Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах
У представленому матеріалі дано нове рішення по використовуванню гірської породи безпосередньо в самій шахті. Пропонуються нові охоронні елементи конструкцій на основі тумб БЖБТ і породних прошарків податливих властивостей. Дано аналітичний розрахунок несучої здатності охоронної конструкції. The pap...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2009
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15927 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах / Е.И. Питаленко, В.В. Васютина, Ю.В. Пакин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 126-132. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859940715239309312 |
|---|---|
| author | Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Пакин, Ю.В. |
| author_facet | Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Пакин, Ю.В. |
| citation_txt | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах / Е.И. Питаленко, В.В. Васютина, Ю.В. Пакин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 126-132. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | У представленому матеріалі дано нове рішення по використовуванню гірської породи безпосередньо в самій шахті. Пропонуються нові охоронні елементи конструкцій на основі тумб БЖБТ і породних прошарків податливих властивостей. Дано аналітичний розрахунок несучої здатності охоронної конструкції.
The paper describes a new solution for employing rock right in the mine. New protective structural elements based on BGBT pillars and pliable rock seams are proposed. Analytical estimation of protective structure bearing capacity is given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:11:20Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
126
УДК 622.283.2
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО
ОСТАВЛЕНИЮ ПОРОДЫ В ШАХТАХ
Питаленко Е. И., Васютина В. В.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Пакин Ю. В.
(ГП «Красноармейскуголь»)
У представленому матеріалі дано нове рішення по викорис-
товуванню гірської породи безпосередньо в самій шахті. Пропо-
нуються нові охоронні елементи конструкцій на основі тумб
БЖБТ і породних прошарків податливих властивостей. Дано
аналітичний розрахунок несучої здатності охоронної конструк-
ції.
The paper describes a new solution for employing rock right in
the mine. New protective structural elements based on BGBT pillars
and pliable rock seams are proposed. Analytical estimation of protec-
tive structure bearing capacity is given.
Проблема поддержания горных выработок на угольных
шахтах всегда была одной из наиболее важных научных и произ-
водственных задач. Особое значение она приобретает с ростом
глубины ведения горных работ, что в свою очередь сопровожда-
ется ростом величины горного давления в окружающем выработ-
ку горном массиве и ухудшением горногеологических условий
[1]. В таблице 1. представлены данные по состоянию горных вы-
работок на шахтах ГП «Красноармейскуголь». Как видно из
представленных данных, наиболее подвержены влиянию горных
работ подготовительные участковые выработки. До 30 % штре-
ков и 50 % уклонов не соответствуют нормативным сечениям по
зазорам [2, 7]. Ухудшению условий поддержания и охраны гор-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
127
ных выработок способствовало также и падение производства
специальных охранных элементов, например, тумб БЖБТ [3], ко-
торые широко применялись на шахтах до начала 90 -х годов.
Производство этих тумб было налажено в Донбассе в 70-80-е го-
ды на ряде крупных заводах, в таких городах как Красный Луч,
Торез, Горловка, Донецк и т.д. Было также организовано произ-
водство газобетонных изделий для охраны и крепления вырабо-
ток [4], опытно-промышленная проверка которых в различных
горногеологических условиях показала их высокую экономиче-
скую и техническую эффективность. В настоящее время из-за
высокой стоимости изделий производство резко свернуто.
Таблица 1
Состояние горных выработок на 1 января 2008 г.
в ГП «Красноармейскуголь»
Протяженность выработок, м
(действующие выработки)
В том числе, неудовлетвори-
тельное состояние по: Вид выработок Всего,
м по сече-
нию по высоте по за-
зорам
Всего выработок 18060 7130 8320 2610
Квершлаги 1850 830 700 320
Бремсберги 3170 500 2320 350
Уклоны 6270 2440 3100 730
Штреки 6120 2970 2010 1140
К тому же широкое распространение в последнее время по-
лучили анкера из полимеров и крепление литыми полосами по
зарубежной технологии [5].
Тем не менее, на наш взгляд, достоинства крепи БЖБТ да-
леко не исчерпаны. Как показывает опыт их применения на кру-
том падении [6], несущая способность таких конструкций значи-
тельно повышается при применении податливых прокладок меж-
ду плитами, например, распилы или плиты ДВП. Кроме того, при
установке тумб можно избежать ручного труда, если тумбы со-
бирать на штреке, а для установки их применить механизирован-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
128
ные устройства [6]. Необходимо одновременно с этим решить и
проблему складирования породы непосредственно в шахте без
выдачи ее на поверхность, тем самым, решив важнейшую эколо-
гическую проблему. Для этого в качестве податливого элемента
применяют мешки с породой, которые следует устанавливать в
качестве прокладок между плитами. Опыт отдельного использо-
вания мешков с породой уже есть [3], а вот в комбинации с БЖБТ
никогда не применялся. На (рис.1) представлена схема такой кон-
струкции.
Для определения несущей способности предложенной по-
родно-железобетонной конструкции воспользуемся математиче-
ским моделированием. На (рис. 2) представлена расчетная схема.
Породы почвы и кровли для упрощения расчетов представим аб-
солютно жесткими плитами.
Рис. 1. Схема применения предлагаемого крепления на ос-
нове БЖБТ и податливых породных прослоев:
1 – тумбы БЖБТ;
2 – породные прослои
В качестве модели была выбрана квазистатическая система
дифференциальных уравнений пластичности Сен-Венана – Мизе-
са, отнесенная к системе координат xQy, как показано на рис. 1,
которая в случае плоской деформации имеет вид:
;0=
∂
∂
+
∂
∂
ух
Q хух τ
;0=
∂
∂
+
∂
∂
у
Q
х
ухуτ
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
129
;)(
4
1 222 ТQQ хуух =+− τ ;0=
∂
∂
+
∂
∂
у
V
х
U
(1)
xy
yx QQ
yVyU
уVxU
τ2)(
)( −
=
∂∂+∂∂
∂∂−∂∂
.
Эта система содержит в себе два уравнения равновесия ас-
социированного закона пластичности, уравнения несжимаемости
и соосности. В уравнениях (1) Qx ,Qy ,τхy - компоненты тензора
напряжений, U и V – компоненти скорости перемещений в на-
правлении х и у соответственно, Т – предел текучести при сдвиге
по отношению к плоскости xQy.
Породно-бетонную конструкцию можно представить как
пластичный слой между жестким плитами. Со стороны плит слой
несет сжимающую нагрузку 2Р, плиты подвержены также сдви-
гающему усилию 2Q. Жесткие плиты – боковые породы. Усилия
2Q обусловлено углом падения пласта a и глубиной залегания Н
и может быть рассчитано по формуле:
αλ 2sin)1(
2
1
−=
yH
Q
, (2)
где λ – коэффициент бокового распора.
Рис. 2. Схема нагружения податливой породожелезобетон-
ной конструкции
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
130
Граничные условия смешенной задачи пластичности для
слоя могут быть сформированы таким образом:
rxrhyxrhyT
rxrhуrxhyT
rxhyV
hyrxxQ
xy
xy
xyx
2,,0,,
2,,0,,
0,,
,2,0,0
1 〈〈=〈〈−−==
〈〈−=〈〈==
≤≤±=±=
≤====
τ
τ
ν
τ
(3)
где V – скорость сближения плит, (Т1)≤Т.
Интервал уравнений равновесия, удовлетворяющий усло-
вию текучести (3) и граничным условиям для касательных на-
пряжений на контактной поверхности
hу ±= ,
представим в таком виде:
rх
h
yKK
T
h
xK
C
T
Q
TT
Q
T
Q
ppxy
py
xyyx
〈⋅
−
+
+
=
⋅
−
−−=
−+=
,
2
1
2
1
;
2
1
)1( 2
1
2
2
τ
τ
(4)
Где ТТКр /1= , 1≤рК и произвольная постоянная интег-
рирования С подлежит определению в ходе решения задачи.
Предельные значения pK известны заранее из механических со-
ображений 1≤рК , при 1−=рK получаются известные формулы
Прандтля [7], при Кр=1 в слое реализуется чистый сдвиг (τху=Т,
Qх= Qу =0) и полностью отсутствует несущая способность конст-
рукции.
Удовлетворяя граничному условию на торце в интегральном
смысле, находим постоянную С в виде:
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
131
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −−−
−
= ppp
p
KKK
K
C arcsin1
21
1 2π
. (5)
Условия статической эквивалентности напряжений Qy. Дейст-
вующей со стороны плит нагрузке Р, запишем таким образом:
)(
4
1
tr
РP
h
rКРС Р =⋅
−
−= . (6)
Условие же статической эквивалентности контактных каса-
тельных напряжений условию сдвига приводит к соотношении:
),12( −= qK p )1/( ≤= rTQq . (7)
Если исключить из последних трех соотношений С и Кр, то
получим связь P=P(q), т.е. оценку несущей способности конст-
рукции при сжатии и сдвиге:
)12sin()1()21(2
2
)1()1(2 −−−−+=−⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡ −− qarsqqqq
h
rqp π
. (8)
Анализ соотношения (8) по оценке несущей способности
конструкции указывает на существенное влияние геометриче-
ской характеристики r/h и сдвигового усилия q. При этом ми-
нимальная оценка r/h =4. Если r/h <1, то конструкция может
выступить в роли жесткого целого, выдавливаемого в сторону
обнажения (горной выработки). Наличие сдвиговой нагрузки q
приводит к существенному уменьшению Р (несущей способно-
сти конструкции).
Выводы.
Предложена новая технология охраны подготовительных
выработок, основанная на применении железобетонных тумб
БЖБТ, серийно выпускаемых заводами страны и податливых
прослоев из породы, получаемой при проведении выработки.
Разработан аналитический метод расчета несущей способ-
ности конструкции.
Применение данной технологии позволит не только улуч-
шить условия поддержания подготовительных выработок, но и
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
132
уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду за
счет сокращения объемов породы, выдаваемой на поверхность.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных
выработок. С.-Петербург: 1991. - 122 с.
2. Методические указания «Расположение, охрана и поддержа-
ние горных выработок при отработке угольных пластов на
шахтах». - КД 12.01.201.-98. Утв. Мин. углепромом Украины
25.06.98. – 149 с.
3. Борзых А.Ф. Содержание ремонт и ликвидация выработок
угольных шахт / Борзых А.Ф., Заков Ю.Е., С.Н. Княжев [мо-
ногр.] – Алчевск: - 2004. – 615 с.
4. Канин В.А., Охрана горных выработок газобетонной крепью /
В.А. Канин, А.В. Анциферов. - Донецк:, ООО «Алан», 2004. –
396 с.
5. Булат А.Ф. Опорно-анкерное крепление горных выработок
угольных шахт / А.Ф. Булат, В.В. Виноградов. - Днепропет-
ровск:, ИГТМ НАНУ, 2002. – 372 с.
6. Совершенствование средств и способов поддержания подго-
товительных выработок на шахтах Центрального района Дон-
басса / [А.П. Калфакчиян, В.Г. Александров, А.И. Карлов,
Е.И. Питаленко и др.] Днепропетровск: „Січ”, 1994. – 208 с.
7. Касьян Н.Н. Обоснование параметров охранного сооружения,
возводимого из опорных элементов, состоящих из породы,
заключенных в оболочку / Н.Н. Касьян, И.В. Хазипов, И.С.
Рыкалов // Проблемы гірничої технології (Матеріали науково-
практичної конференції). ДонНТУ - 2008. - С. 26 - 28.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15927 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:11:20Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Пакин, Ю.В. 2011-02-03T13:18:11Z 2011-02-03T13:18:11Z 2009 Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах / Е.И. Питаленко, В.В. Васютина, Ю.В. Пакин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 126-132. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15927 622.283.2 У представленому матеріалі дано нове рішення по використовуванню гірської породи безпосередньо в самій шахті. Пропонуються нові охоронні елементи конструкцій на основі тумб БЖБТ і породних прошарків податливих властивостей. Дано аналітичний розрахунок несучої здатності охоронної конструкції. The paper describes a new solution for employing rock right in the mine. New protective structural elements based on BGBT pillars and pliable rock seams are proposed. Analytical estimation of protective structure bearing capacity is given. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах Article published earlier |
| spellingShingle | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Пакин, Ю.В. |
| title | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах |
| title_full | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах |
| title_fullStr | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах |
| title_full_unstemmed | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах |
| title_short | Новые технологические решения по оставлению породы в шахтах |
| title_sort | новые технологические решения по оставлению породы в шахтах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15927 |
| work_keys_str_mv | AT pitalenkoei novyetehnologičeskierešeniâpoostavleniûporodyvšahtah AT vasûtinavv novyetehnologičeskierešeniâpoostavleniûporodyvšahtah AT pakinûv novyetehnologičeskierešeniâpoostavleniûporodyvšahtah |