автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Особенности работы и рациональные параметры армополимерной анкерной крепи в многолетнемерзлых горных породах

На правах рукописи

Кычкнн Николай Леонидович

Особенности работы и рациональные параметры армополимерной анкерной крепи в многолетнемерзлых горных породах

Специальность: 05.15.11 - "Физические процессы горного производства"

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель, проф., яокт. техн.наук Изаксон В. 10.

Якутск, 1998

Работа выполнена в Институте Горного Дела Севера Сибирского отделения АН Российской Федерации.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Изаксон В.Ю. .

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Потемкин C.B.

кандидат технических наук Цьосин А.И.

Ведущее предприятие - Производственное объединение

"Приморзолото"

Защита диссертации состоится "_18_" июня 1998 года в _13-00_ часов на заседании специализированного совета Д.063.55.02 по защите диссертаций на соискание ученой стелят кандидата технических наук при Московской государственной геологоразведочной академии им. Сер го Оржжоннкидзе по адресу. 117873, Москва, ГСП-7 В-845, ул. Михлузсо-Махлая, д. 23, аул 6-87.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТА им. Серго Орджоникидзе.

Автореферат разослан " /мая 1998 года.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Планы развития горнодобывающей промышленности России на ближайшую и отдаленную перспективу в значительной степени связаны с освоением Сибири и Дальнего Востока. Большие задачи по обеспечению высоких темпов развития ставятся перед золотодобывающей и оловодобывающей промышленностью на базе освоения передовой технологии, применения новой техники и внедрения в практику достижений горной науки.

Ориентация на комплексное использование сырьевых ресурсов, развитие безотходных технологий, а также на сохранение земной поверхности от влияния горных работ при разработке месторождении полезных ископаемых, находящихся в зоне распространения многолетней мерзлоты, предопределяет необходимость увеличения обьемов добычи полезных ископаемых подземным способом. При этом возрастают объемы проведения подземных горных выработок, поэтому вопросы, связанные с рациональным креплением и поддержанием горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, приобретают значительный интерес и весьма актуальны.

Использование металлических н деревянных крепей для поддержания горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, связано с высокой материалоемкостью, значительной трудоемкостью , трудностью механизированной установки и большими потерями полезного сечения выработок. Кроме того, крепление мерзлых пород, обладающих высокой устойчивостью, крепями большой несущей способности во многих случаях нецелесообразно.

Широкое использование в последнее время самоходного оборудования при разработке россыпных и рудных месторождений Северо-Востока предъявляет к подземным горным выработкам требование обеспечения свободного маневрирования и перемещения самоходной буровой, погрузо-досгавочноа и другой техники, что в свою очередь требует применения бесстоечных крепей, не загромождающих горные выработки.

Известно, что одним из направлений снижения затрат на крепление горных выработок, позволяющим повысить технико-экономические показатели разработки россыпных месторождений, является внедрение анкерной крепи. Поэтому диссертационная работа посвящена изучению явлений, возникающих в процессе управления кровлей при подземной разработке россыпных месторождений в многолетяемерзлых горных породах, установлению работоспособности армо-полимерной анкерной крепи в мерзлых дисперсных породах и разработке рекомендаций по ее эффективному применению при разработке россыпных месторождений Северо-Востока.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР ИГД Севера Сибирского отделения Академии Наук Российской Федерации.

Целью работы является повышение эффективности способов управления кровлей при подземной разработке многолетнемерзлых россыпных месторождений за счет применения армополимсрной анкерной крепи.

Идея работы заключается в изучении и учете закономерностей взаимодействия армополимерной анкерной крепи с многолетнемерзлыми породами с целью повышения надежности и снижения затрат при креплении горных выработок.

Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач:

- изучение явлений, возникающих в процессе управления кровлей при подземной разработке россыпных месторождений в многолетнемерзлых породах;

- определение возможности применения и оценка работоспособности анкерной крепи при разработке россыпного месторождения с закладкой выработанного пространства;

- оценка несущей способности анкеров с различными коэффициентами теплопроводности при их тепловом взаимодействии с многолетнемерзлыми породами;

- совершенствование методики проведения лабораторных исследований закрепления стержней анкера быстротвердеющими химическими составами в моделях с отрицательной температурой;

- выбор химического состава твердеющей смолы и установление закономерности взаимодействия смолы с массивом горных пород;

- разработка практических рекомендаций по технологии крепления горных выработок россыпных шахт армополимерными анкерами.

Методы исследований включали:

- анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследовании в области анкерного креплення горных выработок при разработке россыпных месторождении;

- аналитические исследования теплового взаимодействия анкеров с вмещающими многолетнемерзлыми породами и напряженно-деформированного состояния мерзлого массива в призабойной зоне;

- лабораторные исследования и полупромышленные эксперименты по изучению работоспособности армополимерной анкерной крепи в мерзлых дисперсных породах;

- математическое моделирование процессов, происходящих в горных породах при управлении кровлей закладкой выработанного пространства и армополимерной крепью.

Научные положения, выносимые на защиту: теоретически обоснована техническая возможность и технико-экономическая целесообразность крепление горных выработок при разработке россыпных месторождений армополимерной крепыо с минимальным коэффициентом теплопроводности стержня анкера;

- установлено увеличение несущей способности армополимерной крепи при креплении мерзлых дисперсных пород за счет внедрения закрепляющего состава за контур скважины;

- установлена зависимость изменения параметров анкерной крепи от величины напряженного-деформированного состояния вмещающих горных пород при бесце-ликовой отработке с закладкой выработанного пространства;

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- результатами лабораторных исследований прочностных характеристик армополимерной крепи с закрепляющим составом при отрицательных температурах;

- теоретическими исследованиями методами конечного элемента и конечных разностей;

- производственными испытаниями в условиях россыпного месторождения шахты "Золотой Амбарный" ПО Приморзолото'.'

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые решена задача о теплопроводящем стержне в массиве горных пород;

2. Установлен факт расширения шпура во время реакции отвердення закрепляющей смеси, что дает значительный запас прочности анкера по сравнению со значением, подсчитанным с учетом только адгезии.

Практическая ценность работы состоит:

- в обосновании эффективности и работоспособности армополимерной анкерной крепи в многолетнемерзлых породах;

- в создании методики выбора технологических схем крепления горных выработок россыпных шахт армополимерной анкерной крепыо;

- в разработке номограмм для определения параметров крепления при бесце-ликовой отработке россыпных шахт с закладкой выработанного пространства армополимерной анкерной крепью;

- в создании технических средств н разработке оригинальных технических решений в области анкерного крепления.

Внедрение результатов исследований осуществлено на россыпной шахте "Золотой Амбарный" ПО"Приморзолото'.'

Личный вклад автора заключается:

- в постановке проблемы крепления горных выработок в многолетней мерзлоте теплонепроводящими анкерами;

в разработке методики эксперимента и проведении лабораторных исследований по закреплению анкеров быстротвердеющим составом на моделях с отрицательными температурами;

- в организации и проведении натурного эксперимента по измерению несущей способности крепи;

в постановке задач и анализе результатов вычислительного эксперимента

МКЭ и МКР;: i

в разработке методики выбора оптимальных параметров крепления горных выработок россыпных шахт армополимернон анкерной крепью.

Апробация работы.

Основные результаты исследований и отдельные положения диссертационной работы рассматривались и получили одобрение на научных заседаниях и семинарах в институтах ИГДС СО РАН, ВНИИ-I, Якутннпроалмаз, на научно-технических Советах производственных объединений Северовостокзолото и .Якутзолото, на VII республиканской научно-практической конференции, Якутск, 1988г.

Публикации. По вопросам диссертации опубликовано 4 статьи, получено 4 авторских свидетельства на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка литературы из 49 наименовании, 2-х приложений и содержит 123 страниц текста , отпечатанного на ПЭВМ, в том числе 47 рисунков, 12 таблиц.

Перечень условных обозначений па страницах автореферата: w - влажность, доли ед., Т0 -температура образцов, °С, t - время, мин, te - адгезионная прочность, МПа. Остальные обозначения даются в тексте.

Содержание диссертации

В связи со специфическим характером свойств многолетнемерзлых горных пород поддержание горных выработок в них связано с рядом особенностей, что нашло отражение в многочисленных исследованиях как отечественных, так и зарубежных ученых.

Применению анкерной крепи в обычных условиях посвящен ряд исследований, в том числе и применительно к условиям многолетней мерзлоты, однако эта технология крепления горных выработок широкого применения на шахтах Севера не нашла. Анализ научно-технических публикаций позволил сформулировать цели и задачи исследования и показал,

что неудача предыдущих попыток использования анкерной крепи в условиях многолетнемерзлых россыпей, вызывалась тем, что применялись металлические анкеры с замковым креплением при положительном тепловом режиме шахтного воздуха. Это приводило к тому, что поступление тепла по стержню анкера и зазору между стенками шпура и стержня анкера вызывало протаивание пород в 'районе замка и уменьшение несущей способности крепи.

Поэтому было решено применить нетеплопроводящий стержень из стекловолокна с полимерным огвердителем. Необходимо было также установить произойдет ли затвердение химического состава при отрицательных температурах с достаточной несущей способностью.

Для решения этих вопросов были проведены лабораторные исследования, задачами которого являлись:

1. Изучение взаимодействия закрепляющего состава со стенками скважины, включающее:

определение зависимости изменения температурных полей вокруг цилиндрической полости в мерзлом тонкодисперсном массиве с течением времени; - определение характера взаимодействия закрепляющего состава с мерзлым тонкодисперсным материалом;

2. Определение зависимости времени затвердения закрепляющего состава от температуры мерзлой породы.

3. Исследование зависимости величины адгезионной прочности закрепляющего состава со стенками скважины и анкером от изменения температуры массива, влажности массива, величины кольцевого зазора между стержнем анкера и стенками скважины.

. Проанализировав экспериментальные данные, имеющиеся по этому вопросу ( йн-т ВНИИГндроуголь, ИГД нм.А.А.Скочинского и др.), были проведены экспериментальные исследования в лабораторных условиях для тонкодисперсных горных пород, которые являются предельно неустойчивыми для анкерной крепи.

Образцы для исследования температурных полей имели форму куба с гранью 150 мм, цилиндрическим отверстием диаметром 42 мм и тремя отверстиями для термопар, расположенными на контакте шпур-порода ("ШI) и через 5 и 30 мм от контакта ( соответственно ТН2 и ТМЗ ). В качестве закрепляющего состава использовалась смола СФЖ-3032 Д с отверднтелем ( смесь кислот) к наполнителем (песок).

Образец с тремя термопарами устанавливался в холодильную камеру. С помощью прибора КСП производилась регистрация температуры воздуха в камере и темературы образца.

Эксперимент начинался при равенстве показателей всех трех термопар. Время начала эксперимента фиксировалось на графическом листе КСП. Открыв крышку холодильной камеры и продолжая регистрацию температуры при помощи КСП, в цилиндрическую полость заливался компонент закрепляющего состава и размешивался в течении 50 - 60 с электродрелью. После чего крышка холодильной камеры закрывалась и дополнительно теплоизолировалась. Для предотвращения влияния теплого воздуха все операции производились как можно быстрее. Запись показателен продолжалась до стабилизации температуры термопар с температурой холодильной камеры. Время окончания эксперимента фиксировалось на графическом листе прибора .Типичная диаграмма зависимости температур при \¥= 0,1 и Т = -4° С по времени приведена на рис.1.

Параметры для других значений температуры приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры рис.1 для разных температур образца ( время в мин.)

То 1стаб Ьт в Т 1 тах

-4 40 12,8 20

-6 32 13,2 20

- 8 26 16,2 19,6

- 10 24 20,6 19,0

Для определения адгезионной прочности использовались образцы тех же размеров без термопар и с коаксиалько вставленным в камеру отрезком стекло- волокнистого стержня. После затвердевания в холодильной камере образцы устанавливались на площадку гидравлического пресса и нагружались до разрушения.

Полученные результаты представлены на рис. 2, 3, 4. Для рассмотрения формы границы затвердевшей смолы с породой изготовлялись специальные образцы, которые затем распиливались инструментальной пилой вдоль оси стержня. Некоторые результаты представлены на рис 5. Результаты экспериментов показывают:

а) с уменьшением температуры время затвердения смол увеличивается и уменьшается их прочность. Однако, и при затвердении при отрицательной температуре удается достичь удовлетворительной прочности закрепления анкера.

б) в верхней части цилиндрической полости па ее стенке образуется каверна, заполненная затвердевшей смолой. Изменение диаметра каверны зависит от влажности: на 30 - 40 % при \у=0.1 и на 30 - 60% при %у=0.3. Размер каверны по вертикали - 50-60% от вертикального размера контакта смола - порода .

в) с увеличением температуры адгезионная прочность возрастает, рассеяние данных относительно среднего значения не изменяется заметно.

г) адгезионная прочность, оставаясь практически постоянной в интepвaлeJ влажности 0.1 - 0.2, резко уменьшается при увеличении влажности до 0.3. Происходит н рост рассеяния данных вокруг среднего значения. Однако и в этом случае величина адгезионной прочности остается приемлемой: при длине шпура 1м и диаметре 42 мм несущая способность анкера при адгезионной прочности Тс = 0,2 М Па составила 26.4Кн.

Ттах

Рис.

О 10 20 30 40

Время выдержки образца , ^ мин Зависимость изменения температуры образца от времени

7- I

0 ж

5 1

а. ■

с I к <

СЧ

1 I

о

сл (и и Ч

С

к

[ 1 ) р

с г *—" ( г ( ) |

1

>

- и -а -6 -4

Температура образца, То, °С Рис. 2. Изменение адгезионной прочности в зависимости от температуры образца

5 7

Зазор, мм

Рис. 3. Изменение адгезионной прочности в зависимости от толщины кольцевого зазора

Ь

о а ао о.

с «

«

ас а: о к

Влажность образца, w, доли ед.

Рис. 4. Изменение адгезионной прочности в зависимости от влажности образца Т = - 8°С

Рис. 5. Каверны, образующиеся при затвердевании состава (То = -

4°С)

а) XV = 0,1, б)\У = 0,3 1-смола; 2 - образец

д) с увеличением зазора адгезия возрастает, а рассеяние - уменьшается. По нашему мнению причинами этого является: щ

при малой величине зазора смесь не заполняет его целиком, поскольку она при отрицательной температуре имеет низкую вязкость;

количество реагирующей смеси при малых зазорах невелико, что не дает возможности образования каверн по механизму, иллюстрируемому рис.5.

Этим объясняется и большая величина рассеяния при малых зазорах - велико влияние случайных факторов.

В табл.2 приведены расчетные значения несущей способности анкера длиной 1 м .

Таблица 2

Расчетные значения несущей способности армополимерного анкера, кН

Адгезионная прочность, МПа Диаметр шпура, мм

30 36 42

0,50 47,1 56,5 66,0

1,00 94,2 113,1 131,9

1,50 141,4 169.6 197,9

2,00 188,5 226,2 263,9

2,50 235,6 282,7 329,9

3,00 282,7 339,3 395,8

3,50 329,9 . 395,8 461,8

4,00 377,0 452,4 527,8

С целью проверки результатов лабораторных исследований было решено провести промышленный эксперимент на россыпной шахте "Золотой Амбарный" ПО' Приморзолото',' где армополимерными анкерами конструкции ИГД им. им.А.А.Скочинского было закреплено сопряжение главного ствола с рассечкой N 14 и сопряжение откаточного штрека с рассечками N 10, 3 и 4. Применялся анкерный стержень диаметром 20 мм, длиной 1.5 м при диаметре шпура 42 мм. Анкер снабжен концевой металлической втулкой, на

которую навинчивается ганка, прижимающая затяжку к кровле. Закрепляющий компонент помещался в полиэтиленовую ампулу, куда в стеклянной ампуле помещался также отвердитель. Было установлено 120 анкеров по сетке 1.5 х 1.5 м с затяжкой кровли сеткой "Рабица".

После выстонкн в течение 9 мес. были проведены пробные выдергивания анкеров прибором ПКА-ЗМ конструкции КузНИУИ, было испытано 10 анкеров.

Результаты сделанных при этом замеров приведены в табл.3.

Таблица 3

Усилие разрушения анкера при выдергивании

Номера анкеров 1 2 3 4 5 6 1 8 9 10

Показание прибора , кН 65 84 93 75 89 п 69 84 92 101

Во бссх случаях при таких нагрузках происходило извлечение концевой металлической втулки из полимерного стержня, сам стержень оставался в шпуре. Это говорит о том, что прочность закрепления стержня в шпуре значительно больше приведенных цифр. Статистическая обработка этих данных дала среднее 'значение разрушающей силы, равной 82.5 Кн при средне-квадратическом отклонении 10.6 Кн.

Россыпные шахты начали отрабатываться столбовыми системами разработки при круглогодичной работе и возникли проблемы поддержания призабойного пространства. Для решения задачи управления кровлей нами был применен метод математического моделирования. Анализ этого вопроса проводился при помощи упругой модели. Понимая, что упругая модель не описывает полностью характер взаимодействия массива горных пород с закладкой и для детальной проработки этого вопроса требуется реологическая модель, полагаем, что основные особенности напряженного состояния призабойной зоны удастся установить с помощью упругой модели, поскольку: - известно, что для материалов, ползучесть которых подчиняется линейному закону, в случае односвязных областей напряженное состояние с

течением времени не изменяется, в силу чего при анализе тензора напряжений можно пользоваться упругой моделью, введя в нее те особенности, которые возникают при реологическом деформировании в наиболее характерное время;

- компрессионная кривая закладочного материала демонстрирует возрастание модуля деформаций по мере нарастания деформаций. С другой стороны, опускание кровли увеличивается при удалении от забоя, поэтому закладка упругой модели должна моделироваться средой, модуль упругости которой увеличивается при удалении от забоя.

Поэтому моделировалась многолетнемерзлая монолитная кровля при горизонталь ном залегании продуктивного пласта при следующих условиях:

- глубина разработки Н = 30, 50, 80 м;

- ширина прнзабойного пространства Ь = б, 12 м;

- мощность продуктивного пласта - 2 м;

- рельеф равнинный;

- объемный вес вмещающих пород - 0.018 МПа/мг;

- отношения модулей упругости закладки м вмещающих пород 0.3, 0.6 и 1.0 па участках длиной соответственно б, 18 и 50 м.

Для сравнения в тех же условиях моделировалась очистная выработка без закладки.

Расчет компонент тензора напряжений производился методом конечного элемента в условиях плоской деформации. В центре каждого элемента вычисляются напряжения ох , ау , т*у , ошах , <тпш и угол, который напряжения отах или атт составляют с осыо х.

Интерпретация результатов вычислительных экспериментов производилась путем нахождения условных зон разрушения и оценки опасности этих зон для ведения горных работ.

Для нахождения условных зон разрушения условие разрушения запишется в следующем виде: дл

-. отрывом : ошах > С ; ( 1 )

- сдвигом при Стпт < 0 по теории прочности Мора :

( сттах + ) + + + 2С <^С|> ) ЯШф > 0 , ( 2 )

или

I

--------[(сгтах - стт!л ) + (а„„х + стт;п )] 5ШФ > Сил ( 3 )

2 сскч>

дл

В этих формулах СТ^ - длительный предел прочности на растяжение,

Сдл - длительный коэффициент сцепления. Назовем левую часть выражений ( I ) и ( 3 ) "эффективное напряжение"

I м

и обозначим соответственно СТ эф и Оэф -

Правая часть выражений представляет механическую характеристику, выражающую прочность при разрушении данного типа.

В терминах метода расчета на прочность по предельным состояниям эта величина носит название нормативного сопротивления (Км).

Обобщенное условие разрушения для всех типов кровель будет иметь

вид:

О эф > Ян (4)

Разделим левую и правую части на у Н

а 5ф Ян

-------- > ------------(5)

у Н

Для получения расчетного выражения в правую часть вводятся коэффициенты запаса, а знак "больше" заменяется на знак "больше или равно" :

(7 эф mkR.ii

--------- > ---------- (6)

уН пун где т - коэффициент условия работы; к - коэффициент однородности; п - коэффициент перегрузки. На основе построенной математической модели был выполнен массовый

вычислительный эксперимент, анализ результатов которого позволяет утверждать, что:

- характер распределения напряжений в кровле выработки для разных вариантов идентичен, различия только количественные;

- величина СУ эф пропорциональна глубине; ■

- условия поддержания призабойной зоны без закладки неблагоприятны: высок уровень эффективных напряжений сдвига СЬф, зона растяжения распространена и в глубь кровли и в направлении от забоя. Характер напряженного состояния (наклон главных напряжений и их соотношение в напряженных точках) свидетельствует о консолеподобном поведении кровли. Ясно, что в этих условиях поддержание призабойной зоны невозможно без призабойной крепи высокой несущей способности;

■

- применение закладки уменьшает уровень Оэф (при Ь= 12м- в 1.7 раза, при

Ь=6м-в2.15 раза), уменьшаются размеры зоны растяжения (при Ь = 12м - в 2 раза, при |1=6м - в 4 раза).

Характер напряженного состояния балкоподобен. Имеется возможность поддерживать призабойную зону крепями ограждающего ( в частности, бесстоечного) типа.

- при применении закладки напряженное состояние имеет следующую характерную особенность: в кровле призабойного пространства образуется зона с отрицательными значениями эффективного напряжения при расчете на сдвиг

и

а эф , т е- зона, в которой условие разрушения (3) не выполняется даже и

при отсутствии прочности на сдвиг, а разрушенная зона локализуется.

Обработав результаты вычислительного эксперимента нами построены номограммы, позволяющие расчитывать параметры анкерной крепи призабойного пространства россыпной шахты, где свойства армополимерного анкера благоприятны для экономии трудозатрат на его извлечение, поскольку наличие обрезков анкеров в руде не мешают дальнейшему производственному процессу.

Ранее в работе отмечалось, что наличие в шпуре теплопроводящего металлического стержня может изменить тепловой режим вмещающих горных пород за счет передачи тепла вглубь.

Для определения особенностей работы металлической анкерной крепи в многолетиемерзлых горных породах нами построена математическая модель и алгоритм расчета задачи теплового взаимодействия анкера с вмещающей многолетнсмсрзлой горной породой. Для модели нами принята горизонтальная горная выработка, пройденная в песчаниках, с температурой массива - 2° С и температурой воздуха, проходящего по выработке, +5° С.

Процесс теплового взаимодействия анкерной крепи с вмещающим массивом описывается системой уравнений: .

с(и)

к ( и ) -

с!1 (1 и

с!г

I Л \ с!и

--^ гк(и) —

г Лг (_ с!г

с! и

= О, к ( и ) — ах

с!х

к(и)

(X, г, I) 6 (3-,

г = О Я = г

= о ( и - Т, ). к ( и ) -

йх

х = 0

и (х, г, 0 )

аи

к(и)-

<1х

и0 (x, г), (i, г| еС,

(7)

I Р V/ -

-, (X, Г. О € {фу (X, Г, о},

и = Чф , (х, г, I) е [фу (х, г, I)}

а и

а

аи

+

0. 1 > о

X = 0

с]Ф

Здесь:

с(и) =

(сР)ст, г < Ы,. х<

(с/\, , И, <г 2 ы2, х< (сР)т ,и > иф ; в осташьк (сР)^, и < иф.

к(и) = <

г Й N . , X < N . ; 1 4

N 1 < г < N 2

вз

в о сталь н ых

х < N . ; 4

, и < и

и > и

Ф '

с т

X

Алгоритм счета. Система уравнений (7) приводится к системе квазилинейных уравнений со сглаженными коэффициентами, после чего по методу суммарной аппроксимации система раделяется на две одномерные задачи.

По направлению х при каждом фиксировании г е( 0, II ) решается задача:

Б 5 + 1

Р У

- 5 5 + 1

'о Р у 0

3 + 1

. (X. I) е ;

1 0 I

.5 5 + 1

Ь_ ?„ У

5 5+1

I О

5 5 + 1

- а(Уп - Т ). « 6 ;

(8

I п 1

= а„ У

х п 1

У(х. 0) = и (х), х е .У/ .

0 ■ Ь

По направлению г при каждом фиксировании хе (0, Ь) решается задача:

I Б 5 + I

г Р - = (г а У ) . (г. I) е V/ 1 г г 1и

5 5+1 5 5 + 1

Ь г Р У = а г У . ( € \¥ : (9)

0 10 I 1 х 0 т

I 1

.55+1 5 5 + 1 Л

Ь г Р У =- а г У ; У(г, О) = У(х, г), г е V/

п п п 10 п " г п 1 ¡1

I 1

Системы уравнений (8) и (9) решаются методом потоковой прогонки, так как при решении таких систем с условиями сопряжения на границах и сильно меняющимися коэффициентами обычной прогонкой происходит значительная потеря точности. Комплексы Р и а определяются следующим образом:

(с />)„ .г < к,:

^ {(с/Ост + (с/Овз } г =

(ср\5 . Ы, < г < м2 . х 5 Ы4 : - {(с?)ц + с(и) г = М2

(си+с т)р

У, - и , ^ Д; восталыпх

мп , I Ф

2 &

/У - и / I Ф

+ I /-к* I - - /Д.

/ У. - и / < л; (с/') . У, - и. г - д.

I Ф ч /тп 1 ф

X . с т г 2 V 2

X . вз N 1 < г < Ы2 .

X мп . У 1 • и < л: Ф

X м + X м X + X м т

+

2 2 Д

X тп . У ■ 1 ■ и, г - д. Ф

X + X ). г = N : х £ N < ст вз / . 1 4

+ X (". г = N.

вое тальи ых

/У - и / < Д. 1 А

Некоторые результаты расчета приведены на рис.6. По результатам расчета можно сделать следующие выводы: 1. Теплота, передаваемая по металлическому стержню анкера, и теплый воздух, проникающий в зазор между анкером и стенками скважины, вызывают протаивание пород по всей длине анкера, а не только в замковой части;

2. Протаивание мерзлой породы в окрестности металлического анкера происходит значительно быстрее образования вокруг выработки ореола протаивания.

Рис. 6. Распределение температуры массива горных пород вокруг анкера в момент времени X = 720 ч.

В последней разделе работы приводятся рекомендации по практическому применению армополимерных анкеров и по расчету их прочности, который состоит из расчета несущей способности контурного и глубинного замков и расчета полимерного стержня. Поскольку контурный замок полностью готовится в заводских условиях и его несущая способность дается в характеристике крепи, то расчет его производится только для глубинного замка. Остальные расчеты производятся заводом-изготовителем или научно-исследовательским институтом в разовом порядке при изменении технологии изготовления или параметров анкеров.

При расчете глубинного замка определяется:

- усилие для извлечения стержня из закрепляющей смеси;

- усилие извлечения стержня с закрепляющим составом из шпура.

При расчете параметров полимерной анкерной крепи, при ее практическом применении, максимальная иссушая способность анкера определяется наименьшим значением нагрузки согласно расчету. Приведены расчетные формулы и приведен пример расчета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в связи с увеличением объемов горных выработок, пройденных в мпоголетнемерзлых породах, возрастает необходимость повышения эффективности управления кровлей за счет сокращения времени крепления и увеличения надежности крепей при положительном и знакопеременном тепловых режимах в горных выработках.

При всех своих положительных свойствах металлическая анкерная крепь, устанавливаемая в многолетнемерзлых породах, не отвечает требованиям надежности эксплуатации закрепленных выработок. Вокруг металлического анкера за счет его большой теплопроводности и наличия зазора между стержнем анкера и стенками скважины происходит образование ореола протаи-вания, в результате чего анкер теряет свою несущую способность.

В диссертационной работе задача повышения надежности и увеличения скорости крепления горных выработок, создаваемых в многолетне-мерзлых горных породах, решается посредством применения низкотеплопроводной армополимерной анкерной крепи.

Основные научные и практические результаты, полученные при выполнении аналитических, лабораторных и полупромышленных исследований, заключаются в следующем:

1. Построена математическая модель и алгоритм расчета задачи теплового взаимодействия анкеров с вмещающими многолетнемерзлыми породами.

2. Установлено, что теплота, передаваемая металлическим анкером горным породам, за счет его большой теплопроводности и наличия зазора между стержнем анкера и стенками шпура, приводит к протаиванию боковых пород с образованием ореола протаивания, в результате чего анкер теряет свою несущую способность.

3. Для крепления горных выработок, пройденных в многолетнемерз-лых породах, предложено применять полимерные анкеры, закрепляемые с помощью быстротвердегащих химических составов, с низкими теплопроводящимн свойствами, что позволит предотвратить доступ тепла в породу от анкера и образование вокруг него ореола протаивания как за счет низких коэффициентов теплопроводности анкеров и закрепляющего состава, так и за счет ликвидации зазора между стенками шпура и стержнем анкера.

4. На основе исследования процесса взаимодействия закрепляющего состава с мерзлыми горными породами определены величины адгезионной прочности анкерной крепи в зависимости от температуры массива горных пород, их влажности, анкер-шпурового зазора.

5. Установлено, что прочность закрепления анкера составляет 6 - Ют, обеспечивая достаточную надежность крепления выработанного пространства.

6. Разработана научно обоснованная технология установки армополимерной анкерной крепи, обеспечивающая:

установку крепи сразу после обнажения контура выработки или через некоторое время, обусловленное технологией работ и физико-механическими свойствами пород, главным образом их устойчивостью; - установку анкера вручную или механизированным способом;

возможность осуществления постоянного контроля натяжения анкеров с помощью пружинных шайб Гровера, серийно изготавливаемых промышленностью;

- приближенный к практике расчет несущей способности армополлмерного анкера, поскольку расчет производится только для глубинного замка.

7. Разработана методика расчета основных параметров крепления выработанного пространства армополимерной анкерной крепью; при этом установлено, что:

максимальная несущая способность анкера определяется наименьшим значением нагрузки согласно расчета;

- расчет анкера производится только для глубинного замка, т.к. контурный замок изготавливается в заводских условиях и его несущая способность приводится в характеристике крепи;

- расчетная несущая способность армополимерных анкеров определяется для конкретных горно-геологических условий и при применении их в смешанной крепи должна составлять не менее Зт, а в качестве самостоятельной - не менее 5т.

8. Установлены недостатки армополимерной крепи и предложены пути их устранения:

- во время механизированной установки анкера при больших скоростях вращения электросверла ( более 600 об/мин) и малой разницы диаметров стержня и шпура происходит значительный нагрев закрепляющего состава.. С этим можно бороться, применяя тихоходные буровые машины;

- врем:я затвердения закрепляющего состава на основе смолы СФЖ-3032 при понижении температуры массива увеличивается; однако, при самых неблагоприятных условиях полученное значение адгезионной прочности 0.2 МПа позволяет иметь ариополимерную крепь достаточной несущей способности, увеличивая ее длину и диаметр.

9. Выполнено математическое моделирование напряженно-деформированного состояния мерзлого массива горных пород в условиях бесцеликовой разработки россыпных месторождений с закладкой выработанного пространства путем расчета компонент тензора напряжении методом конечного элемента в условиях плоской деформации.

10. Показано, что условия поддержания призабойной зоны неблагоприятны из-за высокого уровня напряжения сдвига (аэф ) и распределения зоны растяжения вглубь кровли и в направлении от забоя.

11. Аналитически определено, что применение закладки понижает сьф в 1,7 + 2,15 раза и уменьшает зону растяжения в 2 + 4 раза, что повышает надежность управления горным давлением.

12. Предложено в качестве эффективного средства предотвращения вывалов пород при бесцелнковой отработке россыпных месторождений комплексами самоходного оборудования с закладкой выработанного пространства обнаженную кровлю призабойной зоны закреплять армополимерной анкерной крепью.

13. Установлены параметры анкерироваиия, исходя из высоты возможного вывала, путем наложения условных зон разрушения сдвигом и растяжением.

14. Разработаны номограммы для определения нагрузки на приза-бойную крепь и определения глубины анкерироваиия.

15. Предложены технические решения, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения, которые позволяют повысить эффективность использования анкерной крепи.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Анализ напряженного состояния в стенке выработки, эксплуатирующейся в многолетней мерзлоте при отрицательном тепловом режиме. ВИНИТИ 22.04.85, N 2627-85. 18 с (соавтор Изаксон В.Ю.).

2. Исследование работоспособности закрепляющего состава на основе смолы СФЖ-3032 при отрицательных температурах. Якутск: тезисы УП Якутской республиканской научно-практической конференции МУиС, 1988. с 83-84.

3. Обоснование применения теплоизоляционных материалов для анкерной крепи горных выработок в многолетней мерзлоте. В сб."Физико-технические проблемы освоения месторождений Севера." Якутск, ЯГУ, 1989. с. 41-47 (соавт. Изаксон В.Ю., Петров Е.Е.).

4. Способ закрепления замка анкера. A.c. N 1546652, 1989, (соавт. Ковлеков И.И., Иудин М.М.).

5. Способ установки анкера в мерзлых породах. A.c. N1601382, 1989, (соавт. Изаксон В.Ю., Ковлеков И.И., Иудин М.М.).

6. Способ закрепления анкера. A.c. № 1578353, 1989 ( соавт. Суга-ренко Г.Г., Изаксон В.Ю., Петров Е.Е., Мамонов А.Ф.).

7. Определение параметров анкерной крепи прнзабойного пространства при разработке россыпного месторождения с закладкой. ФТПРПИ.К 6, 1989, (соавт. Петров Е.Е., Изаксон В.Ю., Сугарснко Г.Г.).

8. Ликер. A.C. N 1602434, 1989, ( Соавт. Иудин М.М., Ковлеков

И.И.).

российская академия наук

сибирское отделение институт горного дела севера

На правах рукописи

Горный инженер Кычкин Николай Леонидович

Особенности работы и рациональные параметры армополимерной анкерной крепи в многолетнемерзлых горных породах

Специальность: 05.15.11 - "Физические процессы горного

производства"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель, проф., докт.техн.наук Изаксон В.Ю.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение......................................................4

1. Анализ современного состояния крепления горных выработок

на россыпных шахтах Северо-Востока...............................8

1.1. Особенности поддержания горных выработок в многолетне-мерзлых породах..................................................8

1.2. Пути повышения устойчивости горных выработок зоны многолетней мерзлоты................................................14

1.3. Опыт крепления горных выработок анкерной крепью на

шахтах Северо-Востока............................................17

1.4. Цель и задачи исследований..................................27

Выводы к главе 1 ..............................................28

2. Исследование работоспособности анкерной крепи с закреплением быстротвердеющими химическими составами в мерзлых дисперсных породах..........................................................29

2.1. Методика проведения лабораторных исследований закрепления полимерных стержней быстротвердеющими химическими составами в моделях с отрицательной температурой...................29

2.1.1. Цель и задачи исследований.................................29

2.1.2. Теоретическое обоснование исследований......................29

2.1.3. Материалы и оборудование..................................35

2.1.4. Порядок проведения экспериментов...........................37

2.1.5. Техника безопасности при проведении экспериментов......51

2.2. Опытно-промышленный эксперимент по определению работоспособности армополимерной анкерной крепи на россыпной шахте "Золотой Амбарный"......................................51

Выводы к главе 2................................................56

3. Аналитические исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) мерзлого массива в условиях бесцеликовой разработки россыпного месторождения лавами с закладкой выработанного пространства сыпучим материалом........................58

3.1. Математическое моделирование НДС мерзлого массива при

закладке выработанного пространства................................58

3.2. Определение параметров анкерной крепи призабойного пространства при разработке россыпного месторождения с закладкой........................................................79

3.3. Аналитические исследования теплового взаимодействия анкера с вмещающим мерзлым массивом.......................................85

Выводы к главе 3................................................89

4. Рекомендации по практическому применению армополимерной анкерной крепи и разработка мероприятий по их эффективному использованию на россыпных шахтах Северо-Востока.................93

4.1. Технология установки армополимерных анкеров в россыпных шахтах...........................................................93

4.2. Методика расчета основных параметров полимерной

анкерной крепи для россыпных шахт..................................98

4.2.1. Обоснование параметров полимерной анкерной крепи...........98

4.2.2. Расчет полимерной анкерной крепи........................... 100

Выводы к главе 4.................................................107

Заключение......................................................109

Список литературы...............................................112

Приложение 1 ....................................................116

Приложение 2....................................................119

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Планы развития горнодобывающей промышленности России на ближайшую и отдаленную перспективу в значительной степени связаны с освоением Сибири и Дальнего Востока. Большие задачи по обеспечению высоких темпов развития ставятся перед золотодобывающей и оловодобывающей промышленностью на базе освоения передовой технологии, применения новой техники и внедрения в практику достижений горной науки.

Ориентация на комплексное использование сырьевых ресурсов, развитие безотходных технологий, а также на сохранение земной поверхности от влияния горных работ при разработке месторождений полезных ископаемых, находящихся в зоне распространения многолетней мерзлоты,

предопределяет необходимость увеличения обьемов добычи полезных ископаемых подземным способом. При этом возрастают объемы проведения подземных горных выработок, поэтому вопросы, связанные с рациональным креплением и поддержанием горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, приобретают значительный интерес и весьма актуальны.

Использование металлических и деревянных крепей для поддержания горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, связано с высокой материалоемкостью, значительной трудоемкостью, трудностью механизированной установки и большими потерями полезного сечения выработок. Кроме того, крепление мерзлых пород, обладающих высокой устойчивостью, крепями большой несущей способности во многих случаях нецелесообразно.

Широкое использование в последнее время самоходного оборудования при разработке россыпных и рудных месторождений Северо-Востока предъявляет к подземным горным выработкам требование обеспечения свободного маневрирования и перемещения самоходной буровой, погрузодоставочной и

другой техники, что в свою очередь требует применения безстоечных крепей, не загромождающих горные выработки.

Известно, что одним из направлений снижения затрат на крепление горных выработок, позволяющим повысить технико-экономические показатели разработки россыпных месторождений, является внедрение анкерной крепи. Поэтому диссертационная работа посвящена изучению явлений, возникающих в процессе управления кровлей при подземной разработке россыпных месторождений в многолетнемерзлых горных породах, установлению работоспособности армополимерной анкерной крепи в мерзлых дисперсных породах и разработке рекомендаций по ее эффективному применению при разработке россыпных месторождений Северо-Востока.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР ИГД Севера Сибирского отделения Российской Академии Наук.

Целью работы является повышение эффективности способов управления кровлей при подземной разработке многолетнемерзлых россыпных месторождений за счет применения армополимерной анкерной крепи.

Идея работы заключается в изучении и учете закономерностей взаимодействия армополимерной анкерной крепи с многолетнемерзлыми породами с целью повышения надежности и снижения затрат при креплении горных выработок.

Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач:

- изучение явлений, возникающих в процессе управления кровлей при подземной разработке россыпных месторождений в многолетнемерзлых породах;

- определение возможности применения и оценка работоспособности анкерной крепи при разработке россыпного месторождения с закладкой выработанного пространства;

- оценка несущей способности анкеров с различными коэффициентами теплопроводности при их тепловом взаимодействии с многолетнемерзлыми породами;

- совершенствование методики проведения лабораторных исследований закрепления стержней анкера быстротвердеющими химическими составами в моделях с отрицательной температурой;

выбор химического состава твердеющей смолы и установление закономерности взаимодействия смолы с массивом горных пород;

- разработка практических рекомендаций по технологии крепления горных выработок россыпных шахт армополимерными анкерами.

Методы исследований включали:

- анализ и обобщение результатов ранее выполненных исследований в области анкерного крепления горных выработок при разработке россыпных месторождений;

- аналитические исследования теплового взаимодействия анкеров с вмещающими многолетнемерзлыми породами и напряженно-деформированного состояния мерзлого массива в призабойной зоне;

- лабораторные исследования и полупромышленные эксперименты по изучению работоспособности армополимерной анкерной крепи в мерзлых дисперсных породах;

- математическое моделирование процессов, происходящих в горных породах при управлении кровлей закладкой выработанного пространства и армополимерной крепью.

- теоретически обоснована техническая возможность и технико-экономическая целесообразность крепление горных выработок при разработке россыпных месторождений армополимерной крепью с минимальным коэффициентом теплопроводности стержня анкера;

- установлено увеличение несущей способности армополимерной крепи при креплении мерзлых дисперсных пород за счет внедрения закрепляющего состава за контур скважины;

- установлена зависимость изменения параметров анкерной крепи от величины напряженного-деформированного состояния вмещающих горных пород при безцеликовой отработке с закладкой выработанного пространства;

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- результатами лабораторных исследований прочностных характеристик армополимерной крепи с закрепляющим составом при отрицательных температурах;

- теоретическими исследованиями методами конечного элемента и конечных разностей;

- производственными испытаниями в условиях россыпного месторождения шахты "Золотой Амбарный" ПО "Приморзолото".

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые решена задача о теплопроводящем стержне в массиве горных пород;

2. Установлен факт расширения шпура во время реакции отвердения закрепляющей смеси, что дает значительный запас прочности анкера по сравнению со значением, подсчитанным с учетом только адгезии;

Практическая ценность работы состоит:

- в обосновании эффективности и работоспособности армополимерной анкерной крепи в многолетнемерзлых породах;

- в создании методики выбора технологических схем крепления горных выработок россыпных шахт армополимерной анкерной крепью;

- в разработке номограмм для определения параметров крепления при бесце-ликовой отработке россыпных шахт с закладкой выработанного пространства армополимерной анкерной крепью;

- в создании технических средств и разработке оригинальных технических решений в области анкерного крепления.

Внедрение результатов исследований осуществлено на россыпной шахте "Золотой Амбарный" ПО "Приморзолото".

Личный вклад автора заключается:

- в постановке проблемы крепления горных выработок в многолетней мерзлоты теплонепроводящими анкерами;

- в разработке методики эксперимента и проведении лабораторных исследований по закреплению анкеров быстротвердеющим составом на моделях с отрицательными температурами;

- в организации и проведении натурного эксперимента по измерений несущей способности крепи;

-в постановке задач и анализе результатов вычислительного эксперимента МКЭ и МКР;

- в разработке методики выбора оптимальных параметров крепления горных выработок россыпных шахт армополимерной анкерной крепью.

Апробация работы.

Основные результаты исследований и отдельные положения диссертационной работы рассматривались и получили одобрение на научных заседаниях и семинарах в институтах ИГДС СО РАН, ВНИИ-1, Якутнипроалмаз, на научно-технических Советах производственных объединений Северовостокзолото и Якутзолото, на VII республиканской научно- практической конференции, Якутск, 1988г.

Публикации. По вопросам диссертации опубликовано 4 статьи, получено 4 авторских свидетельства на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 49 наименований, 2 приложений и содержит 123 страницы текста, отпечатанного на ПЭВМ, в том числе 47 рисунков, 11 таблиц.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА РОССЫПНЫХ ШАХТАХ СЕВЕРО-ВОСТОКА.

1.1. Особенности поддержания горных выработок в многолетнемерзлых породах.

Основной особенностью поддержания подземных горных выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, является зависимость их устойчивости от теплового режим, создаваемого в шахте. Сезонные климатические колебания температуры поступающего воздуха на шахты Северо-Востока вызывают охлаждение или оттаивание пород горного массива от-18 до +4°С зимой иот-2до+10°С летом, что приводит к повышению или понижению

их механической прочности.

Температура многолетнемерзлых горных пород в зависимости от района залегания колеблется от нуля до -18н-20°С, а в среднем до -8-И2°С. При этом прочность мерзлых пород также меняется в зависимости от количества льда (льдистости) и температуры пород. Так например, кратковременная прочность на сжатие аллювиальных отложений месторождений Индигирки при льдистости 7-9% меняется от 1,36 МПа при -1°С до 42,2 МПа при -18°С [21]. Изменение прочности мерзлых горных пород на растяжение и сжатие в зависимости от влажности и температуры приведены в таблице 1 (данные ИГДС СО РАН). В зимний период при низких температурах мерзлые породы достаточно устойчивы, что позволяет эксплуатировать вскрывающие и подготовительные выработки без крепления и вести очистные работы при значительных обнажениях кровли. В летний период в связи с поступлением в выработки

теплого воздуха происходит оттаивание мерзлых пород, уменьшается их механическая прочность и снижается устойчивость выработок.

Таблица 1.1

Изменение пределов прочности мерзлых горных пород в зависимости

от влажности и температуры ( по данным ИГД Севера)

Предел прочности ( МПа) на сжатие и

Породы Влажность, % растяжение при температуре град, по С *

- 1 -5 - 10

5 1,25(0,12) 2,23 (0,40) 3,01 (0,59)

10 1,96(0,32) 3,33 (0,66) 5,05 (0,93 )

Песок 15 3,40 (0,44) 5,44(1,01) 6,88 ( 1,34)

18-20 5,21 (0,62) 9,19(1,34) 10,87 ( 1,66)

5 1.3610.20) 2,49(0,31) 2,89 (0,49)

Супесь 10 3,22 (0,62) 6,64 (0,92) 7,49( 1,06)

17 5,19(0,77) 11,36 (1,52) 13,58 (2,23 )

20 2,55 (0,87) 7,84(1,92) 10,57(2,09)

Суглинок 30 4,18(1,23) 8,13(2,16) 12,13(2,23)

41 . 5,58(1,15) 10,03 (2,26) 13,31 (2,40)

70 6,83 (0,94) 12,09 ( 1,60) 14,37 (2,06)

20 2,05(0,55) 4,96(1,14) 6,41(2,0)

Глина 30 2,17(0,84) 5,63 ( 1,55) 7,65(2,11)

48 3,81(1,40) 8,32(2,16) 10,62 ( 2,50)

70 5,45(1,17) 10,56(1,40) 13,20(2,05)

* Примечание: в скобках приведены значения пределов прочности на растяжение

Под термином "тепловой режим" горной выработки понимается совокупность параметров шахтного воздуха (скорость, влажность) и естественной температуры пород, т.е. условий, определяющих интенсивность теплообмена на стенках выработок и, следовательно, температурное поле горных пород, вмещающих выработки [37].

Параметры теплового режима подземных горных выработок формируются в результате действия многих факторов, из которых наибольшее значение имеют [3, 31, 32]:

- климатическая и геокриологическая характеристики района работ (среднегодовая температура воздуха, амплитуда годовых колебаний температуры воздуха, температура пород);

- наличие или отсутствие калориферной установки или других средств кондиционирования воздуха;

- аэродинамические характеристики горных выработок;

- теплофизические свойства горных пород и их влажность;

- срок службы выработок.

Различают три типа тепловых режимов выработки:

- положительный, когда в течении всего срока службы температура воздуха выше 0°С;

- отрицательный, когда в течении всего срока службы температура воздуха ниже 0°С;

- знакопеременный - с сезонными изменениями знака температуры воздуха.

Следует различать два знакопеременных режима:

- с положительной среднегодовой температурой воздуха;

- с отрицательной среднегодовой температурой.

Тепловые поля в стенках выработок оказывают влияние на их устойчивость. Во-первых, при изменении температуры в горных породах возникают температурные напряжения, которые периодически изменяются вместе с температурой и создают предпосылки усталостного повреждения и разрушения горных пород. Во-вторых, оттаивание пород уменьшает их прочность и жесткость, а циклическое промерзание и оттаивание приводит к разрушению пород и при отсутствии нагрузки (термоусталость).

При отрицательном тепловом режиме температурные напряжения разгружают массив горных пород, тем самым создают благоприятные условия эксплуатации. Разрушение контура массива возможно в результате сублимации льда из пор и трещин пород, имеющих малую прочность в талом состоянии.

При положительном тепловом режиме температурные напряжения складываются с напряжениями гравитационной и тектонической природы и могут вызвать разрушения на контуре выработки. Кроме того, протаивание массива уменьшает прочность и жесткость большинства осадочных горных пород. Цикличный характер температурных напряжений может также оказывать влияние на прочность приконтурной части массива. На устойчивость выработок наиболее неблагоприятно действуют знакопеременные тепловые режимы. Во-первых, амплитуда переменной температурной составляющей наибольшая, во-вторых, добавляется новый фактор - термоусталостное разрушение пород.

Таким образом, при всех тепловых режимах, кроме отрицательного, вокруг выработки образуется зона разупрочненных или разрушенных пород, в результате чего устойчивость