Введение к работе
Актуальность темы исследований. Повышение эффективности подземной разработки, улучшение условий труда и безопасности работ, рациональное использование недр невозможно без широкого применения перспективных видов крепи горных выработок. Из современной теории оптимальных решений следует, что временная экономия в дальнейшем способна обернуться значительно большими экономическими потерями и наоборот. Так, стоимость поддержания сопряжений, эксплуатационные затраты на их ремонт зачастую превышают затраты на их возведение. Безремонтное поддержание горных выработок может быть достигнуто за счет правильного научно обоснованного выбора вида крепи и ее параметров.
Безремонтное поддерйание горных выработок в усложняющихся условиях их эксплуатация может быть достигнуто применением как новых видов, так и комбинированных крепей, в том числе - анкерной крепи. Анализ имеющегося опыта показывает, что причинами, снижающими надежность поддержания горных выработок анкерной крепью,являются недостатки технологии установки анкеров^и несоответствие параметров крепи горно-геологическим условиям вследствие недостаточной достоверности прогнозных данных о параметрах крепи.
Недостатки и недочеты технологий, допускаемые непосредственно при установке анкеров, хотя и устранимы, но трудно контролируемы, а ошибки и просчеты, возникающие на стадии проектирования и расчета параметров крепи вследствие отсутствия надежных прогнозных данных,устранить значительно труднее, поэтому они могут явиться главной причиной разрушения выработок. В соответствии с изложенным разработка новых перспективных видов анкерной.крепи с регулируемыш параметрами, методики расчета их параметров и механизации возведения являются весьма актуальными для горной промышленности.
Настоящая работа является итогом исследований автора, выполненных в соответствии с тематическими планами ЩЖТБ АО "Массагет" в 1984-1994 г.г.
Целью работы является повышение надежности крепления горных выработок трубчатыми гидрораспорными анкерами на основе установления закономерностей взаимодействия системы "анкерная крепь -массив".
Основная идея работы заключается в управлении несущей спо-
собностью анкерной крепи путем соответствия режимов ее возведения горнотехническим условиям месторождения.
Методика исследований. Использовался комплексный метод исследований, включающий научный анализ теории и практики анкерного крепления горных выработок, теоретические исследования, эксперименты в лабораторных и производственных условиях, натурные измерения, теоретическое обобщение результатов экспериментов, производственные испытания установленных параметров и режимов работы разработанного оборудования, сравнительный технико-экономический анализ испытанных вариантов технологии.
Защищаемые научные положения:
расчет основных элементов анкерной крепи требует знания механической характеристики горных пород и величины воспринимаемой ими нагрузки в единой системе "анкерная крепь - породный массив";
из всей совокупности горно-геологических и производственных факторов, могущих оказать влияние на силовые характеристики гидрораспорных трубчатых анкеров, определяющими являются полнота контакта поверхности анкера и шпура, характеристики закрепляемых горных пород (крепость и трещиновагость), длина замковой части анкера, а также установочное давление жидкости;
устойчивость гидрораспорной трубчатой анкерной крепи обеспечивается ее способностью сохранить свое рабочее состояние при непредусмотренных внешних воздействиях;
в обеспечении стабильной работы гидрораспорного трубчатого анкера основную роль играет равномерный его распор в шпуре при возведении крепи, что обеспечивается определенной технологией его изготовления и параметрами установки.
Научная новизна работы состоит:
в установленных основных теоретических положениях работы гидрораспорных трубчатых анкеров совместно с закрепляемым массивом;
в установлении зависимости несущей способности гидрораспорных трубчатых анкеров от установочного давления воды, диаметра шпура и трубы,из которой сделан анкер, длины замковой части, коэффициента трения между породой,где устанавливается анкер, и трубой;
в разрвботке неразруаащего метода определения несущей способности гидрораспорных трубчатых анкеров и предложенной аналитической зависимости для его реализации;
в разработке рекомендаций по управлению параметрами податливого анкера.
Практическая ценность. Создана методика расчета и прогнозиро-
вания параметров гидрораспорной трубчатой анкерной крепи. Разработаны конструкция гвдрораспорных трубчатых анкеров и устройства для их установки. Обоснована и предложена технология изготовления анкеров и их возведения с соответствующими параметрами. Разработаны новые технические решения в конструкции анкеров и средства механизации их возведения, обеспечивающие повышение эффективности работ по креплению горных выработок.
Обоснованность и достоверность научных положений, зыводов и результатов подтверждается:
- соблюдением преемственности в отношении научных положений,
выводов и рекомендаций, полученных учеными предшественниками и
апробированных в процессе многолетнего применения в сфере науки
и производства;
использованием совокупности экспериментально-аналитических методов исследований, апробированных методов моделирования, натурных измерений, наблюдений непосредственно на производстве;
анализом большого объема информации (статистики, экспериментальных данных) о использованием математических методов и привлечением для их обработки ЭВМ;
удовлетворительной сходимостью (75-85$) результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными лабораторных опытов и натурными измерениями при ведении горных работ в различных горно-геологических условиях.
Реализация результатов работы. По результатам исследований АО "Массагет" освоило серийный выпуск гидрораспорных трубчатых анкеров.Разработанная технология изготовления этих анкеров закуплена СУБР~ом, ВНИИ-І, ИГД им.Скочинского, а также освоена АО "Жезказганцветмет".
Экономический эффект от использования этих анкеров на предприятиях цветной металлургии Казахстана составляет по ценам 1991г. 424 тыс.рублей в год.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзных научно-технических конференциях в НИИГРИ (Кривой Рог) 1986 и 1988 г.г., Всесоюзной научно-технической конференции во "ВНИИцветмете'ЧУсть-Каменогорск) 1990г., Всесоюзной научно-технической конференции в"ДЕИПИцветмете"(Жезказган) 1991г. и ряде других семинаров и конференций.
Дубликации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ, в том числе 13 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 138 страниц машинописного текста, 29 рисунков, II таблиц и список использованной литературы из 74 наименований.