Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук, Национальный исследовательский технологический
университет «МИСиС», Тула, 2017. - 16 с.
Специальность: 25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая, строительная)
Научный руководитель: доктор технических наук Мельник Владимир Васильевич
Целью работы является геотехнологическое обоснование параметров анкерного крепления горных выработок в различных горнотехнических условиях на базе установленных зависимостей изменения напряженно-деформированного состояния приконтурного породного массива в функции влияющих факторов, обеспечивающем повышение эффективности и безопасности горных работ.
Идея работы заключается в системном подходе к геотехнологическому обоснованию параметров различных видов анкерной крепи с заданными деформационно-прочностными характеристиками на основе разработки элементов высокой податливости анкеров и определения рациональных условий их применения.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Наиболее перспективным решением, рассчитанным на применение в условиях высоких горизонтальных и вертикальных нагрузок, является применение канатных анкеров. Канатные анкера могут быть установлены выше границ свода давления, и в этом случае они будут работать в комбинированном режиме, сочетающем влияние заданных нагрузок и деформаций. Разработанный канатный анкер АК15 имеет среднюю прочность 232 кН и относительное удлинение крепи при расчетной несущей способности не более 1,3 % и обеспечивает эффективное крепление горных выработок.
2. Применение разработанного высокоподатливого полимерного композиционного анкера АПК (П) позволяет повысить его несущую способность в 1,2-1,3 раза, что позволяет обеспечивать работоспособность анкерной крепи в зонах значительных деформаций горных пород.
3. Механическое действие взрыва на приконтурный пордный массив проявляется не только в дроблении и разрушении горных пород в зоне, но и характеризуется областью предразрушения, обусловленного развитием микронарушений на удаленных расстояниях от заряда ВВ. Зона предразрушения имеет распространение до 150-200 радиусов заряда в породах средней крепости и характеризуется значительным, в среднем в 1,5 раза, снижением прочности пород на расстоянии 2,5-3,0 м, что может привести к снижению эффективности крепления горных выработок сталеполимерной анкерной крепью без элементов податливости и при наличии слабых контактов (углистых и минеральных прослоев зеркал скольжения и субгоризонтальных тектонических трещин).
Научная новизна работы заключается в следующем:
- установлено влияние комплекса факторов на деформационно-силовые характеристики и несущую способность канатного и армополимерного податливого анкеров, являющееся основой для определения рациональных параметров технологии анкерного крепления горных выработок;
- выявлен механизм изменений напряженно-деформированного состояния приконтурного массива демонтажных камер, закрепленных сталеполимерными и канатными анкерами;
- установлены закономерности проявлений горного давления в лаве при заводке механизированного комплекса в демонтажную камеру, закрепленную сталеполимерными и канатными анкерами;
- установлены закономерности влияния взрывного эффекта на прочность горных пород в приконтурной зоне горной выработки и качество их крепления анкерной крепью.
Специальность: 25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая, строительная)
Научный руководитель: доктор технических наук Мельник Владимир Васильевич
Целью работы является геотехнологическое обоснование параметров анкерного крепления горных выработок в различных горнотехнических условиях на базе установленных зависимостей изменения напряженно-деформированного состояния приконтурного породного массива в функции влияющих факторов, обеспечивающем повышение эффективности и безопасности горных работ.
Идея работы заключается в системном подходе к геотехнологическому обоснованию параметров различных видов анкерной крепи с заданными деформационно-прочностными характеристиками на основе разработки элементов высокой податливости анкеров и определения рациональных условий их применения.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Наиболее перспективным решением, рассчитанным на применение в условиях высоких горизонтальных и вертикальных нагрузок, является применение канатных анкеров. Канатные анкера могут быть установлены выше границ свода давления, и в этом случае они будут работать в комбинированном режиме, сочетающем влияние заданных нагрузок и деформаций. Разработанный канатный анкер АК15 имеет среднюю прочность 232 кН и относительное удлинение крепи при расчетной несущей способности не более 1,3 % и обеспечивает эффективное крепление горных выработок.
2. Применение разработанного высокоподатливого полимерного композиционного анкера АПК (П) позволяет повысить его несущую способность в 1,2-1,3 раза, что позволяет обеспечивать работоспособность анкерной крепи в зонах значительных деформаций горных пород.
3. Механическое действие взрыва на приконтурный пордный массив проявляется не только в дроблении и разрушении горных пород в зоне, но и характеризуется областью предразрушения, обусловленного развитием микронарушений на удаленных расстояниях от заряда ВВ. Зона предразрушения имеет распространение до 150-200 радиусов заряда в породах средней крепости и характеризуется значительным, в среднем в 1,5 раза, снижением прочности пород на расстоянии 2,5-3,0 м, что может привести к снижению эффективности крепления горных выработок сталеполимерной анкерной крепью без элементов податливости и при наличии слабых контактов (углистых и минеральных прослоев зеркал скольжения и субгоризонтальных тектонических трещин).
Научная новизна работы заключается в следующем:
- установлено влияние комплекса факторов на деформационно-силовые характеристики и несущую способность канатного и армополимерного податливого анкеров, являющееся основой для определения рациональных параметров технологии анкерного крепления горных выработок;
- выявлен механизм изменений напряженно-деформированного состояния приконтурного массива демонтажных камер, закрепленных сталеполимерными и канатными анкерами;
- установлены закономерности проявлений горного давления в лаве при заводке механизированного комплекса в демонтажную камеру, закрепленную сталеполимерными и канатными анкерами;
- установлены закономерности влияния взрывного эффекта на прочность горных пород в приконтурной зоне горной выработки и качество их крепления анкерной крепью.