WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Номинальное расчетное сопротивление сталеполимерной анкерной крепи типа АСГ1 на опытном участке в конвейерном штреке №08 изменялось от 170 кH/м2 до 190 кH/м2, что, значительно, в 3,1-3,4 раза, превышало требуемое Инструкцией расчетное сопротивление крепи (55 кH/м2) вне зоны влияния очистных работ для данного штрека.

На рисунке 1 показаны графики изменения по длине экспериментального участка конвейерного штрека № 08 количества слабых контактов (Nк, штук), трещин расслоения (Nтрр, штук), смещений контура крови (Н, мм) и фактического среднего сопротивления анкерной крепи на 1 м2 кровли (Ра, кH/м2).

Рисунок 1– График изменения по длине участка конвейерного штрека №08 количества слабых контактов (Nк), трещин расслоения (Nтрр), смещений контура кровли (Н) и фактического сопротивления анкерной крепи (Ра).

Между данными признаками установлена весьма тесная статистическая взаимосвязь. Коэффициент линейной корреляции между Nк и Nтрр, Nтрр и Н; Nтрр и Ра, Н и Ра, составляет соответственно 0,98, 0,95, 0,96, 0,95. Так как, все расчетные коэффициенты корреляции значительно больше Rкрит = 0,406 при уровне значимости 0,01 и числе степеней свободы 37, гипотеза о значимой линейной связи между указанными показателями не отвергается.

На участках штрека № 08, где в кровле количество слабых контактов и соответственно трещин расслоения изменялось от 0 до 3 штук, высота расслоений кровли изменялась от 0 до 0,95 м, смещения пород кровли составляли от 6 до 49 мм и стабилизировались не далее 30 м от забоя. При этом среднее фактическое сопротивление анкерной крепи изменялось в пределах 10-68 кH/м2.

При наличии в 2,5 метровом интервале пород кровли от 4 до 14 слабых контактов, представленных зеркалами скольжения, прослойками угля и горизонтальными тектоническими трещинами, расслоение слабых контактов происходит вблизи забоя выработки. В таких зонах резко возрастают смещения контура кровли (61-386 мм на расстоянии 4-16 м от груди забоя), высота зоны расслоения кровли (до 1,3-2,5 м) и увеличивается до 71-170 кH/м2 среднее фактическое рабочее сопротивление анкерной крепи. Смещения пород кровли в указанных зонах не стабилизируются даже на расстоянии 70-100 м от забоя выработки.

При числе трещин расслоения от 5 до 14 штук в 2,5 метровом интервале по высоте кровли в штреке №08 натяжение многих анкеров превысило предел прочности элементов анкерной крепи. В таких зонах происходило разрушение анкерной крепи и обрушение пород кровли на высоту 0,8-2,5 м.

Проведенные в 12 выемочных выработках шести шахт исследования в местах, где произошло 20 случаев обрушений заанкерованной кровли вне зоны влияния очистных работ, подтвердили установленные закономерности деформирования пород кровли и формирования нагрузок на сталеполимерную анкерную крепь в зависимости от количества расслоившихся слабых контактов.

Наблюдения по определению влияния сопротивления анкерной крепи на расслоение кровли по слабым контактам, величину её смещения и состояние пород непосредственной кровли производили в конвейерном штреке №04 шахты «Дальняя». Глубина заложения от земной поверхности штрека №04 составляла 600 м.

При увеличении расчетного сопротивления анкерной крепи (Р) вне зоны влияния очистных работ на отдельных участках штрека от 71 до 377 кH/м2 (или в 5,39 раза) за счет применения более прочных анкеров и увеличения плотности их установки фактические смещения контура кровли (Н) в зонах с большим количеством слабых контактов (от 6 до 14 штук) резко уменьшились с 586 до 97 мм (в 6,04 раза) или по абсолютной величине на 489 мм.

Увеличение сопротивления анкерной крепи приводит к сокращению количества расслоившихся слабых контактов (с 6-14 до 3-6 штук) и высоты расположения последней трещины расслоения (с 1,8-3,0 м до 1,0-1,6 м). При расчетном сопротивлении анкерной крепи более 234 кH/м2 дальнейшего уменьшения высоты зоны расслоения и количества слабых контактов не происходит, однако уменьшается разрыхление породных слоев между трещинами расслоения.

Между Н и Р в зонах с большим количеством слабых контактов установлена регрессионная зависимость вида

Н = 720,669 – 1,845 Р, мм (1).

Расчетный коэффициент линейной корреляции Rрасч между смещениями кровли (Н) и расчетным сопротивлением крепи (Р) в зонах с большим количеством слабых контактов равен 0,975. Так как, Rрасч = 0,975 >Rкрит = 0,735 при уровне значимости 0,01 и числе степеней свободы 8, следовательно, гипотеза о значимой линейной связи между указанными показателями принимается.

На участках штрека № 04 с большим количеством слабых контактов при уменьшении сопротивления анкерной крепи менее 234 кH/м2 состояние пород кровли является неудовлетворительным из-за возникновения вывалов. При увеличении сопротивления анкерной крепи до 240-300 кH/м2 и при длине анкеров 2,4 м оно является удовлетворительным (отдельные заколы) и дальнейшее увеличение сопротивления кровли до 377 кH/м2 или применение составных анкеров его существенно не улучшает.

Поэтому, при большом количестве расслаивающихся слабых контактов (4-17 штук) и глубинах разработки 600 и более метров, для обеспечения удовлетворительного состояния крепких пород кровли с большим количеством слабых контактов вне зоны влияния очистных работ следует иметь расчетное сопротивление анкерной крепи от 240 до 300 кH/м2, а длину анкеров 2,2-2,4 м. Прочность анкеров на разрыв при этом должна составлять не менее 330 кН.

На остальной части штрека №04 количество слабых контактов было мало (0-3 штуки). В таких зонах трещины расслоения либо отсутствовали, либо их число не превышало 1-3 штук. Расстояние от контура кровли до верхней трещины расслоения составляло 0,2-0,7 м. В данных зонах смещения контура кровли, как правило, не превышали 50 мм, а обрушения пород кровли, завалы выработки и случаи разрушения анкерной крепи отсутствовали. На указанных участках штрека фактическое среднее рабочее сопротивление анкерной крепи на расстоянии более 30 м от забоя варьировало от 40 до 82 кH/м2, а максимальное натяжение отдельных анкеров изменялось от 63 до 142 кН.

На участках штрека № 04 с малым количеством слабых контактов и трещин расслоения в кровле и при увеличении расчетного сопротивления анкерной крепи и крепи усиления от 56 до 332 кH/м2 фактические смещения пород кровли уменьшились по абсолютной величине незначительно (с 59 до 18 мм) или на 41 мм, что в 12 раз меньше, чем на участках с большим количеством контактов.

При малом количестве расслоившихся слабых контактов (0-3 штуки) вне зоны влияния очистных работ и глубинах разработки 100-1200 метров для обеспечения хорошего состояния крепких пород кровли достаточно иметь сопротивление анкерной крепи в выработках шириной 4,9-5,5 м от 120 до 150 кH/м2, а длину анкеров в пределах до 2 м. Прочность анкеров на разрыв должна составлять в указанных зонах не менее 230 кН.

Исследования, проведенные на шахтах «Ростовская», «Западная», «Замчаловская» и «Садкинская», при глубинах заложения выемочных выработок 235-917 м подтверждают установленные выше взаимосвязи деформирования пород кровли с фактическим сопротивление анкерной крепи достаточной длины для обеспечения поддержания штреков вне зоны влияния очистных работ при малом и большом количестве расслаивающихся слабых контактов в кровле.

Шахтные исследования влияния количества расслаивающихся слабых контактов на высоту зоны неупругих деформаций, смещения пород кровли и нагрузки на анкерную крепь и крепь усиления в зоне за первым очистным забоем при охране выработки тумбами из деревянно-бетонных блоков, производили в конвейерном штреке № 23 шахты «Обуховская» ОАО «Обуховская» при глубине заложения 670 м и прочности пород кровли, сложенной песчаным сланцем и песчаником, 70-110 МПа.

Исследования проводились на двух экспериментальных участках. На участке № 1 вне зоны влияния очистных работ в кровле до глубины 2,0 м имелось 7 штук слабых контактов (углистых и минеральных прослойков), из которых 4-5 контактов расслаивались вне зоны влияния горных работ до высоты 0,7-1,0 м, а на участке № 2 имелось 1-2 слабых контакта, которые не расслаивались.

Первоначально паспорта крепления и охраны обоих участков штрека № 23 были одинаковы. Штрек №23 при проходке крепился распорно-замковыми анкерами. В зоне опорного давления за 30-40 м до лавы дополнительно устанавливались сталеполимерные анкеры АПО-1 с прочностью на разрыв 240-250 кН. За лавой в штреке устанавливались под брус по две стойки усиления из СВП27 с замками ЗПК и одна деревянная стойка со стороны массива. Штрек охранялся двумя рядами тумб БДБ диаметром 0,63 м, устанавливаемых с плотностью 1,3-1,4 тумбы на 1 м длины штрека.

На участке №1 при суммарном расчетном сопротивлении анкерной крепи и крепи усиления из стоек трения и деревянных стоек равном 290 кH/м2 на расстоянии до 240 м за линией очистного забоя смещения кровли достигли 300 мм, но не стабилизировались. В дальнейшем дополнительные смещения пород кровли составляли около 40 мм на каждые 100 м расстояния от лавы.

В зоне за линией очистного забоя при появлении двух новых трещин расслоения на высоте до 2 м фактическая средняя нагрузка на анкерную крепь возросла до 139 кH/м2, а максимальная нагрузка на отдельные сталеполимерные анкеры в 70 м за лавой увеличилась до 247 кН, что привело к разрушению 6% из них.

На расстоянии 240 м за забоем первой лавы из-за плохого состояния кровли на участке №1 в штреке №23 дополнительно к анкерной крепи и крепи усиления с шагом 1 м была возведена металлическая рамная крепь типа КПС, под каждый верхняк которой были установлены по две деревянных стойки усиления. Суммарное расчетное сопротивление анкерной крепи и крепи усиления в штреке № 23 на этом участке составило не менее 420 кH/м2. Однако и оно оказалось недостаточным. Из-за недостаточной плотности установки тумб БДБ и их частичного разрушения на расстоянии более 1000 м от лавы № 23 смещения кровли над вторым рядом тумб достигли 370 мм, а заанкерованной кровли по оси штрека 700-800 мм, после чего произошло разрушение крепи и завал штрека. Установка на небольшом участке штрека с большим количеством слабых контактов в кровле дополнительной крепи усиления в виде тумб из деревянно-бетонных блоков с доведением суммарного расчетного сопротивления штрековой крепи до 540 кH/м2 позволила сохранить на этом участке штрек для повторного использования.

На участке № 2 конвейерного штрека № 23, где до лавы № 23 расслоившиеся слабые контакты отсутствовали, за линией очистного забоя в заанкерованной толще появились до высоты 1,7 м четыре трещины расслоения. Среднее рабочее сопротивление сталеполимерной анкерной крепи за лавой составило 140 кH/м2 при максимальном натяжении отдельных анкеров до 170 кН. С учетом установки за лавой крепи усиления из двух стоек трения из СВП с замками ЗПК, суммарное расчетное сопротивление крепи, составляющее 230 кH/м2, оказалось достаточным для предотвращения интенсивного расслоения кровли. На протяжении 120 м за лавой смещения кровли по оси штрека стабилизировались при величине 176 мм. Смещения кровли у тумбового ряда при этом не превышали 230 мм. На данном участке случаи разрушения анкерной крепи и тумб БДБ, а также вывалы кровли отсутствовали, и штрек №23 был без ремонта пригоден для повторного использования.

Исследования, проведенные в выемочных штреках шахт «Дальняя», «Замчаловская», «Обуховская», «Садкинская» на глубинах от 235 до 917 м подтвердили установленные выше закономерности проявления горного давления и требуемые параметры крепи усиления в зонах с малым и большим количеством расслоившихся слабых контактов в зоне за первым очистным забоем.

Для обеспечения устойчивого состояния выемочных выработок вне зоны влияния очистных работ при наличии в кровле от 4 до 17 штук слабых контактов, длина анкеров должна составлять не менее 2,2-2,4 м, а расчетное сопротивление анкерной крепи 200-300 кH/м2. В зоне опорного давления за первым очистным забоем, расчетное сопротивление крепи усиления в выемочных выработках должно составлять от 200 до 300 кH/м2, а суммарное сопротивление крепи с учетом ранее установленных анкеров не менее 400-540 кH/м2. Плотность установки тумб БДБ в таких зонах должна изменяться в пределах 2,5-3 тумбы на 1 м длины штрека.

При малом количестве слабых контактов (0-3 штуки) в кровле выработок длина анкеров может быть принята 2,0 м, а расчетное сопротивление анкерной крепи 120-150 кH/м2. Расчетное сопротивление крепи усиления должно составлять 110-150 кH/м2. Суммарное сопротивление анкерной крепи и крепи усиления в зоне за первым очистным забоем должно составлять 230-300 кH/м2, а плотность установки тумб БДБ – 1,5-2,0 тумбы на 1 м длины штрека. В настоящее время отсутствуют крепи усиления, обеспечивающие сопротивление 200-300 кH/м2 при пролете штреков до 5,5 м. Поэтому создание таких крепей усиления является весьма актуальной задачей.

В таблице 1 приведены основные технические характеристики и стоимость (в ценах 1 кв. 2007 г.), используемых на шахтах Российского Донбасса крепей усиления: деревянных стоек диаметром >200 мм, податливых стоек трения из СВП27 с замками ЗПК, гидравлических стоек типа 2ГСК17 (ГВУ30) и предлагаемых автором в качестве крепи усиления тумб из деревянно-бетонных блоков БКУ, выкладываемых на штреке.

Таблица 1 – Основные характеристики и стоимость используемых на шахтах Российского Донбасса крепей усиления.

Тип крепи

Несущая способность крепи, кН

Податливость крепи усиления, мм

Предел прочности почвы на вдавливание, МПа

Стойкость крепи в шахтных условиях

Стоимость единицы крепи, руб.

Деревянные стойки

150

200-250

4,8

не стойкая

174

Стойки трения

175-200

700

5,0

стойкая

1960

Гидростойки

300

1000

4,3

стойкая

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»