CC BY
46
Таким образом, повышение извлечения железистых кварцитов при выемке целиков по сравнению с существующим извлечением возможно в зависимости от размещения камер в панели от 17% до 51%. На основе представлений об НДС и показателей роста извлечения может решаться уже технологическая задача -выбор варианта системы разработки для извлечения целиков. Предварительные выводы:
1. Закладочный массив из обезвоженных хвостов обогащения не оказывает упрочняющего воздействия на рудные целики из-за низкого модуля упругости и незначительности напряжений, передаваемых на целик от собственного их веса.
1. Подземная разработка железистых кварцитов / Г.М. Бабаянц, Л.К. Вертлейб, Н.Я. Журин, Д.М. Казикаев и др. - М.: Недра. - 168 с.
2. Лейзерович С.Г., Усков А.Х., Ельников В.Н Исследование консолидации и осушения подземных
2. При отработке существующих МКЦ и при сохранении МПЦ (либо наоборот) потолочина сохраняет устойчивость.
3. В камерах с плоской кровлей, образующиеся зоны неупругих деформаций по своим размерам превышают зоны неупругих деформаций при сводчатой кровле 3-4 раза.
4. Целики имеют значительный запас прочности. При пролете камер 30, 55, 80м коэффициенты запаса прочности МКЦ уменьшаются с 8,4 до 5,3.
5. Увеличение пролета с 30 до 55 м влечет за собой увеличение зон неупругих деформаций в 1,3 раза, с 30 до 80 м - в 2 раза.
6. Повышение извлечения может быть достигнуто в зависимости от схем выемки целиков на 17-51 %.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
искусственных массивов из отходов обогащения на завершающей стадии промышленного эксперимента. -ГИАБ, №1. - 2004. - С. 183-185.
— Коротко об авторах ------------------------------------
Аллилуев В.Н - кандидат технических наук; вед. научный сотрудник, Лейзерович С.Г. - зав. лабораторией технологии подземных горных работ; ОАО «НИИКМА»
----------------------------------------© А. В. Борисов, Ю.Н. Долоткин,
А.И. Вовк, Ю.М. Погудин, 2004
УДК 622.283.76
А.В. Борисов, Ю.Н. Долоткин, А.И. Вовк, Ю.М. Погудин
СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ АНКЕРОВ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Семинар № 10
дним из перспективных видов креп-С-Х ления горных выработок является анкерная крепь. Начиная с 1960 г. по настоящее время на шахтах Печорского бассейна было закреплено более 400 км горных вырабо-
ток различного назначения и с широким диапазоном вмещающих их пород по крепости. Наибольшая протяженность пройденных с анкерной крепью выработок отмечена в 1972 г. и достигла 25 км, что составляло почти 14% от
общего объема проходки. Затем объем применения анкеров начал снижаться и к 1980 г. он уменьшился до 8,2 км, а в 1984 году - до 3,2 км. Основными причинами снижения явились переход на бесцеликовую технологию отработки пластов и сложность поддержания выработок за лавами, отсутствие надежной и высокопроизводительной техники для бурения, средств анкерования и химических ампул для закрепления анкеров.
Начиная с 1995 г. на шахтах Печорского бассейна возобновились работы по внедрению анкерного крепления на базе использования импортного оборудования и средств анкерования, в частности, буровых станков «Gopher», «Wombat», а также расходных материалов фирмы «CarboTech» (Германия). В этот же период был разработан бассейновый нормативный документ для использования при проектировании и производстве работ по анкерному креплению [1].
Впоследствии, с учетом положительного опыта эксплуатации анкерной крепи в различных горно-геологических условиях угледобывающих регионов России была разработана и внедрена отраслевая «Инструкция...» [2].
На стадии апробации новых средств анкерного крепления на шахтах ОАО «Воркутауголь» были проведены промышленные испытания некоторых видов анкеров и химических ампул с целью оценки их надежности, работоспособности и возможности использования в различных горно-геологических условиях.
Одним из этапов данных исследований явились стендовые испытания, проведенные в центральной заводской лаборатории Воркутинского механического завода ОАО «Воркутауголь» на испытательной машине УММ-50.
Цель лабораторных исследований заключалась в определении величины разрывных усилий при испытаниях отдельных элементов и узлов анкера с учетом действующей реальной схемы его нагружения при работе в горном массиве. Как показала практика, наиболее слабым в прочностном отношении является узел натяжения анкера с резьбовым соединением. По величине максимальной прочности на разрыв ослабленного сечения выбирается соответствующая расчетная несущая способность анкера [2], а в целом и параметры установки анкерной крепи.
На рис. 1 представлена принципиальная схема испытания на разрыв узла натяжения анкера на испытательной машине УММ-50, а на рис. 2 - результат лабораторных исследова-
ний элементов и узлов натяжения некоторых анкеров, в частности:
- стержень анкерный АСП из арматурной стали кл. А-111 №25 и №22 (соответственно графики 1 и 2);
- узел натяжения анкера АСП с фигурной гайкой М24 и М20 (соответственно графики 3 и 5);
- узел натяжения анкера АСП с обыкновенной гайкой М20 (график 4);
- узел натяжения анкера А20В (конструкции ЗАО «Кузбасспромсервис»), 020 мм с фигурной гайкой (график 6);
- стеклопластиковый анкер (Германия) 018 мм (график 7);
- стеклопластиковый анкер с навинченной втулкой под гайку (график 8);
- узел натяжения стеклопластикового анкера (график 9);
В процессе проведения исследований измерялась начальная величина образца Н (рис. 1), а затем фиксировались некоторые дискретные значения действующей нагрузки Р и соответствующие им длины образца для последующего определения относительно удлинения с (рис. 2).
В результате испытаний было установлено, что разрывная нагрузка для линейных отрезков анкерных стержней из арматурной стали №25 и №22 составила, соответственно, 31,6 те и 24,9 те, а разрыв узла натяжения произошел по резьбе при нагрузке 24,2 тс и 16,4 тс. При этом конструкция гайки не оказала никакого влияния на величину разрывного усилия (графики
4, 5, рис. 2).
При испытаниях узла натяжения анкера А20В при нагрузке 21 тс (график 6, рис. 2) произошел срез витков крупношаговой резьбы без разрыва тела анкера, узел продолжал нести нагрузку при дальнейшем растяжении с постоянным уменьшением ее величины до 0,5-0,7 тс на конечной стадии испытаний.
Одним из основных функциональных назначений стеклопластиковых анкеров является закрепление боков подготовительной выработки с целью возможности их последующего разрушения очистным комбайном при отработке выемочного столба.
Предельная величина нагрузки, которую выдержал стеклопластиковый анкер при испытаниях на разрыв, составила 10,3 тс (график 7, рис. 2).
На хвостовую часть анкера накручена специальная пластиковая втулка с внешней крупно-
шаговой метрической
резьбой для завинчивания
Рис. 1 Схема испытания на разрыв узла натяжения анкера: 1
- анкерный стержень; 2 - гайка фигурная; 3
- втулки прижимные; 4 - опора верхняя; 5 -опора нижняя
прижимной гайки
Рис. 2. Результаты испытаний элементов и узлов анкеров на разрыв
При испытаниях узла соединения пластиковой втулки с анкером произошел срыв по внутренней резьбе при нагрузке 10 тс (график 8, рис. 2). Предельная несущая способность узла натяжения стеклопластикового анкера оказалась равной 5 тс (график 9, рис. 2), причем произошло разрушение резьбового соединения на контакте «прижимная гайка-втулка».
С учетом реальной схемы работы боковых анкеров весьма важным показателем является усилие среза анкера в направлении, перпендикулярном осевой ориентации волокон. стержня. Стендовые испытания показали, что величина срезающей нагрузки составила 3,9 тс.
В процессе выполнения экспериментальных работ в шахтных условиях дополнительно проводилась оценка усилия закрепления анкеров в массиве с помощью штанговыдергивате-ля ПКА конструкции КузНИУИ. Например, при усилии натяжения 10 тс, что является максимальным по технической характеристике
прибора, вырвать анкера, изготовленные из арматурной стали и закрепленные тремя химическими ампулами АКЦ, не удалось.
На основании выполненного комплекса стендовых и шахтных испытаний были разработаны технические условия на «Крепь анкерную (сталеполимерную) - АСП для шахт ОАО «Воркутауголь» ТУ 3142-002-00174272-01, что позволило наладить производство анкеров на местном механическом заводе.
Целесообразно провести дополнительные шахтные исследования по оценке фактической несущей способности анкеров различных видов с использованием более мощного штанго-выдергивателя ВШГ-20, что позволит с учетом результатов стендовых испытаний уточнить расчетные несущие способности анкеров по сравнению с рекомендуемыми в «Инструкции...» [2]. По предварительной оценке расчетные значения могут быть увеличены 1,2-1,25 раза, что позволит уменьшить плотность установки анкерной крепи без потери качества и надежности крепления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Временная инструкция по расчету и применению анкерной крепи на шахтах Печорского бассейна. - СПб, 1995.
2. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. - СПб, 2000.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------------------
Борисов А.В. - зам. технического директора по горным работам ОАО «Воркутауголь».
Долоткин Ю.Н. - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела филиала СПГГИ (ТУ) Воркутин-ский горный институт.
ВовкА.И. - главный инженер шахты «Северная» ОАО «Воркутауголь».
Погудин Ю.М. - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела филиала СПГГИ (ТУ) Воркутин-ский горный институт.
