Лаҳим атрофидаги тоғ жинслари массиви ҳолати ва уларнинг лаҳим мустаҳкамлигичига таъсирини ўрганиш усуллари

2. Методы изучения взаимодействия пород с крепью.
Согласно современным представлениям крепь горных выработок определенным образом взаимодействует с окружающими породами, в результате чего образуется единая весьма сложная пространственно-временная система "крепь - вмещающие породы". Напряженно-деформированное состояние элементов этой системы определяется влиянием большого числа одновременно действующих факторов, из которых основными являются параметры поля напряжений массива горных пород (как естественного происхождения, так и возникающего под воздействием эксплуатационных нагрузок), напряжения в крепи, а также деформационные характеристики как вмещающих пород, так и крепи.
С учетом большого числа действующих факторов и несовершенства современных расчетных методов одним из основных методов изучения процессов взаимодействия крепи выработок с массивом вмещающих пород в конкретных горно-геологических условиях является проведение специальных натурных измерений.
Как правило, натурные измерения носят комплексный характер и включают в себя:
а) измерение деформаций контура выработки и параметров зоны неупругих деформаций вокруг выработки с целью определения размеров области пород, непосредственно оказывающей давление на крепь;
б) измерение деформаций в элементах крепи с последующим расчетом напряжений и усилий, испытываемых крепью;
в) измерение давления на крепь со стороны вмещающих пород и реакции крепи.
Деформации в элементах крепи измеряют несколькими методами, практически не отличающимися от методов измерения деформаций строительных конструкций. К их числу прежде всего относятся электротензометрический метод и метод фотоупругих покрытий. Тензодатчики сопротивления или фотоупругие покрытия приклеивают или наносят непосредственно на элементы крепи, напряжения в которых стремятся определить. Дополнительные трудности при измерениях этими методами в шахтных условиях состоят в необходимости специальных мер по обеспечению надежности работы датчиков и аппаратуры в условиях повышенной влажности и загрязнения.
В частности, с помощью тензодатчиков сопротивления удобно измерять деформации, оценивать усилия и изучать особенности работы анкерной крепи в различных горно-геологических условиях. С этой целью на поверхность анкеров наклеивают тензометры и с помощью обычной тензометрической аппаратуры измеряют деформации анкера после его установки в шахте. На рис. 17.6 представлена одна из применяемых конструкций тензометрических штанг.

Рис. 17.6 Тензометрическая штанга.

1 - арматурный стержень, 2 - электрические тензометры, 3 - влагозащитный слой, 4 - штепсельный разъем; 5 - корпус штепсельного разъема.

Использование фотоупругих покрытий открывает возможности фиксировать характер изменения деформаций непрерывно по всей поверхности исследуемых конструкций, вследствие чего этот метод находит применение при исследовании работы различных конструкций крепей и, в частности, механизированных крепей выемочных агрегатов. На рис. 17.7 в качестве примера показаны расположение фотоупругих датчиков в крепи агрегата А-3 и результаты определения давления на крепь со стороны вмещающих пород в условиях Ангреннского угольного бассейна.

Рис. 17.7 Эпюра распределения нагрузок (а) на крепь в условиях Подмосковного угольного бассейна и расположение фотоупругих датчиков (б) в крепи агрегата А-3.

Номерами указаны фотоупругие датчики

Широко применяют также методы непосредственного измерения нагрузок на крепи различных типов. С этой целью используют динамометры разнообразных конструкций - механические, гидравлические (мессдозы), электрические с различными типами датчиков.

Чаще всего в условиях шахт применяют механические стоечные динамометры. Одна из конструкций такого динамометра приведена на рис. 17.8.

Рис. 17.8. Конструкция механического стоечного динамометра (тип 45Д-135).