Особенности механизма формирования нагрузки на систему «крепь-межрамное ограждение»

Сложные закономерности поведения массива горных пород определяют особую ответственность при выборе конструкции систем крепления горных выработок, обеспечивающих высокий уровень технологической безопасности. Задачи исследований определяются необходимостью изучения формирования нагрузки на систему «крепь - межрамное ограждение» в процессе формирования вокруг выработки зоны разрушенных пород путем лабораторных исследований на моделях из эквивалентных материалов и структурных моделях. В результате применения методов математического и натурного моделирований выявлена роль межрамного ограждения при формировании нагрузки на рамные крепи. Установлено, что над межрамными ограждениями внутри зоны разрушенных пород образуется свод естественного равновесия, который перераспределяет нагрузку на рамы крепи, а на межрамные ограждения оказывает давление вес пород внутри этого свода. Разработаны требования к межрамным ограждениям рамных крепей горных выработок.

1. Литвинский Г. Г. Закономерности формирования нагрузки на крепи горных выработок // Сб. науч. тр. ДонГТУ. 2016. № 3 (46). С. 5-15.

2. Петренко Ю. А., Новиков А. О., Подкопаев С. В., Александров С. Н. Об особенностях формирования нагрузки на крепь выработок глубоких шахт. Физико-технические проблемы горного производства. 2011. Вып. 14. С. 133-141.

3. Li C. Rock support design based on the concept of pressure arch // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2006. Vol. 43(7). Pp. 1083-1090. doi: 10.1016/j.ijrmms.2006.02.007.

4. Дрибан В. А., Новиков А. О. О механизме потери устойчивости горных выработок и способах управления состоянием вмещающего их массива // Науковi пращ УкрНДМ1 НАН Украши. 2012. № 11. С. 275-292.

5. Kong X., Liu Q., Pan Y., Liu J. Stress redistribution and formation of the pressure arch above underground excavation in rock mass // European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2017. doi: 10.1080/19648189.2018.1541824.

6. Huang X., Zhang Z. Stress arch bunch and its formation mechanism in blocky stratified rock masses. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2012. Vol. 4. No. 1. Pp. 19-27. doi: 10.3724/SP.J.1235.2012.00019.

7. Касьян Н. Н., Новиков А. О., Петренко Ю. А., Шестопалов И. Н., Резник А. В. Металлическая податливая крепь. Патент Украина, № a201102997, 2013.

8. Скобенко А. В., Хозяйкина Н. В., Дерыш В. В. Совершенствование рамной крепи протяженных выработок угольных шахт. Днепропетровск: НГУ, 2014. 96 с.

9. Lisjak A., Grasselli G. A review of discrete modeling techniques for fracturing processes in discontinuous rock masses. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2014. Vol. 6. No. 4. Pp. 301-314. doi: 10.1016/j.jrmge.2013.12.007.

10. Мещанинов С. К. Методы моделирования и управления надежностью функционирования горных выработок. Днепропетровск: НГУ, 2011. 360 с.

11. Alshkane Y. M., Marshall A. M., Stace L. R. Prediction of strength and deformability of an interlocked blocky rock mass using UDEC // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017. Vol. 9. No. 3. Pp. 531- 42. doi: 10.1016/j.jrmge.2017.01.002.

12. Bidgoli M. N., Zhao Z., Jing L. Numerical evaluation of strength and deformability of fractured rocks. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2013. Vol. 5. No. 6. Pp. 419-430. doi: 10.1016/j.jrmge.2013.09.002.

13. Kazerani T. Effect of micromechanical parameters of microstructure on compressive and tensile failure process of rock // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2013 Vol. 64. Pp. 44-55. doi: 10.1016/j.ijrmms.2013.08.016.

14. Khani A., Baghbanan A., Norouzi S., Hashemolhosseini H. Effects of fracture geometry and stress on the strength of a fractured rock mass // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2013. Vol. 60. Pp. 345-352. doi: 10.1016/j.ijrmms.2013.01.011.

15. Wang X., Zhao Y., Lin X. Determination of mechanical parameters for jointed rock masses. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2011. Vol. 3, sup. 1. Pp. 398-406. doi: 10.3724/SP.J.1235.2011.00398.

16. Макшанкин Д. Н. Обоснование крепления горных выработок металлической крепью из шахтного профиля. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Кемерово, 2012. 19 с.

17. Демин В. Ф., Демина Т. В., Алиев С. Б., Разумняк Н. Л. Исследование проявлений горного давления и характера взаимодействия различных видов крепления с вмещающими породами вокруг выработки. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2012. Отд. вып. № 7. С. 34-43.

18. Zhang L. Evaluation of rock mass deformability using empirical methods // Underground Space. 2017. Vol. 2. No. 1. Pp. 1-15. doi: 10.1016/j.undsp.2017.03.003.

19. Литвинский Г. Г., Смекалин Е. С. Эффективность рамных конструкций крепи // Сб. науч. тр. ДонГТУ. 2015. № 1 (44). С.18-25.

20. Кошелев К. В., Петренко Ю. А., Новиков А. О. Охрана и ремонт горных выработок. М.: Недра, 1990. 218 с.

21. Петренко Ю. А. Геомеханические основы сохранения устойчивости выработок глубоких шахт на различных этапах их эксплуатации. Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Донецк, 2008. 30 с.

22. Bidgoli M.N., Jing L. Anisotropy of strength and deformability of fractured rocks // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2014. Vol. 6. No. 2. Pp. 156-164. doi: 10.1016/j.jrmge.2014.01.009.

23. Saeidi O., Rasouli V., Vaneghi R.G., Gholami R., Torabi S.R. A modified failure criterion for transversely isotropic rocks // Geoscience Frontiers. 2013. Vol. 5. No. 2. Pp. 215-225. doi: 10.1016/j.gsf.2013.05.005.

24. Ciz R., Siggins A.F., Gurevich B., Dvorkin J. Influence of microheterogeneity on effective stress law for elastic properties of rocks // Geophysics. 2008. Vol. 73 (1). Pp. E7-E14. doi: 10.1190/1.2816667.

25. Li Q., Shi W., Yang R. Deformation mechanisms in a coal mine roadway in extremely swelling soft rock // SpringerPlus. 2016. Vol. 5(1). 1310. doi: 10.1186/s40064-016-2942-6.