автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование параметров крепей подготовительных и нарезных выработок для сложных горно-геологических условий

На правах рукописи

Математическое моделирование параметров крепей подготовительных и нарезных выработок для сложных горногеологических условий

Специальность: 05.13.18 - «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном горном университете (МГГУ). Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кузнецов Юрий Николаевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Катков Геннадий Алексеевич доктор технических наук, профессор Савич Игорь Николаевич

диссертационного совета Д 212.128.02 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Ведущая организация - Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (г. Москва)

Защита состоится

2005 г. в

час. на заседании

Автореферат разослан « /б »

2005г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 212.128.02 канд. техн. наук., доцент Адигамов А.Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБО

ГШ?ГЗГ

ЪО Актуальность работы. На угольных шахтах стран СНГ, где доста-

точно широко распространена рамная металлическая крепь, в зависимости от сложности горно-геологических условий и глубины заложения горных выработок годовой объём ремонта и перекрепления составляет порядка 20-35% от общей их протяжённости. Подобное положение с эксплуатационной надёжностью подземных выработок имеет место в целом и на предприятиях горнорудной промышленности. Так, например, на шахтах Донского горно-обогатительного комбината Казахстана, отрабатывающего запасы Южно-Кемпирсайских (Донских) месторождений хромовых руд на сравнительно небольшой глубине (500-600м), горные выработки неоднократно перекрепляются из-за сложных условий залегания руд, проявляющихся в значительном воздействии сил горного давления на крепь выработок при интенсивных смещениях пограничных участков породного массива.

Другой причиной низкой эксплуатационной надёжности крепей горных выработок является недостаточный уровень обоснованности конструктивных и силовых параметров из-за несовершенства применяемых меюдов и расчётных схем, математических моделей механической системы «крепь-боковые породы», а также алгоритмов их численной реализации. В ито1е это приводит к некорректному определению несущей способности и податливости крепи, выбору её типа и конструкции.

В соответствии с существующими классификациями методов и расчётных схем рамные и сплошные крепи могут рассчитываться при со-ответсавующих горно-геологических условиях на заданную нагрузку с учётом пассивного отпора (методы Давыдова, Метрогипротранса, начальных параметров), а также по условию наличия системного взаимодействия крепи и породного массива по плоскостям контактирования при использовании формального аппарата методов механики сплошных сред. По-

следние методы наиболее адекватно отражают реальные процессы формирования нагрузки на крепь горной выработки.

Для обеспечения должной эксплуатационной надежности подготовительных и нарезных выработок, проводимых и охраняемых в сложных I орно-геологических условиях, требуются иные методические принципы обоснования их параметров. Данные принципы, во-первых, должны базироваться на результатах экспериментальных исследований воздействия горного давления на крепь выработок с целью выявления статистически определенных значений вертикальной нагрузки на крепь и коэффициента бокового распора. Во - вторых, при их реализации должна быть обеспечена возможность моделирования конструктивных характеристик рамных крепей различного очертания с максимальным приближением к рациональному. Кроме того, при моделировании параметров крепи должна быть реализована возможность адресного перераспределения усилий в конструкциях за счет изменения жесткости рамы по ее периметру с использованием компьютерных технологий.

В связи с изложенным исследования, направленные на повышение уровня обоснованности параметров крепи горных выработок на базе реа-чизации работоспособных методов моделирования их, с полным основанием могут считаться актуальными.

Целью работы является выявление реальных связей между рациональными параметрами рамных крепей подготовительных и нарезных выработок и комплексом характеристик условий их проведения и охраны для формирования методической базы и алгоритмов обоснования работоспособных технических решений, обеспечивающих повышение эксплуатационной надежности и снижение материалоемкости крепей.

Идея работы заключается в использовании системного подхода к обоснованию рациональных параметров крепи подготовительных и нарезных выработок на базе модельной реализации выявленных закономерно- 2

стей взаимодействия рамной крепи с вмещающими породами и учёта особенностей конструктивного исполнения рам и качества формирования за-крепного пространства.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

- нагрузка на рамные крепи подготовительных выработок, сооружаемых и охраняемых в сложных горно-геологических условиях, формируется в условиях «сплошного сводообразования», что предопределяет приоритет режима «заданной нагрузки» при моделировании параметров механической и математических моделей системы «крепь-боковые породы»;

- алгоритмы и программы моделирования параметров рамных крепей произвольного очертания должны быть ориентированы на обоснование рациональных силовых и конструктивных параметров крепей (очертание, жесткость и соотношение жесткостей между элементами, тип опи-рания о почву выработки и т.д.) при обеспечении требуемой несущей способности и минимума материалоёмкости элементов конструкции;

- существенное увеличение несущей способности рамных крепей может быть обеспечено за счёт применения новых конструкций с рационализацией их очертания с использованием компьютерных технологий в зависимости от вида эпюры нагрузки, жёсткости элементов рам, обоснованного размещения и надёжности работы узлов податливости, качества заполнения закрепного пространства и расклинивания рам.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- достаточным объёмом исследований конструкций рамных крепей повышенной несущей способности с выявлением их недостатков и направлений повышения их эксплуатационной надёжности;

- удовлетворительной сходимостью результатов численной реализации метода экспериментально-аналитического определения нагрузки на крепь с данными практики и результатами натурных исследований (расхождение не превышает 10%);

применением работоспособного экспериментально-

аналитического метода определения нагрузки на рамную крепь по её деформированному состоянию, а также апробированных методов строительной механики, механики сплошных сред, регрессионного анализа конечных элементов и компьютерного моделирования.

Научное значение работы состоит в разработке методических принципов моделирования параметров рамных крепей подготовительных и нарезных выработок с учетом специфики механизма всех стадий взаимодействия с породным массивом и конструктивных особенностей крепей.

Практическая ценность диссертации заключается в обеспечении надёжного и экономичного крепления подготовительных и нарезных горных выработок при использовании в практике проектирования разработанных методов по обоснованию рациональных параметров крепи.

Реализация выводов и рекомендаций. Методика, алгоритмы и программы моделирования параметров рамных крепей переданы техническому отделу Донского ГОКа для использования при проектировании паспортов крепления подготовительных и нарезных горных выработок.

Апробация работы. Основные результаты диссертации и её отдельные положения докладывались и получили одобрение на научном симпозиуме в рамках "Недели горняка" в МГГУ (Москва, 2004), на научном семинаре кафедр «Подземной разработки пластовых месторождений» и «Высшей математики» МГГУ (Москва, 2005).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 научных работ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы из 146 наименований и приложения, содержащих 48 рисунков, 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Формирование методологической базы проектирования конструкций и обоснование параметров крепей горных выработок, проводимых в широком диапазоне природных и производственных условий, к настоящему времени развиваются как научное направление.

Существенный вклад в развитие этого направления внесли многие отечественные и зарубежные учёные, в частности: И.В. Баклашов, Ф.А. Белаенко, Н.С. Булычёв, А.Н. Воробьёв, С.С. Давыдов, А.Н. Динник, Ж.С. Ержанов, Д.М. Казикаев, В.Н. Каретников, Б.А. Картозия, Г.А. Катков, Ю.Н. Кузнецов, Е.В. Кузьмин, Ю.М. Либерман, JI.H. Насонов, В.Л. Попов, ММ. Протодьяконов, А.Г. Протосеня, И.В. Родин, К.В. Руппенейт, Г.Н Савин, Р. Феннер, H.H. Фотиева, П.М. Цимбаревич, И.Л. Черняк и др.

В диссертации выполнены обзор и анализ методов расчёта конструкций и моделирования параметров рамных крепей горных выработок, сооружаемых в сложных горно-i еологических условиях. При этом установлено, что многообразие методов расчета рамных крепей свидетельствует о сложности решения проблем определения нагрузки на крепь, её податливости и оптимизации конструктивного исполнения Также установлено, что среди существующих методов обоснование параметров рамных крепей подготовительных и нарезных выработок наиболее приемлемым является экспериментально-аналитический метод расчёта на заданные нагрузки, фиксируемые по результатам натурных исследований характеристик перемещений конструктивных элементов рам крепи. Данный метод, с одной стороны, позволяет наиболее адекватно смоделировать реальную картину нагружения крепи, а с другой, позволяет моделировать

параметры крепи с использованием хорошо поддающегося алгоритмизации и программированию формального аппарата строительной механики стержневых систем и метода конечных элементов. Эта концепция и была реализована в диссертации.

Для достижения поставленной в работе цели решались следующие задачи:

1. Обзор и анализ методических принципов обоснования конструкций и параметров рамных крепей горных выработок для сложных горнодологических условий разработки месторождений полезных ископаемых.

2. Оценка уровня прогрессивности и технологичности работ по креплению как объектов исследований и выявление направлений и необходимости повышения их эксплуатационной надёжности на базе горных выработок шахт Донского ГОКа.

3.Разработка на основе формального аппарата строительной механики стержневых систем алгоритма и программы моделирования параметров рамной крепи горных выработок с учетом ее очертания, вида эпюры нагрузки, жёсткости элементов рамы, в особенности конструктивного исполнения и расстановки узлов податливости, а также качества заполнения закрепного пространства.

4. Численная реализация методики моделирования при обосновании параметров типовых конструкций рамных крепей горных выработок шахт Донского ГОКа

5. Разработка рекомендаций по обоснованию параметров прогрессивных конструкций рамных крепей, обеспечивающих высокую эксплуатационную надёжность последних, технологичность и безопасность подготовительных и нарезных выработок при минимальных затратх на их крепление.

Значительная часть диссертации посвящена научному обобщению и анализу результатов экспериментально-аналитических исследований ха-

рактера нагружения крепи горизонтальных подготовительных и нарезных горных выработок, проводимых в условиях шахт Донского ГОКа.

Сложность горно-геологических условий добычи хромовых руд на шахтах Донского ГОКа проявляется в значительном воздействии горного давления на крепь подготовительных и нарезных выработок и интенсивном смещении пограничного породного массива. В зоне влияния очистных работ крепь горных выработок обычно сильно деформируется, что приводит в потере эксплуатационной надежности и необходимости неоднократного перекрепления их. Низкая прочность породного массива в окрестностях горных выработок вызвана его специфическими свойствами: интенсивной трещиноватостью на многих участках шахтных полей, малопрочным заполнителем трещин, выполняющим роль смазки контактных поверхностей породных блоков, относительно низкой прочностью и самих руд.

Вертикальная нагрузка на крепь и коэффициент бокового распора определялись по разработанному проф Воробьёвым А.Н. методу, в основу которого положен принцип перерасчета замеренных перемещений на действующую нагрузку при решении обратной задачи строительной механики сшржневых систем. Для численной реализации данного метода разработана программа на языке TURBO BASIC.

Оборудование замерных станций и проведение натурных исследований замеров перемещений характерных точек рам выполнялось лабораторией горного давления Донского ГОКа. Перерассчитанные значения замерных перемещений на вертикальную нагрузку и коэффициент бокового распора подвергались статистическому анализу по методике оценки среднего значения случайной величины нормального распределения.

Фактические значения средней вертикальной нагрузки на раму крепи при шаге их установки L=0,5 м и коэффициента бокового распора были определены на уровне соответственно 0,148 МН/м и 0,777. На основе

статистического анализа результатов исследований было установлено, что значение коэффициента бокового распора с течением времени практически не изменяется. Нагрузка на крепь, как правило, не зависит от ее жёст-косш, что свидетельствует о реальном взаимодействии крепи в режиме "заданная нагрузка", а характер нагружения рам по существующей классификации реализуется по принципу «сплошного сводообразования» Отсюда и исходит объективность утверждения о возможности расчета крепи на измеренную нагрузку.

Автором разработан алгоритм моделирования параметров рамной крепи произвольного очертания из кривых второго порядка и прямых линий. При этом предложена методика аппроксимации очертания крепи кривыми второго порядка и прямыми линиями.

ИПНПИПГГ^

На рис. 1 показана расчетная схема моделирования параметров рамной крепи методом сил. Очертание крепи может быть произвольным, при этом её половина в силу симметрии задаётся системой точек "0-п". Шаг разбиения по оси X принимается постоянным и равным АХ=аУп. Прираще-

ния по У ЛУ1 зависят от очертания крепи. Они вычисляются компьютером в цикле при задании функции очертания У=У(Х). Коэффициенты канонических уравнений метода сил вычисляются численно с заменой интегралов суммами. Напряжения в конструкции крепи определяются но формуле внецентренного сжатия.

В качестве неизвестных метода сил выступают опорные реакции. Если стойки крепи не заделаны в почву, то имеет место одно неизвестное -Х[, если заделаны - два неизвестных X, и Х2. Жёсткость крепи Е1 предполагается постоянной, поэтому она вынесена в левую часть формул определения коэффициентов канонических уравнений в виде сомножителя.

Использовались следующие основные расчётные формулы:

бцХ^бпХг+Д^О бгА+ЪА+ДарИ)

Е18п = Е15п =Е18п

Е1822 = г^ЩЩ^; = м|м; Д5,; (3.7.)

£7Л2р =2

ДХ=Сиий«^ Х,=1*ЛХ=1 - ДУ,=У1М-У,

" п

М, = Мр' + Х,М|* + Х2м2' + (Х1 + ЯдГ^-—-

М1=д(а-Х1)

лг

АХ

В диссертации на языке TURBO BASIC разработана программа реализаций алгоритма моделирования параметров рамной крепи произвольного очертания «АРКА». На рис. 2 представлен пользовательский интерфейс моделирования параметров крепи.

В режиме диалога запрашиваются значения вертикальной распределённой нагрузки, коэффициента бокового распора, тип опоры в виде заделки или неподвижного шарнира, число сегментов, на которые разбивается половина крепи. Число сегментов может быть любым в зависимости от предполагаемого очертания, при этом каждый сегмент может бьпь в виде прямой или кривой второго порядка. Далее для каждого сегмента задаются координаты X и У его конца и середины, а также число расчётных точек. Компьютер графически выдаёт заданное очертание крепи, эпюры изгибающих моментов, продольных сил, нормальных напряжений с указанием наибольших значений. В программу можно вводить различные значения моментов инерции I для различных спецпрофилей, получая различные значения максимальных напряжений, которые не должны превосходить предела прочности материала крепи (ст.З), равного 210 МПа. Очертание крепи существенно влияет на напряжённое состояние её элементов. При этом рациональные очертания с точки зрения статики в виде парабол второго порядка и эллипсов не всегда будут рациональными с точки зрения технологичности их возведения. Предлагаемый метод моделирования позволяет проектировать крепи рациональных конструкций как в части статики, так и технологичности.

В начале 90-х годов прошлого столетия для сложных условий шахт Донского ГОКа были предложены и запатентованы конструкции рамных крепей подготовительных выработок повышенной несущей способности, и надежности работы узлов податливости. Это, в частности, рамные крепи по патентам РФ №№ 1810562, 2065966, авторскому свидетельству СССР № 1506128. Эффект усиления данных конструкций крепей и повышение их эксплуатационной надёжности обусловлены направленным перераспределением напряжений статически неопределимых рам за счёт изменения жёсткости при изгибе по их периметру, применением нестандартных крепёжных элементов.

В связи с этим автором в диссертации предложены методические принципы обоснования параметров рамных крепей переменной жёсткости, которые основаны на численном решении задачи строительной механики стержневых систем методом сил. Разработанные алгоритм и программа реализации методических принципов на языке TURBO BASIC ориентированы на конкретные конструкции крепи, состоящие из прямолинейных сшек и дугообразных верхняков, при этом в общем случае стойки могут бьпь наклонены под определенным углом к горизонту. В программе заложены геометрические характеристики поперечных сечений элементов крепи л виде спецпрофилей СВП №№ 22, 27, 33, коробчатых профилей по ГОСТ 8639-82.

В диссертации впервые реализована программа моделирования параметров конструкций АРМ WinStucture3D.

Метод конечных элементов (МКЭ) в последнее время получил наибольшее распространение из численных методов, используемых для прочностных расчетов. К основным достоинствам МКЭ относятся, в частности, возможность сгущения сети элементов в ожидаемых местах высоких гра-диентов(скорости изменения) исследуемого параметра, задание любых граничных условий, реализации в программах различных моделей деформирования материала, решения объемных задач, а также любой последовательности нагружения материала.

Аппроксимирующие линейные функции перемещений точек внутри элемента при решении (плоское напряженное и деформированное состояние) задачи теории упругости записываются в следующем виде-

и = я, +а, *х + я3 *у, V = а4 + а5 * х + ас + у, (1)

где и, V перемещения внутри элемента; ah ..., ай - искомые константы.

Узловые перемещения {<?}, коэффициенты {а} можно найти из матричного уравнения:

{д} = [А]{а}^{а} = [АГ1{д}, (2)

при этом {¿>'р - вектор узловых перемещений.

Перемещения внутренних точек связаны с узловыми через функции формы 14,, N1. по формулам:

и = Н,и1+^и^кик; У=К,У1+М^+ЧУк; (3)

N = (1/2А)*(а,+Ь,х+с1у); (4)

' а, - х,ук хку; Ь, = у, - ук; с, = хк - хг

Выражения для >0) и № получаются путём круговой подстановки > индексов в порядке 1... >.)... > к.

Деформации связаны с узловыми перемещениями через матрицу деформаций:

Коэффициенты матрицы деформаций [В] определяются в виде производных функций формы N.. N, N1, по х и у на основе связи перемещений и деформаций. При этом указанные значения постоянны, т.е. деформации, как и связанные с ними напряжения, в пределах элементов являются постоянными.

При решении упругой задачи связь напряжений и деформаций реализуется по закону Гука. В матричной форме это связь устанавливается через определитель [Б] в зависимости от вида напряженного состояния: ' {о}=Р]{Е} = [0][В]{6}. (5)

Узловые, площадные и объемные силы в методе конечных элемен-' юв приводятся к узловым. В треугольном элементе будут действовать три

силы Г„ Рр рк, которые раскладываются на две составляющие по осям:

х и у=>Р,х, Г'х. Ь'^,, Р^.. Для вывода зависимости шести компонентов узловых сил от шести узловых перемещений используется принцип возможных перемещений: при возможном бесконечно малом перемещении узловых точек работа узловых сил должна быть равна работе внутренних напряжений. Из этого

условия устанавливается связь между перечисленными параметрами через матрицу жестких элементов (МЖЭ) [К]=> {F} = [К]{5}

[KJ= $B]{D\B\iS. (6)

s

В силу постоянства коэффициента матриц их можно вынести за знак интеграла, тогда выражение для [К] упрощается:

[K] = A[B]T[D][B], (7)

где Д - площадь элемента; [В]т - транспонированная матрица [В], строки которой заменены столбцами.

Связь между узловыми силами и напряжениями устанавливается посредством выражения напряжений через перемещения:

{F}=A[B ]т[о]- (8)

МЖЭ [К] формируется из матриц жесткости элементов посредством суммирования соответствующих коэффициентов Kjr

Матричная запись системы линейных уравнений для всей области относительно неизвестных узловых перемещений имеет вид:

[К0] {а0} = {F0}. (9)

По найденным узловым перемещениям через функцию формы и их производные можно найти перемещения и деформации элементов, а по деформациям найти напряжения.

Программа АРМ Win Structure 3D предназначена для моделирования напряженно-деформированного состояния стержневых, пластинчатых, оболочечных конструкций, а также любых их комбинаций. Внешняя нагрузка, так же как и условие закрепления конструкции, могут быть произвольными как по характеру, так и по месту положения. Принципиальная схема алгоритма определения параметров крепи в виде стержневой конструкции показана на рис.3.

Рис. 3. Принципиальная схема алгоритма определения параметров крепи в виде стержневой конструкции

Выполненное по программе АРМ Win Structure 3D обоснование параметров применяемой типовой крепи откаточной выработки шахты «Молодёжная» Донского ГОКа показало её перенапряжение примерно в 4 раза, что свидетельствует о необходимости существенного увеличения несущей способности рам крепей для обеспечения безопасности работ и эксплуатационной надёжности выработок. С этой целью в диссертации осуществлена реализация математического алгоритмического и программного обеспечения применительно к перспективным конструкциям рамных крепей горных выработок.

Особенностью конструкции крепи, защищенной патентом РФ № 1810562, является её рациональное очертание в зависимости от величины коэффициента бокового распора, выполнение элементов рамы из сдвоенных спецпрофилей, обращенных друг к другу и объединённых своими фланцами. Выбор такой конструкции крепи позволяет увеличить несущую способность рамы, по сравнению с типовой конструкцией, на изгиб в 4 раза, на кручение - в 10 раз.

Моделирование параметров крепи по разработанному алгоритму и программе АРМ WmStucture3D было выполнено при заданной вертикальной нагрузке q=0,5 МН/м, соответствующей величине горного давления, при шаге установки рам в 0,5 м.

Анализ результатов моделирования показал, что наибольшие эквивалентные напряжения в раме действуют на сопряжении верхняка со стойками (178, 27 МПа), что свидетельствует о наличии запаса прочности крепёжного материала (ст. 3). Максимальное перемещение крепи в её замковой точке поперечного сечения составляет 3 мм. При шарнирном закреплении опор в стоечных элементах крепи в почве выработки максимальные напряжения возрастают на 10%, что при установленном запасе

прочности также обеспечивает должную эксплуатационную надежность подготовительных и нарезных выработок.

При моделировании параметров крепи конструкция рамы принималась состоящей из двух спецпрофилей №22, так как они широко используются при креплении горных выработок на шахтах Донского ГОКа. Для обеспечения требуемой прочности крепи выработок достаточно применения и более лёгких профилей № 17, что снизит материалоёмкость крепи и упростит её возведение.

Особенностью конструкции рамной крепи, защищенной патентом РФ № 205966 является выполнение стоек рамы из коробчатых профилей по ГОСТ № 8639-82. При значительно меньшей массе 1 пог. м в коробчатом профиле возникают напряжения в 1,5 раза меньшие по сравнению с СВП. С учётом разницы в пределах прочности материалов несущая способность на изгиб элемента из коробчатого профиля возрастает примерно в 5 раз, на кручение - в 10.

Эффект существенного усиления конструкции достигается за счёт перераспределения усилий в стойках и верхняке при выполнении их с различными жесткостями на изгиб. Повышение работоспособности конструкции связано с уменьшением значений изгибающих моментов в более нагруженном верхняке и их увеличении в стойках как более жёстких элементах статически неопределимой системы.

Моделирование параметров данной крепи проводилось при исчерпании крепью своей податливости, когда конструкция работает на полную несущую способность. Нагрузка при расчёте принималась наибольшая из возможных (0.5 МН/м). В результате моделирования по программе АРМ WinStucture3D было установлено, что наибольшее эквивалентное напряжение, равное 190,92 МПа, находится в стойках в месте заделки их в почву выработки. Максимальные перемещения элементов крепи приходятся на замковую часть верхняка и составляют 4 мм.

Для обеспечения более надёжной, безопасной и долговечной работы крепи подготовительных и нарезных выработок, сооружаемых в условиях значительного горного давления и смещений породного массива, рекомендуется рамная крепь, защищенная по АС СССР №1506128.

Обычными методами сгроительной механики расчёт подобных конструкций невозможен из-за их сложности. Реализация разработанных методических принципов моделирования параметров рамной крепи позволило достаточно точно, оперативно и многовариантно определить параметры крепи. Наихудший вариант механизма нагружения конструкции рамы соответствует вертикальной нагрузке q= 0,5 МН/м и радиальным смещениям узлов усиливающего элемента, равным 100 мм. Рама крепи и дугообразный элемент усиления выполнены из СВП-22. В расчётной схеме в соответствии с принятыми паспортами крепления выработок Донского ГОКа стойки приняты вертикальными, а верхняк круговым. Элементы податливости крепи имитировались стержнями с пониженным модулем упругости.

Результаты моделирования напряженного состояния конструкции рамной крепи позволили } становить наибольшее значение эквивалентного напряжения, равное 177,25 МПа, что значительно меньше предела прочно-С1и (ст. 3).

Разработанные алгоритмы и программы моделирования параметров рамных крепей горных выработок переданы техническому отделу Донского ГОКа для проектирования надёжных и экономичных конструкций крепей, обеспечивающих высокий уровень безопасности работ и безремонтное поддержание выработок в течение всего срока их эксплуатации при минимальных затратах на крепление.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой дано решение актуальной для горнодобывающей промышленности

задачи создания математического и алгоритмического обеспечения и обоснования параметров крепей подготовительных и нарезных выработок для сложных горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых, обеспечивающих повышение эксплуатационной надёжности их.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. На основе выполненного обзора и анализа существующих методов обоснования параметров крепей горных выработок установлено, что их многообразие свидетельствует об актуальности и сложности решения задачи рационализации конструктивного исполнения и выбора параметров крепей, сооружаемых в сложных горно-геологических условиях.

2. В результате анализа результатов шахтных исследований механизма нарушения и характера перемещений рам крепи горных выработок в условиях шахт Донского ГОКа установлено, что нагрузка на крепь подготовительных и нарезных выработок формируется по принципу сплошного сводообразования. Эта посылка и была взята за основу модельной реализации механизма взаимодействия рамной крепи с вмещающими породами в режиме «заданной нагрузки».

3. На основе метода сил строительной механики стержневых систем разработан алгоритм моделирования параметров рамной крепи горных выработок любого очертания из набора прямых и кривых второго порядка, учитывающий переменность жесткости составляющих раму элементов.

На языке TURBO BASJC разработана программа расчета «АРКА», которая передана техническому отделу Донского ГОКа и используется им для разработки рациональных паспортов кре-

пления подготовительных и нарезных выработок с целью повышения надёжности и безопасности их эксплуатации в течение всего срока службы.

4. Разработана на основе метода конечных элементов методика моделирования параметров рамных крепей горных выработок с применением современной программы АРМ \Ут8йисй1ге ЗП.

5. Реализация по программе АРМ WinStrucШгe ЗО разработанного алгоритма моделирования параметров рамной крепи, применяемой на шахтах Донского ГОКа типовой крепи откаточной горной выработки, показала ее перенапряжение практически в 4 раза, что предопределило утверждение о необходимости существенного увеличения несущей способности рам.

6. Для шахт Донского ГОКа рекомендованы работоспособные конструкции рамных крепей горных выработок повышенной несущей способности и эксплуатационной надежности. Данные конструкции отличаются рациональностью их очертания, замкнутостью поперечного сечения профилей рам, надежностью работы узлов податливости, направленностью перераспределения усилий в элементах конструкции рам Результаты моделирования параметров рекомендованных конструкций рамных крепей свидетельствуют о минимуме риска потери ими эксплуатационной способности в шахтных условиях ведения горных работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Воробьев А.Н., Шаймярдянов И.К. Определение рациональных параметров рамных крепей горных выработок для условий шахт Донского ГОКа. - М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, 2004,- № 3. - С.11-12.

Воробьев А.П., Шаймярдинов И.К. Расчет рамной крепи горных выработок на основе применения комплекса программ АРМ WmMachine. - М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, 2004,-№3. - С. 25-26.

Щаймярдянов И.К. Влияние изменения параметров элементов рам на несущую способность крепей горных выработок. - М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, 2004,- № 3. - С. 39-40. Шаймярдянов И.К. Алгоритм расчета рамных крепей подготовительно-нарезных выработок для сложных горно-геологических условий МГГУ. Рукоп. деп. изд. МГГУ № 399/07-05 , опубликовано ГИАБ, вып. 2005 г.

Воробьев А.Н., Шаймярдянов И.К. Общий алгоритм расчета конструкций крепей горных выработок на основе метода конечных элементов МГГУ. Рукоп. деп. изд. МГТУ, № 400/7-05, опубликовано ГИАБ, вып. 2005 г.

Подписано в печать Об. Об' ¿ООб~ ?. .Формат 60x90/16

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № ШЧ

Типография Московского государственного горного

университета.

Москва, Ленинский проспект, д. 6.

€.9990

РНБ Русский фонд

2006-4 6530

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЁТА И КОНСТРУКЦИЙ КРЕПЕЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

1.1. Современные методы определения нагрузки на крепь горных выработок.

1.2. Существующие методы моделирования параметров крепей горных выработок.

1.3.Анализ существующих конструкций рамных крепей горных выработок для сложных горно-геологических условий.

1.4. Цели, задачи и методы. ВЫВОДЫ.

2. СОСТОЯНИЕ КРЕПЛЕНИЯ, НЕОБХОДИМОСТЬ И НАПРАВЛЕНИЯ ф ЕГО УЛУЧШЕНИЯ ДЛЯ ШАХТ ДОНСКОГО ГОКА.

2.1. Горно-геологические условия и работоспособность применяемых Рамных крепей горизонтальных выработок шахт Донского ГОКа.

2.2. Разработка и реализация методики экспериментальных исследований по оценке деформированного состояния рамных крепей.

Выводы.

3. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАВНЫХ РЕПЕЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ СИЛ И КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1. Алгоритм решения задач геомеханики на основе метода конечных элементов.

3.2. Характеристика программы АРМ WinStructure 3D.

3.3. Алгоритм расчёта стержневых строительных конструкций на основе метода конечных элементов с применением программы АРМ Winstructure 3D.

3.4. Алгоритм моделирования параметров крепей произвольного очертания на основе метода сил строительной механики.

3.5. Моделирование параметров крепи по программе «АРКА».

3.6. Моделирование параметров рамных крепей горных выработок на основе применения программы АРМ WinStucture3D.

3.6.1. Исследование влияния очертания крепи на её несущую способность.

3.6.2. Моделирование параметров применяемой на шахтах Донского ГОКа рамной крепи горизонтальной подготовительной выработки.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО КРЕПЛЕНИЮ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ И НАРЕЗНЫХ ВЫРАБОТОК ШАХТ ДОНСКОГО ГОКА.

4.1. Общие положения.

4.2. Обоснование целесообразности применения рамной крепи по патенту РФ № 1810562.

4.3. Обоснование рекомендаций по креплению выработок рамной крепью по патенту РФ № 2065966.

Постоянное развитие горнодобывающих отраслей промышленности является необходимым условием обеспечения материального производства. Опыт добычи полезных ископаемых показывает, что с ростом глубины разработки месторождений (уже до 1000-1600 м и более), а также и на меньших глубинах при сложных природных условиях залегания полезных ископаемых, горные выработки испытывают возрастающую интенсивность проявлений горного давления, а их крепь увеличивающиеся нагрузки и опасные деформации. Это сопровождается потерей крепью своей несущей способности, что приводит к необходимости восстановления нормального эксплуатационного состояния выработок со значительными капитальными затратами.

Работы по креплению горных выработок, как при строительстве, так и при эксплуатации горнодобывающих предприятий, являются трудоемкими и высоко стоящими. В общей стоимости и трудоемкости сооружения горных выработок стоимость крепей и трудоемкость их возведения составляют 3060%. Протяженность подлежащих ремонту и перекреплению выработок в их эксплуатационный период довольно значительная.

На шахтах угольных бассейнов в зависимости от сложности горногеологических условий и глубины проведения горных выработок, годовой объем крепления и перекрепления капитальных и подготовительных выработок составляет 19-34% от общей их поддерживаемой протяженности, а затраты труда за год на ремонт и поддержание выработок в рабочем состоянии на 1 км протяженности поддерживаемых выработок равны 269-586 чел-смен, на 1 км отремонтированных выработок в год - 4,9-13,4 тыс. чел- смен. В Донецком бассейне Украины, характеризующимися большой глубиной разработки угольных пластов, интенсивным проявлением горного давления и наибольшим показателем затрат труда на ремонт т поддержание выработки, на 1000 т годовой добычи - 49,6 чел.-смен, за 15-летний период средняя несущая способность крепей возросла более чем в 2 раза при одновременном росте стоимости крепления и трудоемкости работ в 2,3-2,5 раза.

Подобное положение с сохранностью подземных выработок и на некоторых горнодобывающих предприятиях. Так, например, на шахтах Донского горно-обогатительного комбината Казахстана, разрабатывающих крупнейшие Южно-Кемперсайские (Донские) месторождения хромовых руд на сравнительно небольшой глубине 500-600 м, горные выработки неоднократно перекрепляются из-за сложных природных условий залегания хромовых руд, проявляющихся в значительном воздействии горного давления на крепь выработок и большом смещении породного массива внутрь выработанного пространства.

Следовательно, при увеличивающейся интенсивности проявлений горного давления с возрастанием глубины ведения горных работ и при сложных природных условиях залегания полезных ископаемых традиционные крепи стали не обеспечивать надлежащую сохранность горных выработок. Рационализация конструкций и повышение несущей способности традиционных крепей посредством завышения коэффициента запаса без теоретического обоснования приводит к излишней материалоемкости крепей и к излишним капитальным затратам. В то же время еще не в полной мере использованы все возможности прикладных наук - механики подземных сооружений и строительной механики (особенно стержневых систем, оболочек) для разработки методов расчета и проектирования конструкций рамных крепей горных выработок на основе применения современных программ расчета, что обеспечит в сложных горно-геологических условиях добычи полезных ископаемых повышение или полную сохранность горных выработок в эксплуатационном состоянии.

Сложные условия работы, ненадежность крепления горных выработок, большой объем перекрепляемых выработок, связанные с особенно большой сложностью работ, приводят к значительному травматизму и смертельным случаям среди шахтеров.

Это, прежде всего, относится к проведению и креплению подготовительных горных выработок угольных шахт и рудных месторождений в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях, где возможно значительное горное давление и смещение породного массива. Повышение надежности крепления горных выработок возможно достичь за счет применения новых конструкций крепей со значительно большей несущей способностью и при необходимости, податливостью с сохранением или незначительным увеличением их материалоемкости и трудоемкости возведения. Разработка новых конструкций крепей повышенной надежности работы обеспечивается кроме научной интуиции, основанной на знаниях фундаментальных и прикладных наук и опыта работы, на разработке точных и доступных для использования инженерных методов расчета. В настоящее время наиболее перспективным направлением в расчетах является применение метода конечных элементов, реализованного в различных компьютерных программах, например, в средах Turbo Basic, АРМ, COSMOS/M.

Таким образом, из изложенного следует, что указанные проблемы разработки и расчета конструкций крепей горных выработок, являются весьма актуальными. Их решение будет обеспечивать все большую надежность и экономичность крепления горных выработок в условиях возрастания воздействия на крепь проявлений горного давления, как с увеличением глубины разработки месторождений полезных ископаемых, так и в сложных природных условиях залегания этих месторождений.

Настоящая диссертационная работа решает достаточно узкую, но очень важную задачу разработки конструкций и методов расчета рамных крепей подготовительных и нарезных горных выработок для сложных условий повышенного давления и смещений породного массива, в частности шахт Донского ГОКа.

Целью настоящей диссертационной работы является выявление реальных связей между рациональными параметрами рамных крепей подготовительных и нарезных выработок и комплексом характеристик условий их проведения и охраны для формирования методической базы и алгоритмов обоснования работоспособных технических решений, обеспечивающих повышение эксплуатационной надёжности и снижение материалоёмкости крепей.

ВЫВОДЫ

1. Рекомендованные для шахт Донского ГОКа конструкции рамных крепей по патенту РФ № 1810562, патенту РФ № 2065966, АС СССР № 1506128 обладают значительной несущей способностью при минимальной материалоемкости за счет рациональности очертания, замкнутости поперечного сечения профилей рам, надежности работы узлов податливости, направленного перераспределения усилий в элементах рам и т.д.

2. Разработан алгоритм и выполнен расчет рамных крепей повышенной несущей способности по патентам РФ №№ 1810562, 2065966, АС СССР № 1506128 по программе АРМ Win Structure 3D.

3. Посредством расчета определены рациональные параметры рамных крепей, при этом рамы крепей выполняются из применяемого спец

WinStructine3D - [Вид Спереди]

31 «ил радам фселчив Вчи Рисование Нагрцжн Цнструмтгы Свойства Еэсчег ^еэупьтвты Цкно ^правка

D & Н Ш У У У У Q. а * О. □ ф 1« « еь Ь £3 Ф -I- ■»■ У ff Ч Ч &

Рис. 4.11. Расчётная схема рамы крепи по АС СССР № 1506128 в редакторе программы АРМ WinStucture3D э*в. нэпряжвнив(мэкс) МПа

177.М

IM И

141 SD

1 га.в з иб 1/

1DD М у.

Гетре □ О О > см X«-OO[)Y--150LGOZ-598C i±>тъ to , Pi

Рис. 4.12. Расчётная карта напряжений и деформаций для рамной крепи по

АС СССР № 1506128 профиля №22 и коробчатого профиля по ГОСТ 8639-82, имеющего хорошие перспективы в области крепления горных выработок. Проведенный расчет конструкций крепей выполнен с двухкратным коэффициентом запаса, что обеспечивает безопасные условия работы по доставке и транспортировки полезного ископаемого в течении всего эксплуатационного срока.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой дано решение актуальной для горнодобывающей промышленности задачи создания математического и алгоритмического обеспечения и обоснования параметров крепей подготовительных и нарезных выработок для сложных горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых, обеспечивающих повышение эксплуатационной надёжности их.

Основные научные и практические результаты исследования, полученные лично соискателем:

1. На основе выполненного обзора и анализа существующих расчетных методов конструкций крепей горных выработок установлено, что их многообразие свидетельствует об актуальности и сложности решения задачи рационализации конструктивного исполнения и выбора параметров крепей, сооружаемых в сложных горногеологических условиях.

2. В результате анализа результатов шахтных исследований механизма нарушения и характера перемещений рам крепи горных выработок в условиях шахт Донского ГОКа установлено, что нагрузка на крепь подготовительных выработок формируется по принципу сплошного сводообразования. Эта посылка и была взята за основу модельной реализации механизма взаимодействия рамной крепи с вмещающими породами в режиме «заданной нагрузки».

3. На основе метода сил строительной механики стержневых систем разработан алгоритм расчета рамной крепи горных выработок любого очертания из набора прямых и кривых второго порядка, учитывающих переменность жесткости составляющих раму элементов. На языке Turbo Basic разработана программа расчета «АРКА», которая передана техническому отделу Донского ГОКа и используется им для разработки рациональных паспортов крепления подготовительных и нарезных выработок с целью повышения надёжности и безопасности их эксплуатации в течении всего срока службы.

4. Разработана на основе метода конечных элементов методика моделирования параметров рамных крепей горных выработок с применением современной программы АРМ WinStructure 3D.

5. Реализация по программе АРМ WinStructure 3D разработанного алгоритма моделирования параметров рамной крепи для применяемой на шахтах Донского ГОКА типовой крепи откаточной горной выработки, показала ее перенапряжение практически в 4 раза, что предопределило утверждение о необходимости существенного увеличения несущей способности рам.

6. Для шахт Донского ГОКа рекомендованы работоспособные конструкции рамных крепей горных выработок повышенной несущей способности и эксплуатационной надежности. Данные конструкции отличаются рациональностью их очертания, замкнутостью поперечного сечения профилей рам, надежностью работы узлов податливости, направленностью перераспределения усилий в элементах конструкции рам. Результаты моделирования параметров рекомендованных конструкций рамных крепей свидетельствуют о минимуме риска потери ими эксплуатационной способности в шахтных условиях ведения горных работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Воробьев А.Н., Шаймярдянов И.К. Определение рациональных параметров рамных крепей горных выработок для условий шахт Донского ГОКа.- М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, 2004.- №3.- с. 11-12.

2. Воробьев А.Н., Шаймярдянов И.К. Расчет рамной крепи горных выработок на основе применения комплекса программ АРМ WinMachine. .- М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, 2004.- №3.-с.25-26.

3. Шаймярдянов И.К. Влияние изменения параметров элементов рам на несущую способность крепей горных выработок.- М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, 2004.- №3.- с.39-40.

4. Шаймярдянов И.К. Алгоритм расчёта рамных крепей подготовительно-нарезных выработок для сложных горно-геологических условий.- М.: МГГУ. Рукоп. деп. изд. МГГУ №399/07-05, опубликовано ГИАБ, вып. 2005 г.

5. Воробьев А.Н., Шаймярдянов И.К. Общий алгоритм расчёта конструкций крепей горных выработок на основе метода конечных элементов.- М.: МГГУ. Рукоп. деп. изд. МГГУ. №400/7-05, опубликовано ГИАБ, вып. 2005 г.

1. Айвазов Ю.Н. Взаимодействие массива горных пород с обделкой подземного сооружения. Дисс. докт. тех. наук, JL, ЛГИ, 1989.

2. Амусин Б.З., Фадеев А.Б. Метод конечных элементов (МКЭ) при решении задач горной геомеханики. — М., Недра, 1975.

3. Амусин Б.З. Метод конечных элементов при решении задач горной механики. М., Недра, 1975.

4. Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. Справочник — М., Недра, 1981, 128 с.

5. Бак X. Распределение напряжений вокруг подземных выработок. Упруго-пластические решения. В кн. Введение в механику скальных пород. - М., Мир, 1983.

6. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. М., Недра. 1975, 271 с.

7. Баклашов И.В., Тимофеев О.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. М., Недра, 1979, 263 с.

8. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. Учебник для вузов. М., Недра, 1984, 415 с.

9. Баклашов И.В. Руппенейт К.В. Прочность незакрепленных горных выработок. М., Недра, 1965, 102 с.

10. Баклашов И.В. Деформирование и разрушение горных массивов. М., Недра, 1988, 270 с.

11. Басовская A.M. К вопросу методики исследования работы крепей подготовительных выработок в натурных условиях. СО АН СССР, Вопросы горного давления, вып. 13, 1965, с. 34-42.

12. Басинский Ю.М. Выбор параметров крепи капитальных выработок на основе прогнозирования смещения пород. Тр. ВНИМИ, сб. 109, Л., 1978, с. 37-44.

13. Белаенко Ф.А. Горное давление при разработке марганцевых руд в Никопольском бассейне. В кн.: Исследования горного давления. М., Госгортехиздат, 1960, с. 120-133.

14. Бенявски 3. Управление горным давлением. Пер. с англ. М., Мир, 1990, 254 с.

15. Беркина С.Н. Расчет обделки тоннеля произвольного очертания и расчет сооружений. 1960, № 5, с. 14-21.

16. Бодров Б.П., Матэри Б.Ф. Кольцо в упругой среде (методы расчета и применения). М., изд. Метропроекта (Бюллетень № 24, ч. II), 1936, 18 с.

17. Боликов В.Е., Пятков Ю.Ф. Шуплецов Ю.П., Ривкин А.С. Формирование нагрузок на крепь выработок днища в неустойчивых массивах. Горный журнал №7, 1990, с. 32-34.

18. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. М., Недра, 1980.

19. Бреднев В.А. Расчет устойчивости горных выработок на основе моделирования предельных состояний геомеханических систем крепь-массив. Механика подземных сооружений. Тула, 1987, с. 99-102.

20. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузрв. М., Наука, 1980, 974 с.

21. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. Учебник для вузов. М. Недра, 1982,270 с.

22. Булычев Н.С., Фотиева Н.Н., Стрельцов Е.В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. М., Недра, 1986, 288 с.

23. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. Учебное пособие. М., Недра, 1989,270 с.

24. Бурчаков Ю.И., Гнедин В.Е., Денисов В.М. Строительная механика: Учебн. пособие для студентов вузов. М., Высшая школа, 1983, 255 е., ил.

25. Введение в механику скальных пород. Пер. с англ. под ред. X. Бока. М., Мир, 1983, 276 с.

26. Векслер Ю.А. Исследование больших деформаций ползучести и разрушения горных пород вокруг горизонтальных выработок. Дисс. на соиск. уч. степени д-ра технич. наук, КПИ, 1971.

27. Виноградов Б.Н. Опыт измерения давления горных пород на тоннельные обделки. Сб. ЦНИИС, №31, 1959.

28. Воробьев А.Н. Обоснование и разработка методов расчета и совершенствования конструкций крепей горных выработок на основе теории арочных систем и тонких оболочек. Дисс. докт. техн. наук. М., 1993,267 с.

29. Воробьев А.Н. Гипотеза свода и ее развитие на основе исследования арочных систем. Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. Новосибирск, 1985, с. 61-65.

30. Воробьев А.Н. О рациональной форме сечения выработки. Устойчивость и крепление выработок. Л., ЛГИ, 1986, 13-15 с.

31. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М., Наука, 1977, 870 с.

32. Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах. Сборник задач и упражнений. Учебное пособие для вузов. Под ред А.В. Петрова. М., Высшая школа, 1984, 136 с.

33. Гелескул М.Н., Каретников В.Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных выработок. М., Недра, 1982, 66 с.

34. Гиленко В.А., Николаев С.В. Прогноз устойчивости разведочных выработок для выбора рациональных способов крепления (на примере изверженных пород Карамазара). М., 1969, вып. 21 (Труды ВСЕГИИГЕО).

35. Глушко В.Т. Прогнозирование устойчивости выработок глубоких шахт Донбасса. Физико-технич. пробл. разработки полезных ископаемых. 1967, №5, с. 111-117.

36. Гришин В.К. Статические методы анализа и планирования экспериментов. М., МГУ, 1975,128 с.

37. Грицко Г.И., Акимов B.C. Экспериментально-аналитическое определение напряженно-деформированного состояния массива вокруг подземных выработок в мощных пластах. Физико-технические проблемы разработ. полезных ископаемых, 1970, № 2, с. 7-11.

38. Давыдов С.С. Расчет и проектирование подземных конструкций. М., Стройиздат, 1950, 376 с.

39. Джапаридзе JI.A. Расчет металлической крепи горных выработок. М., Недра, 1975, 189 с.

40. Джапаридзе JI.A. Расчет крепи протяженных горных выработок по предельным состояниям. М., Недра, 1991, 205 с.

41. Джапаридзе JI.A. Расчет размеров предельного свода равновесия в хрупкоразрушаемом анизатропном массиве горных пород. Шахтное строительство, 1987, № 12, с. 14-16.

42. Джапаридзе JI.A. Методика определения оптимальной формы сечения горных выработок в условиях сводообразования. Шахтное строительство, 1987, № 12, с. 14-16.

43. Джапаридзе JI.A. Критерии оптимальности конструктивного решения и основной схемы капитальных и подготовительных выработок в условиях сводообразования. Горный журнал. Изв. Вузов, 1989, № 3, с. 31-34.

44. Денисов В.М. Исследование напряженно- деформированного состояния кольцевой крепи. Проектирование и строительство угольных предприятий. 1968, № 10, с 36-39.

45. Денисов В.М. Определение грузонесущей способности кольцевой металлической крепи. Проектирование и строительство угольных предприятий. ЦНИИЭИу голь, № 12, 1968.

46. Динник А.Н. Статьи по горному делу. М., Углетехиздат, 1957, 121 с.

47. Ержанов Ж.С. Аналитические вопросы механики горных пород. Алма-Ата, Наука, 1969, 203 с.

48. Ержанов Ж.С. Ползучесть горных пород и ее влияние на напряженно- деформированное состояние сооружений. Дисс. на соиск. учен, ст. д-ра технич. наук, КПИ, 1962, 292 с.

49. Ерофеев Л.В., Мирошниченко В.П. Расчет крепей горных выработок. М., Недра, 1984, 325 с.

50. Ершов JI.B., Максимов В. Введение в механику горных пород. М., Недра, 1976, 251 с.

51. Заславский Ю.З., Дружко Е.Б. Новые виды крепи горных выработок. М., Недра, 1989, 256 с.

52. Зорин А.Н., Черняк И.Л. Расчет параметров крепи выработок глубоких шахт. Киев, Техника, 1972, 155 с.

53. Зеленский В.Б Расчет на ЭВМ металлической крепи горных выработок с учетом упругопластических деформаций и геометрической нелинейности. Устойчивость и крепление горных выработок. Ленинград, 1977, с. 38-42.

54. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механики сплошной среды. М., Недра, 1974.

55. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Пер. с англ. под ред. Б.Е. Победри., М., Мир, 1975, 541 с.

56. Изаксон В.Ю. Определение нагрузок на крепь горных выработок по измеренным смещениям. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение АН, 1989, 72 с.

57. Инструкция по применению крепей капитальных горных выработок для условий угольных шахт Кузбасса. Кузнецкшахтстрой, Кемерово, 1978, 42 с.

58. Инструкция по выбору металлической податливой крепи горных выработок. Л. ВНИМИ, 1986, 50 с.

59. Каретников В.Н. Исследование несущей способности и совершенствование конструкций крепей. Дисс. докт. техн. наук. Тула, 1975, 481с.

60. Каретников В.Н. Клейменов В.Б., Бреднев В.А. Автоматизированный расчет и конструирование металлических крепей подготовительных выработок. М., Недра, 1984, 312 с.

61. Каретников В.Н., Клейменов В.Н., Нуждихин А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. М., Недра, 1989, 572 с.

62. Картозия Б.А., Пшеничный В.А. Теоретические основы крепления горных выработок крепью регулируемого сопротивления. В сб.: Специальные способы строительства подземных сооружений и шахт. М. изд. МГИ, 1984.

63. Катков Г.А. Измерение нагрузок на крепь горных выработок. М., Недра, 1969, 136 с.

64. Кацауров И.Н. Механика горных пород. М., Недра, 1981, 166 с.

65. Квапил Р. Новые взгляды в теории горного давления и горных ударов. М., 1959.

66. Киселев В.А. Стороительная механика. Общий курс: Учебник для вузов. 4-ое издание, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1986, 520 с.

67. Клейменов В.Б. Научное обоснование и разработка методов повышения устойчивости металлических шахтных крепей с учетом их пространственной работы. Дисс. докт. техн. наук. М., 1990, 403 с.

68. Куликов В.В. Выпуск руды. М., Недра, 1980, 303 с.

69. А.С. СССР 1221366 Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, Ю.И. Бурчаков, И.А. Моцкин, Д.Н Волкодав, И.В. Несте-ренко. Бюл. № 12, 1986.

70. А.С. СССР 238561. Автор: А.Н. Воробьев, 1986.

71. А.С. СССР 1624169. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, Э. В. Макаров, И.В. Нестеренко, В.В. Рыщук, B.C. Уралов. Бюл. №4, 1991.

72. А.С. СССР 1802153. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, В.Н. Шашкин, B.C. Болкисев, В.В. Погорелов, В.Г. Ершов. Бюл. № 10, 1993.

73. А.С. СССР 1803140. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, Б.А. Картозия, B.JI. Попов, JI.A. Филатов. Бюл. №20, 1993.

74. А.С. СССР № 1712620. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, B.C. Болкисев, А.Х. Шагиев, И.В. Нестеренко. Бюл. № 6, 1992.

75. А.С. СССР 1803141. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, В.Н. Шашкин, B.C. Болкисев, И.В. Нестеренко, А.В. Погорелов, В.Г. Ершов. Бюл. № 20, 1993.

76. А.С. СССР 972113. Крепь горной выработки. Авторы: Субботин В.А., Волков Н.Н., Тихомиров K.JL, Саутов С.Я., Бусаров Ю.Ф. Бюл. №41, 1982.

77. Лабаас А. Давление горных пород в угольных шахтах. В кн.: Вопросы теории горного давления. М., ГНТИ, 1961.

78. Либерман Ю.М. Давление на крепь горных выработок. М., Наука, 1969, 119 с.

79. Либерман Ю.М. Оптимизация несущей способности крепей капитальных выработок глубоких шахт. Способы и средства управления состоянием массива. М., ИГД им. А.А. Скочинского, 1978, с 83-90.

80. Литвинский Г.Г. Способы повышения несущей способности рамной металлической крепи. Крепление, поддержание и охрана горных выработок. Новосибирск, 1983, с. 24-27.

81. Малинин И.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М., Машиностроение, 1975.

82. Белан Н.А. Механизация работ при проведении подготовительных выработок на шахтах ФРГ. Обзор. М., ЦНИИЭ уголь, 1982.

83. Максимов А.П. Горное давление и крепь выработок. М., Недра, 1973, 168 с.

84. Марков Г.А. Тектонические напряжения и горное давление в рудниках Хибинского массива. JL, Наука, 1977, 213 с.

85. Методика автоматизированного проектирования крепей капитальных горных выработок для условий Кузнецкого угольного бассейна. Кемерово, Кузнецкшахтстрой, 1988, 119 с.

86. Мусхелишвили Н.М. Некоторые основные задачи математической теории упругости. Изд. 5-е испр. и доп. М., Наука, 1966, 707 с.

87. Мышкис А.Д. Лекции по высшей математике. М., Наука, 1969, 640с.

88. Насонов Л.Н., Денисов В.М., Моцкин И.А. Экспериментальный метод определения касательной нагрузки на кольцевую бесшарнирную крепь. Проектирование и строительство угольных предприятий. 1968, №2, с. 18-20.

89. Насонов Л.Н., Моцкин И.А. Определение нагрузки на кольцевую крепь методом перемещений. Шахтное строительство. 1968, № 12, с. 18-20.

90. Насонов И.Д. Моделирование горных процессов. М., Недра, 1978, 254 с.

91. Определение напряженного состояния горного массива Донских хромитовых месторождений. Отчет о НИР/ИГД МЧМ СССР. Рук. Зубков А.А. Свердловск, 1987,35 с.

92. Орлов В.В., Янчур A.M., Бабичев Н.С. Проведение и крепление горных выработок. М., Недра, 496 с.

93. Орлов С.А. Расчет конструкций, лежащих на контуре кругового выреза в плоскости. В кн.: Исследование по теории сооружений. Вып. под рук. ред. А.А. Гвоздева. М., Госгортехиздат, 1954, 529 с.

94. Попов B.JL, Каретников В.Н., Еганов В.Н. Расчет крепи подготовительных выработок на ЭВМ. М., Недра, 1978, 230 с.

95. Протодьяконов М.М. Давление горных пород на рудничную крепь. Екатеринослав, 1907, 101 с.

96. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление. Часть первая. Давление горных пород. M.-JL, ГНТИ. 1931, 105с.

97. Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. М., Недра, 1962, 312 с.

98. Разработка рациональных конструкций крепей горизонтальных выработок и методов их автоматизированного проектирования для условий шахты «Молодежная» Донского ГОКа. Отчет о НИР/МГИ. Рук. Воробьев А.Н. № ПС-1-167. М., 1990, 51 с.

99. Распределение напряжений в породных массивах. Г.А. Крупен-ников, Н.А. Филатов, Б.З. Амусин, В.М. Барковсий. М., Недра, 1972, 144 с.

100. Расчетно-теоретический справочник проектировщика. Под ред. А. А. Уманского. М., Госстройиздат, 1960, 1040 с.

101. Ревуженко А.Ф., Стажевский С.Б., Шемякин Е.И. Новые методы расчета нагрузок на крепи. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1976, № 3, с. 21-40.

102. Рекомендации по расчету смещений контура и нагрузок на крепь горных выработок по экспериментальным показателям деформирования пород за пределом прочности. М., ВНИМИ, 1982, 36 с.

103. Родин Н.В. Снимаемая нагрузка и горное давление. Сб. Исследование горного давления. Госгортеиздат, 1960.

104. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи (ВНИМИ, ВНИИОМШС при Минуглепроме СССР). М., Строиздат, 1983, 272 с.

105. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород. М., Углетехиздат, 1954.

106. Руппенейт К.В., Гомес И., Кислер JI.H. К вопросу о разработке инженерной теории давления горных пород на крепь выработок. В кн.: Вопросы горного давления. Вып. 13 Сиб. отд. ин-та горного дела АН СССР. Новосибирск, 1983, с 35-39.

107. Рыжков Ю.А., Егоров П.В., Писляков Б.Г. Комбинированная крепь горных выработок большого сечения. Крепление, поддерживание и охрана горных выработок. Новосибирск, 1983, с. 35-39.

108. Савин Г.Н. Распределение напряжений вокруг отверстий. М., Наука, 1968.

109. Сажин B.C. Упругопластическое распределение напряжений вокруг горных выработок различного очертания. М., Наука, 1968, 93 с.

110. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М., Наука, 1967, 345 с.

111. Сечения основных горных выработок. Основные размеры ГОСТ 21152-72.М., Изд-во стандартов, 1976.

112. Слесарев В.Д. Механика горных пород. М., Углетехиздат, 1948, 183 с.

113. Сопротивление материалов. Г.С. Писаренко и др. Под ред. Г.С. Писаренко. Киев, ГИТЛ УССР, 1963, 791 с.

114. А.С. СССР 1803142. Способ определения нагрузки на крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, В.Н. Шашкин, B.C. Болки-сев, В.Е. Боликов, Л.Н. Жеребко, М.Ш. Куракбаев. Бюл. № 20, 1993.

115. А.С. СССР 1778311. Способ крепления горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев. Бюл. № 44, 1992.

116. А.С. СССР 1723333. Способ крепления горной выработки. Авторы: Воробьев А.Н., Коптилов С.П., Котенев В.И., Попов B.JI. Бюл. № 12, 1992.

117. А.С. СССР 1504345. Способ возведения крепи горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, И.В. Нестеренко, А.И. Гришин, В.И. Мель-ничук, В.Д. Гущина. Бюл. № 32, 1989.

118. А.С. СССР 178666272. Способ крепления горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, И.Г. Косков, В.П. Друцко, М.Д. Чорнокозин-ский, И.Г. Рыбкин, В.П. Голощапов. Бюл. № 52, 1992.

119. А.С. СССР 1682579. Способ сооружения обделки тоннеля и устройство для его осуществления. Авторы: Субботин В.А., Субботин М.А., Воробьев А.Н. Бюл. № 37, 1991.

120. Стажевский С.Б. К выбору формы и креплению выработок. Физ.-техн. пробл. разраб. полезн. ископ., 1986, № 5.

121. СНиП П-94-80. Подземные горные выработки. Нормы проектирования. М., Стройиздат, 1981. 85 с.

122. СНиП П-23-81. Стальные конструкции Госстрой СССР. М., ЦНТП Госстроя СССР, 1990,96 с.

123. Талобр Ж. Механика горных пород. М., Госгортехиздат, 1960.

124. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок. Турчанинов И.А., Марков Г.А., Иванов В.И., Козырев А.А. Л., Наука, 1978, 256 с.

125. Турчанинов И.А., Иофис М.А. Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. JL, Недра, 1977.

126. Унифицированные типовые сечения горных выработок. Т.1. Сечения выработок, закрепленных металлической арочной крепью из взаимозаменяемого шахтного профиля при откате грузов в вагонетках емкостью 1-4 м3. Киев, изд-во Буд1вельник, 1971,415 с.

127. Уоллес К. Распределение напряжений вокруг подземных выработок. Упругие решения. В кн.: Введение в механику скальных пород. М., Мир, 1983.

128. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М., Недра, 1987,221 с.

129. Феннер Р. Исследование горного давления. В. кн.: Вопросы теории горного давления. М., Госгортехиздат, 1961, с. 5-59.

130. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М., Недра, 1976, 272 с.

131. Хаимова Малькова Р.И. О влиянии коэффициента бокового распора. Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского, XXII, Госгортехиздат, 1963, с. 64-71.

132. Цимбаревич П.М. Механика горных пород. М., Углетехиздат, 1948, 184 с.

133. Черепанов Г.П. Некоторые вопросы разрушения хрупких пород при сжатии. В кн. Проблемы механики горных пород. Алма-Ата, 1966, с. 433-400.

134. Черняк И.Л. Теоретические и экспериментальные исследования устойчивости капитальных и подготовительных выработок. Дисс. на соск. уч. степени д-ра техн. наук. М., МГИ, 1966.

135. Черняк И.Л., Кузьмич О.Ю. Влияние движущегося забоя горной выработки на деформирование окружающих пород. М., Шахтное строительство, 1990, № 12, с. 4-6.

136. Широков А.П., Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок. 2-е изд. перераб. и доп. М., Недра, 1988, 214 с.

137. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М., Мир, 1982.

138. Шуплецов Ю.П. Оценка модуля деформации скального массива по результатам шахтных измерений. Физ.-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. № 1, 1990, с. 28-31.

139. Шпрут Ф. Металлическая крепь подготовительных выработок. Пер. с нем. М., Учпедиздат, 1958, 236 с.

140. Энгель Ф.С., Компанец В.Ф., Сытник А.А. Новые специальные профили для крепей горных выработок. Шахтное строительство,1988, № 10, с. 15-17.

141. Патент РФ № 2065966. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев, Б.И. Федунец, К.Л. Тихомиров. Бюл. № 24, 1996.

142. А.С. СССР № 1506128. Крепь горной выработки. Авторы: А.Н. Воробьев , И.В. Нестеренко, А.Г. Жемаков, JT.H. Хрещик. Бюл. №38,1989.

143. Правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений. М., 1996.