Файл: Скуба, В. Н. Исследование устойчивости горных выработок в условиях многолетней мерзлоты.pdf

выработки. Впоследствии скорость смещения уменьшилась прак­ тически до нуля. Наибольшее опускание репера 3 составило, как уже говорилось, 19 мм. При этом наблюдался «отжим» угля из боков выработки против этого репера. Сдвижение репера 2, находящегося на краю зоны опорного давления от целика, происходило совершенно идентично, но протекало более замед­ ленно и составляло лишь 8 мм. Принципиально иная картина на репере 6, расположенном под серединой целика. В то время как реперы, находящиеся под контуром целика, показывали интенсивное опускание кровли, репер 6 оставался неподвиж­ ным в течение 15 суток, после чего по нему зафиксированы незначительные смещения, лишь на 37-е сутки достигшие 3 мм.

В течение всего периода наблюдений к выработке, в которой находилась наблюдательная станция, приближался фронт очист­ ных работ. Влияние очистных работ на динамику реперов ска­ залось при приближении очистного фронта на расстояние 25— 30 м. В этот период отмечено резкое увеличение скорости опус­ кания участков кровли выработки, находящихся под середи­ ной целика.

Исследованиями установлено, что опорное давление под цели­ ком существует лишь в том случае, когда последний в процессе сдвижения покрывающей толщи не теряет своей несущей спо­ собности, т. е. когда соотношение его ширины к вынимаемой

74

лоты, — опорное давление от очистных работ. Проявления опор­ ного давления в различных температурных зонах угленосной тол­ щи характеризуются определенными закономерностями. Практи­ чески ощутимое опорное давление в зоне многолетней мерзлоты распространяется впереди очистного забоя на 18—20 м, в переходной зоне — на 25—30 м, в условиях подмерзлотных го­ ризонтов — на 50—75 м.

75

2. В зоне многолетней мерзлоты подготовительные выработка сохраняют свое рабочее состояние до погашения очистными работами и при деревянной, и при штанговой крепи. Критиче­ ская величина смещения пород кровли, при которой происходит деформация деревянной рамной крепи, составляет 40—60 м, штанговая крепь в переходной зоне деформируется при сме­ щении пород кровли на 120—130 мм, в условиях подмерзлотных горизонтов — на 80—90 мм.

Впереходной зоне и на подмерзлотных горизонтах

3. Наиболее сложно поддерживать выработки или их участ­ ки, расположенные в зоне опорного давления от целиков, остав­ ленных при отработке вышележащих пластов. На участках, где обнаруживается совокупное влияние опорного давления от этих целиков и очистных работ по пласту, целесообразно при­ менять комбинированную крепь — штанговую в сочетании с поддерживающей деревянной или металлической.

Г Л А В А VI ']

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШТАНГОВОЙ КРЕПИ

§ 1. Типы крепи и методика исследований

Исследованиям подвергались конструкции штанговой крепи, применяемые на других предприятиях страны и созданные на Норильском комбинате. Цель исследований — установление наиболее целесообразных конструкций крепи для условий многолетней мерзлоты и подмерзлотных горизонтов с точки зрения надежности их в работе и экономичности изготовления. В табл. 15 приведена характеристика конструкций крепи, прошедших исследования в этих условиях (Скуба, 1965). Поскольку штанги клинощелевые металлические, деревянные и железобетонные неоднократно описывались в литературе, мы остановимся только на конструкциях, которые разработаны в Норильске.

Штанга клинсщелевая с обратным клином в нижнем замке (рис. 34) изготовляется из стали марки Ст. 3. Верхний замок обычно клинощелевой. Конструкция нижнего замка следую­ щая: нижний конец стержня штанги 2 длиной 200 мм выполнен в виде одностороннего клина. Шайба имеет прямоугольное

76

отверстие. Закрепление этого замка про­ изводится забивкой снизу такого же кли­ на, как и в верхнем замке. Штанги уста­ навливаются следующим образом: закреп­ ляется верхний замок, затем подводится подхват, надевается шайба 3 и вводится нижний клин 1. Заклинивание верхнего и нижнего замков производится телескоп­ ным перфоратором или кувалдой.

Штанга распорного типа с коничес­ кой резьбой (рис. 35) изготовляется из стали марки Ст. 3. Комплект состоит из стержня 2 диаметром 20 мм, верхний ко­ нец которого имеет коническую резьбу, переходящую в цилиндрическую (длина нарезки 150 мм), а нижний выполнен в виде головки болта, разрезной муфты с конической резьбой внутри и шайбы. Нормальный диаметр замка штанги 38 мм, максимальный — 52 мм. Штанги устанав­ ливаются вручную, однако конструкция штанги позволяет полностью механизи­ ровать ее установку. На штангу наде­ вается шайба 3, потом разрезная муф­ та 1, соединенная тонкой проволокой, навинчивается на верхний конец стержня, и штанга вводится в шпур. Затем на нижний конец штанги надевается торцо­ вый ключ, при помощи которого произ­ водят закручивание. Муфты при ввинчи­ вании в них стержня раскрываются под действием конической резьбы и закреп­ ляются в породах. Натяжение штанг создается одновременно.

Штанга распорно-безрезьбового типа (рис. 36) изготовляется из стали марки Ст. 5 и состоит из стержня 2 диаметром 16 мм с конусной головкой 3 на верхнем и проу­ шиной 1 на нижнем конце, верхнего

Рис. 34. Штанга клинощелевая с обратным кли­ ном в нижнем замке:

1-клин; 2-стержень штанги; 3-шайба.

Рис. 35. Штанга распорного типа с конической резьбой в верхнем замке:

1 — разрезная муфта; 2 — стержень штанги; 3 — шайба»

78

ристики элементов крепи. Выяснены наиболее ослабленные места и причины их появления. Определена величина натяже­ ния, возникающего при установке штанг распорно-безрезьбо­ вого типа в сочетании с плоскими клиньями. В шахтных усло­ виях определялась несущая способность штанговой крепи,, т. е. величина закрепления замков штанг в различных породах, и факторы, влияющие на эту величину: величина закрепления замков штанг в породах находилась методом выдергивания их из шпуров при помощи известного прибора ПА-3 конструк­ ции Кузнецкого научно-исследовательского угольного инсти­ тута и прибора ДМШ-1 (Скуба, Чеботаев, Евстратов, 1964). Начальное натяжение штанговой крепи и его изменение в про­ цессе работы крепи определялись динамометрическими клю­ чами типа ДК-1 и динамометрами типа ДРИ-1.

§2. Металлическая штанговая крепь

Влабораторных условиях определяли прочностные харак­

теристики металлических штанг диаметром 24; 22; 20; 18; 16 и 12 мм, изготовленных из стали марки Ст. 5. Особое внимание уделялось характеристикам стержней штанг в наиболее ослаб­ ленных местах на участках резьбы и щелей, образованных различными способами: просечкой штампом, фрезерной пилой и автогеном.

Испытания на рызрыв производились на 20-тонном гидрав­ лическом прессе при полном введении клина толщиной, соот­ ветствующей диаметру стержня, в щель штанги. Испытывались стержни длиной 1 м со щелью на одном и нарезкой на другом конце. Стержни между, траверсами пресса устанавливались так, что при разрыве штанги второй конец не подвергался нагрузкам: стержень зажимался посередине и на испытываемом конце. Доказано, что прочность стержней клинощелевых штанг

79