Визначення ефективності та параметрів армування бутових смуг
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235416Ключові слова:
бутова смуга, обмежуюча поверхня, металева сітка, фізичне моделювання, умова міцності, параметри армуванняАнотація
Доведена необхідність розробки та вдосконалення способів та засобів охорони підготовчих виробок, зокрема охоронних споруд на основі рядової породи з обмежуючими поверхнями. Здійснено аналіз результатів досліджень щодо застосування охоронних споруд з рядової породи та обмежуючих поверхонь, який показав доцільність армування породних конструкцій для забезпечення експлуатаційного стану підготовчих виробок, що охороняються. До таких конструкцій відносяться бутові смуги, які армуються перегородками з металевих сіток. Для визначення їх ефективності та параметрів армування виконані дослідження з використанням положень будівельної механіки, механіки ґрунтів та сипкого середовища, а також фізичного моделювання з використанням натурних матеріалів.
За результатами виконаних досліджень доведена ефективність армування бутових смуг металевою сіткою, розроблено методику розрахунку параметрів армування, які потрібно враховувати при проектуванні даних споруд. До таких параметрів відносяться: ширина та висота смуги, клас арматури, її діаметр та міцність на розтягнення, розмір чарунок у сітці, кут внутрішнього тертя порід та діаметр максимальних шматків у смузі.
Встановлено, що армуванням бутової смуги перегородками з металевих сіток можна досягти зменшення ширини смуги та об’єму породи у 1,33…2,66 рази без втрати жорсткості споруди. Для цього має виконуватись умова міцності арматури у сітках, яка полягає у порівнянні її міцності на розтягнення з максимальними напруженнями у перегородці. Ці напруження визначаються величиною навантаження на бутову смугу з боку порід покрівлі, діаметрами арматури та максимальних шматків породи, а також відносною деформацією видовження арматури
Посилання
Bondarenko, V., Symanovych, H., Kicki, J., Barabash, M., Salieiev, I. (2019). The influence of rigidity of the collapsed roof rocks in the mined-out space on the state of the preparatory mine workings. Mining of Mineral Deposits, 13 (2), 27–33. doi: https://doi.org/10.33271/mining13.02.027
Shi, X., Jing, H., Ning, J., Zhao, Z., Zhu, J. (2020). Stability Control of Gob-Side Entry Retaining in Fully Mechanized Caving Face Based on a Compatible Deformation Model. Computer Modeling in Engineering & Sciences, 124 (1), 315–343. doi: https://doi.org/10.32604/cmes.2020.07955
Gong, P., Ma, Z., Zhang, R. R., Ni, X., Liu, F., Huang, Z. (2017). Surrounding Rock Deformation Mechanism and Control Technology for Gob-Side Entry Retaining with Fully Mechanized Gangue Backfilling Mining: A Case Study. Shock and Vibration, 2017, 1–15. doi: https://doi.org/10.1155/2017/6085941
Zhou, P., Wang, Y., Zhu, G., Gao, Y. (2019). Comparative analysis of the mine pressure at non-pillar longwall mining by roof cutting and traditional longwall mining. Journal of Geophysics and Engineering, 16 (2), 423–438. doi: https://doi.org/10.1093/jge/gxz026
Wang, X., Xie, J., Xu, J., Zhu, W., Wang, L. (2021). Effects of Coal Mining Height and Width on Overburden Subsidence in Longwall Pier-Column Backfilling. Applied Sciences, 11 (7), 3105. doi: https://doi.org/10.3390/app11073105
Nehrii, S., Sakhno, S., Sakhno, I., Nehrii, T. (2018). Analyzing kinetics of deformation of boundary rocks of mine workings. Mining of Mineral Deposits, 12 (4), 115–120. doi: https://doi.org/10.15407/mining12.04.115
Galvin, J. M. (2016) Ground Engineering - Principles and Practices for Underground Coal Mining. Springer, 684. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-25005-2
Qi, F., Ma, Z. (2019). Investigation of the Roof Presplitting and Rock Mass Filling Approach on Controlling Large Deformations and Coal Bumps in Deep High-Stress Roadways. Latin American Journal of Solids and Structures, 16 (4). doi: https://doi.org/10.1590/1679-78255586
Iordanov, I., Novikova, Y., Simonova, Y., Korol, A., Podkopayev, Y., Kayun, O. et. al. (2020). Determining stability conditions for haulage drifts protected by coal pillars. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (1 (108)), 72–81. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216530
Mishra, B., Tang, X. (2015). Stability analyses of bleeder pillars in longwall mines by displacement-discontinuity method. International Journal of Mining Science and Technology, 25 (6), 933–941. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2015.09.009
Feng, G., Wang, P., Chugh, Y. P., Zhao, J., Wang, Z., Zhang, Z. (2018). A Coal Burst Mitigation Strategy for Tailgate during Deep Mining of Inclined Longwall Top Coal Caving Panels at Huafeng Coal Mine. Shock and Vibration, 2018, 1–18. doi: https://doi.org/10.1155/2018/5929785
Ngwenyama, P. L. (2017). Factors and challenges affecting coal recovery by opencast pillar mining in the Witbank coalfield. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 117 (3), 215–222. doi: https://doi.org/10.17159/2411-9717/2017/v117n3a2
Skrzypkowski, K. (2020). Decreasing Mining Losses for the Room and Pillar Method by Replacing the Inter-Room Pillars by the Construction of Wooden Cribs Filled with Waste Rocks. Energies, 13 (14), 3564. doi: https://doi.org/10.3390/en13143564
Gao, Y., Liu, D., Zhang, X., He, M. (2017). Analysis and Optimization of Entry Stability in Underground Longwall Mining. Sustainability, 9 (11), 2079. doi: https://doi.org/10.3390/su9112079
Yu, Z., Wen, H., Chen, X., Zhang, C. (2018). Integrated Approaches for Extinguishing the Fire of Coal Pillars in Contiguous Coal Seams. Procedia Engineering, 211, 963–971. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.12.098
Szurgacz, D., Tutak, M., Brodny, J., Sobik, L., Zhironkina, O. (2020). The Method of Combating Coal Spontaneous Combustion Hazard in Goafs – A Case Study. Energies, 13 (17), 4538. doi: https://doi.org/10.3390/en13174538
Skrzypkowski, K. (2020). Comparative Analysis of the Mining Cribs Models Filled with Gangue. Energies, 13 (20), 5290. doi: https://doi.org/10.3390/en13205290
Ren, Y., Feng, G., Wang, P., Guo, J., Luo, Y., Qian, R. et. al. (2019). Vertical Stress and Deformation Characteristics of Roadside Backfilling Body in Gob-Side Entry for Thick Coal Seams with Different Pre-Split Angles. Energies, 12 (7), 1316. doi: https://doi.org/10.3390/en12071316
Zhao, H. (2019). State-of-the-art of standing supports for gob-side entry retaining technology in China. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 119 (11). doi: https://doi.org/10.17159/2411-9717/17/449/2019
Zhang, Q., Zhang, J., Guo, S., Gao, R., Li, W. (2015). Design and application of solid, dense backfill advanced mining technology with two pre-driving entries. International Journal of Mining Science and Technology, 25 (1), 127–132. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2014.12.008
Demin, V. F., Tulepov, N. N., Demin, V. V. (2006). Obosnovanie effektivnogo sposoba ohrany vyemochnyh vyrabotok pri otrabotke malomoschnyh plastov. Trudy universiteta, 4 (25), 45–50.
Litvinov, A. V., Tkachev, V. A., Turkenicheva, O. A. (2000). Pat. No. 2162943 RF. Iskusstvennaya ohrannaya opora. No. 2000101751/03; declareted: 27.01.2000, published: 10.02.2001.
Ivaschenko, V. D., Artamonov, V. N., Kuzyk, I. N., Serdyuchenko, M. V. (1994). Sposoby povysheniya zhestkosti porodnyh opor. Gorniy zhurnal, 3, 50–52.
Bondarenko, Yu. V., Aleksandrov, S. N., Kuzyk, I. N., Bondarenko, A. Yu. (1994). Opredelenie kompressionnyh harakteristik razdelennyh samorazrushayuschimisya prokladkami porodnyh opor so svobodnymi otkosami. Gorniy zhurnal, 3, 1–3.
Kuznetsov, G. I., Leman, A. A. (1983). Tekhnologicheskie skhemy ohrany i podderzhaniya vyemochnyh vyrabotok. Moscow: TsNIEIugol', 27.
Litvinov, A. V. (1995). Pat. No. 2105155 RF. Ustroystvo dlya ohrany vyemochnyh shtrekov. No. 95120706/03; declareted: 08.12.1995; published: 20.02.1998.
Luan, H., Jiang, Y., Lin, H., Wang, Y. (2017). A New Thin Seam Backfill Mining Technology and Its Application. Energies, 10 (12), 2023. doi: https://doi.org/10.3390/en10122023
Kasiyan, M. M., Feldman, E. P., Khazipov, I. V., Nehrii, S. H., Mokrienko, V. M. (2010). Pat. No. 54012 UA. Method for protection of preparatory workings. No. u201004634; declareted: 19.04.2010, published: 25.10.2010, Bul. No. 20.
Kasyan, N. N., Negrey, S. G., Khazipov, I. V. (2007). Laboratory research of bearing rock construction with dividing him of flexible foundation on layers. Fiziko-tekhnicheskie problemy gornogo proizvodstva, 10, 106–111.
Kas'yan, N. N., Samoylov, V. L., Hazipov, I. V. (2008). Rezul'taty laboratornyh ispytaniy opornyh porodnyh konstruktsiy s ispol'zovaniem ogranichivayuschih poverhnostey. Gorniy informatsionno-analiticheskiy byulleten', 3, 240–243.
Nehrii, S., Zhyvohliad, S., Nehrii, T. (2019). Observation of the state of workings at the longwall advancing on the strike. Journal of Donetsk Mining Institute, 2 (45), 16–27. doi: https://doi.org/10.31474/1999-981x-2019-2-16-27
SOU 10.1.00185790.011:2007. Pidhotovchi vyrobky na polohykh plastakh. Vybir kriplennia, sposobiv i zasobiv okhorony (2007). Kyiv: Minvuhleprom Ukrainy, 113.
Ukazaniya po ratsional'nomu raspolozheniyu, ohrane podderzhaniyu gornyh vyrabotok na ugol'nyh shahtah SSSR (1986). Leningrad: VNIMI, 222.
Nehrii, S., Nehrii, T. (2017). Determination of parameters of rock bands with limited suppleness. Visnyk Kremenchutskoho natsionalnoho universytetu imeni Mykhaila Ostrohradskoho, 1, 50–57.
Kolay, P. K., Kumar, S., Tiwari, D. (2013). Improvement of Bearing Capacity of Shallow Foundation on Geogrid Reinforced Silty Clay and Sand. Journal of Construction Engineering, 2013, 1–10. doi: https://doi.org/10.1155/2013/293809
Kawalec, J., Hornicek, L., Rakowski, Z. (2019). Cost Effective Alternative Solution for the Renovation of Concrete Pavements. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 471, 022041. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/471/2/022041
Itani, H., Saad, G., Chehab, G. (2016). The use of geogrid reinforcement for enhancing the performance of concrete overlays: An experimental and numerical assessment. Construction and Building Materials, 124, 826–837. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.08.013
Rakowski, Z. (2017). An Attempt of the Synthesis of Recent Knowledge About Mechanisms Involved in Stabilization Function of Geogrids in Infrastructure Constructions. Procedia Engineering, 189, 166–173. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.05.027
Drukovanyi, M. F., Matvieiev, S. V., Korchevskyi, B. B. et. al. (2006). Armovani osnovy budivel ta sporud. Vinnytsia: UNIVERSUM-Vinnytsia», 235.
Nehrii, S. H., Nehrii, T. O., Kolomiets, V. O., Iordanov, I. V. (2017). Pat. No. 137375 UA. Sposib okhorony hirnychykh vyrobok. No. a201700437; declareted: 17.01.2017, published: 25.10.2019, Bul. No. 20.
Nehrii, S. H. (2020). Investigation of the features of the load transfer process in ordinary rock structures. Technical Engineering, 2 (86), 171–178. doi: https://doi.org/10.26642/ten-2020-2(86)-171-178
Negrey, S. G. (2011). O vozmozhnosti uvelicheniya nesuschey sposobnosti butovyh polos. Visti Donetskoho hirnychoho instytutu, 1, 179–184.
Yanko, S. V., Hrebonkin, S. S., Kasian, M. M. et. al. (2003). Suchasni problemy provedennia ta pidtrymannia hirnychykh vyrobok hlybokykh shakht. Donetsk: DUNVHO, 256.
Kachurin, V. K. (1956). Gibkie niti s malymi strelkami. Moscow: Gostekhizdat, 224.
DSTU B V.2.6-156:2010. Konstruktsiyi budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsiyi z vazhkoho betonu. Pravyla proektuvannia (2011). Kyiv: Minrehion Ukrainy, 114.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Serhii Nehrii, Andrii Surzhenko, Тetiana Nehrii, Andrii Toporov, Eduard Fesenko, Yevhen Pavlov, Mykola Domnichev
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
