книги из ГПНТБ / Широков, А. П. Теория и практика применения деревянной анкерной крепи
.pdfАнкары ъ одних и тех же скважинах на прочность завреп-
x-:!va в них замка анкера испытывались как с металлическими
Ьолувтулками, так а без них н'следующей последовательности.
На утолщенную часть анкера надевался металлический полный конус, к замку анкера шурупами привинчивались метал лические лолувтулки а в щель ее вставлялся металлический
Клан. Анкер клином вперед вводился в скважину до упора в дно й забивался кувалдой. К пальцу металлического конуса присое динялся .винт специального пинтового уотрсйства.
К винту с противоположной стороны присоединялся дина
мометр ТД--3, вторая сарьга которого присоединялась канати -
ком к стойке |
крепи. Бинты специального винтового устройст |
||||
ва ныряй гоответстпелао |
левую и правую резьбу. |
|
|||
При вращении втулки винтового устройства происходило |
|||||
вытягивание анкера аз скваичнг. |
|
|
|
||
Ъ результате испытаний было установлено, что прочность |
|||||
закрепления анкеров д сквааинах значите чъко возрастает |
с узе |
||||
личением длины металлических полувтулок. |
|
||||
Прочность закрепления анкеров в скважинах, пробуренных |
|||||
в песчанике.- |
при длине |
полунтулок 40 мм |
возросла в 2,06 |
саза |
|
осп длине &CJ .мм - в 2,2 |
и при длине 80 |
мм - в 2,4 раза; |
в |
||
скеажяяах, пробуренных н алевролите, |
при длине полувгулок |
||||
40 мм а 1,34-1,9; 60 мм в 1,59-3,0; |
60 Мм 3 I ,9-3,5; в сква- |
||||
хинах, пробуренных в угольном массиве, |
при длине полувтудон |
||||
iu мм в 1,45-2; 60 мм л 2,2; 80 мм в 2-2,7 раза. |
|
||||
Теоретически при применении металлических подувтулок прочность закрепления замков анкеров в скважинах рекоменду ется рассчитывать по формулам (10-15) а (80-65) о последую-
п.ш умножением полученных результатов на козффициевт увели чена.? про»кости закрепления анкеров с металлическими полу - «.-улкама.
Г Л А В А У. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ дНКЕРНОЛ КРЕПИ
j I . Р е з у л ь т а т ы |
и с с л е д о в а н и й |
п о л з у ч е с т и |
и т р е щ и н о в а т о е - , |
т и г о р н ы х п о р о д
Для повышения точности расчета параметров анкерной кре
пи необходимо более полно изучить характер поведения пород
кровли с учетом не только трещиноватости, но и их ползучес
ти во времени.
Анализом установлено, что в условиях Кузбасса встреча
ются кая эвдогенвые, образованные в результате изменения
вещественного состава горных пород и угля под влиянием ди
агенеза и метаморфизма, гак и экзогенные трещины тектояи -
ческого происхоадения.
Кроме того, контакт между отдельными слоями одной и той
же горной породы имеет значительное ослабление. Удельное сце-
пленив между слоями составляет от 2 до 12 и.более кГ/см .чтг
в 6-14 раз ниже предела прочности горных пород на разрыв^
Между разлпчшми разновидностями.горных *пород при разном пвт:
реходе от |
|
■' • |
■ |
■' t ' |
\! |
одной литологической разновидности к другой уде |
|
||||
льнов сцепление резко снижается, |
а при наличия послойных |
|
|||
трещин практически отсутствует. |
■f : л' ■I |
|
|
||
|
|
|
|
||
;Эндогенные трещины имеют расположение,1- |
перпендикулярное |
||||
' . |
........... ' • |
• ■ t,w |
• |
- I • *, |
г |
наслоению и в зависимости от направления подразделяются |
ре |
||||
основные (продольные), тордэвые (поперечные), а’ диагональный
(ри,р.2,0). '
Эндогенные трещина имеют шероховатый конт$йт1 а.гадЙтв*
та их расположения зависит о^ мголог1чеок^о^«)|09тав»4 мощ
ности и крепости слоев горных пород, составляя «« Ц.до 30
трещин па I м, причем при' дер^х<|дв от G^oWrooKoAj:
к другой наблюдается несовиедзнае трещин
Зквогеаныв трещины, век правило, проходят через ряд слоев,
а хаджа разделяются на продольные, поперечные я диагональные,
имеют притертый контакт в. виде зеркал скольжения и наибольшее рЕсп.иотраяеДив'получил» вблизи крупных тектонических наруше ний.
?нс,to . Общая схема ориентации трещин в породах" л,л, J - нсаольно пекущие трещины соответственно продоль
ные Iосновные), поперечные (торцедне), диагональ ные; 4,6,6 - кососзкуоиб тседлин соответственно
модельные, поперечные, диагональные
Частота радюложеяия этих трещин значительно меньше,чем
.«ладонных, и не превышает одной трещины ка 3 м.
Б удел?)ном массиве частота раоположепных эндогенных тре нд овячитольно вше, чем в породном, к аоставляет от-1 до 40
на I и в зависимости от марочного состава углей и йх кре-
остн.
•"ччткяая, что горные выработки проходят преимущественно
1:■ иростпряняо я падению пласта, о«доданные трещины раопола-
1 нор.-1' лл к их кровле выработок, Поэтому несущая спо -
132.
собнооть кровли более резко снижается за счет эндогенной тре
щиноватости, чем ензогенной, исключая зоны тектонических на-
рушений, где несущая способность кровли целиком и полностью
8ависи® от, степени тектонической' раздробленности пород.
Для снижения влиявия эндогенных трещин на устойчивость эаанкеровавдойтолщи необходимо анкеры, при сравнительно не устойчивых породах расдсдедать под углом к кровле выработки или замки анкеров; размещать в недодработанном маосиве.
Коэффициента снижения прочности угольного и породного массивов от трещиноватости (Кт) определялись с учетом микро-
и ыакротрещия.
Влияние, микротрещин на ослабление угольного ч породного
массивов определялось путем раздавливания образцов кубической формы увеличенного размера. При этом предварительными опытами
было установлено., |
что при достижении площади граней кубиков |
||||
О |
трещиноватости на изменение |
предела проч |
|||
50-100 см влияние |
|||||
ности кубиков на одноосное ожатие стабилизировалось. |
|
||||
Анализом опытных данных было установлено, |
что петрогра |
||||
(рический состав угля изменяется |
- |
в пределах одной шахты и дар |
|||
же одного плаота, |
|
|
; |
с ■ |
|
приводя в изменение.выхода летучих |
в зодь- |
||||
нооти. Поэтому коэффициент вариации при определении'ноеффи-
■ ■ |
'■ |
j ■ |
Г |
' |
циента Кт колебался в значительных пределах! |
от 2 |
да 16, |
а |
|
и отдельных случаях - до 23 %. |
|
|
|
|
Нами на основании исследований масштабного фактора |
нп |
|||
«.вменение предела прочности образцов 'различных1размеров ус^а-
'• -I г * ■ 1 .■-С Л->ч '
новлено, что для угля коэффициент Kj можно,в среднемjпринимать равным 0,75,
■iiS»
Исследованиями Трещиноватости горных пород -установлено,
что в слабых горных 'породах влияние минротрёщпцоватостй бо-! г
лее существенное,tчей в крепких» fX‘-
3лаяние макрстрещия да 'несущую споообностьторных пород
иыло определено путем лабораторного испытания образцов горных
пород с полурткрытыми травинами И бей ’Них. Трещала дак 'яйрМаль-
носекущке, тал h диагональные, заполненные йа'лкййтом иди квар
цем, влияют на 'ЬроЧность образца и породы в'массиве.
Специально грозеденпши последованиями установлено, что пилячество мнчротреглш л горных породах изменяется в направ
лении от крепких 'к более слабым нородак, что соответственно приводит к более равному изменению несущей Способности слабых дарных пород,
Цранимая за исходные данные коэффициент снижения прочкооia горных пород, полученный в лабораторных условиях о учетом количества трещин, приходящихся на I м, найдены значения коэф фициента Ку для горных пород различной устойчивости (табл.6).
Ползучесть горных пород Оказывает существенное влияние на устойчивость гор.чЕ-LVвыработок-.
С целью определения основных закономерностей ползучести горных пород Кузнецкого бассейна и снижения кх прочности ’Bd
вромони были проведены специальные исследования в лабораторных и.шахтных условиях.
В лабораторных условиях ползучесть горных-пород исследо валась кая при одаоосном. сжатия ■, так и при'изгибе.
3 первом случае ползучесть горных пород исследовалась на ч.|*л<?.адьйо изготовленном стенде.
Образца я-зготавдиьалиль из. кернов диаметром 86-120 мм в га "ЗЛИ высоту, рдвлуе ДГRVетп••
Г-1
Таблица S
Характеристика типичных гсриых popод Кузбасса по крепости, удельному сцеплению, во даслоенха
В трещиноватости (данные КузЫИУИ)]
Характеристика горных пород по устойчивости в обруденир
I
Неуотойчивые, дегкообрупию-
щиеся
Лптолого-петрографичес- кие признаки
нтоып: »]Гf
2
Аргиллит углистый,массив ный (штотный (до 30 % уг листого материала); ар гиллит кремнпсто-рглинис- ■ тый; карбонатно-глинис -. тый, слоистый;
алевролит мелкозернистый, глинистый, редаослоисткй;
алевролит мелкозернистый, !i коемнисто-глинистый,кар- боьатпо-гдинастий, слоис тый;
песчаник мелкозернистый ' с углиото-гдинибты/ це- ■
ментом, тонкослоистый иэ- ;за углистого материалу
КОБффИ-
циент
креаости по
ю . •
Поотодьяко-
нову (от-до)
3
Коэффи
циент снаке-
ния
проч ности
твердых пород-"
от тре щиноза-
ТООТЙ
Т ~ 0,80
Слабоусчойчавые |
Алевролит мелкозернистый, |
5-е |
0.6В |
|
средней сбру- |
кремнисто-глинистый, вар-, |
|
|
|
шаемости |
бонатно-гликистцй.редзо-, |
|
|
|
|
слоистый; |
-г ■, |
|
|
алевролит крупнозернистый,
кремнисто-глинистш.иар- , бонатно-кремнисто-гланис^-
тый, слоистый;
тонкое переслаивание алевролита а песчаника
Сре.дйеусТойчавые |
Алевролит крупнозернистый 6-? |
0,72- |
с л а б о о о р у в а ю - |
кремиисто-глднистый; Кар- ' |
|
вмвой |
бонатио-кремвисто-глднис- |
|
Тый,массивный;." •
*■■*)*•
Крупное переслаивание алевролита и пеочаипка;
I ' |
2 |
песчаный алевролит,мас сивный;
алевролитовый песчаник, массивный; песчаник тонкозернистый,
глинистый, тонкослоис тый
Устойчивые, Песчаник-мелкозернистый, труднообрушавщие- , глинистый,слоистый;
песчаник мелкодо среднеззрнистого, креййис- то-глипистий, редКо- ■слоистый;
алевролит карбонатный; сидеритовые'конкреции
Весьма устойчивые, Песчаник карбонатный;
труднообрутающиеоя гесчаник среднезернистый, кремнксто-глш.ис-
тый,редко-слоистый; песчаник срзднезернистнй, кремнисто-глинистый, 1глияисто-оерицигозо- кремнистый, оедкослоистый кремнисто-глинистый; : гравелитовый песчаник, 1 массивный
3' '4
j
Г
7-9 i 0,8
(
9-16 0,9
1
Во втором случае пслзучость горных пород исследовалась па
приборе 110ДВ-1 |
(онструкщш ИГД им. А.А. Сночинского. |
||
Образцы изготавливались из песчаника, алевролита, аргплли |
|||
га и угля различной крепости и шелй размеры 20x20x160 мм. |
|||
Отклонения размеров |
по поперечному сочаawo образца, кая |
||
правило, |
Ев превышала 1-3 |
%. |
|
*1с1шташш на изгдб производилась сосредоточенной яагруз- |
|||
код не сэрвд- |
ебразда - |
балке, которая свободно опиралась |
|
одвяня |
цу--хн,дре.;ссш1б опоры диаметром 20 мм. |
||
На ползучесть исследовались вес типичные керодн, встре
чающиеся в Кузбассе: песчаники, алевролиты, аргиллиты, в так
ие уголь различных пластов.
Образцы горных пород выбиралась таким образом, чтобы ох |
|
ватить |
весь диапазон их колебаний по крепости п в большинстве |
случаев |
испытывались под нагрузкой перпендикулярно ах слове - |
гости, |
так как в этом направлении в большинстве случаев про - |
исходит |
максимальное проявление горного давления в подготови |
тельных выработках.,
Горные породы Кузнецкого бассейна по характеру проявле
ния ползучести тан же, как и по характеру деформации, в соо
тветствии с рекомендациями Л.И. Барона могут быть разделены на три группы: хрупкие, хрупко-пдастичннв и пластичные.
Основные результаты исследований ползучести горных пород
аузбасов приведены на рис. 21 к в табл. 7„
Установлено, что все горные породы Кузбасса (в том числе
и уголь) независима от креппотп обладают ползучестью, при -до-
стижевии соответствующей величины критической нагрузки,' После снятия нагрузки происходит упругое воостааовленае образца р проявлением остаточной деформация. Мгновенная упругая деформа
ция при одном а том же нагружении в процентном отношении от
разрушающей нагрузки повышается с увеличением ррочяойтзц.1г орннс.
пород.
Ползучесть горных пород в основном зависит; от »х крепости
‘петрографического состава, влажности и от нагрузки.’
‘ 1 I i |
- |
Затухание деформации ползучести происходит быстрее,^ |
|
лее крепких пород. |
|
а
|
|
|
1 |
90% |
f m |
|
1; яи£ |
|
** |
|
|
|
470. |
—г ■ |
|
|
|
|
ш |
|
1 |
||
У l£. |
- |
|
440 |
|
|||
|
|
|
т»90% |
|
Г” |
||
7 |
|
|
|
Б0%~ |
410 > |
||
|
|
|
SO.% |
3S0JSO,, |
|
||
|
|
|
|
|^7 |
|||
|
|
|
|
' I 1 |
320 |
> |
V |
|
|
|
|
60% - |
|
||
|
|
|
г*250tffctf |
|
' |
ЗВОяГ/crtl |
|
|
|
|
|
+ 4 беж= 450яг/сиЛ |
|||
|
|
|
Orm~3<SO*r/c"i |
|
’-*•■»»» ( 5 c .it ы |
80l)^f/cn\i |
|
|
•••Gt* ■ 5Б0пг/сг2 |
|
|
|
|||
f |
2 3 4 |
5 $ 7 St,cfm |
t 2 3 4 S 6 7 6t,cgn. |
||||
□ |
ж |
ш |
® |
|
*смао5лг/сн* |
||
p m |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
b e * * 12Q*rft*s |
|
|
|
|
|
|
|
<5c*r* iSlhr/cM* |
|
> 4 - i = K i 2 ^ |
32, |
K* |
|
||||
550 |
m<3cx<=4SQxf(crt2 |
# 0 — :»+ |
|
||||
|
|
« SQOt&fcM*J |
|
||||
Лй7Ыа5ей ='Шлг>с/*? j |
vqi/CL-L |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
( 2 5 4 5 6 7 8£q/*r. |
|
Рис,21. Кривые пслэучести горных пород Кузбасса: |
|||||||
а - |
|
аргиллит; |
6 - |
алевролит; в - песчаник; |
|||
г |
- |
|
уголь |
|
|
|
|
Таблица 7
Результаты исследований горных пород Кузбасса
■ :< яго^кг-. .у .«АД-.-а» яа ползучесть1
Горная порода
1-£Ч.;л5чЯ Л'; - 0 1,;СПРЗС VsOHb •
' -*hr, |
rv0 Ц |
: . • |
^rn^jXb'ioqil
Соедяезернистнй песчаник с глй- нйсгосврицитово-нарбонатным цементом порового типа, обломоч ный материал: кварц, полевой шпат, кварцит
и
1оЗ
|
Влаж |
Коэффициент |
|
ность, |
снижения |
кГ/оы2 |
прочности |
|
% |
горных по |
|
|
род от пол |
|
|
|
зучести |
2 |
3 |
4 |
400 |
0,94 |
0,85 |
|
|
1 |
|
|
Окончание гаОлиш 7 |
|
I |
i 2 |
. S" |
~ l------ |
Пеочанин мелкозеонастый темиO'- |
900 |
1,4 |
: 0,90 |
серый, однородный |
|
|
|
По составу обломочного материала |
|
i |
|
|
|
||
полево-пшатово-кварцевый с содер |
|
|
|
|
|
||
жанием кремниотых пород и кварцитов |
|
|
|
|
|
||
Обломков 52%.Цемент глинисто-крем |
|
|
|
|
|
||
нисто-карбонатный базально-порово- |
|
|
|
|
|
||
го типа |
|
1200. |
|
0,58 |
' |
||
Песчаник мелкозернистый, преимуще |
|
||||||
ственно кварцевый с преобладани |
|
! |
|
1 |
|
||
ем кремнисто-карбонатного цемен |
|
|
|
||||
та базального типа. Обломков 50- |
|
|
|
|
1 |
||
Б0%. Соотав обломков: кварц 40-50% |
|
|
|
|
|||
Полевой шпат - 10 %. |
|
300 |
|
|
|
||
Алевролит тонкозернистый, темно- |
|
0,95 |
|
||||
серый с включениями углистого |
|
|
|
|
|
|
|
Материала.Обломочный материал: |
|
|
|
|
|
|
|
кварц (16 %) |
|
|
|
|
|
|
|
Цемент карбонатно-серицитовый |
+■.■ |
|
|
|
|
|
|
базально-норового типа |
450 |
|
■0,91 |
|
|||
Алевролит крупнозерниотый о сери- ■ |
|
|
|||||
цитово-кремнисто-гликьстш цемен |
|
|
|
1г |
|||
том базального типа (84%) |
|
|
|
|
|||
Обломки предотавлены кварцем(16%) • |
CD |
|
|
|
|
||
Алевролит крупнозернистый.Обло |
|
О |
.. .1 ,0 |
■ |
|||
мочный материал подево-шпатово- |
|
|
|
i.. |
|
||
вварцевый (63%). Цемент карбонат |
|
|
|
|
|
||
ный базального типа (37 |
|
|
|
|
|
|
|
Аргиллит о оерицитово-крешнисто- ■ |
380 Л |
|
Г, 33 |
||||
Глинистым цементом базального , |
: |
. |
) |
, |
'i ч..* |
||
Типа |
(88-93 %). Обломочный ма- |
• |
. I |
• ■'; |
|||
Териал: кварц (7-12 %) |
|
< |
. « . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Аргиллит с кремнисто-глинистым |
|
:618 |
.! |
1.54:; |
|||
цементом базального типа('35-98 %),• |
. j * |
‘ ’ 1 |
|
|
|
||
Обломочный материал: кварц (2-5%) |
|
|
|
|
|
||
,У г |
о л ь |
|
' 180 |
'•;'i 4. |
|
||
|
|
|
i |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
v, 76
0,85
.0 .7 5
0,91