Поддерж. очист. пр-ва целиками. Определение напряжений в нетронутом массиве горных пород при гористом рельефе поверхности

• Название: Определение напряжений в нетронутом массиве горных пород при гористом рельефе поверхности
• Дата: 12.08.2022
• Размер: 2.58 Mb.
• Имя файла: Поддерж. очист. пр-ва целиками.docx
• Тип: Документы; #644516
• страница: 12 из 16

Повышение устойчивости кровли камер анкерным креплением

В тех случаях, когда породы склонны к заколам, отслоениям, вывалам, для повышения устойчивости кровли камер применяют анкерную крепь. До того, как произойдет расслоение кровли, нижние се слои, подверженные растягивающим напряжениям, «пришиваются» к верхним, более устойчивым.

В горнорудной практике применяются различные конструкции анкерной крепи (металлической, деревянной, железобетонной): с точечным закреплением в донной части шпура (скважины) или по всей длине; с закреплением в породах быстротвсрдеющими химическими составами, полимерами. Основным критерием надежной работы анкерной крепи является ее несущая способность, определяемая пределом прочности анкера на разрыв или сопротивлением замка анкера скольжению под воздействием усилий, развивающихся в кровле камеры.

Параметры анкерной крепи в камере с плоской кровлей (рис. 2.12, а) могут быть рассчитаны по методике, предложенной Н. И. Мельниковым. Высота возможного свода обрушения в кровле камеры определяется по М. М. Протодьяконову с учетом формулы (2.74) из выражения



где а — величина полупролета камеры; /— коэффициент крепости пород по М. М. Протодьяконову; t] — коэффициент структурного ослабления пород; в нетрещиноватых породах // = 0,9; слоистых // = 0,4; трещиноватых изверженных породах // = 0,2-0,3.

Полную длину анкера при установке можно разделить на участки активной длины (находящейся в шпуре) /_а, пассивной (выступающей в выработку) /о. Значение /о зависит от конструкции штанги и обычно равно 0,1-0,25 м, активная длина в случае закрепления штанги за пределами свода давления (обрушения), или несущей породной плиты определяется из условия l_a=h +1_{) или 1_а = + /₍₎ (l_d — длина

заглубления штанги в устойчивые породы), 1_Л = 0,2-0,4 м.



Рис. 2.12. Схемы для расчета параметров анкерной крепи в камерах е плоской (а) и сводчатой (б) кровлей

Толща несущей породной плиты



где а — величина полупролега камеры; с, — коэффициент ползучести пород, для песчаников 4 ⁼ 1,0—0,7, алевролитов и аргиллитов 4 = 0,7-0,5; (т_х — горизонтальные сжимающие напряжения в массиве пород, <т_г = my Н; т — коэффициент бокового распора пород (т = 0,3-0,4); у_ср — среднее значение удельного веса пород по поверхности; Н — глубина заложения выработки; р — давление пород в своде обрушения (р = by); b — высота свода обрушения в кровле камеры; К, — коэффициент запаса прочности; /_п — прогиб кровли выработки, укрепленной анкерами (по данным практики f_n = 0,02а).

Несущая способность штанги Р„ определяется весом отслаивающейся толщи пород кровли, т. е.



«а— расстояние между анкерами.

При закреплении штанги цементным раствором или полимерными составами сила закрепления анкера определяется усилиями сдвига его относительно стенок шпура:



где у/ — коэффициент, зависящий от площади среза, d_um — диаметр шпура; 1_Л — длина закрепления анкера в скважине; т_ср — сопротивление сдвигу по поверхности среза; <т_х — боковой распор, действующий на штангу, можно принимать <У_Х = ту_срН; /'— коэффициент трения по поверхности среза; г_сц — сцепление закрепляющего состава со стенками скважины (для полиэфирных смол г_сц = 2500-3500 кПа, для цементных составов г_сц = 1500-2000 кПа).

Для обеспечения устойчивого состояния кровли камеры необходимо соблюдение условия Р_: >Р_Н. Приравнивая правые части выражений (2.90) и (2.91), можно определить длину закрепления анкера:



Из условия сопротивления материала анкера на разрыв

а, IР

Р _t < 7id — определяется его диаметр d,= 1,12- I-²-, где а_р — ⁴

удельное сопротивление материала анкера на растяжение (для стали Ст. 3 о_р = 21 кН/м², Ст. о_р = 27кН/м²).

Из условия равновесия веса поддерживаемых пород силой закрепления анкера



можно определить площадь кровли S_K, ириходящуюея на один анкер

„ Р,

S =---, расстояние между анкерами по квадратной

О

а, = y[S^ или прямоугольной сетки а, = -j- (здесь а и b — расстояние

между соответственно рядами анкеров и анкерами в ряду).

На практике расстояние между рядами анкеров принимается в зависимости от устойчивости пород и изменяется от 0,5 до 1,5 м.

В трещиноватых породах учитывается расстояние между трещинами и из-за опасности вывалов а, принимается не более размера структурного блока. Если рассчитанное по формуле расстояние анкерами больше размера структурного блока, то необходимо кровлю дополнительно покрывать набрызг-бстоном для предотвращения дальнейшего разрушения пород.

В случае сводчатой формы кровли камеры (рис. 2.12, б) расчеты штанговой крепи ведутся аналогично предыдущему случаю, но расположение анкеров, как сказано выше, определяется трещиноватостью пород. Нагрузка на один анкер Р„ зависит от веса пород ослабленной зоны и определяется из выражения 

где S„ и /„, — соответственно площадь и мощность ослабленной зоны, приходящиеся на один анкер; S„ — принимается в зависимости от расстояния между трещинами (обычно S,, = 0,5-1,0 м').

Число анкеров на 1 м' площади кровли рекомендуется выбирать из условий нарушенноети пород трещинами (т. е. коэффициента структурного ослабления



где Р, — прочность закрепления штанги в ненарушенном массиве; Kic.i — коэффициент структурного ослабления; Л"; — коэффициент запаса прочности, учитывающий нарушснность массива трещинами.

Наряду с установкой штанг в трещиноватых породах рекомендуется применять набрызг-бстон, подвесные деревянные или металлические прогоны и сетку. Такая подвесная крепь должна выбираться в соответствии с конкретными горно-геологическими условиями. Наиболее целесообразно применение набрызг-бстона в сочетании с анкерной крепью и металлической сеткой, так как он, хорошо заполняя трещины, защищает поверхность горных пород от воздействия рудничного воздуха и влаги. Наличие металлической сетки предотвращает падение отделившихся от кровли кусков и создает безопасные условия труда в камерах. Получают распространение химические способы укрепления слоистых и трещиноватых пород.