Разработка методики прогноза нагрузок на крепь вскрывающих выработок и их сопряжений для угольных шахт северо-востока СССР

• Автор: Самохин, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 05.15.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 165 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ШАХТ ОБЛАСТИ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАГРУЗОК НА КРЕПЬ.

1.1. Краткий обзор приближенных методов расчета нагрузок

на щюпь вскрывающих горных выработок .

1.2. Практика крепления вскрывающих выработок и их сопряжений.

1.3.Особенности поддержания горных выработок при

различных тепловых режимах .

1.4. Основная цель и задачи исследований

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ВОКРУГ

ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ШАХТ ОБЛАСТИ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ . .

2.1. Инженерный метод расчета размеров ореолов протаивания в кровле горных выработок при положительном тепловом режиме
2.2. Физическое моделирование динамики протаивания
пород вокруг сопряжений
2.3. Анализ результатов .
Выводы .
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД И РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОГО МЕТОДА ПРОГНОЗА ЗНС . .
3.1. Зависимость угла обрушения от величины ореолов протаивания для слабых пород .
3.2. Зоны нарушения сплошности в окрестности выработок .
3.3. Разработка инженерного метода прогноза ЗНС .
Выводы .
4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК НА КРЕПЬ ВСКРЫВАЩИХ ВЫРАБОТОК И ИХ СОПРЯЖЕНИЙ.
4.1. Общие положения. Область и условия применения .
4.2. Основные расчетные указания .
4.3. Расчет размеров ореолов протаивания
4.4. Расчет размеров ореолов протаивания на сопряжениях
и зафуглениях
4.5. Расчет зон нарушения сплошности
4.6. Расчет нагрузок на крепь и выбор параметров крепи горных выработок и их сопряжений
4.7. Расчет нагрузок на крепь на закруглениях и сопряжениях .
4.8. Расчет камерной рамы.
4.9. Примеры расчетов.
Выводы
5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ВНЕДРЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ НА ШАХТАХ СЕВЕРОВОСТОКА СССР
5.1. Оценка достоверности предлагаемой методики
5.2. Эффективность внедрения методики определения нагрузок на крепь
5.3. Внедрение методики и практические рекомендации . .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Методические указания. Дальги-прошахт" и использованы при проектировании реконструкции шахты "Беринговская" ПО "Северовостокуголь". IЛ. Разработка угольных месторождений Якутской АССР и Магаданской области ведется на протяжении шести десятилетий, за этот период накоплен определенный опыт в креплении и поддержании горных выработок, обобщен обширный экспериментальный и натурный материал по устойчивости выработок в зоне многолетней мерзлоты. Вопросами крепления и поддержания горных выработок в этих условиях в различное время занимались: Авксентьев И. В., Андреев В*С#, Андриенко В. И., Андрушкевич С. Г., Бакакин В. П., Вой-тковский К. Ф., Дядькин Ю. Д., Ельчанинов Е. А., Зильберборд А. Ф., Мороз В. Ф., Северьянов А. Н., Скуба В. Н., Чабан П. Д., Шувалов Ю. В. и многие другие. Все авторы, занимающиеся вопросами сохранения горных выработок в условиях многолетней мерзлоты, отмечали зависимость их устойчивости от температуры, влажности и строения пород. Известно, что мерзлые породы устойчивы при обнажении, поэтому долгое время на шахтах поддерживался естественный температурный режим, чтобы исключить вредное влияние теплого воздуха. При таком режиме в шахте устанавливался жесткий микроклимат, который оказывал отрицательное влияние на условия ведения горных работ и их эффективность [4, 8, , , ]. В связи с этим, начиная с года на шахтах Северо-Востока стали подогревать воздух в зимнее время до умеренно отрицательных температур [], а впоследствии было рекомендовано перейти на положительный режим []. При подаче теплого воздуха в шахту; в породах в окрестности выработки формируется зона протаявших пород, в которой прочность их уменьшается [1. Поэтому все исследователи, занимающиеся вопросами определения нагрузок на крепь, учитывали наличие ореола протаивания и его влияние на устойчивость горных выработок. Отсутствие больших смещений контура выработки (не более мм) [4, 5, , ] позволило исследователям считать нагрузку на крепь равной весу некоторого объёма пород, отделившегося от массива в протаявшей зоне. Работы по созданию методов расчета крепи выработок,пройденных в многолетней мерзлоте при протаивании, начаты в пятидесятых годах. Для выработок, расположенных в дисперсных и интенсивно-трещиноватых породах, полностью теряющих прочность при протаивании, Зильбербордом А. Р -2<М? То есть предлагалось считать нагрузку равной весу пород в ореоле протаивания. Сводообразование при этом не учитывалось при больших размерах ореолов, как и не учитывалась возможность разрушения мерзлых пород при малых размерах ореола. Дядькин Ю. MF0cM. В дисперсных породах сложной текстуры нагрузку на крепь выработок при б>1)Пр;по Ю. Р~2Ь [дРт +{Ъ + дЯт^пр)ЖЦ- ? Збс. При очень больших размерах ореолов протаивания Ю. Д. Дядькин считает, что нагрузка на крепь приближается к весу некоторого объёма обрушившихся пород в приконтурном массиве, но высота этого объёма не достигает предельной высоты ореола, и поэтому нагрузцу на крепь для области многолетней мерзлоты следует определять по уточненной им формуле М. Рта! Т «2 « Ю"’ (1. В первом приближении для трещиноватых коренных пород рекомендуется принимать ^т= 0,*0,5,для дисперсных породит = 0,*0,3. В формулах (1. С.ср. Ь п. Кроме того, в них не учитывается изменение прочностных свойств пород в ореоле протаивания, зависимость формы и глубины свода обрушения от величины ореола. Практика же крепления в дисперсных горных породах не обнаруживает такой явной зависимости нагрузки от типа текстуры. Например, крепление выработок россыпных шахт производится по типовым паспортам одинаково во всех условиях [, ]. Скубой В. Т0- естественная температура массива мерзлых пород, в градусах, взятая по модулю. В предлагаемой формуле автор исходит из предположения, что породы в пределах ореола протаивания пригружаются мерзлыми породами при их упруго-вязком деформировании. Такой подход будет справедлив только в том случае, если глубина заложения выработок будет соизмерима с их пролетами, поэтому она применима для очистных выработок при небольшой глубине ведения работ.