После войны разработка теоретических и практических вопросов горного давления была сосредоточена в Донецком научно-исследовательском угольном институте (ДонУГИ). В эту работу включились Всесоюзный научно-исследовательский угольный институт (ВУГИ, впоследствии ИГД им. А. А. Скочинского), Всесоюзный научно-исследовательский маркшейдерский институт (ВНИМИ), Донецкий индустриальный институт (ДИИ, впоследствии политехнический ДПИ), Днепропетровский горный институт (ДГИ) и др. В эти годы для решения задач горного давления все более широкое развитие получают аналитические исследования, базирующиеся на методах теории упругости, теории пластичности, механики сыпучих, вязких и жидких тел и пр.
Эти исследования сосредоточены во ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, Сибирском отделении АН СССР, Институте горной механики АН УССР и др.
Аналитические методы направлены в целом на определение напряженно-деформационного состояния неоднородного породного массива, ослабленного горными выработками. Из частных практических задач, решаемых этим методом в настоящее время, следует отметить следующие: определение давления в вертикальных, штрекообразных и околоствольных выработках, определение наиболее допустимых пролетов потолочин камер, определение оптимальных размеров целиков различного назначения и их расчет на прочность, определение давления, передаваемого закладкой или замагазинированным полезным ископаемым, на крепь и ограждающие поверхности, установление напряженного состояния вокруг горных выработок и пласта угля, склонного к внезапным выбросам угля и газа и пр.
В связи с разнообразием расчетных схем, большой сложностью вычислений и нерешенностью ряда аналитических задач, в последние годы все чаще применяются комплексные исследования, сочетающие аналитические исследования с лабораторными и шахтными.
Большое место в аналитических исследованиях занимают задачи по определению напряженного состояния горных пород и давления на крепь штрекообразных выработок. Прежде всего следует остановиться на работах Г. Н. Савина, в которых исследованы случаи горизонтальной и вертикальной выработок в сплошном, упругом и изотропном массиве. Выведенные им формулы для определения давления на крепь учитывают расстояние выработки от земной поверхности, упругие свойства окружающих выработку горных пород, упругие свойства материала крепи и геометрические размеры крепи. Исследования Г. Н. Савина позволили также оценить влияние анизотропии горных пород на характер распределения напряжений вокруг выработок.
К. В. Руппенейт предложил оригинальный расчетный метод для определения параметров крепи. В его решениях, которые основываются на положениях теории упругости и теории пластичности, дается математическая интерпретация сложного механизма взаимодействия боковых пород с крепью.
В результате многолетних комплексных исследований ВНИМИ разработаны новые методы расчета крепи шахтных стволов и околоствольных выработок, позволяющие обеспечить надежное и экономически выгодное их крепление и поддержание. В работе изложены основные методические подходы к практическому расчету крепи стволов.
Вопросам определения пролетов потолочин, несущей способности и расчету междукамерных целиков посвящен ряд трудов. Среди них можно указать работы К. В. Руппенейта из ВНИМИ. Последним установлены более точные формулы для расчета прочности целиков неоднородного строения.
В вопросах управления кровлей в очистных выработках в меньшей степени применялись аналитические исследования, ввиду значительной сложности процессов, происходящих в массиве горных пород. Здесь можно указать на исследования напряженного и деформационного состояния горного массива вокруг очистных выработок, проведенные К. В. Руппенейтом. Эти исследования охватывают условия Донецкого бассейна.
В частности, можно указать на аналитические исследования, посвященные влиянию скорости подвигания очистных работ на движение и деформации боковых пород.
Следует отметить, что аналитические исследования на данном этапе могут быть применены при решении вопросов горного давления только при значительных упрощениях и допущениях, законность которых не всегда достаточно обоснована и доказана. Несмотря на положительные результаты отдельных исследований, аналитические методы пока слабо внедряются в практику.
До 1950 г. в ДонУГИ решались практические вопросы управления кровлей, крепления очистных и подготовительных выработок на восстановленных шахтах, подготовки научных кадров, создания лабораторной базы и измерительной аппаратуры. Экспериментальные работы ДонУГИ этого периода сопровождались лабораторными и стендовыми исследованиями новых конструкций крепей для очистных и подготовительных выработок и шахтными исследованиями проявлений горного давления. Начатое широкое внедрение металлических стоек прежде всего потребовало углубленного изучения вопросов горного давления в очистных забоях при их применении.
Результатами работ, выполненных рядом институтов, была доказана необходимость создания для очистных выработок податливых стоек постоянного сопротивления. Переход на такие стойки позволил использовать их важные преимущества: высокое начальное сопротивление, постоянную нагрузку, невозможность перегруза, возможность уменьшения несущей способности, а, следовательно, уменьшение веса и элементов крепей, наилучшее использование несущей способности стоек.
Определение нагрузки на крепь, не имевшее большого значения при креплении деревом, стало актуальным при индивидуальных металлических, а впоследствии и при механизированных крепях. Данные, полученные при измерении, помогали правильно ориентироваться при выборе оптимальных значений нагрузок в различных горно-геологических условиях. Поскольку в довоенный период не было практически пригодных приборов для измерения нагрузок, возникла необходимость создать такую аппаратуру.
ВНИМИ, ДонУГИ, ВУГИ и другие институты сконструировали измерительные приборы, позволяющие регистрировать нагрузки на крепь, изучать в шахтах проявления горного давления, включая напряженное состояние пород и их деформации в горном массиве.
Большую роль в изучении горного давления в очистных выработках сыграли послевоенные исследования. Эти работы расширяли представления о сдвижении боковых пород в зависимости от горно-геологических и производственных факторов, давали основные параметры (несущая способность, податливость и раздвижность) индивидуальных металлических и механизированных крепей.
На основе послевоенных разработок ДонУГИ разработал рекомендации по типизации и совершенствованию способов управления кровлей, паспортов крепления на пологих, наклонных и крутых пластах и по конструированию эффективных крепей очистных выработок.
С 1961 г. ДонУГИ и ВНИМИ уделяют большое внимание созданию механизированных гидрофицированных крепей и исследованию их работы.
В послевоенный период ВНИМИ (Г. Н. Кузнецов) предложил метод моделирования с помощью эквивалентных материалов, давший возможность проверить и решить ряд задач, связанных с вопросами горного давления. Этот метод сейчас широко используется советскими и зарубежными научными организациями.
Исследования напряжений вокруг горных выработок оптическим методом изучались преимущественно в ИГД им. А. А. Скочинского.
Научно-исследовательские организации (ДонУГИ, ВНИМИ, ИГД, им. А. А. Скочинского, ДПИ, ДГИ) в последние годы детально изучали механизм взаимодействия крепей подготовительных капитальных выработок с окружающими породами, особенно на больших глубинах. Обобщение накопленного фактического материала исследований будет способствовать дальнейшему решению вопросов охраны и поддержания выработок.
Во ВНИМИ продолжались многолетние наблюдения за сдвижением горных пород и поверхности на шахтах бассейна. Значительно расширились исследования физико-механических и геологических свойств горных пород. Так, ВНИМИ и ИГД им. А. А. Скочинского разрабатывали более простые методы испытаний механических свойств горных пород. В ДонУГИ проводились исследования для прогнозирования горнотехнических условий эксплуатации угольных шахт.
Вопросам горного давления на больших глубинах должное внимание уделялось на конференциях в г. Донецке в октябре 1953 г. и декабре 1963 г.



Теги: ДонУГИ, выработка, крепь, порода. Просмотров: 2766
Другие новости по теме:

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.