Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью
Викладені геомеханіка деформування та зміцнення покрівель камер гіпсових шахт анкерним стяжним кріпленням. The geomechanic deformation and consolidating of chambers’es of gipseous mines by the anchor swiped timbering is expounded....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2008
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31487 |
| 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: | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью / В.Б. Усаченко, В.А. Амелин, Р.Б. Лесовицкая // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 221-225. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860068073187311616 |
|---|---|
| author | Усаченко, В.Б. Амелин, В.А. Лесовицкая, Р.Б. |
| author_facet | Усаченко, В.Б. Амелин, В.А. Лесовицкая, Р.Б. |
| citation_txt | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью / В.Б. Усаченко, В.А. Амелин, Р.Б. Лесовицкая // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 221-225. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Викладені геомеханіка деформування та зміцнення покрівель камер гіпсових шахт анкерним стяжним кріпленням.
The geomechanic deformation and consolidating of chambers’es of gipseous mines by the anchor swiped timbering is expounded.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:09:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
"Геотехническая механика" 221
УДК 622.016.63
В.Б. Усаченко, В.А. Амелин, Р.Б. Лесовицкая
РЕГЛАМЕНТЫ УПРОЧНЕНИЯ ПОРОД ПЛОСКИХ ПОТОЛОЧИН
КАМЕР АНКЕРНОЙ СТЯЖНОЙ КРЕПЬЮ
Викладені геомеханіка деформування та зміцнення покрівель камер гіпсових шахт ан-
керним стяжним кріпленням
REGULATIONS OF CONSOLIDATING OF ROKCS FROM CHAMBERS’ES
FLAT RIDGE BY ANCHOR SWIPED TIMBERING
The geomechanic deformation and consolidating of chambers’es of gipseous
mines by the anchor swiped timbering is expounded
В широком спектре горно-технических условий месторождений гипса [1],
пильных известняков [2], калийных руд и солей [3] отработка мощных пластов
ведется камерно-столбовыми системами с неограниченно долгим поддержани-
ем открытых выработанных пространств для целей повторного их использова-
ния как уникальных подземных сооружений. Как правило, устойчивость пото-
лочин камер и целиков обеспечивается выбором рациональных их параметров.
Однако, высокая литологическая и механическая неоднородность пород (табл.
1), влияние технологических и реологических процессов на состояние вме-
щающих камеры пород, приводит к расслоению и обрушению защитных пре-
дохранительных пачек потолочин камер, деформированию, а иногда и к разру-
шению целиков. Это обуславливает необходимость применения дополнитель-
ных инженерных мер для повышения устойчивости потолочин камер и боковых
поверхностей целиков.
Анализ показывает [1-3], что линейные размеры пролетов камер и целиков
при разработке указанных месторождений в зависимости от свойств пород и
мощности пластов изменяются в больших пределах (табл. 2): пролеты камер –
от 7 до 17 м, а высота целиков варьирует от 3 до 40 м. При этом минимальные
сечения камер составляют 30-70 м2, средние – 150-200 м2, достигая в максиму-
ме – 500-700 м2. Это обстоятельство определяет главную предпосылку выбора
инженерных решений по охране выработанных пространств больших сечений
управляемое воздействие на окружающий камеры породный массив должно
быть связано с применением охранных конструкций неопределенных размеров.
К числу таких конструкций относятся анкерные крепи, и в частности анкерные
стяжные (АСК) [4].
Обобщение результатов визуальных наблюдений и инструментальных изме-
рений позволяет сделать выводы, которые углубляют представление о меха-
низме протекания геомеханических процессов в массиве пород при камерно-
столбовой системе разработки и составляют базу для обоснования технологии
повышения устойчивости ее элементов, в том числе и анкерными системами.
Механизм работы потолочин вытекает из наблюдений за деформациями и об-
рушениями пород в камерах гипсовых, соляных, калийных и известняковых
шахт.
222 Выпуск № 78
м
о
щ
-
н
о
ст
ь
,
м
0,
5–
5,
0
8–
10
2,
0-
2,
1
2,
2-
2,
5
2,
0
2,
3
3,
2
15
-1
8
16
-2
0
0-
19
3,
6-
13
,8
1,
2-
3,
0
5,
3
1,
2-
3,
3
4,
7-
10
,8
П
о
д
ст
и
л
аю
щ
и
е
п
о
р
о
д
ы
н
еп
о
ср
ед
-
ст
в
ен
н
ая
п
о
д
о
ш
в
а
ал
ев
р
о
л
и
т,
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
ан
ги
д
р
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
ан
ги
д
р
и
т,
ги
п
с
д
о
л
о
м
и
т
ги
п
с
д
о
л
о
м
и
т
ги
п
с
м
о
щ
-
н
о
ст
ь
,
м
3,
5–
5,
0
20
–4
0
25
-5
0
25
-5
0
25
-5
0
25
-5
0
25
-5
0
3,
0-
4,
5
15
-1
8
30
-3
5
10
-2
8
0-
19
3,
6-
13
,8
1,
2-
3,
0
5,
3
1,
2-
3,
3
о
сн
о
в
н
ая
к
р
о
в
л
я
ал
ев
р
о
л
и
т,
д
о
л
о
м
и
т
гл
и
н
а,
и
зв
ес
тн
я
к
ал
ев
р
о
л
и
т
и
зв
ес
тн
я
к
и
зв
ес
тн
я
к
и
зв
ес
тн
я
к
и
зв
ес
тн
я
к
п
ес
ч
ан
и
к
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
гп
п
с
ан
ги
д
р
и
т
ги
п
с
д
о
л
о
м
и
т
ги
п
с
д
о
л
о
м
и
т
м
о
щ
-
н
о
ст
ь
,
м
1,
0–
14
,0
1,
4–
2,
0
0,
3–
1,
0
8-
12
2,
0-
2,
1
2,
2-
2,
5
2,
0
2,
3
3,
0-
6,
0
3,
0-
5,
0
П
о
к
р
ы
в
аю
щ
и
е
п
о
р
о
д
ы
н
еп
о
ср
ед
-
ст
в
ен
н
ая
к
р
о
в
л
я
ар
ги
л
л
и
т
д
о
л
о
м
и
т,
и
зв
ес
тн
я
к
д
о
л
о
м
и
т
ан
ги
д
р
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
м
ер
ге
л
ь
,
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
д
о
л
о
м
и
т
гп
п
с
ан
ги
д
р
и
т
ги
п
с
д
о
л
о
м
и
т
ги
п
с
д
о
л
о
м
и
т
У
го
л
за
л
ег
а
н
и
я
,
гр
ад
3–
7
0-
2
0-
3
0-
1
0-
1
0-
2
ср
ед
-
н
я
я
18
,3
14
,0
4,
2
4,
4
6,
6
12
,0
7,
0
4,
5
12
,5
16
,3
9,
8
5-
10
2,
0
5,
3
2,
0
7,
4
m
in
5,
8
9,
0
1,
0
0,
3
2,
7
6,
8
6,
6
3,
0
10
,0
10
,0
0 3,
6
1,
2
1,
2
4,
7
М
о
щ
н
о
ст
ь
, м
m
ax
25
,2
19
,0
9,
0
12
,4
12
,5
19
,0
12
,3
7,
5
13
,5
28
,2
19
,0
13
,8
3,
0
3,
3
10
,8
И
н
д
ек
с
и
ст
р
о
ен
и
е
п
л
ас
та
I
–
V
II
I
V
-с
л
о
ж
н
о
е
I
–
V
II
I
сл
о
ж
н
о
е
I-
п
р
о
ст
о
е
II
I-
сл
о
ж
н
о
е
V
+
V
I
V
II
I
X
II
I-
п
р
о
ст
о
е
IV
-с
л
о
ж
н
о
е
I-
ги
п
с
II
-а
н
ги
д
р
и
т
II
I-
ги
п
с
V
I-
д
о
л
о
м
и
т
V
-г
и
п
с
IV
-д
о
л
о
м
и
т
V
II
-г
и
п
с
Г
л
у
б
и
н
а
за
л
ег
ан
и
я
,
м
99
–
1
11
12
0
-
13
0
46
–
7
7
50
–
8
1
59
–
9
0
73
–
1
04
82
-
1
13
80
–
9
0
10
0
-
13
0
50
–
6
0 Т
аб
л
и
ц
а
1
–
Г
о
р
н
о
-г
ео
л
о
ги
ч
ес
к
ая
х
ар
ак
те
р
и
ст
и
к
а
м
ес
то
р
о
ж
д
ен
и
й
г
и
п
са
М
ес
то
р
о
ж
д
ен
и
е
А
р
те
м
о
в
ск
о
е
м
ес
то
р
о
ж
д
ен
и
е
ги
п
са
Н
о
в
о
м
о
ск
о
в
ск
о
е
м
ес
то
-
р
о
ж
д
ен
и
е
ги
п
са
Б
еб
я
ев
ск
о
е
м
ес
то
р
о
ж
д
ен
и
е
ги
п
са
К
ам
ск
о
-У
ст
ь
и
н
ск
о
е
м
е-
ст
о
р
о
ж
д
ен
и
е
ги
п
са
П
о
р
ец
к
о
е
м
ес
то
р
о
ж
д
ен
и
е
ги
п
са
и
ан
ги
д
р
и
та
"Геотехническая механика" 223
Таблица 2 – Параметры камерно – столбовой системы разработки гипса
Предприятие
Г
л
у
б
и
н
а
за
л
ег
а-
н
и
я
, м
М
о
щ
н
о
ст
ь
п
л
ас
та
, м
У
го
л
з
ал
ег
ан
и
я
,
гр
ад
В
ы
со
та
к
ам
ер
, м
В
ы
со
та
у
ст
у
п
о
в
, м
Ш
и
р
и
н
а
к
ам
ер
ы
, м
М
о
щ
н
о
ст
ь
з
а-
щ
и
тн
о
й
п
ач
к
и
, м
Р
аз
м
ер
ы
ц
ел
и
к
а,
м
К
о
эф
ф
и
ц
и
ен
т
и
зв
л
еч
ен
и
я
ЗАО «Лафарж
Гипс» 110 25 3 - 7 15 - 18
I –7 – 9
II – 8 - 10
8 -10 5,5
12 × 30
10 × 200
0,55
ОАО «Гипс
Кнауф»
Новомосковск
120 - 130 19 0 - 2 9 - 11
I –2,5 – 4,0
II – 6,5 – 7,0
10 - 12 6,5-8,5 10 × 50 0,55
Пешеланская
гипсовая
шахта
«Декор – 1»
90 12,5 0 - 3 3 - 4
I –3,5 – 4,0
II – 4,0
10 1,7 12 × 20 0,55
Камско-
Устьинский
гипсовый
рудник
100 - 130 13,5 0 - 1 10 - 12
I –6,0 – 7,0
II – 4,5 – 5,0
12 0 20 × 30 0,49
Порецкий
гипсово-
ангидритовый
комбинат
50 - 60 25 -35 0 - 2 18,0-25,0 - 11 8,5 20 × 200 0,347
Таверни
(Франция) 45 - 80 9 - 12 0 7,5 – 9,5 - 8 2 16 × 16 0,40 – 0,65
Обригейм
(ФРГ) - 12 - 13 2 11,5 - 12,5
I –7 – 8
II – 4,5
10 - 8 × 15
0,74
Драмбо Майн
(Канада) 116 1,5 – 2,4 5 6 - 6 × 6 -
«Кошава»
(Болгария) 290 20 0 12 - 7 3 15 × 17 0,36 – 0,40
Шоалс (США) 105 - 158 30 6 3,6 – 5,2 - 7,5 - 9 - 6 × 9
Порт – Марон
(Франция)
70 - 80 8 1 6 - 7,5 2 6,5 × 6,5 0,70
Установлено пять возможных типа развития деформационных процессов в
породах защитных пачек потолочин. При одной технологии отработки пластов
определящими в этих процессах является: структура и прочность, слоистость и
трещиноватость пород, наличие геологических нарушений и условия нагруже-
ния породного массива. При более однородных породах в зависимости от про-
лета камер может иметь место локальное симметричное или асимметричное
куполение, сливающееся в единый свод естественного равновесия, формирую-
щиеся над камерой. В слоистых породах свод имеет ступенчатую форму с
уменьшением его пролета в глубь массива. На таких участках с развитой тре-
щиноватостью образуются блочные многослоистые породные системы. В сла-
бых породах и зонах геологических нарушений имеет место разрушение за-
щитных пачек потолочины в виде трапеций, обращенных большим основанием
в сторону массива. В зонах замещения пород и весьма ослабленных по слоям
224 Выпуск № 78
связей обрушение пород потолочин происходит по плоскостям их контакта. Та-
кой характер деформаций и обрушения пород потолочин наблюдается как при
отработке камерного запаса, так и спустя длительное время после проведения
добычных работ.
В зависимости от условий, расслоение пород в потолочине камер гипсовых
шахт критическое – достигает 10-15 м (пролет камеры до 16,0 м), обрушение
слоев наблюдается при относительной деформации 2,3 ·10-3, что более чем в 3
раза превышает относительную величину (7 ·10-4 образцов из гипса до начала
трещинообразования. Мощность отслаивающихся пачек пород в потолочине
камер составляет 0,3-0,8 м, в единичных случаях 1,2 м (шахты пильных извест-
няков), весьма редко при формировании свода естественного равновесия – 2,5-
3,5 м (соляные шахты). Объемное развитие зон разрушения пород более выра-
жено вокруг выработок на калийных шахтах, причем прослеживаются две зоны
повышенной трещиноватости (дезинтеграции) пород: ближняя на удалении до
2,0 м от контура выработки и дальняя в глубине массива на расстоянии от 5 жо
7 м. Таким образом, состояние приконтурного массива потолочин камер харак-
теризуется как поверхностной, так и глубинной неустойчивостью. Поверхност-
ная наустойчивость проявляется в форме обрушений, площадь которых в раз-
личных камерных выработках варьирует в больших пределах: от 20-50 м2 до
200-500 м2. Описанные закритические формы развития деформационных про-
цессов являются запредельными и нежелательными при длительной эксплуата-
ции камер. Безусловно, они не являются единственно возможными вариантами
и могут проявляться в различных комбинациях. Однако стадии протекания
процессов характеризуются общностью и для всех их, может быть, предложен
следующий механизм работы потолочин.
Учитывая [1] и изложенное, можно предположить, что деформирование и
обрушение пород в потолочинах камер, происходит по трещинам, параллель-
ным плоскостям обнажения, возникающим под действием растягивающих на-
пряжений, вызываемых горизонтальными напряжениями сжатия и собствен-
ным весом пород над камерами. Трещины отрыва (прерывность по слоям) в
глубине массива имеют развитие по ослабленным межслоевым контактам.
Места их концентрации в массиве определяются расположением эпицентраль-
ных зон снижения прочности пород, порождаемыми асимметрией разгрузки
напряжений по плоскости потолочины, которые ответственны за работу ниж-
ней отслаивающейся изгибающейся породной плиты или форму образования
свода естественного равновесия.
Принимая во внимание механизм разрушения и сводообразивание пород в
потолочине плоских камер гипсовых шахт, разработаны 3 схемы управления
потолочины анкерной стяжной крепью (АСК).
Конструктивно АСК представляет собой стержневую систему, состоящую
из двух анкеров длиной 2-3 м, устанавливаемых под определенным углом (45-
600) к поверхности контура выработки, которые с помощью стяжек и форкопфа
(переносного домкрата) натягиваются между собой. Усилия натяжения в стяж-
ках через подкладки передаются на массив в виде воздействий на него, что
"Геотехническая механика" 225
обеспечивает подвязку и сшивку слоев (в потолочине), упрочнение массива (в
целика) и формирует в породах зоны сжатия, чем повышается поверхностная и
глубинна устойчивость обнаженного массива.
В табл. 3 приведено схемы возведения АСК в камерах с различными проле-
тами и при разных механизмах деформирования нижнего слоя и защитной пач-
ки потолочины. В горно-технологическом плане можно указать на следующие
особенности упрочнения потолочины. При однородных породах с осесиммет-
ричным деформированием массива нижнего слоя допускается возведение одно-
го комплекта крепи (Т.1). В случаях прогнозного вывалообразования по сере-
дине камеры возводятся два комплекта АСК, которые создают геомеханиче-
ский план запирания пород защитной пачки (Т.2, Т.3).
Схемы Т.1 и Т.3 реализованы для повышения устойчивости потолочин ка-
мер на Артемовской и Пешеланской гипсовых шахтах.
Таблица 3 – Схемы возведения АСК
Характеристика
условий №
схе-
мы
Схема возведения анкерной
стяжной крепи Литология
потолочины
пролет
камеры
Характер дефор-
мирования пото-
лочины
Т1
однородные
или слоистые
прочные гип-
сы
7≤ l ≤9
осесимметричное
деформирование с
максимальным
прогибом по гео-
метрическому
центру кровли
Т2
крупнослои-
стые или мел-
кослоистые
гипсы с орто-
гональными
трещинами в
потолочине
8≤ l ≤10
площадное де-
формирование не-
сущего слоя с об-
разованием кон-
тактирующих по
трещинным зонам
многоугольников
Т3
массивные,
скрытнослои-
стые гипсы,
склонные к
сводообразо-
ванию
9≤ l ≤11
начальное форми-
рование связано с
нарушением цело-
стности несущего
слоя по середине
камеры
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геомеханика подземной добычи гипса. – Киев: Наук. думка, 1985.– 216 с.
2. Демченко И.И., Спиваков Ф.П. Повышение эффективности и безопасности подземной разработки пиль-
ных известняков. – Кишинев: «Карят Молдовянеске», 1982. – 194 с.
3. Пермяков Р.С., Романов В.С., Бельды М.П. Технология добычи солей. – М.: Недра, 1981. – 272 с.
4. Булат А.Ф., Усаченко В.Б., Левит В.В. Перспективное направление создания охранных конструкций
горных выработок с использованием анкерных натяжных систем // Геомеханическая механика. – 1997. - № 3. –
с. 3-10.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31487 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:09:19Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Усаченко, В.Б. Амелин, В.А. Лесовицкая, Р.Б. 2012-03-09T13:45:01Z 2012-03-09T13:45:01Z 2008 Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью / В.Б. Усаченко, В.А. Амелин, Р.Б. Лесовицкая // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 221-225. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31487 622.016.63 Викладені геомеханіка деформування та зміцнення покрівель камер гіпсових шахт анкерним стяжним кріпленням. The geomechanic deformation and consolidating of chambers’es of gipseous mines by the anchor swiped timbering is expounded. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України Геотехническая механика Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью Regulations of consolidating of rokcs from chambers’es flat ridge by anchor swiped timbering Article published earlier |
| spellingShingle | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью Усаченко, В.Б. Амелин, В.А. Лесовицкая, Р.Б. |
| title | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью |
| title_alt | Regulations of consolidating of rokcs from chambers’es flat ridge by anchor swiped timbering |
| title_full | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью |
| title_fullStr | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью |
| title_full_unstemmed | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью |
| title_short | Регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью |
| title_sort | регламенты упрочнения пород плоских потолочин камер анкерной стяжной крепью |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31487 |
| work_keys_str_mv | AT usačenkovb reglamentyupročneniâporodploskihpotoločinkamerankernoistâžnoikrepʹû AT amelinva reglamentyupročneniâporodploskihpotoločinkamerankernoistâžnoikrepʹû AT lesovickaârb reglamentyupročneniâporodploskihpotoločinkamerankernoistâžnoikrepʹû AT usačenkovb regulationsofconsolidatingofrokcsfromchambersesflatridgebyanchorswipedtimbering AT amelinva regulationsofconsolidatingofrokcsfromchambersesflatridgebyanchorswipedtimbering AT lesovickaârb regulationsofconsolidatingofrokcsfromchambersesflatridgebyanchorswipedtimbering |