Д. т. н.
Тутанов С.К., асп. Журов В.В.
Карагандинский
Государственный технический университет
АНАЛИЗ НАПРЯЖЕНИЙ
МАССИВА ВОКРУГ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ
Рассматривается задача о
распределении напряжений в окрестности выработки глубокого заложения. Пусть оси
прямоугольной системы координат Oxy выбраны, как указано на рисунке 1. Расстояние от
дневной поверхности до центра выработки обозначим через h.
Рисунок 1 –Расчетная схема
Если поверхность
выработки свободна от напряжений, то
при 
; 
; (1)
при 
; 
; (2)
Граничные условия на
достаточном удаление от выработки
при 
; 
, 
; (3)
при 
; 
, 
; (4)
при 
; 
, . (5)
Уравнения равновесия элемента тела
имеют вид
(6)
а компоненты вектора деформаций 
при конечных
деформациях определяются геометрическими соотношениями
(7)
При малых деформациях эти
соотношения преобразуются к виду
(8)
Эквивалентная форма
обобщенного закона Гука может быть записана как
. (9)
Таким образом,
распределение напряжений в окрестности подземной выработки может быть
определено, если будет решена система уравнений (6), предварительно разрешенная
с помощью соотношений (9), (8) относительно компонент вектора перемещения при
условиях (1), (2) на контуре выработки и при условиях (3)-(5) на достаточном
удаление от нее.
Установлена зависимость
максимальных и минимальных напряжений от изменения длины анкера для условий
выработки трапециевидного сечения шахты «Абайская» УД АО «Арселор Миттал
Темиртау».
Форма поперечного сечения выработки:
трапециевидная.
Параметры расчетной схемы: угол
падения пласта 15 градусов; глубина разработки 400 м.; мощность пласта 3.8 м.;
площадь сечения выработки 15.5 м2 ; диаметр анкера 0.022. В кровле
выработки расположено 11 анкеров и по 4 анкера в боках. На рисунке 2 приведена
расчетная схема, разбитая на конечные элементы. Расчет проведен в программном
комплексе ANSYS.
Получены графики
максимальных и минимальных напряжений.
Рисунок 2 –Сетка конечных элементов
На рисунке 3,
представлено распределение вертикальных напряжений 
в горном массиве вокруг выработки, длина
анкера равна 3,5 метра.
Рисунок 3 - Распределение вертикальных напряжений
На рисунке 4,
представлено распределение вертикальных перемещений 
в горном массиве вокруг выработки, длина
анкера равна 3,5 метра.
Рисунок 4 - Распределение вертикальных
перемещений