Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров
Наведені основні вимоги до анкерних шайб. Сформульовані недоліки у
 функціонуванні існуючих шайб. Розглянуто взаємодію пласкої та напівсферичної
 конструкцій анкерних шайб з породним масивом. Розроблено математичну модель
 взаємодії анкерних шайб з породним масивом. Наведена...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54155 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров / А.П. Круковский, А.О. Бурков // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 55-63. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860097903386689536 |
|---|---|
| author | Круковский, А.П. Бурков, А.О. |
| author_facet | Круковский, А.П. Бурков, А.О. |
| citation_txt | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров / А.П. Круковский, А.О. Бурков // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 55-63. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Наведені основні вимоги до анкерних шайб. Сформульовані недоліки у
функціонуванні існуючих шайб. Розглянуто взаємодію пласкої та напівсферичної
конструкцій анкерних шайб з породним масивом. Розроблено математичну модель
взаємодії анкерних шайб з породним масивом. Наведена верифікація вищевказаної моделі.
The basic requirements for the anchor shimes were shown. Formulate deficiencies in the
functioning of existing shimes. The interaction of a plane and a hemispherical anchor shimes
construction with rock mass. A mathematical model of the interaction anchor shimes with rock
mass were developed . Model verification was shown.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:27:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск № 103 54
Формирование вдоль западного борта отвала открытого дренажного лотка
обеспечит перехват поверхностных вод и непоступление их под основание отва-
ла. Перехваченные поверхностные воды насосом подаются в пруд-накопитель.
Для осушения тела отвала предусматривается вертикальный дренаж, заложенный
с поверхности первого яруса на глубину равную высоте яруса. По поверхности
яруса вертикальные дрены соединяются водосборным лотком, по которому вода
перемещается к насосной станции, откуда откачивается в пруд-накопитель по
трубопроводу. Данное техническое решение обеспечивает безопасную эксплуа-
тацию обводненного отвала.
В настоящее время дренажные системы карьеров и отвалов предусматри-
вают только улавливание и откачивание подземных и поверхностных вод для
обеспечения условий безопасной работы карьеров. Предлагаемые технические
решения позволят не только решать эти проблемы, но и регулировать гидроре-
жим с сохранением водного баланса территории, что предотвратит оползнеобра-
зование, подтопление площадей и обезвоживание водоносных горизонтов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Четверик, М.С. Определение оседаний земной поверхности при водопонижении, обезвоживании водоносных
горизонтов / М.С. Четверик, Е.А. Бубнова, Е.В. Андрощук, Г.Ф. Гаврюк// Металлургическая и горнорудная про-
мышленность.- Днепропетровск, 2003.- № 6.- С. 74-76.
2. Четверик, М.С. Оседание земной поверхности при водопонижении и потопление территорий горнодобы-
вающих регионов / М.С. Четверик, Е.А. Бубнова // Науково-технічний збірник. Кривий Ріг, КТУ, 2004. -Вип. 86.- С.
31-36.
3. Четверик, М.С. Влияние нарушения геологической среды при горных работах на подтопление территорий /
М.С. Четверик, Е.А. Бубнова, Л.И. Уварова// Металлургическая и горнорудная промышленность.- Днепропетровск,
2005, № 4. - С. 80-83.
4. Четверик, М.С. Влияние нарушения геологической среды на подтопление территорий и образование депрес-
сионной воронки при выемке полезных ископаемых / М.С. Четверик, Е.А. Бубнова, В.П.Кулак // Матеріали
міжнародної конференції Форум гірників – 2008. - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2008. –
С.226-233.
5. Четверик, М.С. О причинах подтопления городов Марганец и Орджоникидзе / М.С. Четверик, Е.А. Бубнова //
Геотехническая механіка: Межвед. сб. научн. трудов.- Днепропетровск, 2004, Вып. 48 .- С. 171-176.
6. Бубнова, Е.А. Классификация нарушенной и техногенной геологических сред / Е.А. Бубнова // Геотехниче-
ская механика: Межвед. сб. научн. трудов.- Днепропетровск, 2010, Вып. 89 .- С. 19-28.
7. Четверик, М.С. Формирование техногенной геологической среды и ее взаимосвязь с природной / М.С. Четве-
рик, Е.А. Бубнова // Вісник Криворізького технічного університету: Збірник наукових праць. - Кривий Ріг, Вип. 25,
2010. - С. 83-87.
8. Бубнова, О.А. Відновлення властивостей порушених гірничими роботами земель / О.А. Бубнова// Геотехни-
ческая механіка: Межвед. сб. научн. трудов.- Днепропетровск, 2011, Вып. №94 .- С. 17 – 23.
9. Четверик, М.С. Нарушение геологической среды при горных разработках и пути ее восстановления
/М.С.Четверик, Е.А. Бубнова, Н.М. Стеценко / Маркшейдерия и недропользование, 2008. - № 4(36).–С.58–60.
"Геотехническая механика" 55
УДК 622.28.044
А.П. Круковский к.т.н, ст.науч.сотр.,
А.О. Бурков инж.
(ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АНКЕРНОЙ ШАЙБЫ С
ПОРОДНЫМ МАССИВОМ И ОБОСНОВАНИЕ ЕЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Наведені основні вимоги до анкерних шайб. Сформульовані недоліки у
функціонуванні існуючих шайб. Розглянуто взаємодію пласкої та напівсферичної
конструкцій анкерних шайб з породним масивом. Розроблено математичну модель
взаємодії анкерних шайб з породним масивом. Наведена верифікація вищевказаної моделі.
RESEARCH OF INTERACTION OF ANCHOR SHIMES WITH ROCK
MASS AND THE JUSTIFICATION OF DESIGN PARAMETERS
The basic requirements for the anchor shimes were shown. Formulate deficiencies in the
functioning of existing shimes. The interaction of a plane and a hemispherical anchor shimes
construction with rock mass. A mathematical model of the interaction anchor shimes with rock
mass were developed . Model verification was shown.
Одним из важнейших элементов анкерной крепи является опорная шайба,
к ней предъявляются высокие нормативные требования. В соответствии с
требованиями СОУ 10.1.05411357.010:2008 [1] анкерная шайба предназначена
для прижатия подхвата к поверхности выработки, нормализованной передачи
предварительной и рабочей нагрузки между гайкой и горными породами,
блокирования самопроизвольного развинчивания гайки и предупреждения
превышения нормативного углубления анкерной гайки в шпур при эксплуа-
тации анкерного крепления. В условиях действия агрессивных сред металли-
ческая анкерная шайба должна иметь защитное покрытие.
Традиционно шайба представляет собой плоскую или с полусферическим
выступом деталь, с круглым или овальным отверстием в центре (рис. 1 а-г),
[2].
Рис. 1 – Основные конструкции опорных шайб
Выпуск № 103 56
Рассмотрим, как выполняются нормативные требования в существующих
конструкциях анкерных шайб. На рис. 2 изображена квадратная плоская шай-
ба, установленная на подхват и металлическую сетчатую затяжку.
Рис. 2 – Плоская квадратная шайба на шахте Павлоградская
При малых нагрузках на анкерную шайбу, наблюдается уменьшение
опорной площади шайбы в связи с потерей контакта краев шайбы с породным
массивом. Несущая способность данной конструкции с ростом нагрузки резко
падает. Опорная поверхность шайбы уменьшается в 2 – 3 раза при нагрузках
60-70 кН. Отверстие в шайбе для анкерной штанги расширяется, в результате
чего происходит прорыв шайбы гайкой. На рис. 3 представлен график дефор-
мирования плоской шайбы.
Рис. 3 – График деформирования плоской шайбы
По методике [3] были проведены испытания плоской квадратной шайбы.
Настоящая методика определяет порядок проведения и анализ результатов
стендовых испытаний шайб анкерных для анкерных систем крепления гор-
ных выработок. Испытания проводились с целью определения соответствия
параметров изделий требованиям технической документации и сопоставления
качества изделий различных форм и размеров по диаграммам испытаний.
"Геотехническая механика" 57
Геометрия и материал шайбы: сторона квадрата – 136 мм, толщина – 6 мм,
внутренний диаметр – 28 мм, горячекатаный прокат, сталь Ст3. Испытание
шайбы проводилось на прессе ПСУ-50 на съемной опорной плите. Диаметр
опорной плиты составляет 100 мм.
График, изображенный на рис. 3, отображает нагрузку, приложенную к
плоской шайбе: начало деформации – 15,3 кН; проход гайки через отверстие
шайбы – 71,2 кН.
Для дальнейшего исследования разных режимов работы шайбы в услови-
ях, максимально приближенных к реальным, была использована расчетная
программа, описание и верификация которой приведены в [4]. Расчеты были
проведены для случая, когда шайба вдавливается в породный массив, рис. 4.
1 – круглая плоская шайба; 2 – породный массив.
Рис. 4 – Физическая постановка задачи
Нагрузка, прикладываемая к шайбе, равна 100 кН. Она воздействует в зоне
соприкосновения шайбы с натяжной анкерной гайкой. На рис. 5 представлена
картина смещений плоской шайбы.
Рис. 5 – Картина смещений при испытании плоской шайбы
Проанализировав расчетные и экспериментальные данные, можно прийти
Выпуск № 103 58
к выводу, что данная конструкция шайбы не способна в полной мере соответ-
ствовать таким пунктам нормативного документа:
а) предупреждение ее продавливания гайкой на весь срок эксплуатации
анкерного крепления выработки;
б) полная нормализация передачи предварительной и рабочей нагрузки
между гайкой и горными породами при установке анкера с отклонением на
угол не меньше чем 20° от перпендикулярного положения;
в) восприятие нагрузки всей ее рабочей поверхностью (что контактирует с
горной породой) без ее выгибания и без отклонения хвостовика анкера.
В настоящее время плоская шайба снята с производства и не применяется
на угольных предприятиях.
Для устранения недостатков плоской шайбы была разработана полусфе-
рическая шайба. Полусферическая шайба широко применяется на угольных
предприятиях Украины. Шайбы изготавливаются методом холодной штам-
повки, квадратной и круглой формы.
На рис. 6 представлены квадратные полусферические шайбы, установлен-
ные на металлическую сетчатую затяжку. На фото видно, что шайбы не на-
гружены и деформации еще не наблюдаются. Во время эксплуатации анкер-
ной крепи под воздействием нагрузки горного массива анкерная шайба плав-
но просаживается – полусферическая поверхность выравнивается.
Рис. 6 – Полусферические квадратные шайбы на шахте Павлогорадская
Условно процесс деформирования полусферической шайбы можно разде-
лить на два этапа:
1) выгибание сферической части до плоского состояния;
2) деформирование шайбы аналогично плоской шайбе.
В результате смещения пород нагрузка, создаваемая горной массой, дей-
ствует на шайбу, и та приобретает плоскую форму. Это происходит при на-
грузках 30-40 кН, как показано на рис. 7. Данная шайба установлена на под-
хват и металлическую сетчатую затяжку в сборном штреке шахты Юбилей-
ная. Такая форма полусферической шайбы полностью соответствует форме
"Геотехническая механика" 59
плоской шайбы и имеет значительно меньшую несущую способность. На-
грузка на шайбу возрастает, а ее края все больше выгибаются наружу.
Рис. 7 – Первый этап деформирования полусферической шайбы
Вывернутая шайба становится источником разрушения монолитного со-
стояния горных выработок. Таким образом, площадь опорной поверхности
шайбы уменьшается до такой величины, что шайба перестает работать как
штамп. Шайба начинает работать как проникающее тело, то есть стремится
погрузиться в массив с минимальным сопротивлением. Пример такой дефор-
мации шайбы представлен на рис. 8. Вся нагрузка концентрируется вблизи
отверстия шайбы, под опорной поверхностью натяжной гайки. Углы шайбы
при увеличении нагрузки начинают выгибаться в сторону выработки, тем са-
мым уменьшая контакт опорной поверхности шайбы с горным массивом.
Можно сделать вывод, что значительная часть конструкции шайбы не вступа-
ет в работу и несет за собой лишнюю металлоемкость. На данном этапе де-
формирования полусферической шайбы уже можно хорошо наблюдать разви-
тие разрушения монолитного горного массива. Порода огибает шайбу, а во-
круг нее образуются трещины.
Рис. 8 – Полусферическая шайба на шахте Днепровская
Выпуск № 103 60
В результате шайба полностью погружается в горный массив как это
представлено на рис. 9. Шайбу уже практически не видно, выглядывает толь-
ко маленькая часть хвостовика анкера. Монолитный массив полностью раз-
рушен на мелкие блоки. Сетчатая затяжка не закреплена шайбой и это также
способствует вывалу породы.
Рис. 9 – Полусферическая шайба втянутая в горный массив
Но чаще всего происходит прорыв шайбы гайкой, как показано на рис. 10.
Впоследствии это приводит к полному ослаблению натяжения анкера. Он пе-
рестает быть удерживающим кровлю элементом и становится элементом,
способствующим развитию трещин в массиве, провоцирующим разделение
монолитного массива на блоки. Наличие нескольких соседних анкеров без
шайб может привести к формированию вывала и последующему обрушению
пород кровли, то есть к серьезным авариям.
а) б)
а – квадратная полусферическая шайба; б – круглая полусферическая шайба.
Рис. 10 – Прорванные гайкой полусферические шайбы
Для более глубокого исследования работы полусферической шайбы было
проведено ее испытание по методике [3]. На рис. 11 представлен график де-
формирования полусферической шайбы.
"Геотехническая механика" 61
Рис. 11 – График деформирования полусферической шайбы
Испытаниям подвергли квадратную полусферическую шайбу. Геометрия
шайбы представлена на рис. 12. Она изготовлена из горячекатаного проката,
сталь Ст3. Испытание шайбы проводилось на прессе ПСУ-50 на съемной
опорной плите. Диаметр опорной плиты составляет 100 мм.
Рис. 12 – Геометрия полусферической шайбы
График, изображенный на рис. 11, отображает нагрузку, приложенную к
полусферической шайбе: начало деформации – 21,6 кН; прогиб сферической
части – 35,7 кН; проход гайки анкерного стержня через отверстие шайбы –
119,3 кН.
Для дальнейшего исследования разных режимов работы полусферической
шайбы в условиях, максимально приближенных к реальным, была использо-
вана расчетная программа, описание и верификация которой приведена в [4].
При расчете с использованием данной программы были воссозданы условия,
аналогичные тем, что имели место при испытании плоской шайбы. На рис. 13
представлена физическая постановка задачи.
Выпуск № 103 62
1 – квадратная полусферическая шайба; 2 – породный массив.
Рис. 13 – Физическая постановка задачи
Результат расчета представлен на рис. 14.
Рис. 14 – Картина смещений при испытании полусферической шайбы
Проанализировав расчетные и экспериментальные данные, можно сделать
следующие выводы: полусферическая шайба работает лучше плоской, она
несет большую нагрузку и обеспечивает более длительный срок службы. Но
эта конструкция также имеет свои недостатки. Когда сферическая поверх-
ность шайбы выравнивается, шайба начинает работать как плоская, недостат-
ки которой описаны выше. Также на рис. 14 хорошо видно, что под воздейст-
вием нагрузки на квадратную полусферическую шайбу ее углы поднимаются
вверх и не взаимодействуют с породным массивом. В шахтных условиях
очень часто встречается такой процесс деформирования шайбы, на рис. 8 по-
казан один из примеров. Углы шайбы не несут никакой нагрузки, следова-
тельно, конструктивно они могут быть исключены. Это позволит снизить ме-
таллоемкость и цену элемента анкерной крепи. Таким образом, рассмотрен-
ные конструкции шайбы не обеспечивают рациональную, надежную и эффек-
тивную работу анкерной крепи.
"Геотехническая механика" 63
Проведенный анализ существующих конструкций анкерных шайб под-
твердил необходимость разработки новой конструкции анкерной шайбы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стандарт министерства угольной промышленности Украины СОУ 10.1.05411357.010.2008, 2008 г.
2. Булат А.Ф., Виноградов В.В. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт. - Днеп-
ропетровск, 2002. - 372 с.
3. Бурков А.О. Методика стендовых испытаний анкерных шайб // Геотехническая механика: Сб. науч.
тр. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011, Вып. № 93 – С.137-142.
4. Лещинский С.А. Математическая модель расчета взаимодействия элементов анкерной крепи и пород-
ного массива // Геотехническая механика: Сб. науч. тр. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011, Вып. № 93 –
С.124-137.
УДК 622.674
В.И. Василькевич, инж.
(НИИГМ им. М.М. Федорова)
ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕХОДА ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ
ШАХТНЫХ ПОДЪЕМОВ С РЕЛЬСОВЫХ ПРОВОДНИКОВ НА
КОРОБЧАТЫЕ ПРОВОДНИКИ
У статті розглянуті переваги застосування коробчастих провідників й переходу роботи ша-
хтного підйому з провідників рельсового прокату на коробчасті провідники.
CURRENT PERSPECTIVES OF TRANSITION VERTICAL SHAFT
LIFTING WITH RAIL CONDUCTORS ON THE BOX-LIKE CONDUCTORS
In the article advantages of the use of box-type explorers and transition of work of the mine
getting up are considered from the explorers of claotype rental on box-type explorers.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Пробле-
ма снижения трудозатрат, повышения производительности шахтного подъе-
ма, увеличения срока службы проводников при эксплуатации жестких арми-
ровок действующих угольных шахт решается путем перехода вертикальных
шахтных подъемов с рельсовых проводников на коробчатые.
Цель работы – показать преимущества перехода жестких армировок
стволов с рельсовых проводников на коробчатые для повышения производи-
тельности шахтного подъема.
Изложение основного материала.
Назначение жестких армировок стволов заключается в обеспечении на-
правленного движения сосудов при заданных режимах роботы подъемной ус-
тановки. Основную функцию выполняют проводники, в которых и осуществ-
ляется вертикальное перемещение подъемного сосуда. В зависимости от рас-
положения относительно подъемного сосуда проводники подразделяются на
двухсторонние – лобовые и боковые, односторонние и диагональные. В каче-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54155 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:27:36Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Круковский, А.П. Бурков, А.О. 2014-01-30T14:43:10Z 2014-01-30T14:43:10Z 2012 Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров / А.П. Круковский, А.О. Бурков // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 55-63. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54155 622.28.044 Наведені основні вимоги до анкерних шайб. Сформульовані недоліки у
 функціонуванні існуючих шайб. Розглянуто взаємодію пласкої та напівсферичної
 конструкцій анкерних шайб з породним масивом. Розроблено математичну модель
 взаємодії анкерних шайб з породним масивом. Наведена верифікація вищевказаної моделі. The basic requirements for the anchor shimes were shown. Formulate deficiencies in the
 functioning of existing shimes. The interaction of a plane and a hemispherical anchor shimes
 construction with rock mass. A mathematical model of the interaction anchor shimes with rock
 mass were developed . Model verification was shown. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров Research of interaction of anchor shimes with rock mass and the justification of design parameters Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров Круковский, А.П. Бурков, А.О. |
| title | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров |
| title_alt | Research of interaction of anchor shimes with rock mass and the justification of design parameters |
| title_full | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров |
| title_fullStr | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров |
| title_full_unstemmed | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров |
| title_short | Исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров |
| title_sort | исследование взаимодействия анкерной шайбы с породным массивом и обоснование ее конструктивных параметров |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54155 |
| work_keys_str_mv | AT krukovskiiap issledovanievzaimodeistviâankernoišaibysporodnymmassivomiobosnovanieeekonstruktivnyhparametrov AT burkovao issledovanievzaimodeistviâankernoišaibysporodnymmassivomiobosnovanieeekonstruktivnyhparametrov AT krukovskiiap researchofinteractionofanchorshimeswithrockmassandthejustificationofdesignparameters AT burkovao researchofinteractionofanchorshimeswithrockmassandthejustificationofdesignparameters |