Особенности работы и рациональные параметры армополимерной анкерной крепи в многолетнемерзлых горных породах

• Автор: Кычкин, Николай Леонидович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 123 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ современного состояния крепления горных выработок
на россыпных шахтах Северо-Востока
1.1. Особенности поддержания горных выработок в многолетнемерзлых породах
1.2. Пути повышения устойчивости горных выработок зоны многолетней мерзлоты
1.3. Опыт крепления горных выработок анкерной крепью на
шахтах Северо-Востока
1.4. Цель и задачи исследований
Выводы к главе
2. Исследование работоспособности анкерной крепи с закреплением быстротвердеюгцими химическими составами в мерзлых дисперсных породах
2.1. Методика проведения лабораторных исследований закрепления полимерных стержней быстротвердеющими химическими составами в моделях с отрицательной температурой
2.1.1. Цель и задачи исследований
2.1.2. Теоретическое обоснование исследований
2.1.3. Материалы и оборудование
2.1.4. Порядок проведения экспериментов
2.1.5. Техника безопасности при проведении экспериментов
2.2. Опытно-промышленный эксперимент по определению
работоспособности армополимерной анкерной крепи на россыпной шахте "Золотой Амбарный"
Выводы к главе
3. Аналитические исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) мерзлого массива в условиях бесцеликовой разработки россыпного месторождения лавами с закладкой выработанного пространства сыпучим материалом
3.1. Математическое моделирование НДС мерзлого массива при
закладке выработанного пространства
3.2. Определение параметров анкерной крепи призабойного пространства при разработке россыпного месторождения с закладкой
3.3. Аналитические исследования теплового взаимодействия анкера с вмещающим мерзлым массивом
Выводы к главе
4. Рекомендации по практическому применению армополимерной анкерной крепи и разработка мероприятий по их эффективному использованию на россыпных шахтах Северо-Востока
4.1. Технология установки армополимерных анкеров в россыпных шахтах
4.2. Методика расчета основных параметров полимерной
анкерной крепи для россыпных шахт
4.2.1. Обоснование параметров полимерной анкерной крепи
4.2.2. Расчет полимерной анкерной крепи
Выводы к главе
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Планы развития горнодобывающей промышленности России на ближайшую и отдаленную перспективу в значительной степени связаны с освоением Сибири и Дальнего Востока. Большие задачи по обеспечению
высоких темпов развития ставятся перед золотодобывающей и оловодобывающей промышленностью на базе освоения передовой технологии, применения новой техники и внедрения в практику достижений горной науки.
Ориентация на комплексное использование сырьевых ресурсов, развитие безотходных технологий, а также на сохранение земной поверхности от
влияния горных работ при разработке месторождений полезных ископаемых, находящихся в зоне распространения многолетней мерзлоты,
предопределяет необходимость увеличения объемов добычи полезных ископаемых подземным способом. При этом возрастают объемы проведения подземных горных выработок, поэтому вопросы, связанные с рациональным
креплением и поддержанием горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, приобретают значительный интерес и весьма актуальны.
Использование металлических и деревянных крепей для поддержания горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, связано с высокой материалоемкостью, значительной трудоемкостью, трудностью механизированной
установки и большими потерями полезного сечения выработок. Кроме того, крепление мерзлых пород, обладающих высокой устойчивостью, крепями большой несущей способности во многих случаях нецелесообразно.
Широкое использование в последнее время самоходного оборудования при
разработке россыпных и рудных месторождений Северо-Востока предъявляет к подземным горным выработкам требование обеспечения свободного маневрирования и перемещения самоходной буровой, погрузодоставочной и

Нами для исследований взята жидкая фенолоформальдегидная смола резольного типа СФЖ-3032 Д (ГОСТ 20907-75), представляющая собой продукт поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии катализатора -едкого натра с добавкой модифицирующих и стабилизирующих веществ. Отверждаются они в нормальных условиях кислым отвердитеяем в виде смеси ортофосфорной и бензосульфорной кислоты в соотношении 1:2,5. В качестве наполнителя применяется песок.
При использовании армополимерных анкеров закрепляющий состав при введении в шпур должен наполнить закрепляющую часть анкера и за короткое время принять свойства твердого тела, которое закрепит анкер в шпуре с таким механическим сопротивлением, которое (в идеальном случае) превосходило бы сопротивление самого анкера на разрыв. Последняя твердая фаза химического закрепителя должна оставаться неизменной, т.е. выдерживать воздействия различных агрессивных сред.
Химические составы, предназначенные для закрепления анкеров в шпурах, должны отвечать прежде всего требованиям высокой адгезии к горным породам и материалу анкера [8, 9].
Под адгезией мы понимаем сцепление, т.е. способность одного
вещества (адгезива) прочно удерживаться на поверхности другого (субстрата). Адгезионная прочность характеризуется усилиями отрыва адгезива (поверхности одного вещества) от субстрата (поверхности другого вещества).
Адгезионная прочность закрепляющих составов с горными породами должна быть изучена в зависимости от состава контактной поверхности породы, ее влажности, температуры и величины кольцевого зазора между стержнями анкера и стенками шпура.
При введении, размешивании и застывании закрепляющего состава в шпуре выделяется определенное количество тепла. Это тепло воздействует на стенки шпура и вызывает локальное протаивание мерзлого массива - кавуну. Образовавшаяся вода в зоне закрепления выделяется на стенках шпура и перемешивается с закрепляющим составом. При этом происходит проникновение закрепляющего состава за контур шпура в зону локального протаивания, усиливая анкер. Размер зоны проникновения ("эррозирующей зоны") определяется в зависимости от температуры и влажности мерзлых тонкодисперсных пород, а также от количества тепла выделяемого при полимеризации состава.