Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Утиралов Олег Александрович

Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок
<
Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Утиралов Олег Александрович. Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.22.- Новосибирск, 2005.- 153 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/646

Содержание к диссертации

Введение

1 Анализ и опенка эффективности технологии проведения и крепления подготовительных выработок угольных шахт

1.1. Анализ современного состояния технологии проведения и крепления подготовительных выработок угольных шахт

1.2 Анализ технологии крепления подготовительньгх выработок анкерами

1.3 Анализ особенностей работы анкерных крепей в подготови- тельных выработках шахт Кузбасса

1.4 Обоснование актуальности разработки и внедрения технологии поэтапного проведения и крепления подготовительных выработок

1.5 Выводы 29

2 Разработка технологии поэтапного проведения и анкерного крепления подготовительных выработок

2.1 Обоснование технологических и технических решений для разработки технологии поэтапного проведения и анкерного крепления подготовительных выработок

2.2 Конструирование технологической схемы проведения и поэтапного крепления анкерами горных выработок

2.3 Выводы 49

3 Экспериментально-аналитические исследования механических и технологических свойств минерального закрепителя анкеров

3.1 Анализ механических свойств минерального закрепителя анкеров

3.2 Стендовые лабораторные испытания анкерной крепи с минеральным патронированным закрепителем анкеров

3.3 Разработка математической модели деформирования системы «анкер - закрепляющая втулка - шпур

3.4 Выводы 73

4. Исследование процессов взаимодействия временной анкерной крепи с постоянной крепью и природным массивом горных пород

4.1 Обоснование алгоритма расчета параметров напряженно-деформированного состояния углепородного массива при поэтапном анкерном креплении подготовительных выработок

4.2 Закономерности взаимодействия анкеров с углепородным массивом

4.3 Разработка методики прогноза смещений пород кровли подготовительной выработки при поэтапном ее проведении и анкерном креплении

4.4 Оценка адекватности расчетных и фактических смещений пород кровли при поэтапном проведении и креплении подготовительных выработок

4.5 Выводы 104

5 Шахтные исследования технологии проведения и поэтапного крепления анкерами подготовительных выработок

5.1 Методика проведения шахтных экспериментальных исследований

5.2 Выбор и характеристика экспериментального участка 109

5.3 Прогноз результатов шахтных исследований технологии поэтапного крепления анкерами подготовительных выработок

5.4 Разработка и обоснование параметров и области применения технологических схем поэтапного крепления устойчивой кровли горных выработок с использованием анкерных крепей и рекомендаций к их параметрам

5.5 Выводы 130

Заключение 133

Список использованных источников 136

Приложения 149

Введение к работе

Широкое внедрение на шахтах России высокопроизводительных технологических схем выемочных участков с использованием современного, в том числе импортного оборудования, требует проведения подготовительных выработок большого поперечного сечения (до 24м2), с присечкой породы до 50%, увеличения количества подготовительных выработок, обеспечивающих работу комплексно-механизированного забоя (КМЗ). При реализации на шахтах этих требований снизились темпы проведения выработок и воспроизводства готовых к выемке запасов угля.

Основной причиной снижения темпов проведения выработок большого поперечного сечения является увеличение продолжительности крепления пород кровли и боков подготовительных выработок. Одним из направлений снижения затрат времени на установку крепи является разделение во времени и пространстве в подготовительном забое процессов возведения временной и постоянной крепи. Положительный опыт поэтапного проведения и крепления выработок накоплен при строительстве капитальных выработок и тоннелей.

Возможность применения технологии поэтапного проведения и крепления в пластовых подготовительных выработках угольных шахт сдерживается отсутствием положительных результатов научных исследований и методики обоснования параметров временной анкерной крепи, обеспечивающей устойчивое и безопасное состояние пород кровли в зоне работы проходческого комбайна.

В этой связи актуальной является задача разработки технологии поэтапного проведения и крепления подготовительных выработок посредством использования в качестве временной анкерной крепи разных типов для повышения темпов проведения выработок при обеспечении безопасных условий труда.  

Анализ технологии крепления подготовительньгх выработок анкерами

В последнее время расширяется область применения простой и эффективной анкерной крепи. В отличие от рамной крепи, которая устанавливается без предварительного распора, а следовательно, вступает в работу после некоторой деформации пород в кровле и боках выработки, анкерная крепь выводится на предварительное силовое взаимодействие непосредственно в процессе монтажа, что в значительной степени повышает эффект устойчивости закрепляемой выработки/47, 71, 72, 74, 96/. С помощью анкерной крепи обеспечивается взаимодействие отдельных слоев пород в кровле выработки посредством «сшивки» или «подшивки» отдельных слоев пород в своде горной выработки.

По сравнению с обычными подпорными конструкциями анкерная крепь имеет следующие преимущества: - снижение удельного расхода материалов на крепление выработок; - уменьшение поперечного сечения выработки вчерне по сравнению с рамной крепью на 18-25%; - сокращение доли ручного труда за счет механизации всех операций процесса іфепления. Из горно-геологических условий и прш-щипа взаимодействия анкерной крепи с массивом выделяют три основные схемы анкерования /132, 133/: 1) Первая схема применяется для слоистых пород (метод «сшивки»). Слои породы, скрепленные анкерами, работают как единая балка. Цилиндрическая жесткость «сшитых» слоев значительно больше отдельно взятых, что обеспечивает повышение устойчивости пород кровли; 2) Вторая схема (метод «подшивки»). Расслоенные породы кровли посредством анкерных стержней прикрепляются к монолитному вышележащему слою, таким образом, предотвращая обрушение нижних слоев; 3) Третья схема используется как предупреждающая или страхующая от отдельных случайных выпадений кусков из массива, состоящего из прочных, но трещиноватых пород. Сущность схемы состоит в создании в кровле выработки предварительно напряженной породной плиты.

На современном этапе развития угольной промышленности наиболее широко применяется сталеполимерная анкерная крепь, которая обеспечивает повышение темпов проведения выработок за счет технологичности возведения и сокращения затрат на доставочные работы. Кроме того, в выработках, закрепленных анкерной крепью, значительно снижаются удельные затраты на ре-монтно-восстановительные работы и возведение дополнительной крепи усиления /39, 45, 46, 49, 66, 75, 78, 100, 103/. Достаточный производственный опыт проведения, охраны, поддержания и обеспечения устойчивого состояния горных выработок накоплен вне зон геологических нарушений, зон повышенного горного давления (ЗПГД) /24, 31, 37, 45, 70, 82, 99, 106, 116, 122, 124-127/.

Однако в зонах повышенного горного давления, дюъювоктивных и пли-кативньгх геологических нарушений, потеря устойчивости подготовительных выработок, обусловленная повышенным горным давлением со стороны вмещающих пород /92, 93, 115, 116/, приводит к росту травматизма, частым остановкам забоя и, как следствие, снижению интенсивности угледобычи (таблица 1.1).

Анализ состояния горных выработок, проведенный на шахтах ЗАО «УК «Южкузбассуголь», показал, что одним из основных факторов, вызывшоших потерю устойчивости подготовительных выработок, приводящих к обрушению вмещающих пород, является интенсивность трещиноватости и ориентировка основных систем трещин относительно элементов выработки. Направление движения подготовительных забоев относительно систем природных и техногенных трещин в значительной мере влияет на устойчивость боков и кровли, а также темпы проведения выработок /19, 24, 32, 39, 46, 48, 52, 62, 66, 99/.

В угольной промышленности анкеры распорного типа вытесняются анкерами на полимерной основе с химическим закреплением стержней. В 1985г. объем применения сталеполимерных анкеров составлял 25%, а в 1998г. вырос до 60% от общего объема применения анкерной крепи. Широкое применение анкеров с химическим закреплением способствовало снижению травматизма от обрушений пород кровли. Так, например, на ЗАО "Распадская" в Кузбассе анкерная крепь с химическим ампульным закреплением применяется с конца 1995г. В настоящее время объем ее внедрения приблизился к 100% от общего объема выработок, закрепленных анкерной крепью.

Хорошее состояние выработок имеет место в основном при кровлях устойчивых и средней устойчивости без проявлений осложняющих факторов. Эксплуатация выработок, закрепленных анкерами, в более сложных условиях нередко приводила к необходимости их ремонта и усилению металлической рамной или арочной крепью. В 1995 г. объем перекрепления выработок, закрепленных ранее анкерной крепью с механическим закреплением замка, составил 2,2 км.

При перекреплении в основном использовались крепи ИІЖ, СВП в сочетании с деревянными стойками и реже арочная крепь. На шахтах и рудниках в больших объемах применяют анкерную крепь с закреплением стержней вяжущими составами, имеющими различную основу: эпоксидную, карбомидную, фенолоформальдегидную, шлакосиликатную, фосфорогштсовую, полиэфир-полиуретановую. Исследованиями установлено, что в зависимости, в первую очередь, от характеристик вмещающих пород адгезия вяжущих со стенками шпура и стержнем может изменяться в большом диапазоне.

Представляет интерес опыт крепления горных выработок сталеполимер-нымн анкерами на рудниках Талнаха ОАО «ГМК «Норильский никель» /50/. В 1997 г. на рудники была поставлена партия ампул-патронов типа 3SF фирмы «Карбо-Тех» (Германия). Ампул-патроны изготовлены из прочной полиэтиленовой оболочки с отдельными камерами для клеящего состава и отвердителя. Клеящий состав содержит ненасыщенную полиэфирную смолу, стирол и минеральный наполнитель. Отвердителем является органическая перекись. Диаметр ампулы 28мм, длина 770мм, масса 900г. Сталеполимерные анкеры устанавливали в горизонтальные и вертикальные шпуры диаметром 34мм. Зафиксировано, что общее время, необходимое на установку одного СПА, составляло 100-150С. Хорошая вязкость полимерного состава практически предотвращала его вытекание из вертикальных шпуров.

Конструирование технологической схемы проведения и поэтапного крепления анкерами горных выработок

Крепление кровли анкерной крепью по технологии поэтапного крепления производится в два этапа: на первом этапе крепление обнаженной кровли производится временной крепью; на втором этапе на определенном расстоянии от забоя возводится постоянная анкерная крепь. Длина участка выработки с креплением кровли временной крепью и соответственно величина отставания постоянной крепи от забоя зависят от устойчивости пород кровли.

Последовательность возведения временной и постоянной анкерной крепи зависит от принятой технологии проведения подготовительных выработок и в общем случае производится в следующем порядке. После подвигания забоя выработки на длину проходческого цикла, определяемую паспортом крепления кровли не более двойного шага установки крепи, под защитой анкерной крепи, установленной в предыдущем цикле, производится бурение шпуров и установка анкеров временной крепи первого ряда (рисунок 2.3 а). Бурение осуществляется ручной переносной установкой типа "Wombat". Сначала забурником производится оформление шпура на глубину до 1,0 1,3 м, затем шпур бурится на требуемую глубину. В шпур помещается необходимое количество патронированного закрепителя, который досылается до забоя шпура анкерным стержнем с надетой спецшайбой и накрученной гайкой. После выдержки необходимого времени на схватывание закрепляющего состава закручивается до упора гайка с осевым усилием не менее 10 кН. После установки первого ряда временной крепи из-под его защиты производится установка второго ряда.

Постоянная крепь возводится под защитой временной. Кровля перетягивается решетчатой затяжкой, которая устанавливается на оба ряда анкеров временной крепи и фиксируется сферическими подхватами на анкерных стержнях второго (последнего) ряда предыдущего цикла. На второй (крайний от забоя) ряд анкерных стержней текущего цикла подхваты не устанавливаются, этот ряд служит временной крепью для следующего проходческого цикла.

Анкерные стержни временной крепи в дальнейшем используются как элемент постоянной анкерной крепи. В состав постоянной крепи, кроме установленного анкерного стержня временной крепи, входят решетчатая затяжка, сферический подхват (опорная плита), шайба, гайка (рисунок 2.3 б). При увеличении нагрузки со стороны пород кровли выше несущей способности спецшайбы (гайки) временной крепи, происходит ее деформация и в процесс нагружения включаются элементы постоянной крепи.

Применение технологии поэтапного крепления горных выработок комбинированной анкерной крепью возможно не во всех горно-геологических условиях.

В зонах ПГД, повышенной трещиноватости и обводненности крепление кровли должно производиться постоянной анкерной крепью при минимальном обнажении кровли, так как в этих условиях возможно быстрое деформирование кровли на большую высоту.

Технология ведения работ в проходческом цикле при креплении следующая. Для удобства анкерования кровли, крепления боков, монтажа монорельсовой подвесной дороги и безопасности ведения работ первоначальная высота выработки принимается равной 2,5-3,0 м на расстоянии 100-120 м от поверхности проходческого забоя, затем производится подрубка почвы до проектной высоты выработки.

Цикл по проходке начинается с выемки первой заходки шириной, равной или больше половины ширины всей выработки, и длиной не более двух шагов крепления. Затем комбайн отгоняется от забоя и обесточивается. Из-под защиты крайнего анкерного ряда, закреплённого в кровлю призабойного пространства выработки (временная крепь предыдущей заходки) пикой длиной 3,0 м проговодится тщательная оборка кровли, боков и поверхности забоя. Устанавливается временная крепь, состоящая из анкеров АСМ-3 длиной 2.4 м, в количестве, требуемом паспортом крепления, устанавливаемых в кровлю выработки под специальную шайбу 70 70x3 мм без металлической решётки в два ряда (рисунок 2.4). Бурение шпуров для установки анкеров производится под защитой крайнего анкерного ряда с помощью бурильной установки в три этапа: сначала с помощью забурника длиной 0,6 м производится бурение шпура диаметром 27 мм и длиной 0,5 м; затем штангой длиной 1,6 м шпур бурится на длину до 1,5 м и далее штангой длиной 2,5 м разбуривается до проектной длины 2,3 м. Необходимая длина шпура проверяется буровой штангой. В пробуренный шпур вставляются 2 ампулы ЗАМП, предварительно затворенных в воде, и досылаются при помощи досыльника или анкера в забой скважины. После досылки ампул стержень анкера с шайбой, гайкой и адаптером помещают в буровую установку, включают станок и поступательно-вращательным перемещением стержня разрушают ампулы, перемешивают их состав и досылают анкер до забоя сквалшны.

После установки в первой заходке требуемого количества анкеров временной крепи в кровлю выработки производится затяжка гаек на анкерах с усилием прижатия в соответствии с требованиями отраслевой инструкции [49, приложение 7]. Затем из призабойного пространства убирается бурильная установка и производится выемка второй заходки шириной, обеспечивающей проектную ширины выработки, и длиной не более двух шагов крепления. Аналогично технологии, описанной выше, производится процесс крепления второй заходки временной крепи (рисунок 2.4).

Стендовые лабораторные испытания анкерной крепи с минеральным патронированным закрепителем анкеров

Стендовые лабораторные испытания анкерной крепи с минеральным патронированным закрепителем анкеров (ЗАМП) проводились для определения физико-механических свойств ЗАМП, имеющего следующий состав: ПЦ - чернореченский портландцемент М500 - 50%; щ ГГРЦ - пашийский гипсоглиноземистый М400 — 50%; Na2C03 — сода кальцинированная — 1,0% от общей массы цементов. Анкерные крепи испытьгвались на разработанном по чертежам автора в ОАО «Сибсельмаш» стенде, установленном в лаборатории технического контроля, и іщедставляюшим собой искусственный шпур, имеющий специальный про-фшгь реального шпура. Несущая способность крепи считается удовлетворитель ной, если крепь выдерживает через 30 минут после начала твердения смеси на грузку не менее 100 кН. В результате лабораторных испытаний было установлено, что после длительного хранения (более 1 года) смеси утратили необходимые ка чества. Поэтому, было принято решение просроченные патроны рассыпать, смесь размолоть заново испытания провести с вновь изготовленными патронами. Па раметры испытаний ЗАМП приведены в таблице 3.5, а результаты испытаний приведены на рисунках 3.4-3.8. Результаты испытаний анкеров с ЗАМП из смеси №11 (рисунок 3.4) ста-бильны и удовлетворительны, кроме одного испытания со временем замачивания 17 с, когда несущая способность крепи составила 66 кН. При времени замачивания 13-15 с несущая способность крепи превышает 145 кН, при этом разрушение стержня анкера начинается раньше разрушения втулки. Смесь №12, изготовленная в ггоопорциях смеси №11, дала в лабораторных испытаниях неудовлетворительные результаты: большой разброс по прочности, малый коэффициент расширения. По-видимому, при помоле смеси №12 использовалась сода плохого качества, что подтверждается темным цветом смеси (значительно отличаются от цвета смеси №11). Тонкость помола (2% на сите №008) также недостаточна. Тем не менее, испытания в искусственном шпуре крепи на основе смеси №12 дали удовлетворительные результаты (рисунок 3.5).

Эксперименты со смесями из свежих цементов в ноябре 2004 г были продолжены. Смеси № 14, 15 и 16 были изготовлены в пропорциях: по 1 части портландцемента, ГГРЦ и 1 % от общей массы соды. Проведены шесть испытаний крепей на основе смесей №14, 15 и 16 (по два испытания на каждую смесь). Несущая способность во всех опытах составила 140 кН (рисунки 3.6 3.8).

Пригодность смеси для изготовления патронов с минеральным закрепителем определяется в настоящее время по результатам лабораторных исгштаний. Считается, что пригодная смесь должна иметь при 30-минутной выдержке после начала схватывания предел прочность при сжатии 10,0 МПаи коэффициент расширения 1% при В/Ц=28%.

Сравнение результатов лабораторных стендовых испытаний показывает, что отсутствует корреляция между лабораторными характеристиками и значениями несущей способности анкеров крепи в искусственном шпуре.

Определить необходимые характеристики (прочность, время схватывания, коэффициент расширения) смесей стандартными методами для В/Ц меньше 25% практически невозможно, так как смеси с таким В/Ц не обладают достаточной пластичностью, из них нельзя сформировать экспериментальные образцы. Активированная (просушенная при ПО С и заново перемолотая) смесь №11 дала хорошие результаты в стендовых испытаниях при времени замачивания 15 сек. Измерения В/Ц для активированной смеси №11 дали следующие результаты: - время замачивания 15 с - В/Ц не превышает 18 %; - время замачивания 20 с - В/Ц изменяется в пределах от 19 до 20 %; - время замачивания 25 с - В/Ц не более 24 %. Для смесей №14Д5Д6 при замачивании в течение 15 с соотношение В/Ц =20%, при 20 с - В/Ц=21%, при 25 с - ВЛД=24 25 %. Лучшие результаты стендовых испытаний получены при времени замачивания от 12 до 15 с, то есть для водоцементного соотношения не более 20%. При лабораторных испытаниях обеспечить В/Ц=20% не удалось, поэтому были разработаны устройства, обеспечивающие твердение смеси в условиях, имитирующих реальные.

Для определения гидростатического давления, возникающего при твердении смеси в замкнутом объеме, использовались два устройства, представляющие собой цилиндрические оболочки с массивными завинчивающимися днищами. Размеры первой оболочки: длина — 110мм, внутренний диаметр — 40мм, толщина стенки - 2мм; для второй оболочки: длина - 90мм, внутренний диаметр - 30мм, толщина стенки 0,5мм. Значительные различия в толщине стенок оболочек позволяют оценить погрешность, которую вносит радиальное смещение стенки в величину определяемого давления. На оболочки наклеивались тензодатчики для измерения окружных деформаций оболочек, возншсаюших в результате действия давления на стенки оболочек.

Давление в цилиндре обусловлено расширением смеси. Характерно, что процесс твердения сопровождался повышением температуры более чем на 20С и выделением газа. В смеси №11 через один час после начала твердения давление повышалось до 5,0 МПа. Одновременно с измерениями давления были проведены измерения коэффициентов расширения.

Для теоретических оценок напряжений во втулке необходимо знать модуль упругости материала смеси. В результате измерений деформации и напряжений при изменении последних от 0 до 20,0 МПа получено значение модуля упругости Ев=1х104 МПа.

Измерения проводились над образцами из смеси №14 через 2 часа после начала твердения. При этом разрушающая удельная нагрузка оказалась равной 26,8 МПа. 3.3 Разработка математической модели деформирования системы «анкер - закрепляющая втулка - шпур» Стальной анкер представляет собой стержень из арматуры периодического профиля диаметром d0 = 20мм. Нормативное сопротивление растяжению і?да равно, согласно [6, 98, 105], для арматуры класса А-ІП - 400,0 МПа, модуль упругости Es- 2х Ю5 МПа.

Для правильной интерпретации результатов стендовых испытаний анкерной крепи необходимо оценить смещение узла крепления анкера к растягивающему устройству. Смещение состоит из удлинения анкера, прогиба плиты растягивающего устройства и смещения втулки.

Закономерности взаимодействия анкеров с углепородным массивом

В процессе моделирования изучалось распределение вертикальных и горизонтальных напряжений и смещений по длине анкера и ширине выработки. Установлено, что влияние анкера распространяется в породных слоях в пределах круга диаметром 2,0 м (см. рисунок 4.3).

Наиболее интенсивное влияние на вертикальные напряжения по ширине выработки оказывается непосредственно под шайбой и на расстоянии 0,5м от анкера, дополнительные напряжения только от анкеров составляют 5-6%

На расстоянии 0,6-0,5м от анкера в кровле пласта возможно возникновение растягивающих напряжений при распоре анкера. Характер распределения вертикальных и горизонтальных напряжений и смещений от оси анкера приведен на рисунке 4.5.

Характер распределения вертикальных и горизонтальных напряжений и смещений по оси анкера приведен рисунке 4.6. При длине анкера 2,4 м, распоре 120кН, длине закрепления 0,5м, установлено, что между шайбой и закрепленной частью анкера увеличиваются сжимающие вертикальные и горизонтальные напряжения (рисунок 4.65а,б). Вертикальные и горизонтальные смещения пород кровли максимальные под шайбой, затем резко снижаются в пределах закрепленной части и плавно в пределах закрепленной части (рисунок 4.6, в,г).

Графики распределения вертикальных и горизонтальных напряжений и смещений по длине анкера Для исследования процессов и установления закономерностей взаимодействия анкеров с массивом горных пород проведены комплексные исследования методом компьютерного моделирования на ЭВМ. Всего было проведено 318 экспериментов с варьированием данных, приведенных в таблице 4.1.

В результате моделирования варьировались все факторы, указанные в таблице 4.1. Выявлено существенное влияние следующих факторов: глубины разработки, предела прочности пород кровли при сжатии и растяжении, распора анкера, длины закрепленной части анкера.

Влияние глубины разработки на характер и взаимодействие анкеров с углепородным массивом проявляется следующим образом (рисунок 4.7а,б). При увеличении глубины разработки смещения пород кровли увеличиваются почти линейно до глубины 600м, а затем стабилизируются, интенсивность вертикальных смещений составляет 1-2мм на 100м глубины.

Увеличение предела прочности при сжатии приводит к уменьшению вертикальных смещений пород кровли. Характер изменения горизонтальных смещений аналогичный изменению вертикальных смещений (рисунок 4.8, а,б). Увеличение длины закрепления анкера в верхней части шпура по линейной зависимости приводит к смещениям анкера с интенсивностью 1мм на 0,5м (рисунок 4.9). Таким образом, на основании проведенных исследовании характера взаимодействия анкеров и углепородного массива установлено, что при распоре анкера между замком и шайбой возникают дополнительные сжимающие напряжения и деформации, что приводит к уплотнению пород, посредством закрытия трещин, переходу их на паспорте прочности Кулона-Мора из зоне растягивающих напряжений в зону сжимающих.

Область влияния установленного анкера в плоскости перпендикулярной анкеру распространяется в пределах 0,4-0,5 длины анкера, причем влияние анкера максимально над шайбой и резко снижается в направлении от оси анкера в бок.

Установленные в предыдущем подразделе закономерности распределения напряжений и смещений пород кровли в широком диапазоне горногеологических параметров при разной длине и несущей нагрузке анкеров использованы для создания инженерной методики расчета смещений пород кровли подготовительной выработки произвольной в горизонтальной плоскости форме.

Предлагаемый алгоритм расчета смещений пород кровли подготовительной выработки при поэтапном ее проведении и креплении анкерами разработан с использованием следующих научных основ, принципов, закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) углепородного массива, технологии поэтапного проведения подготовительной выработки: - полигональная форма выработки в горизонтальной плоскости (рисунок 4.10); - поэтапное формирование выработки посредством последовательной выемки угля и породы заходками (последовательность выемки заходок показана на рисунке 4.10); - каждая заходка рассматривается как единичньгй элемент, основными параметрами которого являются: форма и размеры, реальное время выемки угля или породы в заходке, координаты центра заходки и др.; выемка каждой заходки оказывает влияние на НДС углепородного массива в окрестности всей подготовительной выработки; - количественное изменение НДС при выемки каждой заходки оценивается фушсцией единичного влияния, вид которой обоснован в работах /23, 36, 108, 110 и др./; - влияние времени поддержания пород кровли в каждой заходке оценивается по алгоритму ползучести, разработанному Ж.С. Ержановым /40-43/, Б.З. Аму-синым и А.М. Линьковым /4, 26/; - оседание незакрепленных пород кровли выработки произвольной формы определяются посредством интегрирования функции единичного влияния каждой заходки по площади всей выработки; - влияние каждого анкера, установленного в кровле выработки, оценивается посредством наложения оседаний незакрепленных пород кровли выработки и функции влияния анкера на оседания пород, установленной в подразделе 3.2 настоящей работы.

Похожие диссертации на Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок