СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПОРЫ ЗА СЧЕТ СИНЕРГИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ АНКЕРНОГО БОЛТА И КРЕПЕЖНОГО КАНАТА

1. Способ обеспечения опоры за счет синергического напряжения деформации анкерного болта и крепежного каната, включающий:
этап А, на котором определяют область повреждения окружающих пород горной выработки и рассчитывают опорную нагрузку, необходимую для этих пород, при этом область повреждения окружающих пород получают путем теоретических расчетов или внутриобъектовых измерений, а опорную нагрузку - теоретическими расчетами;
этап В, на котором проводят оценку оседания кровли горной выработки, включающий расчет максимального изгиба на основании формулы изгиба балки;
этап С, на котором проводится предварительная проверка характеристик материалов анкерного болта и крепежного каната с учетом состояния материалов прилегающих шахтных выработок, при этом такая проверка включает приложение вытягивающих и разрушающих нагрузок;
этап D, на котором определяют длины анкерного болта и крепежного каната, включающий: подэтап D1, на котором определяют длины свободных секций анкерного болта и крепежного каната, и подэтап D2, на котором определяют длины самих анкерного болта и крепежного каната;
этап Е, на котором выполняют коррекцию прочности анкерного болта, при этом в случае неудовлетворительности требований к прочности повторяют этап С; а коррекция прочности включает в себя напряжения на анкерный болт и крепежный канат в условиях максимального оседания кровли горной выработки;
этап F, на котором определяют интервалы установки анкерных болтов и крепежных канатов, включающий: подэтап F1, на котором предварительно определяют интервал установки анкерных болтов и рассчитывают опорную нагрузку анкерного болта; подэтап F2, на котором рассчитывают опорную нагрузку, требуемую для крепежного каната, и определяют интервал установки крепежных канатов; а также подэтап F3, на котором проводят проверку рациональности интервалов установки анкерных болтов и крепежных канатов; а также
этап G, на котором составляют расчетный чертеж опор, устанавливают анкерный болт и крепежный канат в кровлю, измеряют напряжения, воздействующие на них, и контролируют нагрузку на перекрытие кровли.
0
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что область повреждения окружающих пород горной выработки на этапе А вычисляют на основании гипотезы свода обрушения или гипотезы упруго пластичной среды и измеряют посредством способа скважинного телевизионного обнаружения, а опорную нагрузку Р определяют по формуле:
0
Р=kγbD, где
k – коэффициент прочности;
3
γ - единица веса пород кровли, Н/м;
b – величина зоны пластической деформации, м;
D – ширина горной выработки, м.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формула изгиба балки на этапе В выражается в следующем виде:
0
где: γ - вес единицы объема породы кровли; Е - модуль упругости породы кровли; L -ширина и m - толщина горной выработки фактически измеряемые; ω - оседание кровли горной выработки, т.е., максимальный изгиб.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что характеристики анкерного болта и крепежного каната на этапе С испытывают на растяжение в помещении, а кривую соотношения вытягивания и напряжения на анкерный болт и крепежный канат строят посредством испытания на натяжение в помещении.
1
2
1
1
1
2
2
2
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длины свободных секций на подэтапе D1 этапа D вычисляют на основании принципа синергической деформации анкерного болта и крепежного каната, максимальное вытягивание δ свободной секции анкерного болта равно максимальному вытягиванию δ свободной секции крепежного каната, а длины свободных секций анкерного болта и крепежного каната определяют в соответствии с формулой длины свободной секции, оседания кровли горной выработки и максимального вытягивания: δ=L×ε=δ=L×ε=ω, а также
b
b0
b1
b
1
b0
b1
c
c0
c1
c
2
c0
c1
на подэтапе D2 длины анкерного болта и крепежного каната специального рассчитывают следующим образом: для расчета длины L анкерного болта, сначала определяют длину L крепежной секции анкерного болта и длину L открытой секции анкерного болта, затем длину анкерного болта определяют по формуле: L=L+L+L; для вычисления длины L крепежного каната сначала определяют длину L его крепежной секции и длину L его открытой секции, а затем вычисляют длину крепежного каната по следующей формуле: L=L+L+L.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что значение длины крепежной секции анкерного болта составляет от 0,3 до 0,5 м, а значение длины открытой секции анкерного болта - от 0,1 до 0,3 м; значение длины крепежной секции крепежного каната составляет от 1 до 1,5 м, а значение длины его открытой секции - от 0,2 до 0,3 м.
1
1
2
2
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коррекция прочности анкерного болта и крепежного каната на этапе Е включает учет соотношения размеров при сопоставлении напряжения на анкерном болте F в условиях максимального оседания кровли горной выработки и разрушающей нагрузки на анкерном болте [F], и соотношения размеров при сопоставлении напряжения на крепежном канате F при условии максимального оседания кровли горной выработки и разрушающей нагрузки на анкерном болте [F].
b
b
1
b
b
b
b
1
8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на этапе F предварительное определение интервала установки на подэтапе F1 включает в себя определение количества n анкерных болтов в рамках единицы длины в направлении горной выработки, вычисление опорной нагрузки P анкерного болта в соответствии с напряжением F на нем при условии максимального оседания кровли горной выработки и фактическом рабочем коэффициенте η анкерного болта, что выражается в следующем виде: P=ηnF;
с
с
0
b
c
с
2
опорную нагрузку Р крепежного каната на подэтапе F2 вычисляют на основании следующей формулы: Р=Р-P; количество n крепежных канатов в рамках единицы длины в направлении горной выработки вычисляют по фактическому рабочему коэффициенту η анкерного каната и напряжению F на нем при условии максимального оседания кровли горной выработки, что выражается в следующем виде:
c
интервал установки крепежных канатов определяют по количеству n анкерных болтов в рамках единицы длины в направлении горной выработки; а также
c
b
если количество n анкерных болтов в рамках единицы длины в направлении горной выработки больше количества n анкерных болтов в рамках единицы длины в направлении горной выработки на подэтапе F3, подэтап F1 повторяется.