Головна
Форум
Галерея
Контакти
FOR FOREIGN PARTICIPANTS
Науково-дослідна робота(В.І. Бондаренко)

НАУКОВІ ОСНОВИ ГЕОМЕХАНІКИ ЗМІЦНЕННЯ СЛАБИХ ПОРІД НАВКОЛО ГІРНИЧИХ ВИРОБОК

 

Керівник НДР: д-р техн. наук В.І. Бондаренко

Відповідальний виконавець: д-р техн. наук І.А. Ковалевська

 

Мета роботи полягає у підвищенні стійкості підземних виробок у слабких гірських породах ресурсозберігаючими технологіями шляхом досягнення раціональних режимів взаємодії елементів триєдиної системи «слабкі породи-трубчастий анкер-матеріал, що твердіє».

Вперше проведено:

– обґрунтування та розрахунок геомеханічних параметрів ефективного зміцнення слабких гірських порід та розробка механізму досягнення цього процесу в конструкціях трубчатих анкерів; 

– обґрунтування, дослідження і оптимізація напружено-деформованого стану системи; розробка раціональних сумішей, які розширюються при твердінні матеріалів та встановлення кореляційно-дисперсійного зв’язку їх механічних властивостей з параметрами системи;

– розробка аналітичного методу розрахунку раціональних параметрів зміцнення слабких гірських порід трубчастими анкерами для підвищення стійкості гірничих виробок.

У слабих гірських породах, що характеризуються інтенсивним розвитком зсувів породного контуру виробки (50...1000 мм і більше) й навантаження на її кріплення (до 300...500 кПа), анкери повинні мати постійно високу реакцію опору до 150...250 кН протягом усього періоду їх піддатливості порядку 200...500 мм, іноді більше.

Розроблено новий метод розрахунку напружено-деформованого стану системи «трубчастий анкер ТА2-породні стінки шпуру», що враховує наявність заповнювача і його впливу на поле напружень у системі.

Відповідно до комплексу нових критеріїв оптимізації поля напружень у системі «трубчастий анкер ТА2-породні стінки шпуру» вперше створений аналітичний метод розрахунку раціональних параметрів системи, що забезпечує максимально можливу реакцію опору трубчастого анкера ТА2.

Практична цінність роботи полягає у наступному:

– лабораторними випробуваннями механічних характеристик піщано-цементного каменю, отриманого на основі найбільш широко застосовуваного портланд-цементу загальнобудівельного призначення марки ПЦ II/Б-Ш-400, встановлений діапазон необхідного змісту РПЦ до 30% від загальної ваги в'язкого, що забезпечує максимальну реакцію трубчастого анкера ТА2 у слабких порід;


Схема до розрахунку напружено-деформованого стану системи
«породні стінки шпура-металева труба-заповнювач»

 

– кореляційно-дисперсійний аналіз результатів лабораторних випробувань дозволив встановити зв'язок складу піщано-цементного каменю з його механічними характеристиками (коефіцієнт об'ємного розширення, межа міцності на одноосьовий стиск , модуль деформації  й коефіцієнт Пуассона ) у часі  твердіння. Досить інтенсивне зростання параметрів ,  і  в першу добу твердіння забезпечує активну роботу анкера ТА2 відразу після його установки. Співвідношення функцій таке, що забезпечується цілісність заповнювача протягом усього періоду  його твердіння. На основі виявлених закономірностей розроблена методика вибору раціонального складу суміші, що твердіє, заповнювача анкера ТА2.


Конструкція прибору для виміру коефіцієнта об’ємного
розширення піщано-цементного каменю:
1 – трубчаста обойма; 2 – основа; 3 – зразок; 4 – кришка; 5 – індикатор
часового типу; 6 – стопорні кільця; 7 – вузол кріплення індикатора

 

Визначено метод розрахунку раціональних параметрів зміцнення трубчастими анкерами слабких гірських порід, які будуть використані у нормативно-технічній документації з розрахунку параметрів зміцнення слабких гірських порід трубчастими анкерами та в паспортах проведення, кріплення і підтримки гірничих виробок на шахтах України.