ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Для совершенствования техники креплений горных выработок и изыскания новых способов повышения устойчивости контура выработок исследованы факторы, влияющие на кинетику гидратации оксида кальция с минеральными и химическими добавками в зажатой среде: состав и свойства СаО (химико-минералогический состав, тонкость помола, активность, рН); температура среды; режим гидратации; влажность структурообразования (водопорошковое отношение); характер и величина нагрузки уплотнения.

Исследования адгезионных и прочностных характеристик оксида кальция с добавками на глубину заанкерования пород проводили в металлической гильзе диаметром 50 и длиной 100 мм. Усилия закрепления натяжения анкера периодического профиля диаметром 16 мм, вставленного в гильзу заполненным расширяющим составом, осуществляли плунжерным насосом гидравлического пресса, рассчитанного на удельное давление до 150 кгс/см ². Для захвата выступающей части (хвостовика) анкера сделано приспособление, позволяющее равномерно и в плавно проводить натяжение анкера. Так, пресс грузоподъемностью до 15000 кгс и весом 10 кг удобен в работе как в лабораторных, так и в производственных условиях.

Смещение анкера замеряли стрелкой, установленной на упоре. Общее усилие ( Р_i) (табл. 1) рассчитывали по известной формуле:

кгс,

гдеn- число рабочих цилиндров; d _ц - диаметр рабочих цилиндров (120 мм);s- удельное давление по показанию манометра, кгс/см ².

Таблица 1

Смещение и удельное сцепление испытуемых анкеров в зависимости

от приложенной нагрузки (температура среды 18,4°С)

Работоспособность анкеров зависит в основном от прочности сцепления расширяющего состава с арматурой и породными стенками шпура. Время включения анкера в работу (время окончания гидратации) зависит от поставленной задачи - ускорять или замедлять. С использованием добавок (ускорителей, замедлителей, наполнителей и пластификаторов) скорость гидратации можно изменять в широких пределах - от 1 до 5-6 ч. Величина сцепления расширяющего невзрывчатого состава (оксида кальция в комбинации с размолотым доменным шлаком и жидким стеклом) с арматурой периодического профиля, как показали исследования, одного порядка с железобетонными анкерами.

Величину сцепления расширяющего состава породными стенками шпура определяли выдавливанием отшлифованного породного керна диаметром 42±0,5 и длиной 100 мм. Выдавливание проводили после окончания реакции гидратации и набора кристаллизации через каждые полчаса. Удельное сцепление расширяющего состава со стенками шпура определяли по формуле:

кгс/см ² (МПа) ,

где p_i- нагрузка, при которой выдавливали керн из отверстия гильзы, кгс; d_к - диаметр породного керна, см;l₀- глубина заполнения керна раствором, см.

Полученные результаты испытаний приведены в табл. 2

Таблица 2

Сцепление расширяющего состава с породными стенками шпура

Полученные прочностные и адгезионные характеристики с породой и с армирующим стержнем позволят возводить анкерную крепь в сложных горно-технических условиях непосредственно в забое без остановки проходки.