Исследование взаимодействия двухуровневой анкерной крепи монтажных камер и широких подготовительных выработок с породами кровли

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

--© С. В. Синяускас, 2012
УДК 622. 281. 74 (06) С.В. Синяускас
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХУРОВНЕВОЙ АНКЕРНОЙ КРЕПИ МОНТАЖНЫХ КАМЕР И ШИРОКИХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК С ПОРОДАМИ КРОВЛИ
Приведены результаты лабораторных исследований взаимодействия двухуровневой анкерной крепи с породами кровли.
Ключевые слова: анкерная крепь, модель, эквивалентные материалы, смещение пород.
зучение влияния двухуровневой анкерной крепи на устойчивость кровли широких выработок проводилось в лаборатории моделирования ВНИМИ на моделях из эквивалентных материалов. При этом решались две задачи: влияние параметров анкерной крепи на характер и величину смещения кровли широких выработок и влияние ширины выработок на величину смещения кровли.
В качестве эквивалентных материалов использовался просеянный песок, скрепленный твердеющим составом из эпоксидной смолы с добавкой глицерина
Моделируемый массив изготавливался на стенде длиной 5 м с последующим его разделением на равные по длине блоки. В процессе изготовления модели массиву задавалась слоистая структура, мощность слоев принималась равной 1 см. Межслоевые контакты имитировались молотой слюдой (микой), вследствие чего моделируемый массив имел прочность несколько
меньшую, чем определённую в результате испытаний образцов.
Рабочая камера пресса позволяла испытывать блоки размерами 450300×200 мм. В основании блоков проводились выработки шириной 14- 20 см и высотой 4−6 см, что отвечало реальным параметрам выработок в натуре 7−10 м и 2−3 м.
Закатка модели на всю длину стенда с последующим разделением на блоки обеспечивала однородную структуру и прочность массива во всех опытах. В каждом блоке в кровлю исследуемой выработки в период изготовления модели закладывались анкеры, скреплённые с массивом по всей их длине. Анкеры изготавливались из отрезков проволоки, снабжённых с одной стороны опорной плитой размером 2×2 см. Материал проволоки, её диаметр и предельные нагрузки подбирались предварительными испытаниями.
Схемы испытываемых моделей представлены на рис. 1
к
к
Ь



Рисунок 1 — Схемы испытуемых моделей:
1 — блок модели, 2 — камера, 3 — контурные анкеры, 4 — глубинные анкеры
Как видно, в первом блоке испыты-валась выработка без крепления кровли. Во втором — анкерная крепь устанавливалась по квадратной сетке с расстоянием между анкерами равном 2 см, при этом плотность крепи в пересчёте на натуру составляла 1 анкер/м2. Анкеры были ориентированы перпендикулярно к плоскости кровли и стягивали 4 породных слоя, что соответствовало 2 м в кровле реальной выработки. В третьем блоке дополнительно к крепи, параметры которой были такими же как в выра-
ботке второго блока, устанавливали глубинные анкеры, минимальная длина которых принималась равной половине ширины выработки, которые связывали 8 слоев кровли. Глубинные анкеры располагались в два ряда вдоль оси выработки в середине её ширины. Расстояние между рядами и анкерами в рядах составляло 2 см. Анкеры устанавливались с наклоном в сторону боков выработки под углом 75°. Глубина анкерования для условий натуры составляла 4 м.
Наблюдения за опусканием кровли выработок проводились в трёх точках её поперечного сечения: в центре выработки и на расстоянии ¼ её ширины от каждой из боковых стенок. При исследовании влияния ширины выработок на величину смещения кровли в блоках выполнялись выработки шириной 7−10 м в пригруженном массиве. При этом величина нагрузки с учётом масштаба модели соответствовала глубине расположения выработок 400−600 800−1000 м. Прочность пород в пересчёте на натуру 40 и 60 МПа. Абсолютные смещения кровли относительно неподвижного основания стенда измерялись с помощью штангенциркуля. Точность измерения ±0,1 мм. Нагруже-ние моделей производилось ступенями с выдержкой во времени равной 10−15 мин. С переходом материала модели в стадию пластического деформирования нагрузка на неё длительное время поддерживалась постоянной.
Были получены зависимости смещений пород кровли от вида крепи, которые позволили сделать следующие выводы.
1. Глубинные анкеры существенно меняют величину и характер смещений кровли. Также система «порода-крепь» при испытаниях оказалась более жёст-
кой и переход её в запредельное состояние происходил при более высоком уровне напряжений, в частности, при удельных нагрузках на модель более 8 кг/см2, то есть практически в два раза больших, чем в случае крепления выработки двухметровыми анкерами.
2. В поперечном сечении выработок по её ширине смещения кровли имели разные, весьма отличающиеся значения. В середине пролёта выработки смещения кровли сдерживались глубинными анкерами, а наибольший прогиб кровли имел место примерно по середине пролётов между местом установки глубинных реперов и боками выработки.
Таким образом, была подтверждена правильность принятой идеи о креплении широких выработок путём её разделения по ширине на несколько пролетов, на границах которых следует устанавливать анкеры повышенной длины, а в пределах каждого из образованных пролетов параметры анкеров будут определяться, исходя из возможной величины максимальных смещений в пределах границ образованных пролетов. Место установки анкеров повышенной длины, как показали исследования, можно условно принять за неподвижную опору, то есть можно считать, что в этом месте смещения кровли практически отсутствуют.
1. Расчет параметров и выбор паспортов и конструкций анкерной крепи в выработках на угольных шахтах. Сб. науч. тр. ВНИМИ 1999,
С. -Петербург. 230−236 С. Авт. К. А. Ардашев, М. А. Розенбаум, В. Н. Рева, А. А. Привалов.
— СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Широков А. П., Лидер В. А., Писляков Б. Г. Расчет анкерной крепи для различных условий применения. М., Недра, 1976, 207 с.
3. Демонстрация анкерования в шахте «Садкин-ская» ОАО «Ростовуголь», Россия, Заключительный отчет Хью-Пик, март 1997,20 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ —
Синяускас С. В. — ассистент кафедры «Технология и комплексы горных, строительных и металлургических производств», е-таД: sшrgtu@ siurgtu. ru.
Шахтинский институт (филиал) государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)».

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой