WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

17290

Тумбы БКУ

3000

150

9,6

стойкая

3560

Анализ данных таблицы 1 показывает, что крепь усиления в виде тумб из блоков БКУ имеет несущую способность в 10-20 раз выше, чем обычно применяемые на шахтах региона деревянные стойки, гидростойки и стойки трения. По соотношению «несущая способность/цена» и стойкости и долговечности данная крепь также превосходит другие крепи усиления.

При участии автора разработаны технические требования на производство деревянно-бетонных блоков БКУ, предназначенных для выкладки тумб, используемых в качестве крепи усиления. Стендовые исследования показали, что при высоте тумбы из блоков БКУ 3 м её податливость при нагрузке 3000 кН составляет не более 120-150 мм, что отвечает требованиям.

Смещения пород кровли в штреке № 457 шахты «Гуковская» при использовании крепи усиления в виде тумб из блоков БКУ, устанавливаемых с шагом 1,8-3,6 м, уменьшились в 1,5-2,5 раза по сравнению с деревянными стойками. В настоящее время тумбы БКУ включены в паспорта поддержания и охраны выемочных выработок на шахтах «Обуховская», «Западная» и «Восточная».

Шахтными исследованиями невозможно определить напряженно-деформированное состояние и размеры зоны неупругих деформаций (ЗНД) слоистого породного массива, содержащего и не содержащего слабые контакты при различных глубинах разработки вне зоны и в зоне влияния очистных работ за первым очистным забоем, и влияние на них сопротивления анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций.

Для решения этой задачи в работе принят метод конечных элементов (МКЭ) с использованием лицензионной программного продукта Cosmosworks, позволяющего рассчитывать размеры зоны ЗНД на основе теории прочности Колумба-Мора.

При моделировании задавались горно-геологические и горнотехнические условия, наиболее характерные для разработки антрацитового пласта k2, на который приходится более 50 % объема проведения выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса.

Пролет выработки составляет 5,0 м, непосредственная кровля выработки сложена песчаным сланцем прочностью 70 МПа и мощностью 1,2 м. Основная кровля представлена песчаником мощностью 14 м и прочностью 110 МПа. Слабые контакты в непосредственной и основной кровле моделировались до мощности кровли 3 м четырьмя прослойками антрацита мощностью по 5 см.

Методикой предусматривалось проведение двух серий расчетов.

В первой серии расчетов исследовалось влияние глубины заложения штрека (100; 600 и 1200 м) и сопротивления анкерной крепи и крепи усиления (для семи значений в пределах от 0 до 595 кH/м2) на напряженно-деформированное состояние и размеры зоны неупругих деформаций (ЗНД) пород кровли, не содержащей слабые контакты и содержащей их, вне зоны влияния очистных работ (84 варианта расчетов).

Во второй серии расчетов определялось влияние сопротивления анкерной крепи и крепи усиления (для 3-х значений 200; 400 и 595 кH/м2) при глубине разработки 600 м на напряженно-деформированное состояние кровли, не содержащей слабые контакты и содержащей их, на величину ЗНД в зоне влияния очистных работ за первой лавой при следующих вариантах используемых охранных конструкций:

– при охране бутокострами (1 бутокостер на 1 м длины штрека);

– при охране тумбами БДБ (1 тумба на 1 м длины штрека);

– при охране тумбами БДБ (3 тумбы на 1 м длины штрека);

– при охране угольным целиком шириной 5 м (36 вариантов расчетов).

Результаты расчетов высоты ЗНД в прочных породах кровли выработки, не содержащей слабые контакты, и поддерживаемой вне зоны влияния очистных работ, приведенные в таблице 2, показывают, что глубина заложения от 100 до 1200 м и сопротивление анкерной крепи (в пределах 0-595 КH/м2), оказывают сравнительно небольшое влияние на высоту ЗНД в кровле моделируемой выработки.

Данные расчетов высоты ЗНД пород кровли со слабыми контактами вне зоны влияния очистных работ (см. таблицу 2), показывают, что при глубине заложения выработок 600-1200 м существенное влияние на высоту зоны неупругих деформаций оказывает сопротивление анкерной крепи.

Таблица 2 – Высота зоны неупругих деформаций кровли, при отсутствии и наличии слабых контактов, вне зоны влияния очистных работ в зависимости от глубины заложения выработки и сопротивления крепи.

Суммарное

сопротивление крепи, кH/м2

Высота ЗНД в породах кровли, м:

при глубине заложения выработки, м:

100

600

1200

слабые контакты

слабые контакты

слабые контакты

нет

есть

нет

есть

нет

есть

0

0

0

0

2,0

2,0

2,7

100

0

0

0

1,9

0,9

2,1

200

0

0

0

1,2

0

1,9

300

0

0

0

1,1

0

1,9

407

0

0

0

0,4

0

1,9

488

0

0

0

0,3

0

1,9

595

0

0

0

0,2

0

1,9

При поддержании выемочных выработок со слабыми контактами в кровле на глубинах от 600 до 1200 м вне зоны влияния очистных работ необходимо применять для крепления выработок сталеполимерную анкерную крепь с длиной анкеров не менее 2,2-2,4 м и с сопротивлением не менее 200-300 кH/м2.

Результаты расчетов высоты ЗНД в породах кровли, не содержащей слабые контакты, и обрушающейся над выработанным пространством в зоне за первым очистным забоем, в зависимости от типа и параметров охранных конструкций и суммарного сопротивления анкерной крепи и крепи усиления в выемочной выработке, приведенные в таблице 3, показывают, что в этом случае нижние слои непосредственной кровли не разрушаются, а сопротивление крепи штрека существенного влияния на высоту ЗНД в этой зоне не оказывает.

Таблица 3 – Высота ЗНД в кровле в зоне за первым очистным забоем при отсутствии/наличии слабых контактов в зависимости от типа и характеристик охранной конструкции, суммарного сопротивления анкерной крепи и крепи усиления.

Охранная конструкция

Высота ЗНД в кровле штрека

(расстояние до неё от кровли штрека), м

при сопротивлении крепи в выработке, кH/м2:

200

400

595

слабые контакты

слабые контакты

слабые контакты

нет

есть

нет

есть

нет

есть

1 бутокостер

0 (1,2)

30,6

0 (1,4)

30,6

0 (2,1)

30,6

1 тумба БДБ

0 (1,5)

10,7

0 (1,9)

10,7

0 (2,7)

10,5

3 тумбы БДБ

0 (6,2)

10,2

0 (6,2)

10,0

0 (7,1)

10,0

угольный целик шириной 5 м

0 (17,0)

1,8

0 (17,4)

1,8

0 (17,9)

1,5

Результаты расчетов высоты ЗНД в зоне за первым очистным забоем при наличии в породах кровли слабых контактов, приведенные в таблице 3, позволяют сделать вывод, что в данном случае в выемочной выработке при любой охранной конструкции нижние слои кровли разрушаются на высоту от 10,2 до 30,6 м при суммарном сопротивлении крепи в пределах от 200 до 595 кH/м2.

В таких условиях подержание выработок только анкерной крепью становится невозможным. Поэтому в выработке обязательно должна устанавливаться крепь усиления с несущей способностью 250-300 кH/м2.

Полученные методом МКЭ требуемые параметры анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций соответствуют аналогичным параметрам, полученным при проведении шахтных исследований.

На основании проведенных шахтных исследований и моделирования в таблице 4 приведены рекомендуемые параметры крепления и охраны, повторно используемых выемочных выработок с прочными кровлями, содержащими малое (0-3 штуки) и большое (4-17 штук) количество слабых контактов, в зависимости от глубины их заложения.

На основании произведенных шахтных и аналитических исследований разработаны четыре типовых паспорта, предусматривающих крепление выемочных выработок анкерной крепью, крепью усиления и охранными конструкциями в виде тумб из блоков БДБ, с требуемыми параметрами, и обеспечивающие безопасное их поддержание при глубинах заложения 100-600 м и 600-1200 м. Типовые паспорта №1 и №3 предназначены для использования при малом количестве слабых контактов и трещин расслоения в породах кровли (0-3 штуки), а паспорта №2 и №4 при большом их количестве (4-17 штук).

При отсутствии прогноза возможного количества расслоившихся контактов в кровле проходимых выемочных выработок, для безопасного и эффективного поддержания выемочных выработок по всей их длине должны использоваться типовые паспорта №2 и №4 с наиболее высокими параметрами крепи и охраны выработок. Однако их применение приводит к снижению темпов проходки и определенному росту стоимости подержания выработок. Несмотря на это в настоящее время разработанные типовые паспорта применяются в 6 выработках на шахтах «Западная», «Дальняя», «Обуховская», «Шерловская-Наклонная».

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






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