Обоснование параметров технологии упрочнения канатными анкерами пород кровли выработок на границе с выработанным пространством

Позолотин, Александр Сергеевич

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров технологии упрочнения канатными анкерами пород кровли выработок на границе с выработанным пространством"

На правах рукописи

ПОЗОЛОТИЛ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ КАНАТНЫМИ АНКЕРАМИ ПОРОД КРОВЛИ ВЫРАБОТОК НА ГРАНИЦЕ С ВЫРАБОТАННЫМ ПРОСТРАНСТВОМ

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология(открытая, подземная и строительная)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

А.А.Ренев

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Бурков Ю.В.

кандидат технических наук Коновалов Л.М.

Ведущая организация - Сибирский Филиал ОАО ВНИМИ

Защита состоится « 16 » июня 2005г. в 15-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.102.02 в Государственном учреждении «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г.Кемерово, ул.Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Автореферат разослан « /3 » ^ /ссЛ 2005г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, докт.техн.наук, проф.

ИВАНОВ В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анкерная крепь стала основным видом крепления на угольных месторождениях Кузбасса. Начиная с 1995 года, объем крепления горных выработок анкерной крепью непрерывно возрастает и к настоящему времени на большинстве шахт Кузбасса анкерной крепью закрепляется свыше 90% всех выработок, в том числе и капитальных. Это связано с расширением номенклатуры дешевой анкерной крепи для различных горногеологических и горнотехнических условий, усовершенствованием буровой техники, а также быстротвердеющих закрепляющих материалов на основе полиэфирных смол.

Исследованиями в области конструкции, принципа работы анкерной крепи, методов ее расчета и в целом упрочнением пород кровли занимались такие научные коллективы, как КузНИУИ, Кузниишахтострой, ИУУ СО РАН, ВНИМИ, ВостНИИ, КузГТУ и др. с участием таких ученых как Ануфриев В.Е., Ардашев К.А., Бурков Ю.В., Коновалов Л.М., Лидер В.А., Писля-ков Б.Г., Широков А.П.,, Штумпф Г.Г. и др.

В результате их деятельности был разработан ряд нормативных документов по применению анкерной крепи в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Однако, действующие нормативные документы не распространяются на выработки, сохраняемые на границе с выработанным пространством с помощью анкеров глубокого заложения. Отсутствуют методы расчета параметров технологии упрочнения анкерами глубокого заложения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Массив горных пород в районе таких выработок подвергается более интенсивным деформациям, вследствие того, что их кровля размещается в зоне сдвижений подработанных пород кровли. Интенсивность деформаций в зонах активного сдвижения из-за разнообразия горно-технических условий по-разному влияет на смещения кровли в зависимости от искусственной связанности структур кровли выработок.

Одним из распространенных типов анкеров глубокого заложения являются канатные анкера. Однако, при освоении технологии изготовления и применения канатных анкеров остаются не изученными их деформационные и технологические параметры, зависящие от способа закрепления и применения закрепляющего материала, в частности, закрепление канатных анкеров ампулами с минеральной композицией.

Поэтому тема исследований, связанная с разработкой технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, представляется нам весьма актуальной.

г -

Целью работы является разработка технологии упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, посредством канатных анкеров.

Основная идея заключается в использовании деформационных, конструктивных и технологических свойств канатных анкеров, а также геомеханического состояния приконтурного массива при обосновании параметров крепления горных выработок.

Задачи исследований:

- исследовать деформационные свойства и технологичность установки канатного анкера;

- определить рациональные технологические параметры канатного анкера, закрепляемого минеральной композицией ампульным способом на стадии предварительного натяжения;

- обосновать параметры технологии упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством посредством канатных анкеров.

Методы исследований:

- лабораторные методы исследований для определения деформационных свойств канатов и канатных анкеров и их технологических параметров;

- шахтные исследования влияния канатных анкеров на состояние кровли сохраняемых выработок;

- инструментальные наблюдения за процессами расслоения пород кровли с использованием глубинных реперов и нагрузками на анкеры с использованием тензометрических датчиков давления.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- в качестве анкеров глубокого заложения наибольшую перспективу использования для крепления выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, по факторам относительного удлинения (<1%), технологичности и затратам на бурение (>30%) имеют канатные анкеры;

- закрепление канатного анкера минеральной композицией, при кольцевом зазоре винта головки канатного анкера со стенками шпура 1,5-2,0 мм, наличии трех узлов местного уширения диаметра каната и длине закрепления 1100 м, обеспечивает сопротивление выдергиванию (25-30 кН), достаточное для предварительного натяжения анкера без времени ожидания отверждения минеральной композиции;

- параметры технологии (длина канатного анкера, угол наклона шпура и т.д.) при упрочнении кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, выбираются из расчета закрепления канатного анкера в части приконтурного массива выработки, не участвующей в активных сдвижениях и не передающей нагрузку на крепь или почву выработки. В соответствии

I 4

с закономерностями сдвижений, эта часть приконтурного массива размещена за границей, определяемой углами давлений, которые отсчитываются от зоны отжима краевой части угольного пласта.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается:

- протоколами стендовых испытаний канатных анкеров;

- достаточным объемом (>20) лабораторных испытаний канатных анкеров при закреплении минеральной композицией;

- положительным заключением межведомственной комиссии по эксплуатационным испытаниям канатных анкеров на ЗАО «Распадская»;

- положительным опытом закрепления канатными анкерами газодренажного канала на ш.«им.С.М.Кирова».

Научная новизна работы заключается:

- в установлении деформаций канатных анкеров, с низким уровнем относительных удлинений, достаточных для применения их в качестве анкеров глубокого заложения, обеспечивающих безопасное устойчивое состояние кровли выработок;

- в установлении технологических параметров канатных анкеров, закрепленных минеральной композицией, обеспечивающих достаточный уровень несущей способности, в том числе и на стадии предварительного натяжения без времени ожидания отверждения;

- в обосновании параметров технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Практическое значение работы:

- созданы методические основы для расчета параметров канатных анкеров при упрочнении кровли выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством;

- разработанная технология позволяет повысить устойчивость горных выработок и безопасность работ за счет применения канатных анкеров;

- обосновано применение более дешевой минеральной композиции взамен полиэфирных смол для закрепления канатных анкеров.

Реализация работы.

Опытно-промышленные и эксплуатационные испытания на шахте «им.С.М.Кирова» и на шахте «Распадская» при закреплении выработок различного назначения, а также выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Личный вклад автора заключается:

- в обследовании состояния выработок и установлении основных причин потери устойчивости горных выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством;

- в разработке методики выполнения натурных инструментальных наблюдений;

- в выполнении визуальных и инструментальных наблюдений за геомеханическими процессами и проявлениями горного давления в выработках, сохраняемых на границе с выработанным пространством;

- в лабораторных исследованиях деформационных свойств канатных анкеров;

- в разработке технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок сохраняемых на границе с выработанным пространством;

- в обработке результатов наблюдений.

Апообаиия работы.

Основные научные положения и практические выводы докладывались на научных конференциях КузГТУ (г.Кемерово, 1999, 2000, 2001, 2004 г.г.), на техническом Совете «Компании «Кузбассуголь» (г.Кемерово, 2001г.), на «Неделе горняка» (г.Москва, 2002 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и изложена на 127 страницах машинописного текста, включая 51 рисунок, 25 таблиц, 2 приложения и список литературы из 68 наименований.

Автор считает своим долгом выразить особую благодарность к.т.н. Ануфриеву В.Е. за помощь в проведении лабораторных и шахтных исследований, а также в обработке полученных результатов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННЙ РАБОТЫ

В первой главе представлен анализ анкеров глубокого заложения, технологичности их установки и затрат на бурение шпуров под них, а также результаты исследования относительного удлинения канатных анкеров глубокого заложения.

Анкеры глубокого заложения, выполняющие функцию подвески неустойчивой части массива к устойчивой, а также, на начальном этапе поддержания, функцию сшивки, рассчитываются на нагрузку более 200 кН.

Для обеспечения равнопрочности закрепления высоконагруженных анкеров требуется значительно большая длина интервала закрепления

(>1000 мм при закреплении полиэфирной смолой) в контуре устойчивой части массива по сравнению с анкерами стандартной длины.

Применение составных арматурно-винтовых анкеров типа АВ20, соединенных муфтой в скважинах диаметром 28-30 мм не обеспечивает равно-прочности соединения. Максимальная несущая способность муфтового соединения в шпурах диаметром 30 мм не превышает 200 кН.

Применение составных анкеров из высокопрочной арматуры типа А400С, А500С диаметром 22 мм для крепления выработок и их сопряжений со сроком службы > 5 лет затруднено из-за неустойчивости соединительных муфт к концентрации напряжений и коррозии. Увеличение толщины стенки муфты приводит к увеличению диаметра шпура до 32 мм и, соответственно, расходу закрепляющего материала. Увеличение диаметра шпура с 25 мм до 32 мм ведет к снижению производительности бурения на 40-60%. '* Процесс досылки ампул до дна шпура составным анкером ведется с

перерывом, который необходим для присоединения второй половины анкера к соединительной муфте. На это также расходуется дополнительное время (10-15 сек. и более). Досылка ампул составным анкером не всегда возможна, при наличии разрушенной зоны в непосредственной кровле.

Кроме того, относительное удлинение составного анкера в зависимости от стали, из которой он сделан, и количества соединительных муфт, составляет от 2,2 до 8,0 %.

Принятый в мировой практике уровень расслоений кровли, обеспечивающий устойчивое безопасное состояние кровли, составляет 0,62-1,0 %. Этой норме соответствует система контроля глубинными реперами состояния кровли, упрочненной анкерами, которая принята органами Госгортехнад-зора в Англии. Таким образом, анкеры глубокого заложения должны удовлетворять этим требованиям, то есть иметь относительное удлинение <1,0%.

Суммарное удлинение канатного анкера можно вычислить по формуле < Д4„=Д/* + 5, (1)

где А1к — удлинение каната, мм; 5 - смещение каната относительно опорных муфт, мм.

Измерения производились на испытательном стенде ИУУ СО РАН. Закрепление канатного анкера производилось в верхней части цанговым захватом, а в нижней части нагружение велось через шайбу непосредственно на опорную муфту (рис.1). Перед нагружением, для вычисления относительного удлинения, на канат наносились две метки, и измерялось расстояние между ними (Д1^), фиксировалось положение торцов каната относительно опорных

муфт (5о). Затем по мере нагружения измерялись Д/4 и 8,. Нагружение производилось до нагрузки 200 кН.

для определения относительных деформаций:

1 - канатный анкер; 2 - соединительная муфта; 3 - цанговый захват; 4 - нагрузочная колонна; 5 - гидроцилиндр

Удлинение каната с учетом коэффициентов, полученных на массиве опытных данных, определяется по формуле

Д/*=4.10-5-ЛЧа, (2)

где /„„ - длина канатного анкера, мм; ЛГ- нагрузка, кН.

Смещения каната относительно опорной муфты (5) определяется по формуле

¿ = 3-10^ -Ы2+3-10'5-И. (3)

Уравнение (1) с учетом (2) и (3) принимает вид

= (4-Ю"5 -1КЛ +3-10"4 •Я+3-10"5)-Л^. (4)

Из вышесказанного следует, что вследствие низкого уровня относительных деформаций до предела текучести (200 кН), по факторам технологичности и затратам на бурение, канатный анкер имеет наибольшую перспективу для использования в сложных условиях поддержания выработок, в том числе выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Во второй главе представлены результаты испытания канатного анкера, закрепляемого минеральной композицией, определены его рациональные технологические параметры для закрепления минеральной композицией, а также получена зависимость его несущей способности при взаимодействии с неотвер-жденной минеральной композицией на стадии предварительного натяжения от влияющих факторов.

В настоящее время в мировой практике в качестве анкеров глубокого заложения наибольшее применение получили канатные анкеры, закрепляемые полиэфирными смолами ампульным способом, однако из-за имеющихся недостатков полиэфирной смолы, возникла необходимость в поисках альтернативного закрепляющего материала. Таким материалом можно считать минеральную композицию.

Минеральные композиции не горючи, сохраняют высокую механическую прочность в течение продолжительного времени, имеют минимальные экологические последствия на дневной поверхности и в шахте и стоимость в 2,0-2,5 раз меньшую, чем у ампул с полиэфирной смолой.

Минеральные композиции в ампулах перед введением в скважину замачиваются в воде через негерметичную оболочку из нетканого материала, который хорошо пропускает воду и удерживает ее внутри.

Нами для испытаний использовался канатный анкер отечественного производства. Конструктивные отличия отечественного канатного анкера состоят в том, что на головном конце канат имеет опорную правую спираль (винт), а в остальной закрепляемой части - проволочную спираль левой свивки, которая проходя между прядями каната, образует местные узлы упшрения (для испытания на стенде у канатного анкера имелось три местных узла уширения). Спираль выполняет функцию шнека и необходима для качественного перемешивания минеральной композиции и получения плотной закрепляющей втулки без разрывов сплошности.

Испытания нагрузочной способности канатного анкера осуществлялись в искусственной металлической скважине на испытательном стенде ИУУ СО РАН.

В процессе стендовых испытаний выяснено, что определяющим фактором, влияющим на несущую способность в процессе предварительного нагружения при взаимодействии с неотвержденной минеральной композицией, является кольцевой зазор (5*) между опорным винтом спирали и стенкой скважины. Малый кольцевой зазор между опорным винтом спирали и стенкой скважины при перемещении к устью скважины в процессе предварительного распора обеспечивает переуплотнение раствора минеральной композиции под винтом спирали. Вода в переуплотненном участке (3-5 диаметров шпура) раствора отжимается в трещины, а также вверх и вниз по шпуру. В этой области под головкой вита образуется конус переуплотненного обезвоженного материала, который по аналогии с клином взаимодействует с ответной сопряженной конической поверхностью переуплот-

ненного материала. Возникновение клинового эффекта под головкой винта спирали канатного анкера при длине интервала закрепления каната 1200 мм и времени замачивания ампулы 12-13 сек., обеспечивает сопротивление выдергиванию: 2530 кН - через 5 мин. после установки; 40-50 кН - через 60 мин. после установки; 180-200 кН - через 24 ч. после установки; >230 кН - через 48 ч. после установки.

Вследствие перспективы промышленного производства и применения канатных анкеров в шахте, при проектировании параметров канатных анкеров, возникает необходимость в оценке влияния различных факторов на несущую способность при взаимодействии с неотвержденной минеральной композицией на стадии предварительного натяжения.

В процессе испытаний было установлено, что несущая способность предварительного натяжения анкера зависит от следующих факторов: и -смещения анкера, мм, - площади кольцевого зазора между винтом головки анкера и стенкой шпура, мм2, А/ - промежутка времени от начала замачивания ампулы до нагружения анкера, сек., А - длины закрепляющей втулки, мм.

Сопротивление выдергиванию канатного анкера (адгезионная прочность) описывается зависимостью вида

-■и-с-и2+Ь-Д/ М = А-е*к , (5)

где а, Ь, с - эмпирические коэффициенты; А = т0-с1 - А - начальная адгезионная прочность; т0 - начальное сопротивление сдвигу, Н/мм2; й? - диаметр стержня анкера, мм; к - длина закрепляющей втулки, мм.

Методом наименьших квадратов получены значения неизвестных коэффициентов: а=17,7 мм, 6=0,039 V, с=0,003 V 2, т0=0,078 Н/мм2.

'С / мм

Шахтные опытно-промышленные испытания адгезионной прочности закрепления анкера при предварительном натяжении, проведенные на ш. «им. С.М. Кирова» и эксплуатационные испытания на ш.«Распадская», подтвердили результаты стендовых испытаний.

В третьей главе предложена методика расчета параметров технологии упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, посредством анкеров глубокого заложения.

Вследствие единообразия процессов обрушения кровли выработки и кровли выработанного пространства очистного забоя при полной и неполной подработке, геомеханической основой метода расчета являются следующие положения:

- породы кровли выработки устойчивы за границей, определяемой углами давлений (<р,), которые отсчитываются от зоны отжима краевой части угольного пласта;

- связывание пород контура выработки с вышерасположенными породами, имеющими меньшие смещения, приводит к запаздыванию их обрушения и они успевают подбутиться обрушенными породами, что приводит к увеличению устойчивости связанных пород.

Методика расчета параметров упрочнения кровли основана на связывании канатными анкерами прилегающих к контуру выработки породных структур с вышерасположенными породами и с породами за границей, определяемой углами давлений (<р,). При этом касательные напряжения на контакте закрепляющей втулки (смола, минеральная композиция) со стенками шпура уравновешивают нагрузку на анкер. Углы давления $ определяются из соотношения гр/щ = 1,09-И, 18 в зависимости от прочности и откладываются не от краевой зоны угольного пласта, а от границы зоны отжима (с) пласта (рис.2). В этом случае породы за зоной, определяемой углами давлений, сохраняют связанность и находятся в некотором объемном напряженном состоянии, подвергаясь действию напряжений опорного давления и частично изгибным напряжениям, а также боковому давлению от обрушенных пород и обладают повышенными механическими свойствами и устойчивостью.

Связывание канатными анкерами породных структур контура выработки с вышерасположенными породами кровли выравнивает величины их смещений, что позволяет снизить смещения контура выработки до рабочего состояния.

Породы кровли в демонтажных камерах при потере устойчивости об-рушаются под углами полных сдвижений (у). Однако контур обнажения не является устойчивым контуром. Существует переходная зона, за которой породы устойчивы (при закреплении контура вывала по ПБ предусматривается оборка обнажения неустойчивых пород).

Рис. 2. Схема сдвижения подработанной кровли

Подработанные слои пород кровли на некотором удалении от пласта получают опору на обрушенные породы, то есть деформируются подобно плите, находящейся на разновысоких опорах. Часть веса плиты (-2/3) при этом по данным ВНИМИ передается на заделку, остальная часть (—1/3) через обрушенные породы на почву пласта. Вследствие этого граница области передачи давления подработанных пород на почву пласта определяется несколько большими, чем углы сдвижения так называемыми углами давления (ф)> которые следует отсчитывать от границы отжима угольного пласта. У границы опоры плит на обрушенные породы (-1/3 пролета между опорами) в области, прилегающей к границе, определяемой углами давления в нижних слоях плиты по мере подвигания забоя в процессе сдвижения деформации меняют свой знак со сжатия на растяжение, а с противоположной стороны - от нейтрального слоя с растяжения на сжатие. Вследствие этого, данная область плит характеризуется ростом и образованием дополнительных трещин. Это обстоятельство позволяет предполагать наличие области, за которой порода находится в некотором допредельном состоянии, характеризующемся повышенными напряжениями и вследствие этого - большей прочностью. Поэтому закреплять анкеры необходимо за границей, определяемой углами давления (де).

Есть основания полагать, что переходная зона определяется углами давлений <р, и при закреплении анкеров за этой границей касательные напряжения на контакте закрепляющего материала канатного анкера со стенками шпура могут уравновесить нагрузки от пород в треугольнике с основанием от границы зоны отжима до перекрытия механизированной крепи, выполняющей функцию искусственного целика (рис. 3). Нагрузка на крепь формируется весом склонных к обрушению пород в треугольнике АДЕ (наклон сторон которого определяется углами полных сдвижений) и весом части консольно-зависающих пород (-1/3) в контуре треугольника АБЕ (наклон сторон которого определяется углами давлений). Примерно половина веса пород в контуре АБЕ приходится на канатный анкер. Важным параметром для проектирования является длина шпура под канатный анкер.

В соответствии с расчетной схемой длина шпура равна

1ш=Ь+1а, (6)

где 13- минимальная длина заглубления анкера за контур АБ (0,9-1,2м); 1а - длина шпура от устья до границы, ограниченной углами давлений.

Из геометрических представлений (рис. 1) 1а определится выражением

coser,

^ | С ■ tg<p¡ - АВ ■ tgam tgam+tg<pt

где С - ширина зоны отжима, мм; АВ - расстояние от груди забоя до устья шпура, мм; <Хш- угол наклона шпура к поверхности кровли, град.; <р, - углы давления при подработке кровли, град.

Углы давления при подработке кровли рассчитываются с учетом угла падения пласта:

- со стороны падения д = -0,016/2-1,16/-0,02/а-0,За + 70;

- со стороны восстания р2 = -0,016/г-1Д6-/ + 0,03/а + 0,4а + 70;

- по простиранию <р, = -0,016 • /2 -1,16 • / + 70,

где /- коэффициент крепости пород по Протодьяконову М.М.; а - угол падения пласта, град.

Разработанная методика опробована на ЗАО «шахта Распадская». Для эксперимента было выбрано три опытных участка, оборудованных замерными станциями ЗС, включающими глубинные репера и тензометрическими датчиками для измерения нагрузки на анкеры.

I . .... \. ......... ^

Рис. 3. Схема формирования сдвижений пород кровли демонгажной камеры 1 - подхват; 2 - механизированная крепь; 3 - канатный анкер; 4 - пласт угля.

Длины шпуров, рассчитанные по формулам (б) и (7), должны были составлять на ЭС№3 - /ш = 4,3 м (закрепление анкеров за углом полных сдвижений), на ЗС№4 - 1Ш= 5м (закрепление анкеров за углом давлений). ЗС№5 рас-

\ '/

1

полагалась в зоне типового крепления. Но, по организационно-техническим причинам длина шпура на ЭС№3 составила 4 метра.

Анкеры устанавливались в одном метре от борта с наклоном на массив 75° и шагом анкерования 0,8м.

Сравнительная оценка геомеханического состояния кровли на опытных участках велась по данным наблюдений за глубинными реперами, расположенным на разных глубинах (4,3 м; 3,5 м; 2,5 м; 1,5 м; 0 м). Результаты наблюдений за расслоением пород кровли в демонтажной камере иллюстрируют графики на рис. 4, 5, 6.

На опытных участках, где кровля упрочнена канатными анкерами, расслоение кровли на интервале 2,5-3,5 м незначительно и не превышает 18 мм на конечной стадии наблюдений (см. рис. 3).

На замерной станции №4 (см. рис.3), где кровля упрочнена канатными анкерами длиной 5 метров максимальное расслоение интервала 2,5-3,5 составило 9 мм, то есть меньше, чем на участке упрочненном канатными анкерами длиной 4 метра (ЭС№3) в два раза.

В качестве критерия сравнительной оценки работоспособности новой и типовой крепи используется отношение суммарных деформаций приконтур-ного массива сравниваемых участков

^ = ^тип

(8)

где пт - относительные суммарные деформации кровли на опытном участке с новой крепью (канатные анкеры); птт - относительные суммарные деформации кровли на участке с типовой крепью (органный ряд и анкеры длиной 2,4-3,0 м).

01.апр 01 0 20

Дата

1 40

»60 §

Л 80

4 ./ у . Д. <

" ад* м *

■ 4,3 метра ■^—3,5 метра X—2,5 метра —Ж—1,5 метра —♦—0 метра

Рис. 4. Смещения глубинных реперов относительно опорного репера, установленного на глубине 5,5 м (ЗС№3) на опытном участке с доупрочнением кровли канатными анкерами длиной 4 метра

Дата

01.агр 01.май З1.май ЗО.икзн О

10

|20 о 30

- -- • ♦*♦-♦ ! VI*

Ч Г4* * V. ------ 1

4,3 метра 3,5 метра 2,5 метра

Рис. 5. Смещения глубинных реперов относительно опорного репера, установленного на глубине 5,5 м (ЗС№4) на опытном участке с доупрочнением кровли канатными анкерами длиной 5 метров

Дпа

01.агр 01.мэй 31.№й

I 0

§ 40

I 80 ¡120

■ ■■Ш»! «II »«'

и , * ^

• «,

1 ^

- 4^>кира З^мзцв

пара

- Омлра

Рис. 6. Смещения глубинных реперов относительно опорного репера,

установленного на глубине 5,1 м (ЗС№5) на типовом участке поддержания кровли органным рядом и анкерами длиной 2,4 - 3 метра

Суммарные деформации кровли поп(тт) на замерной станции опытно-I о и типового участка определялись по формуле

М.

(9)

оп( тип) (. . \ ,

М Ч1,*!-"!)

где АК1 =(/г,+;-К,) - деформация интервала между соседними глубинными реперами, мм; - к, - интервал между соседними реперами, мм.

На сравниваемых интервалах по глубине 2,5-5,5 м на опытном участке ЗС4 и типовом ЗС5

11,97 10"2

тин

л„

- = 5,7.

2,1 10"2

Как видим, расслоение кровли на опытных участках поддержания кровли канатными анкерами длиной 5 метров, более чем в 5 раз меньше расслоения на участке с типовым креплением (органный ряд и анкеры длиной 2,4-3,0 м).

Таким образом, канатные анкеры подшили отслоившиеся слои кровли к устойчивому контуру пород кровли. Кровля пласта на опытных участках имела безопасное состояние.

На участках ЗСЗ и ЗС4 канатные анкеры по данным тензометрических датчиков воспринимали нагрузку до 16 т, а по косвенным данным, когда порвалась шпилька, на которой находился тензометрический датчик, нагрузка на анкер составляла порядка 20-22 т.

Анкеры АВ20 длиной 3 м через 20-30 суток после установки не воспринимали нагрузку, так как они попадали в зону сдвижений.

Необходимо отметить, что отдельные подхваты (СВП-22) на опытном участке с канатными анкерами длиной 5 метров были незначительно деформированы в окрестности опорных муфт и приняли уступную форму вниз в сторону механизированной крепи.

Этот опыт подтверждает методику расчета параметров анкеров.

Другим подтверждением методики расчета параметров упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, явились шахтные опытно-промышленные испытания при сохранении газо-дренажного канала вентиляционного штрека 24-42 пл. Болдыревского ш. «им. С.М. Кирова».

Длины канатных анкеров, рассчитанные по формулам (6), (7) равнялись 3,7 м. Анкеры устанавливались в 0,8-1,0 м. от борта выработки перед лавой с наклоном анкеров на массив 75° и шагом анкерования 0,8 м. Вскрытие опытного участка газо-дренажного канала через девять месяцев после погашения ипрека показала, что треугольник, с основанием по кровле 1,5 - 2,0 метра (около половины штрека), сохранился. С противоположной стороны сбойки при отсутствии поддержания кровли канатными анкерами, вентиляционный штрек был полностью перекрыт породой.

Таким образом, проведенные опытно-промышленные испытания на шахте «им.С.М.Кирова» и эксплуатационные испытания на шахте «Распад-ская» подтвердили эффективность методики расчета параметров технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством и работоспособность канатных анкеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи по разработке параметров технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, имеющей существенное значение для разработки угольных месторождений.

Основные научные выводы и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1. Канатные анкеры имеют низкое относительное удлинение (< 1.0 %) в отличие от составных анкеров (2.2 - 8.0%), в зависимости от стали и количества соединительных муфт). Применение канатных анкеров для закрепления кровли позволяет снизить расслоение пород кровли до безопасного значения, равного 0,62-1,0%, принятого в мировой практике, в силу своего низкого относительного удлинения и высокой несущей способности.

2. Использование минеральной композиции в ампулах для закрепления канатных анкеров позволяет устранить недостатки полиэфирных смол в ампулах, такие как чувствительность ко времени перемешивания закрепляющего материала при установке анкера, выгорание при пожаре, потерю, со временем, механической прочности, а также позволяет снизить стоимость закрепляющего материала в 2,0-2,5 раза.

3. Определенные экспериментальными методами рациональные технологические параметры канатных анкеров (кольцевой зазор винта головки канатного анкера со стенками шпура 1,5-2,0 мм, три узла местного уширения диаметра каната, длина интервала закрепления 1100 мм, время замачивания ампул с минеральной композицией 12-13 секунд), обеспечивают возможность создания достаточной адгезионной прочности закрепления до уровня 25-30 кН без времени ожидания отверждения минеральной композиции на стадии предварительного натяжения.

4. Установлена зависимость несущей способности канатного анкера взаимодействующего с неотвержденной минеральной композицией на стадии предварительного натяжения от влияющих факторов, таких как /г - длина закрепляющей втулки, и - смещение хвостовика анкера при предварительном натяжении анкера, & - площадь кольцевого зазора, А? - промежуток времени от замачивания ампул до нагружения анкера.

5. Разработана методика определения длины шпура под канатный анкер с закреплением его за границей, определяемой углами давления, которые, в стою очередь, зависят от крепости пород кровли и угла падения пласта. Разработана технология крепления горных выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством канатными анкерами.

6. Технология упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, основана на связывании канатными анкерами,

прилегающих к контуру выработки породных структур с вышерасположенными породами и с породами за зоной, определяемой углами давлений, исходящими от границы отжима краевой части угольного пласта. Данная технология подтверждена фактом сохранения газо-дренажного канала на ш. «им. С.М.Кирова» и фактом обеспечения устойчивого безопасного состояния кровли в демонтажной камере ш.«Распадская» и характеризуется существенно меньшим расслоением кровли по сравнению с типовым креплением (анкера стандартной длины и стоечная крепь), а также восприятием канатными анкерами нагрузки до 20-22т в отличие от типовых анкеров, закрепленных в зоне сдвижений.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работах.

1. Позолотин, А. С. Поддержание неустойчивой кровли анкерами при разработке пологих и наклонных угольных пластов в Кузбассе // Научные работы студентов-магистрантов: сб. науч. тр. / Кузбас. гос. техн. ун-т. -Кемерово, 1999, № 1 - С. 72-74.

2. Позолотин, А. С. Анализ методик расчета контура неустойчивой части массива применительно к анкерному креплению // Научные работы студентов-магистрантов: сб. науч. тр. / Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 2000, №2-С. 74-79.

3. Экспериментальные исследования работоспособности канатных анкеров / В. Е. Ануфриев, А. С. Позолотин, Г. И. Кулаков, В. Г. аритонов, А. В Ремезов // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-т. - 2001, №5. - С. 3-8.

4. Измерение напряжений в зоне опорного давления угольного пласта, отрабатываемого механизированным комплексом / В. Е. Ануфриев, В. Г. Харитонов, А. С. Позолотин, А. А. Ремезов, Г. И. Кулаков // Наука XXI века: сб. науч. тр. - М., 2002. - С. 152-162.

5. Эндоскопические исследования дезинтеграции приконтурного массива выработок / В. Е. Ануфриев, А. С. Позолотин, Н. Ф. Денискин, В. Н. Федоринин, В. Г. Харитонов // Горный информационно - аналитический бюллетень. - М., МГГУ, 2003, №2 - С. 75-83.

6 Опыт доупрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством / В. Е. Ануфриев, А. С. Позолотин, А. А. Ренев, В. М. Рычковский, Ю. Ю. Самолетов // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-т. - 2004, №2. - С. 55-60.

Подписано в печать 06.05.05 Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ ЛГ ГУ КузГТУ, 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д.Бедного, 4А

«1 06 87

РНБ Русский фонд

2006-4 8446

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Позолотин, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ПРИМЕНЕНИЮ АНКЕРОВ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ПРИ УПРОЧНЕНИИ КОНТУРА ВЫРАБОТОК.

1.1. Область применения.

1.2. Конструкции канатных анкеров.

1.3. Методы расчета параметров крепи выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством.

1.4 Цели и задачи исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И НАГРУЗОЧНЫХ СВОЙСТВ КАНАТНЫХ АНКЕРОВ.

2.1. Требования, представляемые к конструктивным характеристикам анкерной крепи глубокого заложения.

2.2. Методика стендовых испытаний.

2.2.1. Объекты испытаний.

2.2.2 Наименование и назначение используемого оборудования ^ и приборов.

2.2.3 Порядок проведения испытаний.

2.3 Результаты исследования деформационных свойств канатного анкера.

2.3.1 Результаты исследования относительного удлинения ^д каната в зависимости от нагрузки

2.3.2 Результаты исследования смещения каната относительно ^ опорной муфты

ВЫВОДЫ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАНАТНОГО АНКЕРА С МИНЕРАЛЬНОЙ КОМПОЗИЦИЕЙ.

3.1 Требования, предъявляемые к технологии крепления контура выработок канатными анкерами. ^

3.2 Методика стендовых испытаний.

3.2.1 Объекты испытаний.

3.2.2 Наименование и назначение используемого оборудования и приборов.

3.2.3 Порядок проведения испытаний.

3.2.4 Измеряемые величины.

3.3 Результаты исследований нагрузочных свойств канатных анкеров на стадии предварительного натяжения при закреплении АМК.

3.4 Зависимость нагрузочной способности канатного анкера от влияющих факторов на стадии предварительного натяжения анкера.

3.5 Оценка влияния конструктивных и технологических факторов на нагрузочную способность.

3.5.1 Исследование влияние на нагрузочную способность диаметра опорной спирали (винта) на конце анкера в ^ зависимости от диаметра шпура.

3.5.2 Влияние на нагрузочную способность длины закрепляющей втулки.

3.5.3 Влияние на нагрузочную способность времени ожидания отверждения.

3.6 Влияние времени на нагрузочные свойства канатных анкеров при закреплении амк после отверждения.

ВЫВОДЫ.

4. ОБОСНОВАНИЕ ПАРЕМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ КРОВЛИ ВЫРАБОТОК, СОХРАНЯЕМЫХ НА ГРАНИЦЕ С ВЫРАБОТАННЫМ ПРОСТРАНСТВОМ, КАНАТНЫМИ АНКЕРАМИ.

4.1 Геомеханическое обоснование упрочнения кровли выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством.

4.2 Испытание канатных анкеров в технологии упрочнения кровли выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством.

4.2.1 Наименование оборудования и средств измерений.

4.2.2 Критерии сравнительной оценки.

4.3 Расчет параметров канатных анкеров выработок, сохраняемых на границес выработанным пространством.

4.3.1 Расчет параметров канатных анкеров для доупрочнения кровли демонтажной камеры 6а-6-16 на ш. «Распадская».

4.3.2 Расчет параметров канатных анкеров для сохранения газо-дренажного канала на ш. им. С.М.Кирова.

4.4 Технология установки анкеров канатных.

4.5 Испытание на шахте «Распадская».

4.5.1 Условия и место испытаний канатных анкеров.

4.5.2 Проведение демонтажной камеры

4.5.3 Места испытаний анкеров канатных в демонтажной камере.

4.6 Результаты испытаний на шахте «Распадская».

4.6.1 Хронометражные наблюдения за операциями установки анкеров канатных.

4.6.2 Технологичность возведения анкеров канатных.

4.6.3 Результаты исследования нагрузок на канатные анкеры.

4.6.4 Результаты исследования расслоений кровли демонтажной камеры.

4.7 Испытание на шахте «им. С.М.Кирова».

4.7.1 Горно-геологические условия места испытаний канатных ^ анкеров.

4.7.2 Ход испытания.

4.8 Результаты испытаний на шахте «им. С.М.Кирова».

4.9 Испытания канатных анкеров с ампулами АМК на шахте «Распадская».

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров технологии упрочнения канатными анкерами пород кровли выработок на границе с выработанным пространством"

Актуальность работы.

Анкерная крепь стала основным видом крепления на угольных месторождениях Кузбасса. Начиная с 1995 года, объем крепления горных выработок анкерной крепью непрерывно возрастает и к настоящему времени на большинстве шахт Кузбасса анкерной крепью закрепляется свыше 90% всех выработок, в том числе и капитальных. Это связано с расширением номенклатуры дешевой анкерной крепи для различных горно-геологических и горнотехнических условий, усовершенствованием буровой техники, а также бы-стротвердеющих закрепляющих материалов на основе полиэфирных смол.

Исследованиями в области конструкции, принципа работы анкерной крепи, методов ее расчета и в целом упрочнением пород кровли занимались такие научные коллективы, как КузНИУИ, Кузниишахтострой, ИУУ СО РАН, ВНИМИ, ВостНИИ, КузГТУ и др. с участием таких ученых как Ануфриев В.Е., Ардашев К.А., Бурков Ю.В., Коновалов JI.M., Лидер В.А., Писля-ков Б.Г., Широков А.П.,, Штумпф Г.Г. и др.

В результате их деятельности был разработан ряд нормативных документов по применению анкерной крепи в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Однако, действующие нормативные документы не распространяются на выработки, сохраняемые на границе с выработанным пространством с помощью анкеров глубокого заложения. Отсутствуют методы расчета параметров технологии упрочнения анкерами глубокого заложения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Массив горных пород в районе таких выработок подвергается более интенсивным деформациям, вследствие того, что их кровля размещается в зоне сдвижений подработанных пород кровли. Интенсивность деформаций в зонах активного сдвижения из-за разнообразия горно-технических условий по-разному влияет на смещения кровли в зависимости от искусственной связанности структур кровли выработок.

Одним из распространенных типов анкеров глубокого заложения являются канатные анкера. Однако, при освоении технологии изготовления и применения канатных анкеров остаются не изученными их деформационные и технологические параметры, зависящие от способа закрепления и применения закрепляющего материала, в частности, закрепление канатных анкеров ампулами с минеральной композицией.

Поэтому тема исследований, связанная с разработкой технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, представляется нам весьма актуальной.

Целью работы является разработка технологии упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, посредством канатных анкеров.

Основная идея заключается в использовании деформационных, конструктивных и технологических свойств канатных анкеров, а также геомеханического состояния приконтурного массива при обосновании параметров крепления горных выработок.

Задачи исследований:

- исследовать деформационные свойства и технологичность установки канатного анкера;

- определить рациональные технологические параметры канатного анкера, закрепляемого минеральной композицией ампульным способом на стадии предварительного натяжения;

- обосновать параметры технологии упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством посредством канатных анкеров.

Методы исследований:

- лабораторные методы исследований для определения деформационных свойств канатов и канатных анкеров и их технологических параметров;

- шахтные исследования влияния канатных анкеров на состояние кровли сохраняемых выработок;

- инструментальные наблюдения за процессами расслоения пород кровли с использованием глубинных реперов и нагрузками на анкеры с использованием тензометрических датчиков давления.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- в качестве анкеров глубокого заложения наибольшую перспективу использования для крепления выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, по факторам относительного удлинения (<1%), технологичности и затратам на бурение (>30%) имеют канатные анкеры;

- закрепление канатного анкера минеральной композицией, при кольцевом зазоре винта головки канатного анкера со стенками шпура 1,5-2,0 мм, наличии трех узлов местного уширения диаметра каната и длине закрепления 1100 м, обеспечивает сопротивление выдергиванию (25-30 кН), достаточное для предварительного натяжения анкера без времени ожидания отверждения минеральной композиции;

- параметры технологии (длина канатного анкера, угол наклона шпура и т.д.) при упрочнении кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, выбираются из расчета закрепления канатного анкера в части приконтурного массива выработки, не участвующей в активных сдвижениях и не передающей нагрузку на крепь или почву выработки. В соответствии с закономерностями сдвижений, эта часть приконтурного массива размещена за границей, определяемой углами давлений, которые отсчитываются от зоны отжима краевой части угольного пласта.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается:

- протоколами стендовых испытаний канатных анкеров;

- достаточным объемом (>20) лабораторных испытаний канатных анкеров при закреплении минеральной композицией;

- положительным заключением межведомственной комиссии по эксплуатационным испытаниям канатных анкеров на ЗАО «Распадская»;

- положительным опытом закрепления канатными анкерами газодренажного канала на ш.«им.С.М.Кирова».

Научная новизна работы заключается:

- в установлении деформаций канатных анкеров, с низким уровнем относительных удлинений, достаточных для применения их в качестве анкеров глубокого заложения, обеспечивающих безопасное устойчивое состояние кровли выработок;

- в установлении технологических параметров канатных анкеров, закрепленных минеральной композицией, обеспечивающих достаточный уровень несущей способности, в том числе и на стадии предварительного натяжения без времени ожидания отверждения;

- в обосновании параметров технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Практическое значение работы:

- созданы методические основы для расчета параметров канатных анкеров при упрочнении кровли выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством;

- разработанная технология позволяет повысить устойчивость горных выработок и безопасность работ за счет применения канатных анкеров;

- обосновано применение более дешевой минеральной композиции взамен полиэфирных смол для закрепления канатных анкеров.

Реализация работы.

Опытно-промышленные и эксплуатационные испытания на шахте «им.С.М.Кирова» и на шахте «Распадская» при закреплении выработок различного назначения, а также выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством.

Личный вклад автора заключается:

- в обследовании состояния выработок и установлении основных причин потери устойчивости горных выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством;

- в разработке методики выполнения натурных инструментальных наблюдений;

- в выполнении визуальных и инструментальных наблюдений за геомеханическими процессами и проявлениями горного давления в выработках, сохраняемых на границе с выработанным пространством;

- в лабораторных исследованиях деформационных свойств канатных анкеров;

- в разработке технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок сохраняемых на границе с выработанным пространством;

- в обработке результатов наблюдений.

Апробация работы.

Основные научные положения и практические выводы докладывались на научных конференциях КузГТУ (г.Кемерово, 1999, 2000, 2001, 2004 г.г.), на техническом Совете «Компании «Кузбассуголь» (г.Кемерово, 2001г.), на «Неделе горняка» (г.Москва, 2002 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и изложена на 127 страницах машинописного текста, включая 51 рисунок, 25 таблиц, 2 приложения и список литературы из 68 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Позолотин, Александр Сергеевич

106 выводы

1. Технология упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, основана на связывании канатными анкерами, прилегающих к контуру выработки породных структур с вышерасположенными породами и с породами за зоной, определяемой углами давлений, исходящими от границы отжима краевой части угольного пласта. Данная технология подтверждена фактом сохранения газо-дренажного канала на ш. «им. С.М.Кирова» и фактом обеспечения устойчивого безопасного состояния кровли в демонтажной камере ш.«Распадская» и характеризуется существенно меньшим расслоением кровли по сравнению с типовым креплением (анкера стандартной длины и стоечная крепь), а также восприятием канатными анкерами нагрузки до 20-22т в отличие от типовых анкеров, закрепленных в зоне сдвижений.

2. Построенная математическая модель определения длины шпуров, обеспечивает уравновешивание нагрузки, создаваемой породами в приконтурном массиве, сопротивлением сдвигу на контакте закрепляющего материала с анкером и стенками шпура на интервале закрепления за границей, определяемой углами давления, которые в свою очередь зависят от крепости пород кровли.

3. Шахтные испытания закрепления канатного анкера ампульным способом полиэфирной смолой или минеральной композицией показали его высокую технологичность, эргономичность и безопасность.

4. Закрепление канатных анкеров в шахтных условиях минеральной композицией в ампулах подтвердили рациональные технологические параметры, которые обеспечивает сопротивление выдергиванию достаточное для предварительного натяжения анкера без времени ожидания отверждения, определенные лабораторными методами.

107

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи по разработке технологии упрочнения канатными анкерами кровли выработок сохраняемых на границе с выработанным пространством, имеющей существенное значение для разработки угольных месторождений.

Основные научные выводы и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

1. Канатные анкеры имеют низкое относительное удлинение (< 1.0 %) в отличие от составных анкеров (2.2 - 8.0%), в зависимости от стали и количества соединительных муфт). Применение канатных анкеров для закрепления кровли позволяет снизить расслоение пород кровли до безопасного значения, равного 0,62-1,0%, принятого в мировой практике, в силу своего низкого относительного удлинения и высокой несущей способности.

2. Использование минеральной композиции в ампулах для закрепления канатных анкеров позволяет устранить недостатки полиэфирных смол в ампулах, такие как чувствительность ко времени перемешивания закрепляющего материала при установке анкера, выгорание при пожаре, потерю, со временем, механической прочности, а также позволяет снизить стоимость закрепляющего материала в 2,0-2,5 раза.

3. Определенные экспериментальными методами рациональные технологические параметры канатных анкеров (кольцевой зазор винта головки канатного анкера со стенками шпура 1,5-2,0 мм, три узла местного уширения диаметра каната, длина интервала закрепления 1100 мм, время замачивания ампул с минеральной композицией 12-13 секунд), обеспечивают возможность создания достаточной адгезионной прочности закрепления до уровня 25-30 кН без времени ожидания отверждения минеральной композиции на стадии предварительного натяжения.

4. Установлена зависимость несущей способности канатного анкера взаимодействующего с неотвержденной минеральной композицией на стадии предварительного натяжения от влияющих факторов, таких как h — длина закрепляющей втулки, U - смещение хвостовика анкера при предварительном натяжении анкера, SK - площадь кольцевого зазора, At -промежуток времени от замачивания ампул до нагружения анкера.

5. Разработана методика определения длины шпура под канатный анкер с закреплением его за границей, определяемой углами давления, которые, в свою очередь, зависят от крепости пород кровли и угла падения пласта. Разработана технология крепления горных выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством канатными анкерами.

6. Технология упрочнения кровли выработок, сохраняемых на границе с выработанным пространством, основана на связывании канатными анкерами, прилегающих к контуру выработки породных структур с вышерасположенными породами и с породами за зоной, определяемой углами давлений, исходящими от границы отжима краевой части угольного пласта. Данная технология подтверждена фактом сохранения газо-дренажного канала на ш. «им. С.М.Кирова» и фактом обеспечения устойчивого безопасного состояния кровли в демонтажной камере ш.«Распадская» и характеризуется существенно меньшим расслоением кровли по сравнению с типовым креплением (анкера стандартной длины и стоечная крепь), а также восприятием канатными анкерами нагрузки до 20-22т в отличие от типовых анкеров, закрепленных в зоне сдвижений.

109

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Позолотин, Александр Сергеевич, Кемерово

1. Dorsten, D., F. H. Frederick, and H. K. Preston. Epoxy Coated Seven-wire Strand for Prestressed Concrete. Prestressed Concr. 1.st. J., v. 29, No. 4 July-Aug. 1984, pp.1-11.

2. Goris, J. M. Laboratory Evaluation of Cable Bolt Supports (In Two Parts) 1 Evaluation of Supports Using Conventional Cables. BuMines R1 9308, 1990, 23 pp.

3. Goris, J. M. Laboratory Evaluation of Cable Bolt Supports (In Two Parts) 2 evaluation of Supports Using Conventional Cables with Steel Buttons, Birdcage Cables and Epoxy-Coated Cables. BuMines RI 9342, 1990, 14 pp.

4. Gramoli, L. Tensioned Cable Rock Anchorage at Geco Division of Noranda Mines Ltd. Pres. at 1st CIM Underground Operators Conf., Sudbury, ON, Feb. 25-28, 1975,4 pp.

5. Ануфриев B.E. Совершенствование технологии закрепления беззамковых классов анкеров// «Кузбасс на рубеже столетий». Мат. межвузовской науч.-практ. конф. 24 апреля 2000 г./ Кемерово, 2000. С. 65-68.

6. Ануфриев В.Е., Барковский В.В., Власенко Б.В., Позолотин А.С., Цыцаркин В.Н. Консолидация приконтурного массива горной выработки штанговой крепью/ Горный информационно-аналитический бюллетень, МГГУ, 2003, № 20, с. 31-39.

7. Ардашев К. А. Временная инструкция по расчету и применению анкерной крепи на шахтах Кузнецкого бассейна/ К. А. Ардашев, В. И. Аксе-ненко, А. С. Толмачев и др. -Прокопьевск, 1996. -93 с.

8. Бажин Н.П. Охрана подготовительных выработок без целиков / Райский В.В., Волков Ю.В. и др. М., «Недра», 1975. 296 с.

9. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. М., Недра, 1975. 271 с.

10. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. Учебник для вузов. М., Недра, 1984. 415 с.

11. Баклашов И.В., Руппенейт К.В. Прочность незакрепленных выработок. М., Недра, 1965. (5)

12. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. М., Недра, 1980.

13. Борисов А.А. Новые методы расчета штанговой крепи. М.1. Госгортехиздат, 1962.

14. Бурков Ю.В. Обоснование и разработка технологии креплениякапитальных выработок на основе инъекционного упрочнения массивов горных пород: дис. .д-ра техн. наук: 05.15.04, 05.15.11.— Кемерово, 1998.-361 с.

15. Бурков Ю.В. Комбинированные инъекционные крепи / Ю.В.Бурков, В.А.Хямяляйнен, Г.С.Франкевич: Рос. акад. естеств. наук.-Кемерово: Кузбасс, гос. техн. ун-т, 1999. 297с.

16. Егоров П. В. Охрана и поддержание подготовительных выработок на шахтах Кузбасса: Учеб. пособие/ П. В. Егоров, А. П. Андрианов, В. В. Егошин; Кузбас. политехи, ин-т. -Кемерово, 1987. -90 с.

17. Егоров П. В., Ремезов А. В., Решетов С.Е. Анкерное крепление горных выработок за рубежом. Анализ опыта создания, становления и современного состояния / Академия горных наук; Под ред. Академика АГН П.В.Егорова. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2001.-211 с.

18. Инструкция по креплению и поддержанию сопряжений лав со штреками для условий Кузнецкого бассейна. Прокопьевск, изд. КузНИУИ, 1972. с. 74.

19. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России.- ВНИМИ, С.-Петербург, -2000 г.

20. Картозия Б. А. Зарубежный опыт проектирования и крепления горных выработок анкерами/ В. А. Пшеничный, В. А. Корчак, В. В. Каверин. -М., 1988.-30с.

21. Кацауров И.Н. Расчет крепи горных выработок. М., - Недра, 1964.

22. Коновалов JI.M. Совершенствование способов управления горным давлением в повторно используемых выработок шахт Ленинского района Кузбасса: Автореф. дис. . канд. техн. наук: /05.05.02/. Рос. АН. сиб. отд-ние. Ин-т угля - Кемерово, 1994. - 21с.

23. Кошелев К. В. Охрана и ремонт горных выработок/ К. В. КошеЯев, Ю. А. Петренко, О. А. Новиков. -М.: Недра, 1983.

24. Крепление п охрана горных выработок: Сб. науч. тр./ АН СССР- Сиб.отд-ние, Ин-т горного дела; Отв.ред. Г. И. Грицко. Новосибирск, 1981. — 120с.

25. Литвинский Г.Г. Расчет устойчивости породной поверхности горных выработок. В сб.: Устойчивость и крепление горных выработок, вып.2. Л., ЛГИ, с. 35-39. (30)

26. Мельников Н. И. Анкерная крепь. -М.: Недра, 1980. -252 с.

27. Мельников Н. И., Линденау Н.И. Опыт применения анкерной крепи.-М., Госгортехиздат,-1959.

28. Мельников Н. И., Линденау Н.И. Применение анкерной крепи на шахтах Кузбасса.- М., Углетехиздат,-1958.

29. Мельников Н.И., Трушин B.C. Использование анкерной крепи за рубежом. М.,-изд.ЦНИЭИуголь,-1969.

30. Методические рекомендации по выбору и расчету анкерной крепи для сложных горно-геологических условий шахт Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса/ НПО "Прокопьевскгидроуголь". -Прокопьевск, 1988. -112 с.

31. Орлов А.А. Взаимодействие механизированных крепей с кровлей / В.Ю.Сетков, С.Г.Баранов и др. М., «Недра», 1976, 336с.

32. Отраслевая инструкция по применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт/ ИГД им. А. А. Скочинского.-М., 1985.39. Патент РФ №2166636.

33. Петухов И.М., Линьков A.M. и др. Теория защитных пластов. М., «Недра», 1976, 224с.

34. Петухов И.М., Линьков A.M. Механика горных ударов и выбрасов. М., «Недра», 1983, 280с.

35. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. СПб., 1998. - 291. (Минтопэнерго РФ. РАН. Гос.НИИ горн. Геомех. и маркшейд. дела - Межотраслевой

36. Рекомендации по расширению области и повышению эффективности анкерной крепи/ Сост. А. П. Широков и др.; КузНИУИ. -Прокопьевск, 1989.-81 с.

37. Ремезов А. В. Задачи по развитию и внедрению форм анкерного крепления на новом техническом уровне// Уголь. -1996. -№6. -С. 14-16.

38. Ремезов А.В. Совершенствование способов и средств крепления сопряжений очистных забоев с примыкающими выработками. //Харитонов В.Г., Жаров А.И., Ануфриев В.Е., Шевелев Ю.А./ Кемерово: «Кузбассвузиздат», 2003, 167с

39. Сёмовский В.Н. и др. Штанговая крепь. М., Металлургиздат, 1956, с.328.

40. Станкус В. М.Механика горных пород и устойчивость выработок шахт Кузбасса/ В. М. Станкус, В. Б. Кожевин, В. А. Муратов и др. -Кемерово: Кн. изд-во, 1973. -56с.

41. Черняк И. J1. Повышение устойчивости подготовительных выработок. -М.: Недра, 1993. -255 с.

42. Широков А. П. Анкерная крепь в Кузбассе/ А. П. Широков, М. И. Найдов, А. И. Петров, В. А. Лидер. -М.: Прометей, 1990. -215 с.

43. Широков А. П. Анкерная крепь: Справочник/ А. П. Широков, Б. А. Лидер, М. А. Дзауров и др. -М.: Недра, 1990. -205 с.

44. Широков А. П. К вопросу определения параметров анкерной крепи /А.

45. П. Широков, В. А. Подюков // Тр. Свердл. горного ин-та, 1971. - Вып. 78.-С. 70-79.

46. Широков А. П. Определение несущей способностианкерной крепи повышенной надежности// Физико-техн. проблемы разраб. полез, ископаемых.-1972.-№2.-С. 29-35.

47. Широков А. П. Перспективы применения анкерной крепи различных конструкций// 2-я Респ. науч. конф. по добыче и использованию углей Киргизии: Тез. докл. Фрунзе, 1971. - С. 11-12.

48. Широков А. П. Теория и практика применения анкерной крепи. -М.: Недра, 1978.

49. Широков А. П. Условия применения анкерных крепей различных конструкций/ А. П. Широков, В. А. Лидер, В. К. Лабутин, Н. И. Яковлев // Уголь Украины. -1971. -№8. -С. 14-16.

50. Широков А. П. Усовершенствованные подхваты для анкерной крепи (на шахтах Кузбасса)/ А. П. Широков, Ю. Н. Малышев, А. Д. Орищин, В. Я. Шахматов// Шахт, стр-во. -1989. -№4. -С. 11-14.

51. Широков А. П., Лидер В. А. Инструкция по применению анкерной крепи в подготовительных выработках шахт Кузбасса. — Прокопьевск, изд. КузНИУИ, 1969. с. 69.

52. Широков А.П., Лидер В.А., Петров А.И. Крепление сопряжений лав. М., Недра, 1987 192 е., ил.

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

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

55. Широков А.П., Писляков Б.Г. Расчет оптимальных параметров анкерной крепи. «Уголь Украины», 1975, №1, с. 11-12.

56. Широков А.П., Писляков Б.Г. Руководство по расчету параметров и выбору крепи сопряжений подготовительных выработок в условиях Кузбасса. Прокопьевск, - Кемеровское кн. изд-во, - 1976., с.89.

57. Штумпф Г. Г. Новая конструкция анкерной крепи горных выработок// Изв. вузов. Горный журн. -1995. -№2. -С. 67-70.

58. Штумпф Г. Г. Повышение научно-технического уровня действующих нормативных документов по креплению горных выработок/ Г. Г. Штумпф, А. В. Сурков, А. И. Субботин// Безопасность труда в промышленности. -2000. -№8. С. 36-41.

59. Штумпф Г. Г., Стрыгин Б.И. Опыт применения анкерной крепи в подготовительных выработках, охраняемых без целиков. М.,-изд.ЦНИЭИуголь.