Научная статья на тему 'К оценке устойчивости породного массива в окрестности протяженной горной выработки, закрепленной анкерами'

К оценке устойчивости породного массива в окрестности протяженной горной выработки, закрепленной анкерами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
57
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГОРНАЯ ПОРОДА / УСЛОВНАЯ ЗОНА НЕУПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ (УЗНД)

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Верещагин Виталий Сергеевич

Представлены результаты численных экспериментов на базе учитывающей срезающие усилия в анкерах модели породного массива в окрестностях протяжённой горной выработки. Определены конфигурация и размеры условных зон неупругих деформаций при различных схемах установки анкеров в кровлю выработки

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Верещагин Виталий Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «К оценке устойчивости породного массива в окрестности протяженной горной выработки, закрепленной анкерами»

© B.C. Верещагин, 2012

УЛК 622.023 B.C. Верещагин

К ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОРОДНОГО МАССИВА В ОКРЕСТНОСТИ ПРОТЯЖЕННОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ, ЗАКРЕПЛЕННОЙ АНКЕРАМИ

Представлены результаты численных экспериментов на базе учитывающей срезающие усилия в анкерах модели породного массива в окрестностях протяжённой горной выработки. Определены конфигурация и размеры условных зон неупругих деформаций при различных схемах установки анкеров в кровлю выработки.

Ключевые слова: горная порода, условная зона неупругих деформаций (УЗНД).

В настоящей работе оценка устойчивости пород вокруг выработки, закрепленной анкерами, производится по конфигурации и размерам условной зоны неупругих деформаций (УЗНД). В качестве УЗНД принята расположенная вблизи выработки область массива, граница которой определяется с учётом срезающих усилий в анкерах из неравенства

(аГ0' + а« + а® - а00' - а01' - а® )2 + 4 (т+ т$) + т® )2 <

< (' + а?' + аГЕ' + а«0' + а«1' + а«Е) + ICctgqf sin2 Ф.

Ниже показаны размеры и конфигурации УЗНД, определённые на основании численных экспериментов для различных комбинаций параметров анкерной крепи. В расчётах принималось, что анкеры устанавливаются по квадратной сетке, каждый анкер имеет длину 2,0 м, закрепляется полимерным составом по всей длине скважины, обладает несущей способностью 100 кН. Варьировались угол и плотность установки анкеров.

На рис. 1 приведены результаты вычислений для трех случаев установки трех анкеров (0 х = 45°, 90°, 135°) в кровлю выработки:

1 — все анкеры установлены по нормали к контуру выработки (0 0 = 90°);

2 — средний анкер установлен по нормали к контуру, а боковые отклонены от вертикали на угол 30° в сторону массива пород;

3 — все анкеры установлены под углом 0 0 = 60° к действительной оси.

На рис. 2 представлены размеры и конфигурации УЗНД в зависимости от количества анкеров в ряду. Все анкеры устанавливались под прямым углом к кровле выработки. Рассмотрены три случая:

1 — один анкер расположен в середине пролета;

2 — три анкера установлены на расстоянии 1,5 м друг от друга и от боков выработки;

3 — пять анкеров установлены на расстоянии 1,0 м друг от друга и от боков выработки.

1

2

3

4

Рис. 1. Конфигурация УЗНД в зависимости от углов наклона анкеров: 1 — контур выработки; 2 — УЗНД для незакрепленной выработки; 3 — УЗНД для первого случая установки анкеров; 4 — УЗНД для второго случая установки анкеров; 5 — УЗНД для третьего случая установки анкеров

1

2

3

4

Рис. 2. Конфигурация УЗНД в зависимости от количества анкеров в ряду: 1 —

контур выработки; 2 — анкерная крепь отсутствует; 3 — УЗНД в случае установки одного анкера; 4 — УЗНД в случае установки в каждый ряд трех анкеров; 5 — УЗНД в случае установки в каждый ряд пяти анкеров

1.6: 1.5 1.4

к

1.3 1.2 1.1

1 ..................................

0 1 2 3 4 5 6 7

N

Рис. 3. График зависимости коэффициента снижения размеров УЗНД в кровле выработки от числа анкеров в ряду

Из рисунков явствует, что анкерная крепь существенно влияет на конфигурацию УЗНД и уменьшает ее размеры в кровле выработки, но при этом увеличивает их в боках и почве.

Исследование зависимости конфигурации и размеров условной зоны от параметров анкерной крепи позволило установить, что при установке трёх анкеров в каждый ряд размеры УЗНД в кровле снижаются более чем в 1,2 раза, пяти анкеров — в 1,4 раза (рис. 3). Причем, варьируя угол установки анкеров можно достичь еще большего уменьшения размеров УЗНД.

Влияние числа анкеров, установленных по квадратной сетке в кровлю выработки шириной 6 м, на размеры УЗНД в кровле может быть выражено линейной зависимостью вида:

к = 1 + 0,08 • N. (1)

Формула (1) показывает возможность уменьшения длины анкеров при увеличении их плотности установки без снижения устойчивости выработки. ШИН

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Верещагин Виталий Сергеевич — аспирант, e-mail mspleschko@rambler.ru, Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт).

А

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.