Контрольная работа на тему 4 Современные методы крепления горных выработок.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 2

1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 3

1.1
Виды научных исследований и прогнозирования. 3

1.2 Поиск
и обработка научной информации. 11

2
ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ. 16

2.1
Тема, актуальность, цели и задачи исследования. 16

2.2
Последние достижения науки и экспериментальных исследований по данной теме (в
России и за рубежом) 20

2.3
Применяемые методы исследований. 23

2.4
Результаты исследований. 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 35

СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ.. 36

Введение:

Крепление горных выработок в
мерзлых породах отличается тем, что несущая способность их существенно зависит
от температурного режима. Особенно это проявляется при проходке выработок в
дисперсных мерзлых породах. При оттаивании таких пород прочность их резко
снижается, поэтому к видам крепи в выработках предъявляются особые требования.
Прежде всего — постоянство несущей способности крепи при изменении температурного
режима пород в пределах деятельного слоя [6,7,9].

Способ анкерования горных пород,
включающий установку пустотелого анкерного стержня предварительно разрезанного
по длине и размещение в анкерном стержне вещества, увеличивающего свой объем
при твердении, отличающийся тем, что в нижней части анкера выполняют внешнюю
резьбу, а разрезы выполняют только в верхней части анкера на расстояние не
менее 0,1 длины стержня и делают их не менее двух, при этом в верхней части
полости размещают плотно прилегающую к стенкам стержня цилиндрическую капсулу,
длина которой равна длине надрезов, выполненную из легко разрушающегося
материала и содержащую расширяющийся при твердении с выделением большого
количества тепла материал, например, суспензию на основе оксида кальция, причём,
в нижней части капсула фиксируется металлическим диском, выполненным из
материала с коэффициентом линейного расширения больше, чем у материала анкера,
и соединенного с помощью жесткого стержня с резьбовой заглушкой, размещаемой в
нижней части анкера за опорной плитой и соединенной внутренней резьбой с
внешней резьбой анкерного стержня, при этом после окончания процесса твердения
состава, заглушку заменяют обычной прижимной гайкой.

Заключение:

Обоснованная новая технология
крепления горных выработок, позволяющая существенно повысить прочность
закрепления анкеров в дисперсных мерзлых породах и обеспечить устойчивость
горных выработок, как при естественном нерегулируемом нестационарном тепловом
режиме, так и при регулировании теплового режима по принципу «нулевого
теплового баланса». Сущность новой технологии и устройств для её осуществления
заключается в использовании полых анкеров специальной конструкции, частично или
полностью заполненных расширяющимся при твердении с выделением большого
количества тепла веществом. Это позволяет обеспечить оттаивание дисперсных
горных пород вокруг анкера на заданную глубину и вдавливание его элементов в
окружающий породный массив. После окончания твердения и остывания расширяющегося
состава происходит обратное смерзание пород и надежное закрепление анкеров в
массиве.

Основным отличительным свойством
новой технологии является возможность использования ее для крепления горных
выработок, деятельный слой которых подвергается апериодическим или
периодическим температурным воздействиям, которые в некоторых случаях, кратно
изменяют прочностные характеристики горных пород. Использование традиционных
технологий для крепления горных выработок в таких условиях практически
невозможно или не обеспечивает должной надежности и безопасности их
эксплуатации.

Область применения новой
технологии – горные выработки шах, рудников и подземных сооружений криолитозоны
различного назначения, а также выработки проходимые с предварительным
замораживанием горных пород. Главным образом, технология, может быть,
использована в породах с существенно изменяющимися при изменении температурного
режима механическими свойствами, например, при их оттаивании. Принцип,
заложенный в создание новой технологии, может быть также применен при
возведении свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах для строительства
малоэтажных зданий.

Фрагмент текста работы:

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Виды научных исследований и
прогнозирования Согласно отечественным и
зарубежным публикациям, обеспечение устойчивости горных выработок
комбинированными способами крепления приобретает все большое распространение.

Авторы считают, что данный факт
обусловлен повышением прочности набрызгбетонной крепи путем армирования
металлическими сетками и использования фибро-волокон, значительным ростом
производительности проходческого цикла за счет механизации процесса крепления и
снижения затрат по сравнению с использованием тяжелых видов крепи типа монолитных
бетонов и металлической арочной крепи.

Проведенные исследования,
направленные на совершенствование процесса крепления горных выработок,
показали, что имеющиеся недостатки традиционных способов крепления возможно
уменьшить и в некоторых случаях исключить за счет использования современных
технологий и материалов. Так в условиях эксплуатации ряда рудников Южного Урала
и Якутии проведены лабораторные и опытно-промышленные испытания следующих
способов крепления:

1. Анкерные способы крепления –
неметаллическая композитная и самозакрепляющаяся анкерная крепь;

2. Инъекционное упрочнение;

3. Набрызгбетонирование с
использованием «мокрой» и «сухой» технологии с добавлением в состав
набрызгбетонной смеси различных добавок.

Одним из перспективных
направлений в гражданском строительстве, а также ряда угледобывающих и соляных
шахт является использование вместо металлической арматуры композитной, на
основе стекла- и базальтопластикового волокна. Так в условиях медно-колчеданных
рудников проведены испытания стеклопластиковой (АСП) и базальтопластиковой
(АБП) анкерной крепи. Технология крепления аналогична традиционной типа
железо-бетонных штанг (ЖБШ) за исключением применения в качестве армирующего
элемента не металлической арматуры, а композитной.

Определяющим параметром качества
закрепления пород анкерной крепью является несущая способность [1].

В результате исследований несущая
способность неметаллических арматурных штанг составила 360 кН, железобетонных –
288 кН. Сцепление стандартного раствора со стеклопластиковой арматурой в
процессе испытаний превысило сцепление с металлической арматурой на 15 % уже на
1 сутки.

Для уточнения физико-механических
характеристик неметаллических арматурных стержней проводились испытания стекло-
и базальтопластиковой арматуры на разрыв и срез (табл.1).

В ходе опытно-промышленных
испытаний стеклопластиковой и базальтопластиковой крепи на опытных участках
Гайского, Учалинского, Узельгинского подземных рудников Южного Урала
произведена установка неметаллической композитной анкерной крепи с
использованием стандартного твердеющего состава на основе песка и цемента. На
четвертые сутки производились выборочные испытания несущей способности
композитных анкеров прибором ПКА-1. В результате испытаний на испытуемых
участках зафиксирована несущая способность анкеров более 70 кН.