Оценка работоспособности крепей горных выработок на основе мониторинга их деформированного состояния в процессе эксплуатации

• Автор: Котов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 180 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО -АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
НАГРУЗОК НА ШАХТНЫЕ КРЕПИ
1.1. Общие сведения
1.2. Методы определения нагрузок на шахтные крепи путем обобщения результатов измерения проявлений горного давления
в натурных условиях
1.2.1 Общая характеристика методов измерения нагрузок на крепи.
1.2.2 Особенности непосредственных методов измерения нагрузок
на крепи
1.2.3 Особенности косвенных методов определения
нагрузок на шахтные крепи
1.3 Опыт определение нагрузок на шахтные крепи и выбора
их параметров на основе обобщенных экспериментальных
данных по замерам смещений пород
1.4 Состояние вопроса определения нагрузок на шахтные крепи
на основе измерения их перемещений с применением обратных методов строительной механики
1.5. Постановка задачи исследования. Методы исследования
1.6. Выводы по главе
2. ВЫБОР РАСЧЕТНОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ШАХТНЫХ
КРЕПЕЙ ПО ЗАМЕРЕННЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМ
2.1. Анализ существующих методов расчета рамных крепей
как статически неопределимых систем
2.2 Опыт применения метода сил для определения нагрузок
на крепь путем решения обратной задачи

2.3. Опыт определения произвольной непрерывной нагрузки
на крепь с применением тригонометрических рядов
2.4. Опыт применения метода начальных параметров к расчету
шахтных крепей
2.4.1. Общие положения
2.4.2. Уравнения метода начальных параметров для определения внутренних сил в элементах крепи
2.4.3 Базовые уравнения метода начальных параметров
для определения перемещений крепи
2.5 Выводы по главе
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ,
АЛГОРИТМА И ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ШАХТНЫХ КРЕПЕЙ ПО ЗАМЕРЕННЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМ
3.1. Основы решения задач расчета крепи в режиме заданных перемещений
3.2. Особенности решения нелинейных задач при расчёте крепей
по измеренным перемещениям
3.3. Исходные предпосылки и обозначения к расчетной модели
3.4. Базовые уравнения равновесия крепи как системы типовых прямолинейных и криволинейных элементов
3.5. Уравнения совместности перемещений типовых элементов
в системе крепи
3.6. Уравнения идентичности расчетных и замеренных перемещений
крепи
3.7. Матричный вид расчетной модели
3.8. Алгоритм и программа расчета нагрузок на шахтные крепи
и оценка их несущей способности по замеренным перемещениям
3.9. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И МНОГОВАРИАНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ РАВНОВЕСНЫХ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ШАХТНЫХ КРЕПЕЙ ПО ЗАМЕРЕННЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМ
4.1. Вводные положения
4.2. Методика решения задач по замеренным перемещениям
4.2.1. Типы задач при расчете шахтных крепей по замеренным перемещениям и по признакам их взаимодейсивия с породами
4.2.2. Корректировка ввода исходных данных
4.2.3. Особенности формирования граничных условий при расчёте шахтных крепей по замеренным перемещениям
4.3. Контрольные решения частных задач при расчете шахтных
крепей по замеренным перемещениям
4.4. Результаты численного моделирования условий работы шахтных крепей по заданным перемещениям
4.5. Методика автоматизированного прогноза работоспособности шахтных крепей на основе мониторинга их деформационного состояния в процессе ведения горных работ
4.6. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

а,а,Ъ,с - эмпирические коэффициенты, величины которых для рассматриваемых условий можно принимать:
а = 0,126 - для глинистых сланцев (/= 3); а = 0,041 - для песчанистых сланцев (/ = 6); а = 0,19; 6 = 0,057; с = 6 см
По данным ИГД им. А. А. Скочинского, на шахтах Донбасса на глубинах до 500 мм в подготовительных выработках, закрепленных рамной металлической и сборной железобетонной арочной и трапециевидной крепью, максимальное вертикальное давление достигает 80—110 кПа.
Измерения, выполненные этим институтом в 45 подготовительных выработках на 15 глубоких шахтах, дали следующие эмпирические зависимости, связывающие глубину расположения выработки Н=620ч-1000 м, среднюю прочность вмещающих пород на сжатие осж.=30-т-90 МПа (прочность, средневзвешенная по слоям: в кровле - на высоту, равную 1,5 ширины выработки, в боках - по всей высоте выработки), величину расчетной нагрузки на крепь со стороны кровли qв и со стороны боков qg (в пределах от 15 до 200 кПа): размеры выработки (ширина /=3,3 -г6,2 м, высота й=2,5ч-5,4 м), срок службы выработки I (от 0 до 2150 сут): вертикальные смещения кровли, см
ив = 509в-°-21ё(1 + Дехр(1.6 ■ 10~4 Я + 3.98 • 10'2 /) - 2.76 • 10-4асж, (1.15) смещения боков выработки, см ив = 8,28^“0328 ^(1 + 0ехр(1.56 • 10~3 Я +1,82 • 10-1 к) - 3.09 • 10-4 асж (1.16)
Из формул (1.15) и (1.16), задаваясь допустимыми перемещениями кровли и боков, можно вычислить расчетные нагрузки q|^uqQ.
Для подготовительных выработок шахт Кузбасса ИГД СО РАН установлены следующие эмпирические формулы для определения нагрузок на крепь и перемещений крепи:
Р =-----1~- + Со, (1.17)
ао +Ь