Статья

Наименование	Исследование контактного давления в системе «массив — крепь» при гидросиловом распоре рамной крепи
Авторы	Леонов А. А., к. т. н., доц. Леонов Е. А., вед. спец.
Раздел	Недропользование
Год	2026	Выпуск	86	Страницы	44 - 53
УДК	622.28+622.83			EDN	HJFNFT
Аннотация	Для повышения устойчивости подготовительных выработок предложен ресурсосберегающий способ рамного крепления с регулируемым предварительным гидрораспором, технологические параметры которого исследованы методами численного моделирования в ПК ЛИРА и планирования эксперимента. Получены уравнения регрессии и обоснованы оптимальные режимы работы крепи: для двухстоечной конструкции — длина разгрузочных консолей верхняка 0,4-0,8 м при распоре стоек 200 кН, для трехстоечной — двукратное превышение усилия на центральной стойке относительно боковых (P2/P1 = 2). Применение разработанных рекомендаций обеспечивает гарантированный отпор пород непосредственной кровли интенсивностью до 245 кН/м, что снижает смещения пород и предотвращает их дезинтеграцию без вовлечения дополнительных материальных ресурсов.
Реферат	Цель. Обоснование конструктивно-силовых параметров рамной крепи (усилий предварительного гидрораспора стоек и длины консолей верхняка), обеспечивающих повышение устойчивости подготовительных выработок за счет предотвращения расслоения пород кровли на ранней стадии взаимодействия с крепью. Методика. В основе работы лежит численное моделирование взаимодействия верхняка из специального профиля с вмещающим массивом в программном комплексе ЛИРА. Реакция окружающих пород и контактное трение имитировались с помощью двухузловых конечных элементов КЭ-264 с односторонними связями заданной жесткости в диапазоне изменения коэффициента постели от 5 до 100 МН/м3. Для построения регулировочных зависимостей реализовано планирование многофакторного численного эксперимента на основе дробной реплики 24-1. Результаты. Определены рациональные режимы работы крепи: для схемы с двумя стойками и разгрузочными консолями — длина консолей lк=0,4-0,8 м при распоре стоек 200 кН (обеспечивает отпор в центре 47-62 кН/м); для схемы с тремя стойками — соотношение распора стоек P2/P1=2 (P2=200 кН, P1=100 кН), гарантирующее интенсивность отпора в центре до 240-250 кН/м. Научная новизна. Получены математические зависимости (уравнения регрессии), связывающие величину контактного давления на оси симметрии выработки с усилиями предварительного гидрораспора, геометрией рамы и жесткостью вмещающего массива. Практическая значимость. Разработан инструмент экспресс-расчета параметров крепи для инженерных служб шахт при составлении паспортов крепления. Реализация предложенных решений позволяет снизить смещения кровли и уменьшить трещинную пустотность пород без наращивания металлоемкости крепи.
Ключевые слова	устойчивость выработок, рамная податливая крепь, активный распор, система «массив — крепь», математическое моделирование, ПК ЛИРА, планирование эксперимента, разгрузочные консоли, контактное давление.
Финансирование	исследования проведены в рамках выполнения прикладной научно-исследовательской работы FRRU-2026-0004 «Обоснование способа и параметров обеспечения устойчивости подземных горных выработок с помощью адаптивной распорно-податливой крепи».
Благодарности	авторы выражают глубокую признательность доктору технических наук, профессору Г. Г. Литвинскому за высокопрофессиональную экспертизу работы, принципиальные замечания и ценные научно-методические рекомендации, которые способствовали существенному улучшению качества и прикладной ценности настоящей статьи.
Список источников	1. Адаптивная распорно-податливая крепь: пат. 80086 Украина / Г. В. Бабиюк, А. А. Леонов, В. Ф. Пунтус, Р. В. Замаев; № u201213947; заявл. 07.12.2012; опубл. 13.05.2013, Бюл. 9. 10 с. 2. Стельмах В. М., Бабиюк Г. В., Леонов А. А. Повышение эксплуатационной надежности подготовительных выработок на шахте «Перевальская» // Уголь Украины. 1996. № 2. С. 13–18. 3. Егоров П. И., Захарова Я. Ю. Автоматизированное проектирование строительных конструкций в программном комплексе «ЛИРА-САПР»: учеб. пособие. Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2024. 209 с. EDN HBENNA 4. Литвинский Г. Г., Фесенко Э. В. Несущая способность стальной арочной крепи при ее запредельном деформировании // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. 2013. Вып. 39. С.14–23. 5. Литвинский Г. Г., Фесенко Э. В., Емец Е. В. Расчет крепи горных выработок на ЭВМ: учеб. пособие. Алчевск: ДонГТУ, 2011. 174 с. 6. ГОСТ 18662–2023. Профили горячекатаные специальные взаимозаменяемые (СВП) для крепи горных выработок. Сортамент. М.: Российский институт стандартизации, 2023. 12 с. 7. Барчунова Т. Н. Коэффициенты постели, принятые при расчете горизонтально нагруженной сваи-колонны с уширением // Вестник Одесской государственной академии строительства и архитектуры. Одесса: ОГАБиА, 2010. Вып. 38. С. 35–41. 8. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2 кн. Кн. 2 // под ред. А. А. Уманского. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1973. 416 с. 9. Икрин В. А. Сопротивление материалов с элементами теории упругости и пластичности: учебник для студентов, обучающихся по направлению «Строительство». М.: АСВ, 2004. 424 с. 10. Никишечкин А. П., Никишечкин П. А. Планирование эксперимента: учебное пособие. Вологда: Инфра-Инженерия, 2024. 152 с.
Полный текст