-4,1 м, а на 300-е сутки – на участке 4,3-5,4 м. Конечный раз- мер ЗНД > 7,0 м, а среднее значение kр = 1,077. Сопоставление характера развития деформаций и разруше- ний на участках выработок с комбинированным и рамным креп- лением позволяет говорить в первом случае о меньшей степени нарушенности вмещающего массива: средние значения kр пород в кровле и боках составляют, соответственно, 1,049 и 1,077; 1,104 и 1,14. Анкерование кровли в выработке позволило создать по- родно-анкерную конструкцию, которая при развитии деформаций в глубь массива практически не разрушается (kр в укрепленной зоне не превысил 1,014 против 1,22 для аналогичного участка по- род в кровле выработки с рамной крепью). Смещения пород кровли и боков при креплении выработки анкерно-рамной крепью в 2,5 и 2,3 раза меньше, чем на кон- трольном участке, где выработка поддерживалась арочной кре- пью. Состояние выработки на контрольном и экспериментальном участках показано на рисунке 9. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 262 а) 0 100 200 300 400 500 600 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м С м ещ ен ия , м м 15 сут 34сут 60 сут 160 сут 190 сут 260 сут 300 сут б) 1,000 1,050 1,100 1,150 1,200 1,250 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м Кр 15 сут 34сут 60 сут 160 сут 190 сут 260 сут 300 сут Граница Рис. 8. Смещения глубинных реперов в кровле выработки (а) и изменения коэффициента разрыхления на участках скважины между глубинными реперами (б) на контрольном участке Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 263 а) б) в) Рис. 9. Состояние выработки при ее проведении на экспери- ментальном участке (а), экспериментального (б) и контрольного (в) участков на момент окончания наблюдений Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 264 Участок конвейерного штрека 5-ой южной лавы уклона пла- ста m4 0 (см. рис. 6) при проведении был закреплен комбиниро- ванной крепью. Рамная крепь КМП-А3/13,8 с шагом установки 0,8 м была усилена четырьмя анкерами в кровлю, которые уста- навливались в забое под металлическую полосу длиной 3,2 м. Глубина заложения выработки 660 м. Срок службы – 2,0 года. Сечение выработки – арочное. Высота в проходке – 3,44 м, ши- рина – 5,12 м. Выработка проводилась комбайном 1П110. Сред- няя скорость проведения – 260 м/мес. Выработка на контрольном участке крепилась металлической рамной податливой крепью с плотностью установки 2,0 рамы/м. Наблюдения проводились в течение 310 суток. Графики смещений глубинных реперов и изменения kр меж- ду реперами в кровле выработки на экспериментальном и кон- трольном участках представлены на рисунках 10-11. Разрушение массива на экспериментальном участке нача- лось в боках и кровле на 35 сутки наблюдений. В боках разруше- ния произошли на участке скважины 0,3-1,3 м. В последующие 275 суток в боках происходит интенсивное разрыхление пород на участке 0,15-1,9 м от контура (kр = 1,10). Внешняя граница ЗРП перемещается вглубь массива на 0,6 м (среднее значение kр на 310 сутки составляет 1,072). Конечный размер ЗНД в боках со- ставил более 2,5 м, смещения боков – 180 мм при среднем значе- нии kр = 1,1. В кровле выработки (рис. 10б) разрушение зафиксировано на удалении 2,4-3,7 м от контура (kр = 1,054 при размере ЗНД = 6,0 м). К этому моменту произошли квази-пластические смещения пород на участке 0-2,4 м на 75 мм с изменением kр в его пределах до 1,006. Среднее значение kр составило 1,013. К 185-м суткам наблюдений (размер ЗНД > 7,0 м, смещения конту- ра – 184 мм) зафиксировано увеличение протяженности участка скважины с разрушенными породами (2,2-3,8 м) и рост kр в его пределах до 1,115. Кроме того, образуется новая локальная зона разрушений на участке 4,7-5,2 м с kр = 1,034. К 310-м суткам про- должается разрыхление пород на участке 2,1-3,8 м (kр = 1,143) и 4,3-5,8 м (kр = 1,074). Среднее значение kр возрастает до 1,04. Ко- нечные смещения контура со стороны кровли – 280 мм. В тече- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 265 ние всего периода наблюдений происходил плавный прогиб по- родно-анкерной конструкции (участок 0 – 2,0 м) с изменением kр в его пределах не более 1,016. а) 0 50 100 150 200 250 300 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м С м ещ ен ия , м м 12 сут 35 сут 65 сут 170 сут 234 сут 262 сут 310 сут б) 1,000 1,020 1,040 1,060 1,080 1,100 1,120 1,140 1,160 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Расстояние до контура, м Кр 12 сут 35 сут 65 сут 170 сут 234 сут 262 сут 310 сут Граница Рис. 10. Смещения глубинных реперов в кровле выработки (а) и изменения коэффициента разрыхления на участках скважины между глубинными реперами (б) на экспериментальном участке Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 266 На контрольной замерной станции разрушение пород в бо- ках и кровле началось на 12 сутки наблюдений. В боках разруше- ния происходили на расстоянии 0,2-1,5 м от контура (kр = 1,044). При этом, смещения боков на контуре составили 49 мм, а размер ЗНД = 2,5 м. В дальнейшем в боках происходил быстрый рост ЗРП от контура вглубь массива, сопровождающийся увеличением kр: к 310 суткам наблюдений – до 1,22 (разрушен участок 0,1- 2,3 м при смещениях боков 260 мм и конечном размере ЗНД в боках более 2,5 м). Средний kр пород в боках составил 1,104. В кровле (рис. 11б) разрушения пород произошли на участке скважины 0,3-1,8 м (kр = 1,1 при размере ЗНД = 4,0 м и смещени- ях на контуре 129 мм). Последующие наблюдения показали, что происходит развитие ЗРП вглубь массива: к 310-м суткам наблю- дений разрушенные породы находятся на расстоянии 0,2-2,3 м от контура (kр = 1,281 при размере ЗНД > 6,0 м и смещениях на кон- туре 440 мм). Среднее значение kр составило 1,073. Сопоставляя характер развития деформаций и разрушений На участке выработки с комбинированным креплением имеет ме- сто меньшая степень нарушенности вмещающего массива (сред- ние значения kр в кровле и боках составляют, соответственно, 1,04 и 1,073) по сравнению с контрольным участком, закреп- ленным рамной крепью (значения kр составили 1,1 и 1,104 со- ответственно). Применение в выработке анкерования кровли позволило со- здать породно-анкерную конструкцию, которая при развитии де- формаций в глубь массива практически не разрушилась (kр в укрепленной зоне не превысил 1,016 против 1,288 для аналогич- ного участка пород в кровле выработки с рамной крепью) и со- хранила достаточную несущую способность. Состояние выработки на контрольном и экспериментальном участках на различных этапах эксплуатации показаны на рисун- ке 12. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 267 а) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Расстояние до контура, м С м ещ ен ия , м м 12 сут 35 сут 65 сут 170 сут 234 сут 262 сут 310 сут б) 1,000 1,050 1,100 1,150 1,200 1,250 1,300 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Расстояние до контура, м Кр 12 сут 35 сут 65 сут 170 сут 234 сут 262 сут 310 сут Граница Рис. 11. Смещения глубинных реперов в кровле выработки (а) и изменения коэффициента разрыхления на участках скважины между глубинными реперами (б) на контрольном участке Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 268 а) б) в) Рис. 12. Состояние выработки при ее проведении на экспе- риментальном участке (а), экспериментального (б) и контрольного (в) участков на момент окончания наблюдений На момент окончания наблюдений состояние выработки на экспериментальном (см. рис. 12 б) участке устойчивое. Разруша- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 269 ющих деформаций пород на контуре выработки между рамами крепи, обрывов анкеров, повреждений и деформации металличе- ских полос, а также несущих элементов металлической рамной крепи на участке с комбинированной крепью за время наблюде- ний зафиксировано не было. Контрольный же участок (см. рис. 12 в) был деформирован и нуждался в перекреплении. Выводы и направления дальнейших исследований. Про- веденные шахтные испытания комбинированной крепи в подго- товительных выработках показали, что расчетные параметры крепи обеспечивает устойчивое состояние выработки. При этом обеспечивается: а) создание вокруг выработки грузонесущей конструкции, максимально использующей природную прочность вмещающих пород. Скрепленная анкерами оболочка выполняет роль крепи и препятствует развитию деформационных процессов во вмещаю- щем массиве; б) снижение в 1,5 раза материалоемкости крепления и уменьшение в 2,3 раза затрат на крепление; в) увеличение до 2-ч раз скорости проведения выработок за счет увеличения шага установки крепи по сравнению с выработ- кой, закрепленной в аналогичных условиях только рамной подат- ливой крепью. Планируется использовать комбинированное крепление на шахте при проведении конвейерных выработок следующего яру- са и монтажных ходков. СПИСОК ССЫЛОК 1. Развитие научных основ повышения устойчивости горных выработок шахт Западного Донбасса. / [ Бондаренко В.И., Ко- валевская И.А., Мартовицкий А.В., Черватюк В.Г.]. – Дне- пропетровск: Лізунов Пресс, 2010. – 390 с. 2. Указания по рациональному расположению, охране и под- держанию горных выработок на угольных шахтах СССР. – ВНИМИ, 1986. – 222 с. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012 270 3. СОУ 10.1.05411357.010:2008. Система обеспечения надежно- го и безопасного функционирования горных выработок с ан- керным креплением. Общие технические требования. – 89 с. 4. Черев Д.А. Выбор параметров рамно-анкерной крепи на ос- нове исследования закономерностей изменения внутренних усилий: автореф. дис. … канд. техн. наук: 225.0022 / Черев Дмитрий Алексеевич. – Екатеринбург, 2004. – 18 с. 5. Методика определения параметров анкерных породо- армирующих систем для обеспечения устойчивости горных выработок: СТП (02070826) (26319481) / Н.Н. Касьян, Ю.А. Петренко, А.О. Новиков, И.Н. Шестопалов и др. – До- нецк-Доброполье, 2010. – 27 с.

Проверка рекомендаций по расчету параметров комбинированной крепи

Репозитарії

Схожі ресурси