НТД - Специальные способы строительства, Подземные сооружения, Горно-экологический мониторинг, Оценка технического состояния тоннелей, швов, дефекта, грунта
Методика определения параметров торкрет-бетонного крепления шахтных стволов, пройденных способом бурения
19.01.2025
Авторы: Плешко М.С., Голембо О.Д.
Опубликовано: Известия ТулГУ. Науки о Земле, 2024.
Аннотация: Расширение области применения торкрет-бетонной крепи может быть обеспечено при переходе на технологию проходки стволов способом бурения, которая обеспечивает точные размеры поперечного сечения ствола, а также гладкую, ненарушенную породную поверхность вертикальной выработки. Вместе с тем сдерживающим фактором применения этого способа является обеспечение устойчивости незакрепленных стенок ствола до возведения крепи и комплексная механизация процесса крепления, который при применении традиционных решений требует навески полка и использование ручного труда. Решением этой проблемы является внедрение безлюдной аддитивной технологии сооружения вертикальных стволов бурением, базирующейся на применении роботизированных и автоматизированных комплексов. Обоснование параметров аддитивной технологии необходимо осуществлять с учетом фактического профиля стенок ствола, неоднородности и трещиноватости пород околоствольного массива. На основании принятых решений разработана методика определения параметров крепи и аддитивной технологии ее возведения. В зависимости от значения геомеханического рейтинга устойчивости RMR определяются класс бетона, толщина крепи и расход фибры, при этом в породах I – III категорий нанесение крепи осуществляется по схеме торкретирования, а в породах IV – V категорий используется аддитивная технология (3D-печать) с возведением оболочки необходимой толщины.
Влияние технологической схемы проходки на напряженное состояние крепи в породах, склонных к ползучести
19.01.2025
Авторы: Кириенко Ю.А.
Опубликовано: ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2024.
Аннотация: Рассмотрена проблема расчета нагрузки на крепь вертикального шахтного ствола. В зависимости от принятой технологии проходки, типа крепи и других параметров формируется окончательная нагрузка на крепь. Применительно к соляным и соленосным породам нагрузка на крепь может изменяться весь срок службы выработки. Для учета технологии проходки применяется коэффициент разгрузки, который был определен численным и аналитическим методами при проходке вертикального ствола, применительно к горно-геологическим условиям Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей. Рассматривается вопрос возможности применения приведенных в нормативных документах выражений для определения коэффициента разгрузки в данных условиях. Основываясь на графиках упругих смещений пород во временном интервале проходки ствола и прогнозной оценке дальнейших деформаций, определена необходимость вычисления значений α* с учетом реологических данных массива. В связи с тем, что доля упругих деформаций от полных деформаций за весь срок службы выработки Т = 50 лет составляет не более 10%, коэффициент разгрузки не может превышать это значение. Выполнен сравнительный анализ результатов определения корректирующего коэффициента α* численным и аналитическим методами и определен алгоритм определения корректирующего коэффициента α* для условий проходки в породах, склонных к ползучести.
Обоснование конструкции крепи сопряжения шахтного ствола, пройденного в солях
19.01.2025
Авторы: Кириенко Ю.А.
Опубликовано: ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2022.
Аннотация: Сопряжения стволов с горизонтальными выработками, как правило, отличаются сложной конфигурацией, а в месте их сооружения в наибольшей мере проявляется действие горного давления. На калийных и соляных рудниках сопряжения стволов проходят в соляных или солесодержащих породах. Склонность соляных пород к длительной ползучести в основном определяет требования к выбору конструкции и материала крепи сопряжений. Приведены результаты численных экспериментов для определения наиболее эффективной конструкции крепи сопряжения, применительно к горно-геологическим условиям Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей. Расчет выполнялся в пространственной постановке в программном комплексе Midas GTS NX (FEA NX) методом конечных элементов. По каждому исследуемому вопросу строилась расчетная модель с несколькими вариантами конструктивного решения. Был проведен детальный анализ работы многослойной конструкции крепи узла сопряжения в части расположения и толщины податливого слоя; размеров деформационных швов в стволе и сопряжении; оценки влияния и расположения опорного венца в схеме узла сопряжения ствола с комплексом загрузки скипов. Таким образом, рассмотрены принципиально новые решения и оптимизированы существующие, которые снижают нагрузку на крепь в условиях влияния ползучести соляных пород. Полученные результаты показывают, что некоторые конструктивные решения позволяют уменьшить на 73% уровень напряжений в тюбинговых кольцах в области сопряжения. Сделанные выводы позволяют в полной мере обосновать принципиальную схему крепи сопряжения и принятые конструктивные решения.
Расчет крепи сопряжений стволов в породах, склонных к ползучести
07.03.2024
Авторы: Кириенко Ю.А.
Опубликовано: ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2021.
Аннотация: Проведен сравнительный анализ результатов расчета крепи ствола аналитическими и численными методами и обоснование применения расчетного метода для условий проходки ствола в породах, склонных к ползучести. Приведены необходимые исходные данные для корректного выполнения расчета в заданных условиях. Обозначены области применения метода расчета в плоской и пространственной постановках. В рамках выбора расчетной модели выполнена оценка прочности крепи по результатам расчетов конечно-элементной модели и по результатам аналитических решений. Выбрана конечно-элементная модель, которая имеет наилучшую сходимость результатов расчета с аналитическими решениями. Изложены обязательные условия расчета крепи. При расчете необходимо учитывать: вязкоупругие деформации пород, наличие отставания постоянной крепи ствола от забоя в период проходки, начальное поле напряжений массива. Выполнен анализ начального поля напряжений массива, деформационных процессов и нагрузок на крепь в зоне сопряжения с горизонтальными выработками во время проходки и на момент завершения срока службы ствола. Несоответствие жесткости крепи ствола жесткости крепи сопряжения приводит к росту нагрузок на крепь ствола, но положительно сказывается на напряженно-деформированном состоянии крепи сопряжения к концу срока службы выработки.
Решение геомеханических задач для горной промышленности с использованием комплекса midas GTS NX
07.03.2024
Доклад Плешко М.С. на "MIDAS Geo Conference 2023" на тему "Решение геомеханических задач для горной промышленности с использованием комплекса midas GTS NX", а которой затронуты вопросы оценки устойчивости и расчета крепи шахтных стволов. В своем докладе Михаил Степанович рассказал об увязке требований норм и возможностей программного комплекса midas GTS NX, подходах к моделированию околоствольных массивов пород и учету технологической схемы строительства, а также поделился примерами решения конкретных проектных задач с учетом 20-летнего опыта проектирования стволов для крупнейших горнодобывающих компаний отрасли: Норильского Никеля, Алросы, УГМК и др.
Проектирование и строительство вертикальных стволов горных предприятий
07.03.2024
Доклад Плешко М.С. на "Неделе горняка" 29 января 2018 г. на тему "Проектирование и строительство вертикальных стволов горных предприятий".
Геомеханический мониторинг и напряженно-деформированный анализ крепи сверхглубоких шахтных стволов
25.02.2024
Авторы: Плешко М.С., Панкратенко А.Н., Насонов А.А., Исаев А.С.
Опубликовано: EURASIAN MINING, 2023.
Аннотация: В настоящее время на руднике "Скалистый" в Норильском промышленном районе завершается строительство двух вертикальных стволов глубиной 2050 м в сложнейших горно-геологических и природно-климатических условиях. В публикации приведены сравнительные результаты геотехнического мониторинга и стадийного численного моделирования для нижнего участка скипо-клетевого ствола, направленные на выявление механизма изменения напряжений и деформаций в крепи и породном массиве, а также оценку эффективности используемых технологий и конструкций. Установлено, что до установки постоянной крепи в призабойной зоне ствола произошла существенная разгрузка массива пород. Измеренные нормальные и касательные напряжения в торкрет-бетонной крепи превысили расчетные значения, а в поперечном сечении ствола наблюдалась асимметрия напряжений. В постоянной крепи измеренные максимальные сжимающие напряжения оказались ниже расчетных, что подтверждает эффективность применения в данных условиях параллельной технологической схемы проходки. Таким образом, предложенные конструкции крепи и технология строительства сверхглубоких стволов являются оптимальными.
Currently Skalisty Mine in the Norilsk Region of Russia is finishing construction of two vertical shafts 2050 m deep in very difficult geological and climatic conditions. This study uses the geotechnical monitoring data on one shaft and the stage-wise numerical modeling results to reveal mechanisms of stresses in the shaft lining and to assess efficiency of technologies and designs in use. It was found that high stress relaxation took place in the region around the shaft before installation of permanent support. The measured normal and shear stresses in shotcrete lining exceeded the calculated values, and the asymmetry of the stresses was observed in the cross-section of the shaft. Regarding the permanent support, the measured maximal compressive stresses were lower than the calculation. The analysis confirms the ultra deep shaft stability. The assumed designs and technologies for the ultra deep shaft construction are optimal.
Опыт проходки и крепления сверхглубоких горных выработок рудника "Скалистый" ЗФ ПАО "ГМК "Норильский никель"
25.02.2024
Авторы: Плешко М.С., Лобанов Е.А., Мушкетенов Т.С., Волков Д.С.
Опубликовано: Горный журнал, 2022.
Аннотация: Обоснована актуальность прогнозирования и оценки интенсивности динамических проявлений горного давления. Решение этой задачи показано на примере проходки и крепления сверхглубоких горных выработок на руднике "Скалистый" Заполярного филиала ПАО "ГМК "Норильский никель". С учетом сложных геомеханических условий рекомендовано применение не жестких крепей с высокой несущей способностью, а совместимых по деформациям комбинированных крепей, эффективно поглощающих энергию.
Авторы: Плешко М.С., Абрамчук К.В., Казинцев И.Ю.
Опубликовано: Метро и тоннели, 2021.
Аннотация: Республика Крым сегодня обладает достаточно развитой железнодорожной инфраструктурой, которая активно модернизируется. Уникальными объектами в ее составе являются тоннели Крыма, построенные в 1874-1878 гг. и находящиеся в непрерывной эксплуатации более 140 лет. Оценка технического состояния тоннелей показывает, что наиболее массовый характер имеют дефекты, связанные с водопроявлениями через «холодные» швы тоннельной обделки. Причиной этой ситуации является несовершенство применявшихся технологий по гидрозащите тоннелей с помощью дренажных штолен, обеспечивающих только частичное отведение подземных вод. Мощным импульсом для развития железнодорожной транспортной инфраструктуры республики стало строительство Крымского моста. Для обеспечения подхода к железнодорожному мосту со стороны Керчи в 2017-2019 гг. реализован крупномасштабный проект по строительству тоннеля протяженностью 950 м. Проходка велась горным способом с двух порталов одновременно. Параллельно тоннелю пройдена сервисная штольня. Строительство осуществлялось в сложных инженерно–геологических условиях, характеризующихся высокой сейсмической активностью, наличием зон ослабления в виде трещин и прослоев грунта различного состава и свойств, а также грунтов, склонных к набуханию. Для гидрозащиты тоннеля применена современная система напыляемой гидроизоляции. Построенный тоннель станет важным элементом обновленной транспортной инфраструктуры Крыма.
О проблеме учета технологии работ при определении параметров крепи вертикальных стволов
25.02.2024
Авторы: Сильченко Ю.А., Плешко М.С.
Опубликовано: ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2020.
Аннотация: Рассмотрен алгоритм решения задачи механики подземных сооружений по определению напряжений в крепи ствола, пройденного по параллельной технологической схеме. В качестве расчетного инструмента использован программный комплекс MIDAS GTS NX, позволяющий реализовать стадийный расчет с учетом истории строительства объекта. Первоначально выделяется начальная стадия расчета. Включаются все элементы разрабатываемого массива и отключаются элементы крепи. Задается режим обнуления вертикальных деформаций модели. Включаются заделки граней, нагрузка от собственного веса и компоненты тектонического поля напряжений. Таким образом, моделируется начальное состояние массива, то есть состояние до начала проходки участка. Далее моделируется поэтапный процесс разработки забоя ствола заходками по 4,0 м и включение элементов временной и постоянной крепи в работу. Анкеры включаются в работу на втором шаге, набрызгбетоная крепь - с отставанием на две заходки, постоянная - с отставанием на семь заходок от забоя. Всего реализуется 22 шага расчета, при этом последний позволяет получить модель с пройденным и закрепленным участком ствола. Оценка корректности результатов выполнена путем сравнения результатов моделирования с аналитическим решением и экспериментальными данными мониторинга ствола. Получена высокая сходимость значений напряжений с аналитическими и экспериментальными данными для передовой набрызгбетонной крепи и с аналитическими данными для основной бетонной крепи. Для формирования окончательных выводов необходимо выполнять мониторинг ствола на протяжении 3-5 лет после завершения строительства.
Совершенствование расчетно-экспериментальных методов проектирования шахтных стволов
25.02.2024
Авторы: Плешко М.С., Сильченко Ю.А., Панкратенко А.Н. Насонов А.А.
Опубликовано: ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2019.
Аннотация: Характерной особенностью развития отечественной и мировой горнодобывающей промышленности является постоянный рост глубины подземных разработок. Вскрытие таких месторождений осуществляется вертикальными стволами. К одной из самых сложных задач при проектировании шахтных стволов относится определение оптимальных параметров крепи. На практике применяют различные методы расчета, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы, а также ряд противоречий. В условиях роста глубин стволов, ухудшения горно-геологических условий их точность и область эффективного применения уменьшаются. В этой связи, а также учитывая, что на больших глубинах неизбежно снижается достоверность исходной горно-геологической информации, перспективным является дальнейшее совершенствование расчетно-экспериментальных методов. При проходке ствола по параллельной технологической схеме они могут быть реализованы на основе комплексной системы мониторинга, включающей подсистемы анализа и прогноза состояния горного массива и напряженно-деформированного состояния крепи ствола. Данные мониторинга на стадии строительства используются для оценки адекватности расчетных моделей ствола и оперативной корректировки проектных решений. В период эксплуатации они позволяют оценить техническое состояние ствола, а при регулярном пополнении и анализе - своевременно выявлять опасные процессы и реализовывать опережающие защитные меры.
Патент RU 2 667 865 С1. Комбинезон для работ на высоте
25.02.2024
Авторы: Месхи Б.Ч., Денисов О.В., Рябова Н.В., Плешко М.С., Тихомиров А.Г.
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет"
Реферат: Изобретение относится к защитным элементам одежды. Техническим результатом настоящего изобретения является легкость в перемещении в комбинезоне при выполнении работ на уровне земли, за счет крепления троса липучками на боковом шве комбинезона, и на высоте, за счет незначительного веса и высокой гибкости троса. Кроме того, данное изобретение оснащено интеллектуальным карабином, который подает световой и звуковой сигнал о состоянии фиксации работника на высоте. Альтиметр, настроенный на соответствующую высоту, выдает сигнал о возможном нарушении на центральный блок, который находится в цеху и сохраняет информацию о том, сколько времени тот или иной работник находился на высоте не пристегнутым (или пристегнутым), к защитным ограждениям, информация выводится на панель цифровой индикации (ЖК-экран).
Авторы: Прокопов А.Ю., Плешко М.С.
Патентообладатель: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Реферат: Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкция армировки стволов шахт, и может быть использовано в вертикальных стволах угольных шахт и рудников, а также в подземных сооружениях различного назначения. Изобретение направлено на снижение металлоемкости конструкции и трудоемкости монтажа, уменьшение аэродинамического сопротивления вентиляционной струе. Безрасстрельная армировка вертикального шахтного ствола содержит проводники, размещенные у вертикальных граней подъемных сосудов между боковой и лобовой стенками под углом к продольной оси подъемного сосуда и анкерные консоли, закрепленные к крепи ствола. На них с возможностью перемещения вдоль стержней анкерных консолей для регулирования в радиальном направлении смонтирована опорная конструкция. К последней прикреплен проводник с возможностью регулирования его положения относительно анкерной консоли в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Авторы: Плешко М.С., Плешко М.В., Галенко А.А., Верченко А.В.
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет"
Реферат: Изобретение относится к керамической массе для производства керамической плитки для внутренней облицовки стен. Технический результат изобретения заключается в повышении механической прочности на изгиб. Керамическая масса содержит следующие компоненты, масс.%: глина тугоплавкая - 55; глина легкоплавкая красножгущаяся - 14-16; гранитный отсев - 8-10; габбро-долерит - 14-16; бой плитки дробленый - 5.
