авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Параметров двухуровневой анкернойкрепи для поддержания повторноиспользуемых выработок в условиях шахтвосточного донбасса

-- [ Страница 2 ] --

Анализ результатовприведенных в табл. 1 позволяет сделатьвывод, что исключить разрушение боковыхпород даже на глубинах до 100 м невозможно.Глубина анкерования боков выработкинаходится в пределах 2,2-5,2 и более метров.

Большой объем шахтныхизмерений глубины зоны разрушения боковыхпород в зоне влияния очистных работпозволяет сделать вывод, что определяемаяпо выражению (7) глубина начала разрушенияпород в боках соответствуетфактическим данным.

Таблица 1

Глубина разработки, м

Сопротивление крепи, кН/м

Значение,

=0

=1

=

200

18·103

2·102

60

2,2

300

24·103

5·102

70

2,6

400

36·103

9·102

80

3,0

500

44·103

15·102

90

3,2

600

- -

100

3,6

700

- -

110

4,0

800

- -

120

4,4

900

- -

130

4,8

1000

- -

140

5,2

, (7)

где Rсб - прочность пород наодноосное сжатие боковых пород.

Одновременно былоустановлено, что на глубинах, значительнопревышающих , ширина зоныразрушения пород в боках в 2,0-2,5 раза меньшеширины призм сползания, а на глубинах,значительно превышающих,больше их ширины в 1,5-2 раза. Следовательно,если принимать на всех глубинах,превышающих , одинаковыепараметры анкерной крепи в боках и вкровле, то это будет противоречитьреальным процессам, которые развиваются впородах кровли и боках выработки.

По результатам шахтных испытаний повыдергиванию анкерных стержней,установленных в условиях объемного сжатия,усилия выдергивания составляют 60-80кН иобеспечивают удержание призмы сползанияпород в боках выработок. Проведеннымишахтными испытаниями по выдергиваниюанкерных стержней установлено, что длинаанкерных стержней, установленных в бокахвыработок, определяется пределомпрочности пород на одноосное сжатие, азависимость представлена на рис. 3.

 Зависимость длиныанкерного стержня от предела прочностипород на -33

Рис. 3. Зависимость длиныанкерного стержня от предела прочностипород

на одноосное сжатие взоне влияния очистных работ

Параметры анкернойкрепи для повторно используемых выработокв условиях крепких вмещающих пород имеютдва варианта.

Первый вариант - безустановки анкерной крепи в боках вповторно используемых выработках. В этомслучае параметры анкерной крепи в кровлевыработки определяются с учетомприращения пролета выработки от смещенийпород кровли. По результатам моделированияс применением численного метода МКЭ ианализа аналитических расчетных схемполучена зависимость, учитывающаяприращение пролета выработки с учетомсмещения пород кровли для глубин 600-900метров, которая приведена на рис. 4.

 Рис. 4. Зависимостьприращения пролета выработки от величинысмещения Длина-34

Рис. 4. Зависимостьприращения пролета выработки от величинысмещения

Длина анкерного стержня,по действующей методике расчетапараметров анкерной крепи, увеличиваетсяна 10-15 %.

При втором вариантекрепления повторно используемых выработокв боках выработкиустанавливается анкерная крепь спараметрами, приведенными на рис. 3. Этотвариант не требует учета приращенияпролета выработки.

Проведенные шахтныеизмерения и анализ работ другихисследователей показали, что принятыепаспорта крепления повторно используемыхвыработок рамными арочными итрапециевидными крепями являютсянерациональными, имеют высокий показательметаллоемкости и трудоемкости установки.Они нетехнологичны, имеют высокую степеньопасности при извлечении для повторногоиспользования.

Рамные крепипрактически не оказывают требуемогосопротивления смещению кровли, чтоприводит к снижению эффективности ееподдержания стойками усиления.

Анкерная крепьобеспечивает качественный контакт пород икрепи. Анализ состояния расчета параметрованкерной крепи показал, что дляподдержания кровли в подготовительныхвыработках необходимо рассчитыватьпараметры анкерной крепи. К основнымпараметрам следует отнести длину анкеров,общее сопротивление анкерной крепи иплотность расстановки анкеров. Анкернаякрепь формирует в породах кровли породныеслоистые балки, которые обеспечиваютустойчивость выработок.

Скрепленная анкернымистержнями слоистая кровля представляетсобой составную балку, несущая способностькоторой определяется сопротивлениемнижних слоев на растяжение.Предполагается, что момент сопротивлениясоставной балки всегда больше суммымоментов сопротивления отдельных слоев, номеньше момента сопротивления одной балки,имеющей высоту, равную пачке слоев.Проведенные исследования на шахтахВосточного Донбасса и других угольныхбассейнов показали, что слоистые кровлипредставляют многослойные породные балкис числом слоев от 2 до 5, для которыхустойчивая кровельная балка должна иметьтолщину не менее 3,0-3,5метров. Обобщенные зависимости толщиныпородных балок по результатам шахтныхизмерений приведены на рис. 5.

 Рис. 5. Зависимостьтолщины балки от пролета выработки: 1 ряд - -35

Рис. 5. Зависимостьтолщины балки от пролета выработки:

1 ряд - толщинамногослойной балки; 2 ряд - толщинаоднослойной балки

Результаты шахтныхизмерений несущей способностисуществующих видов и типов анкерной крепиуказывают на то, что технологически вбольшинстве выемочных выработок дляприменения анкерных стержней 3,0-3,5 и болееметров необходимо применять составныеанкерные и податливые анкерные стержни. Внастоящее время для крепления выработокшироко используется сталеполимернаяанкерная крепь. По результатам шахтныхизмерений, она имеет несущую способность130-160 кН/м, имеются равнопрочные узлы длясоединения составных анкеров, разработаномножество различных узлов податливости.Проведенные шахтные экспериментыразличных узлов податливости показали, чтоих конструкции сложны в изготовлении илиимеются трудности при их установке.Наиболее надежными в работе являютсягидравлические клапана, разработанные ииспытанные в шахтных условиях, которыеобеспечивают надежные параметрыподатливости анкерной крепи.

Применениедвухуровневой анкерной крепи длякрепления повторно используемых выработокна экспериментальных участках шахтВосточного Донбасса и промышленногокрепления этих выработок на шахтахКузбасса подтверждает эффективностьподдержания пород в кровле и бокахповторно используемых выработок. В отличиеот базовых, на экспериментальных участкахс двухуровневой крепью изменился характердеформирования вмещающих пород, крепьполностью обеспечивала рабочее состояниеисследуемых выработок. После подхода лавык экспериментальным участкам основнуюнагрузку смешащейся кровли воспринималианкера и верхняки анкерной крепи. Смещенияпород кровли и боков со стороны лавыпостепенно возрастали и достигли 250-300 мм.На экспериментальных участках выработки сдвухуровневой анкерной крепью сохранилисьв рабочем состоянии без существенныхдеформаций.

Экспериментальные работы поустановлению степени влияниясталеполимерной анкерной крепи насостояние пород вблизи выработокпроводились в натурных условиях. Наиболеепродолжительные исследования проводилисьна шахтах «Ростовская» и «Дальняя» ОАО«Гуковуголь», а также на шахте «Шерловская– Наклонная»ОАО «Донуголь».

Существующие методикипозволяют в каждых конкретных условияхопределить требуемые параметры крепивыемочных выработок и другие необходимыеспособы и средства поддержаниябесцеликовых повторно используемыхвыемочных выработок. Однако для апробациирассчитанных паспортов крепления повторноиспользуемых выработок необходимопроведение шахтных исследований характераи показателей проявлений горного давлениядля оценки и корректировки принятогопаспорта.

Проведенный комплексисследований показал, что по аналогии спаспортами для рамных крепей на угольныхместорождениях с мощностью пластов вдиапазоне от 0,7-2,5 метра, все паспортакрепления двухуровневой анкерной крепьювозможно объединить в один типовойпаспорт. Предложенный паспорт отвечаеттребованиям, предъявляемым к параметраманкерной крепи в повторноиспользуемыхвыработкахс учетом величин смещенияпород в кровле и боках,коэффициентов по обрушаемости иустойчивости, а также ширины пролетавыработки. Рекомендации типовых паспортовкрепления повторно используемых выработокприведены в табл. 2, 3.

Схема обоснованияпаспортов крепленияповторно-используемых

выработок

Таблица 2

Типизация горно-геологических игорнотехнических условий отработкипологих угольных пластов

Крепи

Типовыепаспорта

с учетом характера и показателейпроявлений горного давления, мощностипласта m=07-2,5 метра, ширины выработки до 6метров, смещения вмещающих пород вокругвыработки, глубины от поверхности, свойствпород кровли, определяющих их устойчивостьи обрушаемость

рамные, анкерные, комбинированные

1.

2.

Форма выработки

Плоская кровля при мощности непосредственнойкровли непревышающей0,3-0,4 м;

3

Арочная

при мощностинепосредственной кровли более 0,3-0,4 м

Легкообрушаемая кровля

СопротивлениепосадочнойкрепиRкр =1200-1300 кН/м

Труднообрушаемая кровля

1.Сопротивление посадочной крепи

Rкр =2000-2200 кН/м;

2. Сопротивлениепосадочной крепи

Rкр =1200-1300 кН/м иусиливающая крепь с сопротивлением Rcт=800кН/м;

3. Сопротивлениепосадочной крепи

Rкр =1200-1300 кН/м сприменением принудительногообрушения

Схемы паспортакрепления повторно-используемых выработок

и установки усиливающейкрепи

Таблица 3

а)

б)

в)

г)

д)


Схема паспортаподдерживания

выработки, закрепленнойанкерной крепью:

а) - первыйпериод;

б) - второйпериод

в) - третийпериод;

г) - четвертый период;

д) - пятыйпериод

Сравнительный расчетпоказателей при проведении и поддержаниивыработок по рекомендованным паспортам сбазовыми в тыс. руб./м в ценах 1991 годаприведен в табл. 4.

Таблица 4

Наименование

Затраты на проведение икрепление

Затраты на поддержание

Затраты на ремонт

Общаястоимость выработки

работа

материалы

работы

материалы

Базовый санкерной крепью

6,5 4,5 6,9 5,8 4,9 28,6

Паспорт сдвухуровневой анкерной крепью

6,5 4,5 8,0 4,5 0,8 24,3

Заключение

В результате выполнения комплексалабораторных, шахтных и аналитическихисследований разработаныгеотехнологические принципы креплениягорных выработок на всех стадиях еесуществования - от проведения доповторного использования, при этом любаяосновная крепь выемочной выработкиусиливается дополнительной податливойанкерной крепью с длиной анкерного стержня3,0 и более метров, параметры которойоснованы на всестороннем изучениинапряженно-деформированного состоянияслоистого массива, оценке его собственнойнесущей способности и условийвзаимодействия с крепью. Это позволилорешить научно-техническую задачуобеспечения устойчивостиподготовительных выработок прибесцеликовой отработке тонких пологихпластов при современных темпах подвиганияочистных и подготовительных забоев.

Основные научные и практическиерезультаты заключаются в следующем:

- установлено, чтонесущая способность кровельной слоистойпородной толщи, прошитой анкерной крепью,зависит от величины смещений на моментустановки анкерной крепи и в интервалевеличинсмещений50-200 мм уменьшается соответственно на 10-60%;

- установлено, чтоширина призм сползания деформированныхпород в боках повторно используемыхвыработок определяется глубинойрасположения выработки и составляет 2,2-5,2метра;

- получена зависимостьприращения пролета повторно используемыхвыработок от величины смещения породкровли;

- установлено, чтодвухуровневая анкерная крепь с длинойанкерного стержня 3,0 метра и более,определяемая прочностью пород и пролетомвыработки, с усилием закрепления 130-160 кНобеспечивает устойчивое состояниеповторно используемых выработок,находящихся в зоне влияния очистныхработ;

- установлено, чтоподатливая анкерная крепь второго уровняглубокого заложения с длиной анкерногостержня 3,0 и более метров в сочетании сосновной анкерной крепью предохраняетпороды кровли от неуправляемого процессаразвития деформаций, замедляет процессразрушения кровли, и в сочетании сусиливающими подпорными стойками иохранными конструкциями обеспечиваетбезремонтную эксплуатацию повторноиспользуемых выработок;

- разработан единыйпаспорт крепления повторно используемыхвыработок, определяющийпоследовательность установкисталеполимерной анкерной крепи и первого ивторого уровня с учетом прочностивмещающих пород, пролета выработки икоэффициентов обрушаемости иустойчивости;

- установлено, чтосуществующие соединения составныханкерных стержней, элементы податливости,отвечают требованиям для применениядвухуровневой сталеполимерной анкернойкрепи для крепления повторно используемыхвыработок.

Научные результатыдостаточно полно опубликованы в следующихработах:

1. Привалов А.А.,Сухарникова В.А., Евстратова А.В.Напряженное состояние пород вблизи горныхвыработок // Горныйинформационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ, 2003. - № 5. - С. 110-113.

2. Титов Н.В., Розенбаум М.А., ПриваловА.А. Работоспособность механизированныхкомплексов в условиях отработки тонкихугольных антрацитовых пластов. - Ростовн/Д.: Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион, 2006. – 65 с.

3. Титов Н.В., Привалов А.А., Турук Ю.В.Пути повышения эффективности разработкитонких и средней мощности пологихантрацитовых пластов. - Ростов н/Д: Изв.вузов. Сев.-Кавк. регион, 2006. - 195с.

4. Привалов А.А., Савченко Е.С.,Привалов А.А. Состояние массива породвблизи выработок, закреплённых рамнойкрепью, проводимых буровзрывным способом.Перспективы развития Восточного Донбасса:Меж. вуз. сб. науч. тр. - Новочеркасск, 2009. - С.98-108.

5. Привалов А.А., СавченкоЕ.С., Привалов А.А. Влияние крепи боковвыработки на устойчивости пород кровли /Перспективы развития Восточного Донбасса:сб. науч. тр. –Новочеркасск, 2009. – С. 88-98.

6. Привалов А.А. СавченкоЕ.С. Способы установки крепи усиления ввыработках с анкерной крепью.Депонированная рукопись №740/02-10 от 05.10.2009 //Горный информационно-аналитическийбюллетень. - №2. - 2010.

7. Привалов А.А. СавченкоЕ.С. Современные способы борьбы с пучениемпочвы в подготовительных выработках.Депонированная рукопись №741/02-10 от 05.10.2009 //Горный информационно-аналитическийбюллетень. - №2. - 2010.


ПРИВАЛОВ АлександрАлександрович

Обоснование параметровдвухуровневой анкерной

крепи для поддержанияповторно

используемыхвыработок

в условиях шахтВосточного Донбасса

Автореферат

Подписано впечать

Формат 60-84 I 16 Бумагаофсетная.

Печать цифровая. Услпеч. л. 1,13. Тираж 100 экз. Заказ № _____

Отпечатано в ИД«Политехник» 346428,

г. Новочеркасск, ул.Просвещения, 132 Тел, факс (863-5) 25-53-03



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.