Параметры установки анкерной крепи
По реальным условиям шахты «Юбилейная» ПАО «ДТЭК Павлоградуголь» были взяты данные из паспорта крепления горных выработок (рис 3.14).
Форма и размеры крепи КШПУ-15,0 приняты в соответствии с паспортом крепления горных выработок блока №3 шахты «Юблилейная». Рамы изготовлены из спецпрофиля СВП-19 с шагом установки м.
Рис.3.14. Схема крепления конвейернго квершлага
По результатам моделирования состояния системы «массив-рама-анкер» выбираются параметры установки анкеров в боках выработки, например:
– верхний
боковой анкер длиной 1,5 м с углом наклона
в сторону кровли размещен на высоте 1,8
м от почвы выработки;
– нижний боковой анкер длиной 1,5 м размещен на высоте 0,6 м от почвы выработки, с углом наклона в сторону почвы.
Исследование и анализ ндс системы «слоистый массив-крепь выработки» с механическими связями боковых анкеров и рамы
Анализ результатов исследований привел к выводу, что анкерное упрочнение боков выработки дает безусловный позитивный эффект повышения их устойчивости – горизонтальные перемещения породного контура боков снижаются до 30...40%.
Оценивая полученные результаты моделирования, предложено конструктивно объединить боковые анкера и рамы посредством гибких стяжек, например, из стального троса в единую грузонесущую конструкцию. Гибкие стяжки, охватывая раму в местах, соответствующих высоте установки анкеров, воздействуют на стойки с определенной реакцией, направленной в сторону массива.
Реакция гибкой стяжки на стойку возникает за счет предварительного натяжения анкеров после их установки, а в процессе сдвижения приконтурных пород реакция гибкой стяжки повышается и выравнивается по длине выработки, поддерживается за счет проскальзывания в местах соединения с анкерами и рамами.
Поэтому была смоделирована рамно-анкерная крепь, отличающаяся от паспорта проведения и крепления выработки только наличием гибких стяжек между рамой и хвостовиками анкеров.
Повышенный интерес
представляют стойки рамы, где наблюдаются
относительно ограниченные области
воздействия реакции гибких стяжек, в
которых четко прослеживаются изгибные
(рис.3.15,а) с деформацией стойки в сторону
массива – следовательно, гибкие стяжки
ограничивают перемещения стойки в
полость выработки. Величина сжимающих
МПа,
близкая к расчетному пределу текучести
стали (
МПа),
действует только в локальных областях:
до 20...25 см по высоте и до 3,5...4,0 см по
глубине сечения профиля в районе контакта
с гибкой стяжкой, в то время, как в базовом
варианте
МПа
действует практически по всей прямолинейной
части стойки. Таким образом, происходит
некоторая разгрузка стоек от вертикальных
напряжений
.
В рамной крепи происходят весомые изменения поля приведенных напряжений (рис. 3.15,в):
– верхняк рамы
относительно равномерно мало нагружен
МПа
против
МПа
в базовом варианте; эта разгрузка
верхняка происходит по причине снижения
горного давления в кровле за счет
повышения устойчивости приконтурных
пород в боках;
– в стойках рамы опасной величины весьма ограничены и располагаются в районе контакта с гибкими стяжками в основном по поверхностям профиля СВП, что объясняется наличием дополнительных опор у стойки в виде гибких стяжек, резко снижающих изгибные напряжения.
Таким образом, предложенное техническое решение (соединение рамы и боковых анкеров гибкими стяжками) по результатам компьютерного моделирования может быть признано наиболее рациональным в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях поддержания пластовой выработки. Предложенная конструктивная связь анкеров и стоек рамы гибкими стяжками при неизменной схеме установки двух анкеров в каждом боку выработки по паспорту проведения и крепления резко снижает интенсивность напряжений по контуру всей рамы, но особенно в ее стойках – размеры областей пластического состояния уменьшаются многократно и локализируются в местах обхвата гибкой стяжкой рамы, где контактные напряжения немногим превосходят расчетный предел текучести и практически не влияют на несущую способность рамы в целом.
а) б) в)
Рис. 3.15. Эпюра а) вертикальных напряжений , б) горизонтальних напряжений , в) приведенных напряжений в рамно-анкерной крепи по предлагаемому варианту с помощью гибкой связи анкеров со стойками рамы