Статья

Наименование	Основные режимы работы и геомеханические параметры взаимодействия крепи с горным массивом
Авторы	Литвинский Г. Г., д. т. н., проф.
Раздел	Недропользование
Год	2023	Выпуск	75	Страницы	5 - 15
УДК	622.831:622.28			EDN	TXOTRT
Аннотация	Рассмотрены основные деформационно-силовые режимы работы крепи: жесткий и податливый. Даны их обобщенные характеристики в виде функциональной связи определяющих работу крепи геомеханических параметров: несущей способности и смещений периметра. Для суждения о характере сопротивления крепи смещениям предложен коэффициент жесткости крепи, который меняется от 0 для податливой до ∞ для жесткой крепи. Рассмотрены характерные особенности изменения деформационно-силовых показателей крепи во времени. Чтобы оценить суммарное сопротивление крепи внешним воздействиям со стороны массива, введено понятие работоспособности крепи. Показано, что податливая крепь даже легкой конструкции намного превосходит по работоспособности мощные жесткие крепи. Для оценки параметров взаимодействия крепи с горным массивом сравниваются возможные расчетные схемы. Даны рекомендации по выбору расчетных методик горной крепи.
Реферат	Цель исследования. Изыскание и формулирование обобщенных показателей, характеризующих особенности взаимодействия крепи и массива горных пород и позволяющих оценить их геомеханическую эффективность. Объект. Горные крепи подземных горных выработок. Предмет исследований. Параметры взаимодействия конструкций крепи с массивом горных пород. Методика и основная идея работы. На основе анализа условий геомеханического взаимодействия конструкций крепи с массивом горных пород обосновать систему результативных показателей, характеризующих основные взаимовлияющие показатели горной крепи и окружающего выработку массива пород. Результаты. Обоснована система результативных показателей, характеризующих геомеханическое взаимодействие горной крепи с окружающим выработку массивом горных пород, к числу которых добавлен показатель, отражающий степень жесткости конструкции при смещениях породного обнажения и работоспособность ее при противодействии нагрузкам со стороны массива пород. Раскрыты наиболее характерные зависимости, отражающие изменения во времени деформационно-силовых показателей крепи при различных режимах ее работы, из которых следует зеркально противоположная симметрия графиков для идеально жесткой и податливой крепи. Исследовано влияние крепи на геомеханическое поведение массива горных пород вокруг выработки с учетом условий контакта крепи с массивом горных пород, показана необходимость учета не только коэффициента постели для нормальных нагрузок, но и при сцеплении внешнего периметра крепи с породным контуром выработки — коэффициента постели для сдвиговых (касательных) напряжений. Научная новизна. Элементы новизны проявляются в идее работы, во введении важных результативных показателей, характеризующих любую крепь: коэффициента жесткости конструкции, ее работоспособности, минимально необходимого отпора, сдвигового коэффициента постели и др. Это позволяет более достоверно оценивать и выбирать крепь, проводить расчет ее конструкции. Практическая значимость. Показано, что самыми общими геомеханическими параметрами крепи являются ее деформационно-силовые характеристики (ДСХ) для разных наиболее ожидаемых видов нагрузок. По ним можно с достаточной для практики достоверностью определить жесткость и работоспособность крепей любых конструкций. Такие показатели позволят произвести сопоставление, оценку и обоснованный выбор наиболее оптимального в конкретных горно-геологических условиях варианта крепления для подземной горной выработки.
Ключевые слова	крепь, геомеханические параметры, деформации, несущая способность, деформационно-силовая характеристика, податливость, жесткость, нагрузка на крепь, работоспособность, расчетные схемы.
Финансирование
Список источников	1. Агрикола Г. О горном деле и металлургии в двенадцати книгах / под. ред. С. В. Шухардина. 2-е изд. М.: Недра, 1986, 294 с. 2. Протодьяконов М. М. Давление горных пород и рудничное креплениe. М. — Л.: Гостехиздат, 1930. 104 с. 3. Горная энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1985. Т. 2. 575 с. 4. Булычев Н. С., Абрамсон, Х. И. Крепь вертикальных стволов шахт. М.: Недра, 1978. 301 с. 5. Chudek M., Rulka K. Konstrukcje siatkobetonowe w budownictwe podziemnych copalen. Katowice: Shlas, 1975. 315 s. 6. Шишов Е. Л., Тюрин К. М. Железобетонные ребристые тюбинги для крепления стволов шахт. Харьков: Металлургиздат, 1958. 150 с. 7. Баклашов И. В., Картозия Б. А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей: учебник для вузов. 3-е изд., стер. М.: Студент, 2012. 543 с. 8. Каретников В. Н., Клейменов В. Б., Нуждихин А. Г. Крепление капитальных и подготовительных выработок: справочник. М.: Недра, 1989. 571 с. 9. Ерофеев Л. М., Мирошникова Л. А. Повышение надежности крепи горных выработок. М.: Недра, 1988. 245 с. 10. Литвинский Г. Г., Гайко Г. И., Кулдыркаев, Н. И. Стальные рамные крепи горных выработок. К.: Техника, 1999. 216 с. 11. Булат А. Ф., Виноградов В. В. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт. Днепропетровск: Институт геотехнической механики НАН Украины, 2002. 372 с. 12. Petar Jovanović. Proektovanje i proraćun podgrade horizontalnih podzemnih prostorija. Beograd: Rudarsko-geolośki fakultet Univerziteta, 1994. T. 2. 316 s. 13. SME mining engineering handbook / Hartman H. L. [et al.]. 2nd ed. Sacramento, California: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, 1992. 2161 p. 14. Литвинский Г. Г. Обоснование минимального отпора крепи в горной выработке // Сборник научных трудов ДонГТУ. Алчевск: ДонГТУ, 2017. Вып. 6 (49). С. 15–25. 15. Литвинский Г. Г. Статика разрушения и деформирования пород вокруг горной выработки // Сборник научных трудов ДонГТУ. Алчевск: ДонГТУ, 2017. Вып. 7 (50). С. 19–30.
Полный текст