Анкерование почвы в сочетании с образованием разгрузочных щелей

18.03.2020

При комбинированном применении анкеров и разгрузочных щелей в почве выработки (в подземных условиях еще не опробовалось) деформация массива, которая должна происходить после смыкания щели, благодаря скреплению породных слоев анкерами существенно уменьшается или вообще не проявляется.

Действие комбинированного применения анкерования почвы и ее прорезки щелями на конвергенцию штрека исследовалось на модели с высокой агрегатной прочностью массива. В качестве мер по предотвращению выдавливания боков выработки и опускания кровли предусматривалось прорезание щелей и анкерование угольного массива и кровли штрека. Щели прорезали глубиной 3,5 м и шириной 25 см, после чего их заполняли пенополиуретаном с пределом прочности на сжатие 10 МПа. При анкеровании использовались сталеполимерные анкеры, закрепляемые по всей длине шпура глубиной 3,5 м. Хвостовики анкеров были заглублены на 0,45 и 0,5 м по отношению к контуру выработки. Разрывная прочность анкерных штанг составляла 60 кН, средняя плотность анкерования — 1,5 анкера/м2.

В модели с неупрочненным приконтурным массивом под воздействием давления, соответствовавшего глубине 800—1000 м, почва штрека была взломана и приподнята с образованием трех плоскостей разлома. В связи с большой прочностью пород трещины хрупкого излома оставались открытыми. Крепь штрека еще не была деформирована. При давлении, соответствовавшем глубине 1200 м, почва штрека подверглась значительному пучению, угольные стенки были выдавлены в штрек, а в кровле началось смятие породных слоев с образованием складки с круглыми очертаниями — сплошной или с одной плоскостью разлома.

В модели с прорезанными щелями и заанкерованным породным контуром при давлении, соответствовавшем глубине до 1400 м, образование трещин, оконтуривающих выдавливающиеся в полость штрека клиновидные блоки пород, было незначительным. Крепь не деформировалась. На глубине 1400 м податливость материала, заполнявшего щели, была исчерпана. Поэтому при дальнейшем увеличении давления начали проявляться деформации приконтурного массива и крепи, выражавшиеся в смятии породных слоев почвы с образованием круглой складки с многочисленными плоскостями разлома, появлении в кровле признаков небольшой острой складки с тремя плоскостями разлома, небольшом выдавливании угольных стенок, обусловившем незначительные деформации ножек арочных рам.

Результаты проведенных исследований показали, что образование разгрузочных щелей в сочетании с анкерованием обеспечивает значительное уменьшение конвергенции штрека и существенное ослабление деформирования породного массива. Хорошее состояние приконтурного массива и крепи штрека на глубине до 1400 м объясняется действием заполненных податливым материалом щелей, а на глубине 1400—1600 м — упрочнением анкерами почвы, боков и кровли штрека. Благодаря анкерованию породные слон почвы подверглись лишь незначительному смятию с образованием круглой складки, связанной со значительно меньшим поднятием почвы, чем в модели с незаанкерованной почвой.

Количественная оценка результатов моделирования возможна с помощью характеристики «давление — конвергенция» и показателя интенсивности конвергенции.

В базовой модели (без прорезки щелями и без анкерования приконтурного массива) давление, при котором произошел разлом почвы, соответствовало примерно глубине 800 м. Интенсивность конвергенции выразилась в уменьшении начальной высоты штрека на 37% при увеличении давления на 10 МПа.

На модели с прорезанными щелями и заанкерованным приконтурным массивом смятие породных слоев почвы произошло лишь при давлении, соответствовавшем глубине 1450 м, т. е. в 1,75 раза большей глубине, чем в первом случае. Интенсивность конвергенции составляла всего лишь 5% на 10 МПа, т. е. была примерно в 20 раз меньше, чем в базовой модели. После смыкания щели и соответственно исчерпания податливости заполняющего щель материала за счет действия анкеров, главным образом в почве штрека, удалось добиться значительного уменьшения конвергенции выработки. Интенсивность конвергенции увеличилась после разлома породных слоев почвы до 13% на 10 МПа. Таким образом, благодаря анкерованию приконтурного массива удалось снизить конвергенцию примерно на 65%.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна