У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, надано рішення науково-технічної задачі обґрунтування підвищення ефективності зміцнення слабких приконтурних порід підземних гірничих виробок трубчастим анкерним кріпленням на базі закономірностей регулювання напружено-деформованого стану системи "трубчастий анкер ТА2-породні стінки шпуру", що забезпечує піддатливий режим роботи анкера зі стабільною максимально можливою реакцією опору гірському тиску. Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному. 1. Установлено, що в слабких гірських породах, які характеризуються інтенсивним розвитком зсувів породного контуру виробки
(500...1000 мм і більш) і навантаженням на її кріплення (до 300...500 кПа), анкери повинні мати постійно високу реакцію опору до 150...250 кН протягом усього періоду їх піддатливості до 200...500 мм, іноді більш. Таким вимогам найбільшою мірою відповідають конструкції трубчастих анкерів, деформаційно-силова характеристика яких близька до режиму постійного опору при значних потенційних можливостях зміцненого вибухом матеріалу анкера. 2. Установлена невідповідність високої міцності на розрив існуючих конструкцій трубчастих анкерів і міцності їх закріплення в шпурі, що обумовлено ефектом поперечного звуження анкера під осьовим навантаженням і ослаблення контакту з породними стінками шпуру. Для нейтралізації даного негативного ефекту науково обґрунтований метод керування процесом взаємодії системи "трубчастий анкер ТА2-породні стінки шпуру" за допомогою регульованих механічних характеристик матеріалу заповнювача внутрішньої порожнини анкера, що побудований на базі комплексу аналітичних і експериментальних лабораторних і шахтних досліджень. 3. Розроблена нова методика розрахунку напружено-деформованого стану системи "трубчастий анкер ТА2-породні стінки шпуру", що враховує наявність заповнювача та його впливу на поле напруг у системі. 4. Відповідно до комплексу нових критеріїв оптимізації поля напруг у системі "трубчастий анкер ТА2-породні стінки шпуру" вперше створена аналітична методика розрахунку раціональних параметрів системи, що забезпечує максимально можливу реакцію опору трубчастого анкера ТА2. Чисельний аналіз розрахункових виразів показав, що для слабких гірських порід достатньо розвитку тиску на внутрішню поверхню металевої труби до 40 МПа, який може бути реалізований заповнювачем на основі піщано-цементного розчину з домішкою портландцементу, що розширюється, (РПЦ). 5. Лабораторними дослідженнями механічних характеристик піщано-цементного каменю, отриманими на основі найбільш широко застосовуваного портландцементу загальнобудівельного призначення марки
ПЦ II/Б-Ш-400, установлений діапазон необхідного вмісту РПЦ до 30% від загальної ваги портландцементу, що забезпечує максимальну реакцію трубчастого анкера ТА2 у слабких породах. 6. Кореляційно-дисперсійний аналіз результатів лабораторних досліджень дозволив установити зв'язок складу піщано-цементного каменю з його механічними характеристиками (коефіцієнт об'ємного розширення , межа міцності на одноосьовий стиск , модуль деформації і коефіцієнт Пуассона ) у часі твердіння. Дуже інтенсивне зростання параметрів , і в першу добу твердіння забезпечує активну роботу анкера ТА2 відразу після його установлення. Співвідношення функцій , і таке, що забезпечується цілісність заповнювача протягом усього періоду його твердіння. На основі виявлених закономірностей розроблена методика вибору раціональних складів суміші заповнювача, що твердіє, анкера ТА2. 7. Шахтні дослідження деформаційно-силової характеристики трубчастого анкера ТА2 показали її адекватність найбільш ефективному в слабких породах режиму постійного опору з коливаннями реакції ±5-7% у процесі піддатливості. Підтверджена доцільність застосування заповнювача в конструкції анкера ТА2: його реакція опору в слабких породах зросла в 2...3 рази (іноді більш) у порівнянні з аналогічними розмірами анкера ТА1 (без заповнювача). Установлена задовільна для практики відповідність (як правило, не більш 10%) експериментальних і розрахункових значень реакції анкера ТА2, що враховано в інженерній методиці поправковим коефіцієнтом. 8. На базі виконаних досліджень розроблена інженерна методика вибору раціональних параметрів трубчастого анкера ТА2 для зміцнення слабких приконтурних гірських порід, яка дозволяє оперативно за допомогою комплексу номограм зробити всі необхідні розрахунки, починаючи від параметрів проявів гірського тиску і закінчуючи вибором складу суміші заповнювача, що твердіє, анкера ТА2. Методика розглянута і затверджена ВАТ "Павлоградвугілля". Фактичний економічний ефект від підвищення стійкості виробок, пройдених у слабких породах зі зміцненням сполучень з лавами трубчастими анкерами ТА2, склав до 40-50 грн на погонний метр. Основні положення і результати дисертації опубліковані в наступних роботах: 1. Теория и практика применения трубчатой анкерной крепи /В.И. Бондаренко, И.А. Ковалевская, Г.А. Симанович, В.В. Поротников. – Днепропетровск: Системные технологии, 2005. – 321 с. 2. Разработка и геомеханика взаимодействия новой конструкции трубчатого анкера в слабых породах /В.И. Бондаренко, Г.А. Симанович, И.А. Ковалевская, В.В. Поротников //Науковий вісник НГУ. – 2003. – №7. – С. 3-5. 3. Поротников В.В. Анализ режимов работы анкерной крепи в слабых горных породах Западного Донбасса //Науковий вісник НГУ. – 2004. – №2. – С.10-12. 4. Симанович Г.А., Ковалевская И.А., Поротников В.В. Критерии выбора и расчета рациональных конструкций крепи горных выработок //Сб. научн. тр. НГУ. – 2004. – №17, том 2. – С.75-76. 5. Определение параметров проявлений горного давления в выработках шахт Западного Донбасса /В.И. Бондаренко, Г.А. Симанович, И.А. Ковалевская, В.В. Поротников //Науковий вісник НГУ. – 2004. – №6. –
С.6-8. 6. Графический метод расчета требуемых параметров упрочнения анкерами слабых горных пород /В.И. Бондаренко, Г.А. Симанович, И.А. Ковалевская, В.В. Поротников //Науковий вісник НГУ. – 2004. – №9. – С.3-6. 7. Ковалевская И.А., Поротников В.В., Фомичев В.В. Анализ подходов к разработке методов расчета параметров упрочнения вмещающих горную выработку слабых пород анкерами //Науковий вісник НГУ. –
2005. – №8. – С.7-8. 8. Обоснование упрочнения слабых пород трубчатыми анкерами ТА2 /В.И.Бондаренко, Г.А.Симанович, И.А.Ковалевская, В.В.Поротников //Горный инфомационно-аналитический бюллетень. – 2004. – №12. – С.160-161. 9. The effectiveness of support of weak ruck with TA2 tubular anchors /V.I. Bondarenko, G.A. Simanovich, I.A. Kovalevska, V.V. Porotnikov // International Mining Forum New Technologies in Underground Mining Safety in Mines. – 2004. – Р.43-46. 10. Optimization of tensely-deformed conditions of the system ''anchor-breed" / I.A. Kovalevska, V.V. Porotnikov /International Mining Forum New Technologies in Underground Mining Safety in Mines. – 2005. – Р.71-75. Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві: [1] – написання розділів 7, 8, 9 і 10; [2, 6, 7, 9, 10] – аналіз механізму взаємодії трубчастих анкерів з породними стінками шпуру; [4] – формулювання геомеханічних критеріїв вибору ефективних конструкцій кріплення; [5, 8] – чисельний аналіз сучасних методик прогнозу проявів гірського тиску і розрахунку анкерного кріплення. | 