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.

3.5. 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