Д. т. н.
Тутанов С.К., асп. Журов В.В.
Карагандинский
Государственный технический университет
НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
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.
В качестве примера
рассмотрена выработка трапециевидного сечения. Установлены зависимости
максимальных и минимальных напряжений от изменения длины анкера для конкретных
условий шахты «Абайская» УД АО «Арселор Миттал Темиртау».
Форма поперечного сечения выработки:
трапециевидная.
Рисунок 2 –Сетка конечных элементов
Параметры расчетной схемы: угол
падения пласта 15 градусов; глубина разработки 400 м.; мощность пласта3.8
м.;площадь сечения выработки 15.5 м2; диаметр анкера 0.022. В кровле
выработки расположено 11 анкеров и по 4
Рисунок 3 - Распределение вертикальных напряжений
анкера в боках. На рисунке 2
приведена расчетная схема, разбитая на конечные элементы. Расчет проведен в
программном комплексе ANSYS.
Рисунок 4 - Распределение вертикальных
перемещений
Получены графики
максимальных и минимальных напряжений.На рисунке 3, представлено распределение
вертикальных напряжений в горном массиве вокруг выработки, длина
анкера равна 3,5 метра.
На рисунке 4, представлено
распределение вертикальных перемещений в горном массиве вокруг выработки, длина
анкера равна 3,5 метра.