Обгрунтування параметрів систем анкерного кріплення (кер.: чл.-кор. НАНУ, д.т.н. Круковський О.П.
Розроблена і отримала широке впровадження нова концепція технології опорно-анкерного кріплення гірничих виробок.
Методичний підхід, який широко і успішно використовується нашим інститутом для вирішення завдань геомеханіки вуглепородного масиву заснований на методі скінченних елементів. Програмний комплекс дозволяє виконувати розрахунки об'ємного пружнопластичного середовища, що складається з понад двух мільйонів елементів. Завдяки застосуванню динамічних масивів даних можливості комплексу залежать тільки від застосовуваного комп'ютера. Слід зазначити, що обчислювальний ГРІД-кластер інституту має 25 чотириядерних процесорів, що дозволяє вирішувати найскладніші геомеханічні задачі.
В результаті численних шахтних (в умовах більш ніж 30-ти вугільних шахт України) і аналітичних досліджень в інституті розроблена, запропонована і отримала широке впровадження нова концепція технології опорно-анкерного кріплення гірничих виробок для управління їх стійкістю за допомогою породно-анкерних опор, при якій вони утворюють блоки, в сукупності формують в приконтурному масиві єдину конструкцію, що здатна протидіяти гірському тиску. Породно-анкерні опори зберігають масив в стані тривісного стиску, формуючи в приконтурному просторі конструкцію з породно-анкерних елементів з високим запасом міцності: силовий і підпірної частин перекриття, опори перекриття, підстави конструкції і захисних перемичок. Розроблено й обгрунтовано класифікацію конструкцій анкерного кріплення на просту, посилену і потужну. Технологія посиленого і потужного опорно-анкерного кріплення підготовчих і капітальних гірничих виробок з використанням захисних перемичок реалізована на практиці і показала відмінні результати стійкості виробок.
На основі розробленої моделі взаємодії породних блоків при утворенні в приконтурному гірському масиві з анкерним кріпленням поздовжніх і поперечних тріщин запропоновано новий метод розрахунку зсувів покрівлі виробки. Математична модель взаємодії породних блоків при наявності в гірському масиві з анкерним кріпленням поздовжніх або поперечних тріщин та вплив конструкції анкерного кріплення різних типів на зміщення порід покрівлі в масиві, який розділений на блоки:
Напружено-деформований стан породного масиву на сполученні «лава-штрек», який закріплений потужним анкерним кріпленням:
Розроблено новий метод розрахунку параметрів напружено-деформованого стану масиву і конструкції анкерного кріплення при проведенні технологічних циклів установки рядів анкерного кріплення. Метод враховує розвантаження масиву за час циклу і вступ в роботу ряду анкерного кріплення в певний момент часу. Динаміка зміни поля напружень навколо гірничої виробки під час технологічних циклів анкерного кріплення:
Для широкого впровадження результатів розроблений альбом типових конструкцій, який регламентує вибір схем анкерного кріплення для типових гірничо-геологічних і технологічних умов проведення виробок.:
Нормативне і методичне забезпечення функціонування систем анкерного кріплення:
Інститутом розроблений та затверджений нормативний документ «Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок з анкерним кріпленням. Загальні технічно вимоги», який регламентує параметри технології опорно-анкерного кріплення і є обов'язковим для шахт, які застосовують системи опорно-анкерного кріплення. Рекомендації по схемам розміщення анкерного кріплення в капітальних і підготовчих виробках впроваджені в 510 виробках більше 30 шахт. Отриманий за рахунок скорочення витрат на підтримання і ремонт виробок фактичний економічний ефект складає понад 100 млн. грн.