Напряженное состояние массива пород вокруг вертикального ствола, закрепленного анкерной крепью замкового типа

Барковский, Андрей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Напряженное состояние массива пород вокруг вертикального ствола, закрепленного анкерной крепью замкового типа
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Напряженное состояние массива пород вокруг вертикального ствола, закрепленного анкерной крепью замкового типа"

' /

БАРКОВСКИЙ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАССИВА ПОРОД ВОКРУГ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТВОЛА, ЗАКРЕПЛЕННОГО АНКЕРНОЙ КРЕПЬЮ ЗАМКОВОГО ТИПА

Специальность 25.00.20 Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2011

о з:.:.'.р ?011

4839859

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет».

Научный руководитель-, доктор технических наук, профессор Булычев Николай Спиридонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Саммаль Андрей Сергеевич

кандидат технических наук Хренов Сергей Игоревич

Ведущая организация: ОАО «Трест «Шахтспецстрой»

Защита диссертации состоится « » ¿/¡Мю?_2011 г. в /У" часов

на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу:

300012, г. Тула, просп. Ленина, 92, учебный корпус № 6, ауд. №220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^^^^ А.Б. Копылов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анкерная крепь в настоящее время широко применяется при строительстве подземных сооружений и является одним из наиболее эффективных способов поддержания горных выработок. Эффективность применения анкерной крепи в подземном строительстве объясняется тем, что она непосредственно устанавливается у забоя и обеспечивает безопасность работ.

При использовании анкеров в строительстве в 1,5 - 2,0 раза возрастают темпы проведения горных выработок, в 6 - 10 раз - производительность труда, в 5 - 10 раз снижаются затраты материальных и трудовых ресурсов на крепление выработок, так как уменьшается доля тяжелого ручного труда в процессе возведения крепи.

Параметры анкерной крепи (длина анкеров и расстояния между ними) определяются либо по эмпирическим формулам, либо в соответствии с рекомендациями, устанавливающими параметры анкеров для различных отраслей шахтного и подземного строительства.

В Тульском государственном университете разработаны методы расчета анкерной крепи, то есть методы расчета напряжений в анкерных стержнях, что позволяет оценить и обеспечить их прочность при различных воздействиях на массив горных пород с выработкой, закрепленной анкерной крепью, а также методы расчета напряженно-деформированного состояния массива пород для горизонтальных и вертикальных выработок, закрепленных анкерами контактного типа в гравитационном поле начальных напряжений.

Вместе с тем до настоящего времени недостаточно изучено влияние анкеров на напряженное состояние самого массива в окрестности горной выработки, закрепленной анкерной крепью замкового типа.

Таким образом, разработка методов расчета компонентов напряженно-деформированного состояния пород в окрестности горной выработки (вертикального шахтного ствола), закрепленной анкерной крепью, основанных на современных разработках механики подземных сооружений о совместной работе анкерной крепи с массивом пород, является актуальной научной задачей.

Работа выполнена при поддержке гранта Совета программы государственной поддержки ведущих научных школ РФ НШ-1013.2003.5; в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт №02.740.11.0319).

Цель диссертационной работы заключается в решении задачи механики подземных сооружений о напряженном состоянии массива горных пород

вокруг вертикальной горной выработки, закрепленной анкерной крепью замкового типа, что позволит выработать концепцию устойчивости пород, армированных анкерами.

Идея работы заключается в математическом моделировании взаимодействия анкерной крепи с окружающим выработку массивом пород на основе аналитического решения задачи теории упругости о напряженном состоянии весомой линейно деформируемой среды вокруг круглого отверстия под действием системы сосредоточенных сил, моделирующих реакции анкеров в точках их закрепления (замках).

Методы исследований. Работа является теоретической и включает в себя решение плоской контактной задачи теории упругости с использованием метода Колосова-Мусхелишвили и теории аналитических функций комплексного переменного, а также разработку компьютерного программного обеспечения.

Научные положения, разработанные лично соискателем и их новизна:

1. Разработана математическая модель взаимодействия системы анкеров замкового типа с массивом пород, окружающим вертикальную выработку, пройденную в гравитационном поле начальных напряжений на основе полученного аналитического решения задачи теории упругости о напряженном состоянии упругой среды, ослабленной круговым отверстием при воздействии пар радиально направленных сосредоточенных сил.

2. На базе аналитического решения указанной выше задачи теории упругости разработаны метод и алгоритм расчета компонентов напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки, закрепленной анкерами замкового типа, в поле начальных напряжений, вызванном собственным весом пород.

3. Установлены зависимости распределения нормальных радиальных и нормальных тангенциальных напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки, закреплённой анкерами, от длины, диаметра и начального натяжения анкерных стержней, плотности их установки в выработку, деформационных и прочностных характеристик материала анкера и массива пород.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов обеспечивается точным удовлетворением граничных условий аналитических решений задач теории упругости, которые положены в основу разработанного метода расчета напряженного состояния массива пород вокруг вертикальной выработки круглого поперечного сечения, закрепленной анкерной крепью замкового типа.

Научное значение работы заключается в разработке метода расчета компонентов напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки круглого поперечного сечения, армированном системой анкерных стержней замкового типа.

Практическое значение работы заключается в разработке пакета прикладных компьютерных программ на языке «Фортран» для 1ВМ-

совместимых компьютеров, реализующих расчет полей напряжений в массиве пород, окружающих ствол. Программный комплекс позволяет произвести многовариантные расчеты, которые могут быть использованы при оценке устойчивости пород и выборе параметров анкерной крепи.

Реализация результатов работы. Основные теоретические положения и научные выводы опубликованы в 12 изданных работах, используются в учебном процессе в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» в дисциплинах «Механика подземных сооружений», «Геомеханика», «Конструкции и расчет крепи», а также получили реализацию при выполнении хоздоговорных и госбюджетных работ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2003, 2004, 2006, 2007, 2009 гг.), на Всероссийских конференциях студентов и молодых ученых (г. Тула, 2002, 2004 гг.), на Международной конференции посвященной 50-летию кафедры «Строительство подземных сооружений» (г. Тула, 2004 г.), на 2-й Международной конференции посвященной проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2005 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 научных статьях, пять из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований. Работа представлена на 148 страницах машинописного текста, включая 55 рисунков и 4 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. H.H. Фо-тиевой, а также преподавателям и сотрудникам кафедры «Геотехнологии и строительство подземных сооружений» за научные консультации при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросы расчета анкерной крепи горных выработок и оценки устойчивости горных пород отражены в работах многих отечественных и зарубежных ученых.

Развитие методов расчета анкерной крепи базируется на трех основных гипотезах: гипотеза «подвешивания», гипотеза образования породонесущей конструкции и гипотезе воздействия анкерной крепи на напряженно-деформированное состояние пород.

Обзор методов и подходов к расчету и анкерному креплению горных выработок имеется в работах Булычева Н.С., Денисова П.М., Емельянова Б.И., Заславского Ю.З., Картозии Б.А., Кравченко Г.И., Мельникова Н.И., Руппе-

нейта К.В., Семевского В.Н., Талве Л.Г., Тимофеева О.В., Югона А.Н., Юр-ченко И.А. и др.

Аналитические методы расчета анкерной крепи и напряженного состояния пород изложены в работах Булычева Н.С, Егорова В.Д., Ержанова Ж.С., Завьялова Р.Ю., Кравченко Г.И., Колина Д.И., Константиновой С.А., Писля-кова Б.Г., Протосени А.Г., Серегина Ю.И., Старчевской Л.Л, Степаняна М.Н., Шелешнева М.Д., Широкова А.П., Трумбачева В.Ф., Трушко В.А. и др.

Следует отметить, что методы расчета напряженно-деформированного состояния армированного массива пород во многих случаях не учитывают принцип контактного взаимодействия крепи и массива, усилия в анкерах задаются априори. А в исследованиях, учитывающих совместную работу анкерной крепи и массива пород, основное внимание сконцентрировано на определении и расчете напряжений в анкерных стержнях.

Первое строгое аналитическое решение задачи о взаимодействии системы анкеров замкового типа с линейно деформируемым массивом пород было получено М.Н. Степаняном, который разработал метод расчета напряжений в анкерных стержнях. Он решил плоскую задачу теории упругости о действии сосредоточенной силы в упругой плоскости, ослабленной отверстием.

Задача взаимодействия анкеров с массивом пород решается в соответствии с современными представлениями механики подземных сооружений в следующей постановке:

- массив пород рассматривается как весомая линейно деформируемая среда, ослабленная отверстием;

- анкер испытывает продольные деформации, вызываемые смещением пород вследствие образования выработки, а воздействие анкеров (реакция анкеров) на массив представляется в виде системы сосредоточенных сил;

- выполняются условия равенства (совместности) смещений точек закрепления анкера и соответствующих точек массива пород.

Расчетная схема показана на рис. 1.

Рис. I. Расчетная схема поперечного сечения вертикального ствола, закрепленного анкерной крепью 6

О*!)2*» 2"(°> (3,

Выражения комплексных потенциалов для двух равных и противоположно направленных сил, моделирующих воздействие анкера замкового типа на массив пород в окрестности выработки круглого сечения, имеют вид

1п

в*;1

\ Г /

бо- О

1п

О У

1п

11-^0 У 1

1~СоСо

е<г0

Со

(1)

{с-с, СоС <*<>£

Здесь <2 — сосредоточенная сила, соответствующая силе натяжения анкерного стержня,

е=с„д"+Л"

1+ С05

(2)

г - Е*А°

1.К

Еа — модуль деформации материала анкера; Аа — площадь поперечного сечения анкерного стержня; 1а — длина анкера; К - коэффициент приведения пространственной задачи к плоской,

-^т3/-, О)

~ 2 г,

К =

га+а

а' - расстояние между анкерами вдоль выработки; га - радиус анкерного стержня; А" - удлинение анкера вследствие его предварительного натяжения; Л" - смещения точек породы, соответствующих концам /-го анкера при не-подкрепленной выработке; 5 - результат суммирования величин смещений точек породы, соответствующих концам /-го анкера, относительно друг друга под действием единичных усилий, приложенных к концам /'-го анкера; £ — точка, в которой определяются компоненты напряжений; ~ точка приложения сосредоточенной силы.

Комплексные потенциалы (1) связаны с компонентами напряжений в массиве пород известными формулами Колосова-Мусхелишвили:

<тв-аг +Итг9 = 2еы\2<р" (г)+у/'^ ств + <тг = 2 <р' (*) + <р' (г)]= 4 Ке[$>' (г))

Данная работа является продолжением и дальнейшим развитием работы М.Н. Степаняна и направлена на исследование полей напряжений в массиве пород вокруг вертикального ствола. Автором выполнено решение уравнений (4) и получены следующие выражения для компонентов нормальных радиальных ег™, нормальных тангенциальных а™ и касательных г^ напряжений в произвольной точке массива пород в окрестности вертикального ствола, определяемой полярными координатами г, 0, учитывая, что г = а>(£).

Выражения для этих напряжений имеют следующий вид:

, „3 ->_2_ 4 2_ 4 , _4 3

О", =

— Зг1г + г 2г0г Кгйг + 1г\гйг + гог г + "2

„/■„ 2к Зг.г2 2г„ ■0082(0-0,.)+—;1+—1^-----

Зг Зг,2г + г3 г02г

--(-—!---2— +

2 2 С с г, с.

2г 3 г02г + г3

ГС,

Г, ГС,

хсоэ

(0-0,)-

„ „2 „ 2 2 4Л3

Г, С

с с г0г с,

-П№-г2) 2г0 Зг0г2 г,(г, -г,)]

СГД =-

Хй

2*Сг + 1) хсо з(0-0,)

-+-

с2

_2_ , „3 о„2„

(5)

г Зг, г + г3 2г0г г,У0> + 2г1У0У + г0У _г_

»2 „2„ + „4 Л + „

„3 .3

Г1 С,

1 Ч

Г, с,

2 2 С с с, с,

со82(0-0,.)+^-^-

2гп

, 2г)2г03г2 + г0У* , г,-г0 + -+ —

^ с, Г

„5_2

■б

2Я-0С + 1)

г Зг/г + г3 г02г

2 ' 2 С с г, с.

'Ь+Г1

ХСС«1

гс\ г\гс\ С1

п с)|Гг, , * Г0 [ г0(г,2-г.ф +2г2) | 2г0У (г,2-г0%2 -Г2) ' с с2 с, г,2с2

с с2 ГоГ^С2

(г,2-г^ -г2) 2г0 Зг0г2 Г,(Г| -г0)1.

Л с.

/•„Г

(6)

хО. )\г 3 гуг-гъ г14гдг + 2г1ггдг+г^г1 г

=____I__¡_

гв 2тт(х + 1) [[с с

Г; с.

с с2 с,2 с2

г Зг*г-г г0г

I 2 2 с с ^ с,

-'о2) 2(г2-г2)(г,2-г2](г14-3г02г2) Зг2г-г

2 2 3 2

ГС| г, гс, с2

Г,, г,3 г0 Г0(г2-г02) 2,0У(Л2-^,2-Г2) ГГ

г, с,

БШ^-б»,)-

(7)

+ 1 V и \ I V / I

----5-

с с с, с. Здесь 2 - сосредоточенная сила (2); с = г?- 2г{г со${в - ) + г2;

гггг

с, = г1 - 2г0г соб(0 - 0,)+-й—;

с2 = г1 - 2г0г соб(0-6>/) + г2. г, в- полярные координаты; в, - угол установки анкерной штанги в выработке, град; г/ - радиус вертикальной выработки, м; г0=гг+1а — расстояние от центра выработки до замка анкера, м.

Искомые компоненты полных напряжений в массиве пород представляются в виде суммы двух слагаемых:

1=1

где а(г'\(т^\т1д - напряжения в массиве пород, вызванные образованием выработки, определяемые по формулам

■ ХуН

аУ=АуН

г®= 0.

г 2

(9)

^стГ > ~ суммарные нормальные радиальные, нормальные

/=1 у=Г '' /=1

тангенциальные и касательные напряжения соответственно в произвольной точке массива пород, вызванные реакцией анкерных стержней; г — полярная координата; п — количество анкеров в поперечном сечении ствола.

Указанный метод реализован в виде полного алгоритма и комплекса компьютерных программ, позволяющего производить расчеты компонентов напряжений в массиве пород вокруг горных выработок, закрепленных анкерной крепью замкового типа.

Первоначально, чтобы определить количество взаимовлияющих анкеров, необходимо установить область влияния одного анкера на напряженное состояние массива пород.

В процессе исследования установлено, что зона влияния одиночного анкера напрямую зависит от прочностных характеристик массива пород и анкерного стержня, а именно модуля деформации Е0, модуля деформации крепи Еа, коэффициента Пуассона пород у0; глубины заложения выработки Н и параметров анкерного крепления: диаметра анкерного стержня с1а, длины замковых анкеров 1а.

Расчетное поле напряжений (МПа) в окрестности одного анкера, обусловленное воздействием анкерной крепи, в вертикальной выработке показано на рис. 2. Из рис. 2 следует, что в областях массива пород, непосредственно примыкающих к опорной шайбе или замку анкера, к точкам приложения сосредоточенных сил, вследствие концентрации напряжений происходит резкое увеличение нормальных радиальных и тангенциальных напряжений.

По этой причине указанные области (полуокружности радиусом 0,1 м-опорная шайба и 0,2 м - замок анкера) исключены из дальнейшего рассмотрения. С удалением от места приложения сосредоточенных сил на расстояние, равное ^^ длины анкерного стержня, напряжения резко снижаются.

При увеличении модуля деформации пород Е0, т.е. при уменьшении величины отношения Е/Е0 с 200 до 20, размер зоны влияния замкового анкера

возрастает в среднем на 0,5 м. т.е. на 41 % по сравнению с первоначальной величиной.

5,5"'

'" ' 5'° "

■• 4,5 -

4,0 -3,5 -3,0 -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 -0.1)

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Рис. 2. Картина изостат (линии равных напряжений) в поле напряжений в массиве пород при К^'Ео- 50

Анализируя в общем влияние сил, моделирующих воздействие анкерной крепи на напряженное состояние массива, можно отметить, что опорная шайба (сосредоточенная сила, приложенная к контуру выработки) оказывает меньшее воздействие на распределение напряжений, чем замок анкера (сила, приложенная в произвольной точке упругой плоскости).

На основе многовариантных расчетов, выполненных с применением разработанного программного комплекса, реализующего разработанный метод расчета, установлен характер распределения нормальных радиальных и тангенциальных напряжений, возникающих в армированном металлическими стержнями массиве пород вокруг вертикальной выработки, от основных влияющих факторов - длины, диаметра и натяжения анкеров, плотности их установки, коэффициента Пуассона пород, глубины заложения выработки, а также от отношения модулей деформации материала крепи и породного массива.

В качестве иллюстрации разработанного метода расчета напряженного состояния массива пород, армированного системой замковых анкерных стержней вокруг вертикальной выработки, ниже рассмотрено влияние отношения модуля деформации материала анкера к модулю деформации пород (Е/Ед) на распределение компонентов напряжений в окружающем выработку массиве пород. .

Исходные данные для расчета принимались следующие: глубина ствола Н= 100 м, диаметр выработки г/у=6 м; удельный вес пород у/г0,022 МН/м3; сцепление 0=0,35 МПа; угол внутреннего трения <р=30°; коэффициент бокового давления Л=0,43; коэффициент Пуассона пород у0=0,3; количество анкеров «„=24; расстояние между анкерами а= 0,79 м; длина анкера /а=3 м; модуль деформации материала крепи £„=210000 МПа; диаметр замкового анкера 4г=0,03 м, усилие предварительного натяжения анкера Л'„=0,1 МН; коэффициент, учитывающий отставание возведения крепи а= 0,6.

Поле напряжений (МПа), вызванное усилиями в анкерных стержнях, в массиве пород в окрестности вертикальной выработки показано на рис. 3.

Необходимо отметить, что радиальные и тангенциальные напряжения, возникающие в массиве пород под действием анкерных стержней, равны по своей абсолютной величине, но противоположны по знаку. Нормальные радиальные напряжения - сжимающие, а тангенциальные - растягивающие (рис. 4).

Исследование влияния величины отношения модуля деформации материала анкера к модулю деформации горных пород Е/Е0 на распределение радиальных и тангенциальных напряжений в массиве пород, окружающем вертикальную выработку, закрепленную анкерной крепью замкового типа, показывает, что при увеличении отношения модуля деформации материала анкера к модулю деформации пород до 50 нормальные радиальные и тангенци-

-•0.0----

Рис. 3. Распределение поля напряжений в массиве пород в окрестности вертикального ствола при Е^Ео=50

альные напряжения в окружающем выработку породном массиве снижаются по сравнению с отношением ЕУЕ0=20 по линии установки анкера на 48 %; в случае, когда отношение ЕУЕ0= 100, снижение радиальных и тангенциальных напряжений составляет 65 %, а при Еа/Е0=200 - соответственно 75 %.

\ N ' \

1 * Л 2,85*1 ,

• 4 (\% / ^ ВкХ

Л о,озх ШШ \1 ч N. Х|§||^-2,85

^.2,85 ЗрЩ -0,03 Вр-2,85

У 0,03г, -► Л---- <_5_

Рис. 4. Эпюры нормальных радиальных (аг) и тангенциальных (ад) напряжений (МПа) в окружающем выработку армированном массиве пород на расстоянии 0,1 м от контура сечения выработки при ЕУЕо=50

Увеличение длины анкерных штанг (при прочих равных условиях) ведет к росту нормальных радиальных и тангенциальных напряжений (от воздействия анкерной крепи) в окружающем выработку армированном массиве как по линии установки замкового анкера, так и в межанкерном пространстве, который в среднем составил 17 %, причем наибольшее значение напряжений достигается При /д=Г/.

Распределение компонентов полных напряжений в породном массиве вокруг вертикальной выработки, закрепленной анкерной крепью замкового типа, от деформационных характеристик массива пород и материала анкера показывает, что при прочих равных условиях с увеличением величины отно-

шения модуля деформации анкера к модулю деформации пород —2- (т.е. при

Е0

уменьшении модуля деформации пород Е0) наблюдается снижение радиальных и тангенциальных напряжений в окружающем выработку армированном массиве (рис. 5).

Рис. 5. Распределение компонентов полных напряжений (МПа) в приконтурной области массива пород вокруг вертикальной выработки: 1-е местах установки анкеров; 2 -между анкерами;

3 - незакрепленная выработка (-- радиальные напряжения;----тангенциальные напряжения)

Из рис. 5 видно, что максимальные растягивающие тангенциальные напряжения возникают в породном массиве при ЕУЕ0-20. При увеличении отношения модуля деформации материала анкера к модулю деформации пород до Еа/Е(у=50 величина растягивающих тангенциальных напряжений уменьшается по сравнению с отношением Е</Ео=20 на 73 %; в случае, когда отношение Е,/Е(г\00, снижение нормальных тангенциальных напряжений составляет 98 % соответственно.

Следует отметить, что в сравнении с напряжениями для незакрепленной выработки в массиве по линии установки анкерного стержня наблюдаются рост нормальных радиальных напряжений, обусловленный влиянием замковых анкеров и перераспределение поля тангенциальных напряжений.

Так, при установке анкерной крепи в выработку в более крепких породах независимо от длины анкерного стержня тангенциальные напряжения растягивающие, а в слабых породах сжимающие. Пограничной в рассмотренном случае является ситуация, когда £о=1400 МП а, отношение Д/£<г= 150. В данном случае в окружающем выработку армированном массиве пород возникают сжимающие тангенциальные напряжения, величина которых на 86 %, а при Е^Еа=200 на 74 % меньше, чем максимальное значение этих же напряжений на контуре неподкрепленной вертикальной выработки.

В межанкерном пространстве массива пород величина полных нормальных радиальных и тангенциальных напряжений незначительно отличается от

величины радиальных и тангенциальных напряжений для незакрепленной горной выработки.

В заключение отметим тот факт, что увеличение длины замкового анкерного стержня приводит к увеличению протяженности приконтурной области массива пород вокруг вертикальной горной выработки, где наблюдается снижение полных нормальных тангенциальных напряжений.

На основе полученных величин напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки, закрепленной замковыми анкерами, становится возможной оценка устойчивости массива пород вокруг таких выработок. Для оценки устойчивости закрепленных анкерами выработок использован метод интегральной оценки устойчивости обнажений пород по конфигурации и размерам возможных (условных) зон неупругих деформаций (разрушения) пород вокруг выработки, предложенный Н.С. Булычевым и H.H. Фотиевой. Метод заключается в сравнении напряжений в упругой модели массива с прочностью пород.

Условие оценки устойчивости имеет вид

И + + -ст? <

< [ст<0) + стг(1) + о? af> + ar® + 2Cctg(p] sin2 <р, (10)

где С — сцепление, МПа; <р- угол внутреннего трения, град.

В качестве зоны неупругих деформаций принята примыкающая к выработке область, в которой не выполняется условие прочности Кулона-Мора.

В работе влияние замковых анкеров на размеры и конфигурацию зон неупругих деформаций исследовалось от следующих факторов: длины и плотности установки анкеров, прочностных характеристик пород (величины сцепления С и угла внутреннего трения горных пород ф).

Из совокупности полученных результатов можно сделать вывод о том, что при установке анкерной крепи в выработку размеры зон разрушения пород уменьшаются - по линии установки анкера от 10 до 71 %, а между анкерами от 10 до 100 % (замыкание условной зоны разрушения на контур вертикальной выработки), вследствие чего повышается устойчивость породного массива, армированного металлическими стержнями вокруг горной выработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится новое решение задачи, заключающейся в разработке аналитического метода расчета компонентов поля напряжений в массиве пород в окрестности вертикальной выработки, закрепленной анкерной крепью замкового типа, вызванного природным полем гравитационных напряжений в массиве пород и реакциями анкерных стержней, что имеет существенное значение для механики подземных сооружений.

Идея работы заключается в математическом моделировании взаимодействия анкерной крепи с окружающим выработку массивом пород как элементов единой деформируемой системы, получении аналитического решения задачи теории упругости, моделирующей напряженное состояние армированного анкерами массива пород, и использовании указанного решения для развития концепции влияния системы анкеров на повышение устойчивости пород.

Разработанный метод расчета включает в себя решение задачи теории упругости с использованием метода Колосова-Мусхелишвили и теории аналитических функций комплексного переменного, разработку компьютерного программного обеспечения.

Основные теоретические положения работы и научные выводы получили реализацию при выполнении госбюджетных, хоздоговорных работ, и использованы в учебном процессе в Тульском государственном университете в дисциплинах «Механика подземных сооружений», «Геомеханика», «Конструкции и расчет крепи».

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. На основе аналитического решения задачи теории упругости о действии двух противоположно направленных сосредоточенных сил в упругой плоскости, ослабленной отверстием круглой формы, разработаны математическая модель взаимодействия замковой анкерной крепи с массивом пород и метод расчета плоского напряженного состояния породного массива, армированного системой металлических анкерных стержней, вокруг вертикальной выработки круглого сечения, позволяющий учитывать взаимное влияние анкеров, размеры поперечного сечения выработки и конструктивные особенности анкерной крепи.

2. Разработаны полный алгоритм расчета и комплекс компьютерных программ, позволяющий производить расчеты полей напряжений в массиве пород вокруг горных выработок, закрепленных анкерной крепью замкового типа, как в исследовательских целях, так и при практическом проектировании.

3. Установлено распределение компонентов напряжений в массиве пород вокруг незакрепленной вертикальной выработки круглого поперечного сечения.

4. Выявлены закономерности формирования напряженного состояния, возникновение которого обусловлено влиянием анкерной крепи, окружающего вертикальную выработку армированного анкерными стержнями массива пород от основных факторов — длины и диаметра анкеров, плотности их установки, деформационных характеристик массива и материала крепи, глубины заложения выработки.

5. Исследован характер распределения компонентов полных напряжений в окружающем выработку, закрепленную анкерной крепью замкового типа, массиве пород от основных влияющих факторов.

6. Установлено влияние анкерной крепи на устойчивость армированного массива пород вблизи выработки по размерам и конфигурации условных зон неупругих деформаций.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Барковский A.B. О методах расчета анкерной крепи подземных сооружений // Георесурсы и технологии: Материалы Всероссийской конференции студентов и молодых ученых 18-20 декабря 2002 г. 2002. С. 18-20.

2. Барковский A.B. Расчет анкерной крепи выработок эллиптического поперечного сечения // Георесурсы и технологии: материалы Всероссийской конференции студентов и молодых ученых 18-20 декабря 2002 г. Тула, 2002. С. 14-18.

3. Барковский A.B. Напряженно-деформированное состояние упругой плоскости, ослабленной круглым отверстием, под действием сосредоточенных сил применительно к определению полей напряжений в армированном массиве пород вокруг горных выработок // Известия ТулГУ. Сер. Геомеханика. Механика подземных сооружений. 2004. Вып. 2. С. 45-51.

4. Барковский A.B. Исследование напряженно-деформированного состояния массива пород, армированного системой анкерных стержней замкового типа вокруг вертикальных стволов в гидростатическом поле напряжений // Известия ТулГУ. Сер. Геомеханика. Механика подземных сооружений. 2004. Вып. 2. С. 52-57.

5. Барковский A.B. Решение задачи о действии сосредоточенных сил, приложенных к контуру некругового отверстия, применительно к определению напряженно-деформированного состояния армированного массива пород // Георесурсы и технологии: материалы II Всероссийской конференции студентов и молодых ученых 22-23 декабря 2004 г. Тула, 2004. С. 35-40.

6. Барковский A.B. Математическая модель анкерной крепи замкового типа горных выработок произвольной формы поперечного сечения в гравитационном поле начальных напряжений И Георесурсы и технологии: материалы II Всероссийской конференции студентов и молодых ученых 22-23 декабря 2004 г. Тула, 2004. С. 31-35.

7. Барковский A.B. Распределение напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки, закрепленной анкерной крепью // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: материалы 2-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Тула, 2005. С. 116-118.

8. Барковский A.B. Влияние параметров анкерного крепления на напряженное состояние массива пород вокруг вертикальных выработок круглого сечения // Известия ТулГУ. Сер. Геотехнологии. 2006. Вып. 1. С. 110-118.

9. Барковский A.B. Программный комплекс для расчета напряженного состояния массива пород, армированного системой замковых анкерных стержней вокруг вертикальной выработки // Известия ТулГУ. Сер. Геотехнологии. 2006. Вып. 1. С. 118-123.

10. Барковский A.B. Метод расчета напряженного состояния массива пород вокруг вертикального шахтного ствола, закрепленного анкерами // Известия ТулГУ. Естественные науки. Сер. Науки о земле. 2007. Вып. 2. С. 137-141.

11. Барковский AB. Оценка устойчивости горных выработок, закрепленных анкерной крепью // Известия ТулГУ. Сер. Науки о земле. 2010. Вып. 1. С. 217-222.

12. Булычев Н.С., Барковский A.B. Влияние параметров анкерного крепления вертикального ствола на устойчивость массива пород // Известия ТулГУ. Сер. Науки о земле. 2010. Вып. 2. С. 193-196.

Изд. дад. ЛР №020300 от 12.02.97. Подписано в печать 1С 0&, хс/^ Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетяы.' УсЛ.-ПСЧ. я 1Л..Уч.-юя. л, 1,0, Тираж /сцэхх Заказ СОЧ. Тульский государстаенаыйуниверояет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92. Отпечатано в Издатад«т*е ТулГУ. 300600, г. Тула, ул. Боддина, 151.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Барковский, Андрей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ АНКЕРОВ

НА НАПРЯЖЕННОЕСОСТОЯНИЕ МАССИВА ПОРОД.

1.1. Виды и конструкции анкерной крепи.

1.2. Методы расчета анкерной крепи.

1.3. Воздействие анкеров на напряженно-деформированное состояние массива пород.

1.4. Оценка устойчивости пород вокруг выработки, закрепленной анкерной крепью.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Напряженное состояние массива пород вокруг вертикального ствола, закрепленного анкерной крепью замкового типа"

В настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом большое распространение получила анкерная крепь. Ежегодно около 25 % выработок крепятся анкерами, и по объему применения она уступает только на-брызгбетонной крепи.

С внедрением анкерной крепи произошло кардинальное улучшение условий труда, а также экономических и производственных показателей работы:

• практически полностью исключен производственный травматизм, обусловленный обрушением горных пород, при ведении горных работ при проходке и эксплуатации выработок;

• в 1,5 — 2 раза выросли темпы проведения горных выработок;

• в 6 - 10 раз возросла производительность труда;

• в 5 - 10 раз снизились затраты материальных и трудовых ресурсов на крепление выработок, упростилась доставка материалов крепления в забой выработки, уменьшилась доля тяжелого ручного труда в процессе возведения крепи;

• потери площади поперечного сечения горных выработок не превышают 10 %.

Анкерная крепь органично вписывается в современные технологии и является одним из наиболее эффективных способов поддержания выработок.

Для оценки устойчивости (прочности) пород, обнажаемых при сооружении горной выработки, необходимо знать распределение полей напряжений в упругой среде ослабленной отверстием, форма которого соответствует форме поперечного сечения подземного сооружения. Оценка устойчивости производится на основании сопоставления напряжений в упругой модели с прочностью пород.

Разработке методов расчета различных видов анкерной крепи посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых, основанных преимущественно на положениях строительной механики, на натурных измерениях, испытаниях моделей выработок оптически-поляризационным, тензометрическим и другими методами.

Определение компонентов напряженно-деформированного состояния породного массива вокруг выработок армированных системой анкерных стержней базируется на методах теории упругости и механики подземных сооружений.

В основе математической модели лежит принцип взаимодействия системы анкеров и деформируемого массива пород с учетом взаимного влияния анкеров.

Расчет компонентов напряжений заключается в рассмотрении анкерной крепи и окружающего выработку массива пород в качестве элементов единой деформируемой системы.

В Тульском государственном университете разработаны соответствующие основным принципам механики подземных сооружений и теории упругости методы расчета анкерной крепи, то есть методы расчета напряжений в анкерных стержнях, что позволяет оценить и обеспечить их прочность при различных воздействиях на массив горных пород с выработкой, закрепленной анкерной крепью, а также методы расчета напряженно-деформированного состояния массива пород для горизонтальных и вертикальных выработок, закрепленных анкерами контактного типа в гравитационном поле начальных напряжений.

Вместе с тем до настоящего времени практически не изучено влияние замковой анкерной крепи, учитывающее плотность установки анкеров, их параметры (длину, диаметр, угол установки) на напряженное состояние самого массива в окрестности горной выработки, закрепленной анкерной крепью.

Таким образом, разработка аналитических методов расчета оценки устойчивости и определения напряженного состояния массива пород вокруг горной выработки, закрепленной анкерами замкового типа, основанных на современных представлениях механики подземных сооружений о совместной работе анкерной крепи с массивом пород, является актуальной научной задачей и определяет актуальность работы.

Цель диссертационной работы заключается в решении задачи механики подземных сооружений о напряженном состоянии массива горных пород вокруг вертикальной горной выработки, закрепленной анкерной крепью замкового типа, что позволит выработать концепцию устойчивости пород, армированных анкерами.

При постановке и решении задач в данной работе учитывались следующие факторы: параметры начального поля напряжений в массиве пород, форма и размеры поперечного сечения выработок, прочностные и деформационные характеристики элементов крепи и массива пород, взаимное влияние анкеров в рассматриваемом сечении, влияние анкеров на массив, окружающий выработку, длина анкеров и расстояние между ними.

Работа является теоретической и включает в себя решение плоской контактной задачи теории упругости с использованием метода Колосова-Мусхелишвили и теории аналитических функций комплексного переменного, а также разработку компьютерного программного обеспечения.

Научные положения, разработанные лично соискателем и их новизна:

1. Разработана математическая модель взаимодействия системы анкеров замкового типа с массивом пород окружающем вертикальную выработку, пройденную в гравитационном поле начальных напряжений на основе полученного аналитического решения задачи теории упругости о напряженном состоянии упругой среды, ослабленной круговым отверстием, при воздействии пар радиально направленных сосредоточенных сил.

2. На базе аналитического решения указанной выше задачи теории упругости разработан метод и алгоритм расчета компонентов напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки, закрепленной анкерами замкового типа, в поле начальных напряжений, вызванном собственным весом пород.

3. Установлены зависимости распределения нормальных радиальных и нормальных тангенциальных напряжений в массиве пород вокруг вертикальной выработки, закреплённой анкерами от длины, диаметра и начального натяжения анкерных стержней, плотности их установки в выработку, деформационных и прочностных характеристик материала анкера и массива пород.

Достоверность результатов диссертационных исследований обеспечивается точным удовлетворением граничных условий аналитических решений задач теории упругости, которые положены в основу разработанного метода расчета напряженного состояния массива пород вокруг вертикальной выработки круглого поперечного сечения, закрепленной анкерной крепью замкового типа.

Практическое значение работы заключается в разработке пакета прикладных компьютерных программ на языке «Фортран» для

1ВМ-совместимых компьютеров, реализующих расчет полей напряжений в массиве пород, окружающих ствол. Программный комплекс позволяет произвести многовариантные расчеты, которые могут быть использованы при оценке устойчивости пород и выборе параметров анкерной крепи.

Реализация результатов работы. Основные теоретические положения работы и научные выводы опубликованы в 12 изданных работах, реализованы при выполнении хоздоговорных и госбюджетных работ, а также используются в учебном процессе в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» на кафедре «Геотехнологии и строительство подземных сооружений» в дисциплинах «Механика подземных сооружений», «Геомеханика», «Конструкции и расчет крепи».

Работа состоит из четырех глав.

В первой главе описаны существующие конструкции анкерной крепи. Дан анализ состояния вопроса, связанного с методами расчета усилий в анкерных стержнях. Приведен краткий критический обзор методов определения воздействия анкеров на напряженное состояние массива пород вокруг горной выработки.

Вторая глава посвящена разработке теоретических методов расчета напряженного состояния породного массива, армированного анкерами замкового типа, вокруг вертикальной выработки.

В третьей главе представлен анализ результатов расчета напряженного состояния массива пород от основных влияющих факторов в равно-компонентном поле начальных напряжений на воздействие собственного веса пород: установлено распределение напряжений в породном массиве в окрестности незакрепленной выработки; исследован характер распределения полей напряжений в армированном массиве пород (на примере вертикального ствола круглого поперечного сечения), а также определено влияние системы анкерных стержней на конфигурацию и размеры условных зон неупругих деформаций.

В четвертой главе изложен алгоритм расчета и приведено описание программного комплекса по расчету анкерной крепи замкового типа горных выработок в гравитационном поле начальных напряжений.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Барковский, Андрей Владимирович

Результаты исследования устойчивости выработки, закрепленной анкерами, от основных влияющих факторов (длины и плотности установки анкеров, прочностных характеристик пород) приведены на рис. 3.29-3.31 и в табл. 3.3. Расчет произведен на примере вертикального ствола глубиной //=100 м, радиусом г;=3 м при коэффициенте бокового давления /1=0,43, о удельный вес пород у=0,022 МН/м , отношение модуля деформации анкера к модулю деформации пород EJEcr1 Ю0.

Как видно из табл. 3.3 при С= 0,05 МПа, #>=30° радиус условной зоны неупругих деформаций при закреплении выработки анкерами остается неизменным.

При увеличении угла внутреннего трения пород <р=40° радиус условной зоны разрушения для незакрепленной выработки уменьшается.

I, I »

I 1

Рисунок 3.29 - Границы условных зон неупругих деформаций вокруг вертикального ствола при С—О,05 МПа, (р=30° (а) и (р=40° (б)

Рисунок 3.30 - Границы условных зон неупругих деформаций вокруг вертикального ствола при С=0,10 МПа, (р=30 (а) и (р- 40" (б) б)

Рисунок 3.31 - Условные зоны неупругих деформаций вокруг вертикального ствола при С=0,35 МП а, (р—30 (а) и (р=40 (б)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные теоретические положения работы и научные выводы используются в учебном процессе в ТулГУ в дисциплинах «Механика подземных сооружений», «Геомеханика», «Конструкции и расчет крепи», а также получили реализацию при выполнении хоздоговорных и госбюджетных работ.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

4. Выявлены закономерности формирования напряженного состояния, возникновение которого обусловлено влиянием анкерной крепи, окружающего вертикальную выработку армированного анкерными стержнями массива пород от основных факторов - длины и диаметра анкеров, плотности их установки, деформационных характеристик массива и материала крепи, глубины заложения выработки.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Барковский A.B. О методах расчета анкерной крепи подземных сооружений // Георесурсы и технологии: материалы Всероссийской конференции студентов и молодых ученых 18-20 декабря 2002 г. Тула, 2002. С. 18-20.

3. Барковский A.B. Напряженно-деформированное состояние упругой плоскости, ослабленной круглым отверстием, под действием сосредоточенных сил, применительно к определению полей напряжений в армированном массиве пород вокруг горных выработок // Известия ТулГУ. Сер. Геомеханика. Механика подземных сооружений. 2004. Вып. 2. С. 45-51.

6. Барковский A.B. Математическая модель анкерной крепи замкового типа горных выработок произвольной формы поперечного сечения в гравитационном поле начальных напряжений // Георесурсы и технологии: материалы II Всероссийской конференции студентов и молодых ученых 22-23 декабря 2004 г. Тула, 2004. С. 31-35.

11. Барковский A.B. Оценка устойчивости горных выработок, закрепленных анкерной крепью // Известия ТулГУ. Сер. Науки о земле. 2010. Вып. 1.С. 217-222.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Барковский, Андрей Владимирович, Тула

1. Анисимов И.Ю. Геомеханическое обоснование упрочняющего эффекта анкерной крепи на основе решений пространственных задач теории упругости: автореф. дис. . канд. техн. наук. СПб., 2003. 24 с.

2. Байдюк Б.В., Шрейер Л.А. Расчет устойчивости горных пород в скважинах // Вопросы деформации и разрушения горных пород при бурении. 1961. С. 48-74.

3. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1992. 543 с.

4. Баклашов И.В., Руппенейт К.В. Прочность незакрепленных горных выработок. М.: Недра, 1965. 102 с.

5. Булат А.Ф., Виноградов В.В. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт. Днепропетровск: Вшьпо, 2002. 372 е.: ил.

6. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1989. 270 е.: ил.

7. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра. 1994. 382 е.: ил.

8. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: учеб. для вузов. М.: Недра. 1982. 270 е.: ил.

9. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений новая научная дисциплина // Устойчивость и крепление горных выработок: Межвуз. сб. Л., 1978. Вып. 5. С. 6-9.

10. Булычев Н.С. О критериях устойчивости окружающих выработку пород // Устойчивость и крепление горных выработок: Межвуз. сб. Л., 1976. Вып. 3. С. 3-8.

11. Булычев Н.С. Оценка устойчивости трещиноватых скальных пород при проведении горных выработок // Устойчивость и крепление горных выработок. 1977. Вып. 4. С. 3-8.

12. Булычев Н.С., Амусин Б.З., Оловянный А.Г. Расчет крепи капитальных горных выработок. М.: Недра, 1974. 320 с.

13. Булычев Н.С., Меркин В.Е., Колин Д.И. Определение типа и оптимизация конструктивных параметров временной крепи тоннельных выработок // Транспортное строительство. 1979. № 6. С. 47-49.

14. Булычев Н.С., Фотиева H.H. Оценка устойчивости пород, окружающих горные выработки // Шахтное строительство. 1977. № 3. С. 14-18.

15. Булычев Н.С., Фотиева H.H., Стрельцов Е.В. Проектирование и расчет крепи вертикальных выработок. М.: Недра, 1986. 288 с.

16. Газиев Э.Г. Устойчивость скальных массивов и методы их закрепления. М.: Стройиздат, 1977. 160 с.

17. Голинцинский Д.М. Набрызгбетон на сооружении транспортных тоннелей //Метрострой. 1977. № 5. С. 12-13.

18. Гусаров Д.Л. Разработка математической модели и метода расчета анкерной крепи контактного типа тоннелей круглого сечения: дис. канд. техн. наук. Тула, 1999. 122 с.

19. Гусаров Д.Л. Разработка метода расчета анкерной крепи контактного типа // Тезисы 51-й международной конференции по строительству и архитектуре. СПб., 1996. С. 125-128.

20. Гусаров Д.Л. Расчет анкерной крепи контактного типа выработок круглого сечения в неравномерном поле начальных напряжений // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. 1998. С. 189-194.

21. Денисов П.М. Применение штангобетонной крепи в сильно трещиноватых неустойчивых породах // Шахтное строительство. 1968. № 4. С. 18-22.

22. Долгих М.А., Руппенейт К.В. К вопросу об оценке прочности незакрепленных выработок кругового поперечного сечения // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1963. № 6.

23. Дубровин Г.В. Канатные анкеры из стальных тросов // Межведомств. сб. научн. тр. «Геотехническая механика». Днепропетровск, 2002. Вып. 38. С. 114-125.

24. Ержанов Ж.С., Каримбаев Т.Д. Метод конечных элементов в задачах механики горных пород. Алма-Ата: Наука, 1975. 166 с.

25. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.И. Теория и расчет анкерной крепи кровли камер // Проблемы механики подземных сооружений: Тез. докл. 11-ой Всес. научн. конф., 2-4 июня 1982 г. Тула, 1982. С. 121-122.

26. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.И. Анкерная крепь кровли камер. Теория и расчет // Проблемы механики горных пород: Матер. VIII Всес. конф. по мех. горн, пород. М., 1987. С. 24-34.

27. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Н., Егоров В.Д. Устойчивость штанговой кровли очистных камер. Алма-Ата: Наука, 1976. 119 с.

28. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Н., Егоров В.Д. Расчет беззамкового анкерного крепления кровли очистных камер. Алма-Ата: Наука, 1981. 252 с.

29. Завьялов Р.Ю. Теория и методы расчета анкерной крепи контактного типа // Материалы круглого стола «Строительная геотехнология: научно-технические проблемы освоения подземного пространства» / МГГУ. М. 1998. С. 134-141.

30. Завьялов Р.Ю. Теория и методы расчета анкерной крепи протяженных выработок. 2000. 162 с.

31. Завьялов Р.Ю. Разработка математической модели и метода расчета анкерной крепи протяженных выработок: дис. . д-ра техн. наук. Тула, 2000. 251 с.

32. Завьялов Р.Ю. Расчет анкерной крепи тоннелей круглого сечения // IV Международная конференция «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте» / Сб. трудов. СПб., 1999. С. 164-170.

33. Завьялов Р.Ю. Математическое моделирование анкерной крепи одиночных выработок // Проблемы разработки месторождений минерального сырья Российской Федерации: Материалы Н-й Всероссийской конференции 1-2 февраля 1999 г. Тула, 1999. С. 42-43.

34. Завьялов Р.Ю., Булычев Н.С. Теория расчета анкерной крепи // Международная конференция «Проблемы безопасности и совершенствования горных работ». Пермь, 1999. С. 67-74.

35. Завьялов Р.Ю. Сосредоточенная сила в упругой плоскости, ослабленной произвольным отверстием с одной осью симметрии, применительно к расчету анкерной крепи // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. 2000. С. 87-97.

36. Заславский Ю.З., Зорин А.Н., Черняк И.Л. Расчеты параметров крепи выработок глубоких шахт. Киев: Техника, 1972. 156 с.

37. Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений. М.: Недра, 1979. 325 с.

38. Инструкция по организации и производству горно-строительных работ при возведении большепролетных подземных сооружений в скальных массивах. ВСН 33-77. М.: МО СССР, 1978. 43 с.

39. Инструкция по применению анкерной крепи на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей. Пермь: Пермский политехнический институт, 1986. 71 с.

40. Инструкция по применению анкеров и набрызгбетона в качестве временной крепи выработок транспортных тоннелей. ВСН 126-78. М.: Минтранстрой, 1979. 83 с.

41. Иоселевич В.А., Шейнин В.И. О характере разрушения горных пород вблизи незакрепленных подземных выработок. М.: Госстройиздат, 1967. Сб. НИИОСП № 57.

42. Казакевич Э.В., Жуков А.Ф., Пономаренко Д.И. О расчете толщины набрызгбетонной крепи при совместной работе системы «порода-крепь» // Шахтное строительство. 1976. № 7. С. 8-16.

43. Каспарьян Э.В. К расчету штанговой крепи в скальных трещиноватых породах. 1967. № 5. С. 15-17.

44. Колин Д.И. Выбор оптимальных параметров крепи из набрызгбетона с анкерами при скоростной проходке тоннелей // Тезисы докладов исообщений к Всесоюзному научно-техн. семинару «Скоростное строительство тоннелей». М., 1977. С. 114-115.

45. Колин Д.И. Особенности расчета покрытия из набрызгбетона, нанесенного на часть контура // Сб. Проблемы механики подземных сооружений. Л., 1979. С. 186-188.

46. Колин Д.И. Расчет анкерной крепи горных транспортных тоннелей: дис. . канд. техн. наук. М., 1981. 125 с.

47. Колин Д.И. Расчет оптимального паспорта комбинированной из анкеров и набрызгбетона крепи при строительстве горных тоннелей. // П004/88 Сборник алгоритмов и программ Госфонда СССР. 1980. №3 (35). С. 58.

48. Кравченко Г.И. Влияние предварительного натяжения штанг на несущую способность кровли подземных выработок // Записки ЛГИ. 1960. Вып. l.T. XII. С. 84-90.

49. Кравченко Г.И. Облегченные крепи вертикальных выработок. М.: Недра, 1974. 208 с.

50. Кравченко Г.И. О влиянии натяжной штанговой крепи на прочность системы «крепь-порода» // Физ. Тех. Проблемы. 1970. № 4. С. 34-40.

51. Кравченко Г.И. Основы теории и технологии крепления вертикальных выработок штангами и набрызгбетоном: автореф. дис. . д-ра техн. наук. Л., 1972.

52. Кравченко Г.И., Москвин В.А. Оценка влияния натяжной штанги на проявление горного давления // Науч. тр. / Пермский политехнический институт. Пермь, 1970. Вып. 68. С. 78-80.

53. Круковский А.П. Оценка устойчивости горных выработок с опорно-анкерной крепью в сложных горно-геологических условиях // Межведомств, сб. научн. тр. «Геотехническая механика». Днепропетровск. 2002. Вып. 38. С. 41-54.

54. Кулешов Е.С. Эффективное воспроизводство ресурса работоспособности анкерной крепи при поддержании горных выработок угольных шахт: автореф. дис. канд. техн. наук. М., 2006. 17 с.

55. Лабасс А. Давление горных пород в угольных шахтах // Вопросы теории горного давления. 1961. С. 59-164.

56. Линьков A.M. О постановке и решении задачи деформирования пород вокруг горных выработок за пределом прочности // Проблемы механики подземных сооружений. 1979. С. 9-13.

57. Литвинский Г.Г. Учет структурной нарушенности горных пород при оценке устойчивости горных выработок // Тезисы научно-технического семинара «Опыт создания и внедрения крепей для капитальных выработок глубоких шахт». Л., 1974. С. 154-155.

58. Лурье А.И. Пространственные задачи теории упругости. М.: Изд-во технико-теоретической литературы, 1955. 491 с.

59. Матаев Г.А., Малачиханов Т.В. Условия устойчивости обнажений горных пород вертикальных выработок // Изв. вузов. Горн. журн. 1966. № 4. С. 34-37.

60. Меркин В.Е., Колин Д.И. К учету технологических факторов при расчете крепи из набрызгбетона // Транспортное строительство. 1978. № 2. С. 50-51.

61. Меркин В.Е., Колин Д.И., Воробьев Л.А. Основные положения расчета арочного крепления выработок горных транспортных тоннелей // Транспортное строительство. 1979. № 8. С. 45-46.

62. Моделирование в геомеханике / Ф.П. Глушихин и др.. М.: Недра, 1991.240 с.

63. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 707 с.

64. Насонов Л.Н. Механика горных пород и крепление горных выработок. М.: Недра, 1969. 330 с.

65. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979. 744 с.

66. Радченко В.В. Анкер-полимерное упрочнение слабых пород почвы выработок // Межведомств, сб. научн. тр. «Геотехническая механика». Днепропетровск. 2002. Вып. 38. С. 84-87.

67. Расчет крепи шахтных стволов / К.В. Руппенейт и др.. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 128 с.

68. Руководство по проектированию гидротехнических тоннелей. М: Стройиздат, 1982. 287 с.

69. Руководство по расчету анкерной и набрызгбетонной крепи в подземных гидротехнических сооружениях. М.: Оргэнергострой, 1973. 29 с.

70. Руппенейт К.В., Либерман Ю.М. Введение в механику горных пород. М.: Госгортехиздат, 1960.

71. Савин И.И., Завьялов Р.Ю., Глухов A.B. Общий подход к расчету анкерной крепи выработок круглого поперечного сечения в обратной постановке // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. 2000. С. 71-77.

72. Скипочка С.И., Усаченко Б.М., Яланский A.A. Геофизический контроль состояния кровли горных выработок, закрепленных анкерной крепью // Межведомств, сб. научн. тр. «Геотехническая механика». Днепропетровск. 2002. Вып. 38. С. 109-114.

73. Смирнов А.Н. Исследование устойчивости породных контуров горных выработок // Устойчивость и крепление горных выработок. Меж-вуз. сб. Л., 1981. Вып. 7. С. 7-11.

74. Старчевская Л.Л. Исследование напряженно-деформированного состояния обделок транспортных тоннелей и породного массива в окрестности свободных и подкрепленных выработок: автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1979. 20 с.

75. Степанян М.Н. Разработка метода расчета анкерной крепи замкового типа выработок круглого сечения: дис. . канд. техн. наук. Тула, 1989. 106 с.

76. Стрыгин Б.И. Определение несущей способности клинощелевого замка анкерной крепи // Научные сообщения ИГД им. A.A. Скочинского. 1963. Т.20. С. 49-55.

77. Тимофеев О.В., Трушко В.А., Тарасенко Е.И. Исследование напряженного состояния пород вокруг полевых штреков, закрепленных штанговой крепью, методом конечных элементов // Устойчивость и крепление горных выработок. Межвуз. сб. Л., 1981. Вып. 7. С. 19-22.

78. Трумбачев В.Ф., Мельников Н.И., Ткачев В.А., Танг В.А. Влияние типа крепи и способов крепления подготовительных выработок на распределение напряжений во вмещающих породах // Научные сообщения ИГД им. A.A. Скочинского. 1975. № 30. С. 98-106.

79. Тулуб И.Б., Дубровин Г.В. Технические требования к материалу, конструктивному исполнению и основным параметрам анкерной крепи горных выработок // Межведомств, сб. научн. тр. «Геотехническая механика». Днепропетровск. 2002. Вып. 38. С. 106-109.

80. Указания по проектированию гидротехнических туннелей. СН 238-73. М.: Стройиздат, 1974. 39 с.

81. Утиралов O.A. Обоснование параметров технологии поэтапного проведения и анкерного крепления пластовых подготовительных выработок: автореф. дис. . канд. техн. наук. Новокузнецк, 2005. 18 с.

82. Феннер Р. Исследование горного давления // Вопросы теории горного давления. 1961. С. 5-58.

83. Фотиева H.H., Саммаль A.C., Климов К.В., Киреев Г.Б. Определение области применения набрызгбетонной крепи стволов в сочетании с анкерами // Шахтное строительство. 1988. № 3. С. 9-11.

84. Харитонов В.Г. Геомеханическое обоснование параметров и реализация технологии крепления горных выработок угольных шахт канатными анкерами: автореф. дис. . канд. техн. наук. Новокузнецк, 2004. 18 с.

85. Черев Д.А. Выбор параметров рамно-анкерной крепи на основе исследования закономерностей изменения внутренних усилий: автореф. дис. . канд. техн. наук. Екатеринбург, 2004. 18 с.

86. Шелешнев М.Д. Напряженное состояние массива пород вокруг вертикальной выработки, закрепленной анкерами: дис. . канд. техн. наук. Тула, 1999. 119 с.

87. Шелешнев М.Д. Напряженное состояние массива пород вокруг вертикальных выработок, закреплённых анкерами // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. 1998. С. 194-200.

88. Широков А.П., Лидер В.А., Писляков Б.Г. Расчет анкерной крепи для различных условий применения. М.: Недра, 1976. 208 с.

89. Широков А.П., Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок. М.: Недра, 1978. 304 с.

90. Штанговая крепь / В.Н. Семеновский и др.. М.: Недра, 1965.328 с.

91. Югон А.Н., Кост А.Н. Штанговое крепление горных пород. М.: Госгортехиздат, 1962. 203 с.

92. Юрченко И.А. Исследование работы штанговой крепи и разработка метода расчета ее рациональных параметров: автореф. дис. . д-ра техн. наук. Новосибирск, 1975. 32 с.

93. Юрченко И.А. Энергетический подход к расчету штанговой крепи //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1970. №1. С. 37-39.

94. Юрченко В.А. Разработка анкерной крепи на основе минеральных закрепителей: автореф. дис. . канд. техн. наук. Новосибирск, 2004. 18 с.

95. Янак А.Е. Геомеханическое обоснование параметров технологии анкерного крепления подготовительных выработок при интенсивной отработке запасов угля: автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 2006. 22 с.

Информация о работе

Барковский, Андрей Владимирович
кандидата технических наук
Тула, 2010
ВАК 25.00.20

Диссертация

Напряженное состояние массива пород вокруг вертикального ствола, закрепленного анкерной крепью замкового типа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы