Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами
Наведені результати експериментальних досліджень здіймання підошви виробки, які 
 дозволили встановити вплив анкерного кріплення на зміщення порід підошви та розробити 
 рекомендації по підвищенню її стійкості. Results of experimental researches raising soils of development which hav...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33581 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами / С.А. Курносов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860183329571078144 |
|---|---|
| author | Курносов, С.А. |
| author_facet | Курносов, С.А. |
| citation_txt | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами / С.А. Курносов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Наведені результати експериментальних досліджень здіймання підошви виробки, які 
дозволили встановити вплив анкерного кріплення на зміщення порід підошви та розробити 
рекомендації по підвищенню її стійкості.
Results of experimental researches raising soils of development which have allowed to establish influence anchors fastenings on displacement of breeds of soil are resulted and to develop 
recommendations about increase of its stability.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:03:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.281
С.А. Курносов, к. т. н.
(ИГТМ)
ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПЫТАНИЕ КРЕПЛЕНИЯ
ПОЧВЫ ВЫРАБОТКИ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫМИ АНКЕРАМИ
Наведені результати експериментальних досліджень здіймання підошви виробки, які
дозволили встановити вплив анкерного кріплення на зміщення порід підошви та розробити
рекомендації по підвищенню її стійкості.
TRIAL TEST OF FASTENING OF SOIL OF DEVELOPMENT BY
FIBREGLASS ANCHORS
Results of experimental researches raising soils of development which have allowed to estab-
lish influence anchors fastenings on displacement of breeds of soil are resulted and to develop
recommendations about increase of its stability.
Разрушение склонных к пучению пород почвы выработки приводит к не-
гативным последствиям, препятствующим нормальному проведению техно-
логических мероприятий, связанных с добычей угля. Особо данные процессы
проявляются в условиях больших глубин отработки угольных пластов, зале-
гающих в неустойчивых боковых породах, где смещения боков и почвы вы-
работок достигают значений, превышающих допустимые «Правилами безо-
пасности…». Ситуация, кроме того, усложняется при высокой газоносности
угольных пластов и вмещающих пород, что требует их дегазации, а, соответ-
ственно, бурения скважин с промывкой. Увлажнение приводит к неконтроли-
руемому поднятию почвы и, как результат, – к аварийному состоянию подго-
товительной или дегазационной выработки. Это вызывает необходимость
частой поддирки вспученных пород, а иногда и перекрепления выработки.
Отечественный и мировой опыт охраны подготовительных выработок пока-
зывает высокую эффективность применения анкерных систем для борьбы с
негативными проявлениями высокого горного давления. В настоящее время
разработаны и получили широкое применение высокопрочные сталеполимер-
ные анкеры нового технического уровня, эффективные схемы и производи-
тельные технологии их установки [1].
Однако, данный тип анкеров непригоден для крепления пород почвы. Это
обусловлено тем, что в сложных горно-геологических условиях и под влия-
нием очистных работ все равно возникает необходимость поддирки, а сталь-
ные стержни анкеров не позволяют осуществить данный процесс.
Нами предложено, в таких ситуациях, производить установку в почве вы-
работок анкерных систем из стеклопластиковых материалов [2]. Технология
установки данных систем предусматривает закрепление в шпурах стеклопла-
стиковых анкерных стержней при помощи полимерных или минеральных
связующих. Такое анкерование может применяться для повышения устойчи-
вости подлежащих впоследствии отработке угольных пластов или целиков, а
также для предотвращения или снижения интенсивности вспучивания пород
почвы подготовительных выработок. Это преимущество объясняется тем, что
стержни анкеров выполнены из одноосноармированных стеклопластиков и
обладают достаточным для данных целей сопротивлением на растяжение при
малом сопротивлении на срез [3], что позволяет, при необходимости, подвер-
гать их воздействию режущих органов комбайнов, поддирочных машин и
других механизмов.
В ИГТМ НАН Украины разработаны анкеры стеклопластиковые армиро-
ванные трубчатые (АСАТ), предназначенные для крепления боков и почвы
подготовительных выработок [4, 5]. Конструктивно они выполнены в виде
толстостенной трубки из армированного стеклопластика с наружным и внут-
ренним диаметрами соответственно 30 и 25 мм. Отличительной особенно-
стью АСАТ является то, что стержень анкера, выполненный в виде трубки,
кроме традиционной функции по «сшиванию» пород, служит емкостью для
необходимого объема связующего с отвердителем, которое выдавливается
поршнем через сливные отверстия в донной части анкера. Закрепляющий
раствор проникает не только в технологический зазор между стенками шпура
и стержнем анкера, но и заполняет образовавшиеся в процессе проходки ма-
гистральные трещины. При правильном для данных горно-геологических и
горнотехнических условий выборе схемы размещения анкерных стержней
создается сплошная балка повышенной прочности, что в значительной степе-
ни усиливает эффект укрепления пород. При этом, в зависимости от ожидае-
мых, определенных в результате теоретических расчетов и практических экс-
периментов нагрузок на анкерную крепь, рекомендуется применение различ-
ных по прочности и стоимости закрепляющих смесей от недорогих цементов
и модифицированных карбомидных смол до высокопрочных, но более доро-
гих композитных составов. Еще одним неоспоримым преимуществом приме-
нения стеклопластиковых материалов для крепления горных выработок явля-
ется их высокая сопротивляемость агрессивной шахтной среде и искробезо-
пасность при воздействии рабочих органов различных выемочных механиз-
мов.
Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки анкерами
стеклопластиковыми армированными трубчатыми (АСАТ) проводили в кон-
вейерном штреке 2-ой западной лавы пласта l4, горизонт 750 м шахты
им. А. Ф. Засядько (рис. 1) в течение 8 месяцев. Целью испытаний средств
крепления выработок является получение объективной и достоверной инфор-
мации о повышении устойчивости почвы выработки за счет ее закрепления
стеклопластиковыми анкерами в условиях неустойчивых и подверженных
пучению пород, принятие решения о дальнейшем использовании средств
крепления, разработка рекомендаций по совершенствованию конструктивных
и технологических параметров.
Конвейерный штрек 2-й западной лавы пройден по пласту l4 мощностью
1,0-1,1 м на глубине 750 м. Пласт имеет простое строение и залегает в поро-
дах средней и ниже средней устойчивости. В непосредственной кровле рас-
положен алевролит от светло-серого до темно-серого, мелкозернистый с гли-
нистым цементом, мощность которого колеблется в пределах 6,1-12,4 м.
Прочность алевролита на одноосное сжатие – в пределах 36-40 МПа, местами
– до 30 МПа, а на одноосное растяжение – 0,55-1,33 МПа. Порода нарушена
густой сетью трещин под углом 70-80
0
. Выше залегает аргиллит, который пе-
рекрыт песчаником. В непосредственной почве пласта расположен алевролит
средней и ниже средней устойчивости, склонный к пучению. В начале слоя
(до 0,3 м) – «кучерявчик» с отпечатками растительности. Порода имеет пре-
дел прочности на одноосное сжатие от 30 до 39 МПа, а на одноосное растя-
жение – 0,4-1,1 МПа. Общая мощность алевролита – 0,6-1,0 м. Ниже распо-
ложен серый мелкозернистый алевролит. Слоистость мелкая, горизонтально-
волнистая. В конце слоя наблюдается переслаивание песчаника с алевроли-
том. Общая мощность слоя изменяется в пределах 3,5-5,25 м; прочность от 30
до 50 МПа.
Штрек закреплен комбинированной рамно-анкерной крепью, состоящей
из рамной арочной крепи типа КМП-А3уд, сечением в свету 16,1 м
2
. Расстоя-
ние между рамами – 0,8 м. В промежутках между рамами установлены стале-
полимерные анкеры в кровлю выработки в шпурах с целенаправленно изме-
ненным рельефом стенок [6]. Бурение шпуров осуществляли установкой SIG
с диаметром коронки 32 мм.
На участке штрека, протяженностью 97 м (ПК 115+5 м – ПК 125+2 м),
почва выработки дополнительно закреплена анкерами стеклопластиковыми
армированными трубчатыми (АСАТ) диаметром 30 мм, длиной 1600 мм
(см. рис. 1). Анкеры устанавливали перпендикулярно напластованию пород
почвы по схеме: пять анкеров в ряду через 800 мм с отступлением крайних
анкеров от бока выработки на 400-600 мм и через 800 мм между рядами. Для
удержания ножки арочной крепи от вдавливания в почву на отдельных участ-
ках по обе стороны борта штрека под углом 45
0
-60
0
к напластованию почвы
устанавливали по одному металлическому анкеру длиной 2,2 м. Бурение
шпуров диаметром 43 мм осуществляли перфоратором ПП-54.
Для определения состояния выработки на участках испытаний и приле-
гающих к ним участках оборудовано 6 комплексных измерительных станций,
на которых установлены глубинные реперы для определения размеров зон
неупругих деформаций и расслоений пород кровли на различных удалениях
от контура выработки, контурные реперы для определения смещений контура
выработки, а также реперы конструкции ИГТМ НАН Украины для измерени-
ясмещений пород почвы. Исследования напряженно-деформированного со-
стояния вмещающих пород кровли, боков и почвы выработки осуществляли
электрометрическим и аналитическим методами по методике, разработанной
ИГТМ НАНУ.
Установлено, что зона активного влияния проходческих работ на дефор-
мирование вмещающих подготовительную выработку пород составляет в
среднем 25 м, а очистных работ – ±40 м.
Рис. 1 – Схема экспериментального участка в конвейерном штреке 2-й западной лавы
пласта l4 ш. им. А.Ф. Засядько
На участках конвейерного штрека, закрепленных рамно-анкерной крепью,
до начала влияния очистных работ пучение почвы составляло 110-170 мм,
при подходе лавы на расстояние 150 м пучение стало расти и достигало 260
мм, на расстоянии 80 м – около 350 мм. Наиболее интенсивные смещения
почвы выработки стали проявляться на расстоянии примерно 40 м от линии
очистного забоя и после прохода лавы достигли 624-740 мм, что вызвало не-
обходимость поддирки почвы комбайном ПП-110 с перестановкой ножек
арочной крепи со стороны лавы.
На участке штрека, закрепленном рамно-анкерной крепью с дополнитель-
ным анкерованием почвы выработки анкерами АСАТ, смещения почвы сни-
зились в среднем на 49 % и после прохода лавы достигли 320-376 мм.
Поддирка вспученных пород на участке выработки с заанкерованной поч-
вой позволила проанализировать механизм развития смещений (рис. 2).
а)
б)
а – со стороны выработанного пространства; б – в середине и в дальнем от выработан-
ного пространства боку выработки
Рис. 2 – Характерное состояние анкеров АСАТ после завершения процесса смещений
почвы под влиянием очистных работ
Рисунок 2 а отражает характерное состояние анкеров, установленных на
расстоянии 0,5 м от бока выработки со стороны выработанного пространства.
Стержни анкеров изломаны на куски длиной 250-400 мм, при этом разруше-
ние пород имеет блочную структуру. Блоки пород почвы смещались к сере-
дине выработки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Практиче-
ски все анкеры, расположенные в середине выработки и в дальнем от лавы
боку остались целыми и «сшивали» блоки расслоившейся породы (рис. 2 б).
Проведенные исследования позволили сформулировать следующие выво-
ды и рекомендации:
1. При закреплении почвы выработки анкерами АСАТ, ее пучение под
влиянием проходческих и очистных работ снизилось в среднем на 49 %.
2. В слабых вмещающих породах, склонных к интенсивному смещению,
для предотвращения разрушения стенок выработки и вдавливания ножек
арочной крепи в почву следует по обе стороны на расстоянии 0,4-0,5 м от бо-
ков устанавливать сталеполимерные анкеры под углом 45-60
0
к напластова-
нию пород почвы на глубину 2,0-2,2 м.
3. Анкеры АСАТ рекомендуется устанавливать в период проведения вы-
работки. В качестве закрепителя следует применять цемент KL (Minova) или
смолу КФ-МТ-15 и ангидридный отвердитель в соотношении 10:1.
4. На наиболее сложных участках, подверженных повышенному расслое-
нию или обводнению пород почвы, следует рекомендовать анкеры АСАТ с
закреплением смолой КФ-МТ-15 и ангидридным отвердителем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Булат А.Ф. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт / А.Ф. Булат,
В.В. Виноградов – Днепропетровск: вид. “Вільпо”, 2002. – 371 с.
2. Курносов С.А. Использование стеклопластиковых материалов в горном деле / С.А. Курносов,
И.Н. Слащев, П.Е. Филимонов // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. / ГВУЗ
ПГАСА. – Днепропетровск, 2010. – Вып. 52 в 2-х частях. – С. 187-191.
3. Курносов А.Т. Стеклопластиковые анкера в подготовительных выработках / А.Т. Курносов,
В.Б. Ковбасенко // Уголь Украины. – 2000. – № 9. – С. 18-19.
4. Патент Украины № 41189. Анкер. Булат А.Ф., Возиянов В.С. Заяв. № 2001032009 від 27.03.2001,
Опубл. 15.08.2001, Бюл. № 7.
5. ТУ У 10.1-05411357-004-2000. Анкер стеклопластиковый армированный трубчатый. – Введ.
07.05.2001. – Госстандарт Украины, 2000, - 19 с.
6. Цикра А.А. Повышение устойчивости подготовительных выработок при их поддержании комбиниро-
ванной рамно-анкерной крепью. Дис. кандидата технических наук / Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины,
2010. – 130 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33581 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:03:26Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Курносов, С.А. 2012-05-28T17:30:14Z 2012-05-28T17:30:14Z 2011 Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами / С.А. Курносов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33581 622.281 Наведені результати експериментальних досліджень здіймання підошви виробки, які 
 дозволили встановити вплив анкерного кріплення на зміщення порід підошви та розробити 
 рекомендації по підвищенню її стійкості. Results of experimental researches raising soils of development which have allowed to establish influence anchors fastenings on displacement of breeds of soil are resulted and to develop 
 recommendations about increase of its stability. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами Trial test of fastening of soil of development by fibreglass anchors Article published earlier |
| spellingShingle | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами Курносов, С.А. |
| title | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами |
| title_alt | Trial test of fastening of soil of development by fibreglass anchors |
| title_full | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами |
| title_fullStr | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами |
| title_full_unstemmed | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами |
| title_short | Опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами |
| title_sort | опытно-промышленное испытание крепления почвы выработки стеклопластиковыми анкерами |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33581 |
| work_keys_str_mv | AT kurnosovsa opytnopromyšlennoeispytaniekrepleniâpočvyvyrabotkistekloplastikovymiankerami AT kurnosovsa trialtestoffasteningofsoilofdevelopmentbyfibreglassanchors |