Повышение устойчивости присечных выработок, закрепленных арочной металлической крепью : На примере шахт Челябинского бассейна

• Автор: Гусев, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 05.15.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ ОПЫТА КРЕПЛЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТАХ ЧЕЛЯБИНСКОГО БАССЕЙНА
1.1 Горно-геологические условия проведения исследований
1.2 Анализ опыта крепления и поддержания выемочных выработок
на шахтах Челябинского бассейна
1.3 Изученность проявлений горного давления в краевых частях пласта
1.4 Условия эксплуатации крепей в присечных выработках, разновидности их конструкций
1.5 Выводы
1.6 Цель и задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
НА КРЕПЬ ПРИСЕЧНЫХ ВЫРАБОТОК
2.1 Методика шахтных исследований
2.2 Исследование воздействия горного давления на арочную
крепь и механизма ее работы в присечных выработках
2.3 Исследование геомеханических факторов горного давления
в краевых частях пласта
2.4 Выводы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ КРЕПИ ИЗ СПЕЦПРОФИЛЯ

3.1 Результаты стендовых испытаний балок из профиля ПВ и податливых узлов из них
3.2 Результаты шахтных испытаний арочной металлической крепи
из спецпрофиля ПВ
3.3 Выводы
4. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ И ЭФФЕКТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ АРОЧНОЙ КРЕПИ В ПРИСЕЧНЫХ ВЫРАБОТКАХ
4.1 Обоснование параметров установки крепи в присечных выработках
4.2 Обоснование конструкции арочной металлической крепи
для присечных выработок
4.2.1 Условия прочности замковых соединений в податливых
узлах крепи
4.2.2 Рекомендации по конструкции податливого соединения

4.3 Экономическая эффективность применения методических
и технических решений и
4.3.1 Расчет ожидаемого снижения затрат при дифференцированной плотности установки крепи
по длине присечной выработки
4.3.2 Экономическая эффективность при использовании
для изготовления крепи профиля ПВ
4.3.3 Эффективность применения податливого соединения
с установкой замков в специальные пазы
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. С переходом к рыночной экономике возросли требования к эффективности работы предприятий. Это в полной мере относится и к угледобывающим предприятиям.
В настоящее время одной из наиболее прогрессивных технологических схем при разработке угольных месторождений подземным способом является бесцеликовая отработка пластов. При такой технологии разработки выемочные выработки проводятся и поддерживаются вблизи выработанного пространства ранее отработанной лавы (вприсечку), в результате чего снижаются потери угля в целиках и удельный объем проведения выработок. Однако условия эксплуатации таких выработок можно отнести к весьма сложным, поскольку они находятся в зонах опорного давления от смежной, ранее отработанной , а затем и собственной лавы.
Перекрепление таких выработок на многих шахтах Челябинского и других бассейнов производится на всю длину еще до ввода в эксплуатацию очистного забоя. При перекреплении расходуются как трудовые, так и материальные ресурсы, и по затратам перекрепление выработок достигает 120% по отношению к затратам на их проведение. Ремонт выработок увеличивает себестоимость добычи на 34%. Кроме того, рабочие операции при перекреплении являются небезопасными, т.к. возможны вывалы и обрушение пород при демонтаже старой крепи.
Таким образом, рациональное с точки зрения технологии решение влечет за собой существенные затраты, связанные с поддержанием присеч-ных выработок. Поэтому повышение устойчивости присечных выработок является актуальной задачей.
Целью работы является повышение устойчивости присечных выработок, закрепленных арочной металлической податливой крепью в слабых породах.
Идея работы. Идея работы заключается в использовании выявленных закономерностей во взаимодействии арочных металлических податливых крепей

Для соединения несущих элементов крепи применяют болтовые замки, состоящие из фасонной планки, П - образной скобы диаметром 28 - 30 мм и двух гаек (рис. 1.14) [59]. Для изготовления фасонных планок прокатывается специальный профиль переменного сечения, который рубится на отрезки шириной 70- 100 мм.
Планки замков при стягивании контактируют с профилем по всей поверхности днища, боковых стенок и фланцев верхнего профиля (стойки).
Какие-либо дополнения в конструкции податливых узлов для обеспечения смещений замков с соответствующими концами несущих элементов профилей отсутствуют.
Величина нахлестки в узлах податливости - 400 мм. В сложных горно -геологических условиях, как и в Германии, на крепь в каждом податливом узле устанавливают три болтовых замка.
К металлическим крепям в Чехии предъявляются два основных требования: достаточная несущая способность на всех стадиях работы и способность изменять размеры без деформации элементов крепи, т.е. иметь достаточную податливость. Считается, что сопротивление крепи в податливом режиме работы должно составлять до 75 % от ее несущей способности.
Металлические податливые крепи в Польше изготавливаются из профилей V 21, V 25, V 29, V 36 и Y
Размеры крепей определяются стандартом PN-73/G-1500/ [60].
Наибольшее распространение в шахтах при креплении горных выработок имеют металлические податливые трехзвенные крепи арочной (тип tP) и стрельчатой формы (тип BS). В случаях, где преобладают боковые смещения пород, находят применение несимметричные металлические арочные трехзвенные крепи (tPN). Конструкции крепей tP, BS, tPN приведены на рис. 1.15 и 1.16.
В местах соединения несущих элементов профили типа V геометрически не замыкаются. Для соединения несущих элементов в податливых узлах