Разработка и обоснование технологии взрывного закрепления горных выработок на удароопасных железорудных месторождениях
На правах рукописи
Федоренко Анатолий Иванович РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЗРЫВНОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА УДАРООПАСНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ Специальность 25.00.22 – «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Кемерово – 2010 2
Работа выполнена в Сибирском государственном индус триальном универси тете и Вос точном научно-исследовательском горнорудном институте.
Научный консультант – доктор технических наук, профессор Ерёменко Андрей Андреевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Боликов Владимир Егорович;
доктор технических наук, профессор Кузьмин Евгений Викторович;
доктор технических наук, профессор Першин Владимир Викторович.
Ведущая организация – «Научный центр ВостНИИ по безопасности в горной промышленности» (ОАО «НЦ ВостНИИ)».
Защита диссертации состоится «21» октября 2010 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государ ственный технический университет» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Ве сенняя, 28.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образо вательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбас ский государственный технический университет».
Автореферат разослан «_» 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета В.В. Иванов
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Железорудные месторождения Горной Шо рии и Хакасии в Алтае-Саянской складчатой области разрабатываются на больших глубинах в условиях действия высоких тектонических напряжений и сложных горно-геологических условиях. Руды и породы прочные, хрупко разрушаются под нагрузкой, способны накапливать значительную упругую энергию деформаций;
около 90 % пород удароопасны. Развитие горных ра бот на месторождениях связано с ростом объемов проведения капитальных, подготовительных и нарезных выработок, длина которых на отдельных уча стках изменяется от сотен до тысяч метров. Крепление выработок в этих ус ловиях является трудоемким, малопроизводительным и опасным процессом.
Сотрудниками ИГД СО РАН, ВНИМИ, ИПКОН, КНЦ РАН, СПГГУ (ТУ), СФ ВНИМИ, ВостНИГРИ, КузГТУ, МГГУ и служб прогноза и преду преждения горных ударов (ППГУ) выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований по определению геомеханического со стояния массива горных пород с применением различных методов измерения напряжений на рудных месторождениях. Наличие высоких горизонтальных напряжений ( 1 ) в нетронутом массиве объясняется дейс твием современных тектонических процессов в регионе. Установлено, что вне зоны и в зоне ве дения очистной выемки максимальные главные напряжения 1 в 2,5-5,0 раз превышают вертикальные ( 3 ). Вкрест простирания действуют напряжения ( 2 ), равные (1,4-2,5) 3. Главные нормальные напряжения в массиве горных пород находятся в соотношении 1 : 2 : 3 = 2,6:1,4:1,0.
Характерной особенностью тектонических полей напряжений являетс я разрушение горных пород в кровле и почве горизонтальных выработок, а также стенок вертикальных выработок. Величины напряжений и направление их действия оказывают существенное влияние на ус тойчивость выработок и, как следствие, на выбор типа крепи.
Поддержание выработок в большинстве случаев осуществлялось за счет применения железобетонной и монолитной бетонной крепей. Однако эти крепи не являются эффективными при возникновении горных ударов с высокой сейсмической энергией, что приводит к их разрушению. Особая роль отводится системе «крепь-порода», включающей применение, напри мер, облегченных крепей, в том числе анкерных. В этом случае возникает не обходимость исследования влияния технологии установки и конструкции ан керных крепей на распределение напряжений в приконтурном массиве при различных схемах их расположения для обеспечения эффективности и безо пасности крепления выработок различного назначения. Таким образом, раз работка и обоснование технологии крепления выработок в удароопасных ус ловиях является актуальной научной проблемой, имеющей существенное значение в развитии экономики горнорудных предприятий.
Основные результаты диссертационной работы получены автором при проведении научно-исследовательских работ в соответствии с планами на учных исследований инс титутов "ВостНИГРИ" и СибГИУ по темам: «Иссле дование и разработка штангового и комбинированного видов крепей для ус ловий треста "Таштаголшахторудс трой" в качес тве пос тоянных», «Исследо вание, разработка и внедрение технологии проведения и крепления горных выработок, узлов приготовления набрызгбетонной крепи, обеспыливающих средств заряжания шпуров и упрочнения пород методом инъекции, обеспе чивающих повышение производительности труда в 1,3-1,5 раза», «Исследо вание и разработка рационального вида штанговой крепи и типовых паспор тов крепления выработок большого сечения», «Исследование и промышлен ные испытания техники и технологии проведения и крепления горных выра боток на рудниках Сибири в условиях повышенного горного давления», «Разработка и испытание технологии проведения протяженных и крепления подготовительно-нарезных выработок в условиях рудников Сибири», «Про ведение и крепление горных выработок в удароопасных зонах железорудных месторождений» (1980-2009 гг.).
Целью работы является разработка и обоснование технологии взрыв ного закрепления выработок в удароопасных условиях, обеспечивающей по вышение эффективности и безопаснос ти проходческих работ.
Объектом исследования является приконтурный массив горных вы работок, при креплении которого в удароопасных условиях применяют анке ры взрывного закрепления.
Предметом исследования является устойчивость горных выработок в зависимости от расположения анкеров относительно продольной оси выра ботки с учётом коэффициента устойчивости и типа динамического явления.
Идея работы состоит в использовании установленных закономерно стей распределения напряжений в приконтурном массиве, в зависимости от угла расположения анкеров относительно продольной оси выработки, для разработки эффективной технологии взрывного закрепления выработок.
Задачи исследований:
– установить закономерности распределения напряжений в кровле вы работки при различных схемах расположения анкерной крепи;
– определить влияние геометрических параметров трубчатых анкеров взрывного закрепления на их несущую способность;
– разработать конструкцию и технологию возведения трубчатых анке ров взрывного закрепления для обеспечения ус тойчивости выработок в усло виях динамической активности;
– разработать методику определения устойчивости приконтурного мас сива и обосновать выбор облегченных видов крепей при проведении вырабо ток в удароопасных условиях;
– разработать технологию совмещенного проведения и крепления вы работок при взрывании.
Методы исследований включают: научные обобщения, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных ус ловиях с применением численных методов для ус тановления закономерно стей распределения напряжений в кровле выработки при различных схемах расположения анкеров;
статистическую обработку и анализ натурных на блюдений для установления несущей способности облегченных видов кре пей, исследование свойств горных пород и руд для определения категории удароопасности горных пород, а также проверку технологии крепления гор ных выработок в натурных условиях.
Научные положения, защищаемые автором:
– величины горизонтальных, вертикальных и касательных напряжений, обеспечивающие устойчивость выработки, находятся в соотношении x : y : max =7:5:3 и определяются углом расположения анкеров, равным 70о относительно продольной оси выработки;
– повышение несущей способности трубчатых анкеров взрывного за крепления от 24 до 47 кН обеспечивается изменением соотношений величин внешнего и внутреннего радиусов с 1,17 до 1,27 и созданием Ф-образной плиты опорного элемента с образованием продольных каналов глубиной не менее 1/3 толщины стенки анкера;
– повышение устойчивости выработок в условиях динамической ак тивности достигается за счёт применения трубчатых анкеров взрывного за крепления с элементами самонатяжения и податливости;
– выбор облегченных видов крепей при проведении выработок в гео динамических опасных районах рудников определяется коэффициентом ус тойчивости, изменяющимся в пределах 1,00 Ку 0,45 и типом динамиче ских явлений;
– повышение эффективности и безопасности при совмещенной техно логии проведения и крепления горных выработок достигается установкой в первую очередь трубчатых анкеров взрывного закрепления с металлической решеткой в кровле, во-вторую – взрыванием шпуровых зарядов ВВ в забое выработки.
Отличие от результатов, полученных другими авторами, заключа ется в установлении влияний угла установки анкеров и применения решетча той затяжки в виде сплошного полотна на ус тойчивость горных выработок, в возможности использования совмещенной технологии проведения и крепле ния выработок за счет применения трубчатых анкеров взрывного закрепле ния.
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечива ется значительным объемом экспериментальных лабораторных и натурных исследований на горных предприятиях Абаканского, Таштагольского, Шере гешевского и Казского месторождений;
представительным периодом дли тельного (более 20 лет) мониторинга состояния закрепленных по разработан ной технологии выработок;
87 % сходимостью теоретических и эксперимен тальных результатов исследований, полученных при опытно-промышленных испытаниях и внедрении рекомендуемой технологии крепления выработок в удароопасных условиях железорудных месторождений, а также положитель ными результатами опытно- промышленной проверки технических и техно логических решений и внедрения на горнорудных предприятиях Абаканско го, Таштагольского, Шерегешского, Казского рудников ОАО «Евразруда».
Научная новизна работы состоит в следующем:
– установлена закономерность распределения горизонтальных, верти кальных и касательных напряжений в приконтурном массиве в зависимости от угла расположения анкеров в кровле относительно продольной оси выра ботки;
– выявлены зависимости несущей способности трубчатого анкера взрывного закрепления от соотношения внешнего и внутреннего радиусов, площади контакта с поверхностью шпура, деформации Ф-образной плиты опорного элемента анкера от нагрузки, а также глубины продольных углуб лений на корпусе от толщины стенки трубчатого анкера;
– установлено влияние податливости соединения металлической ре шетки на величины нагрузок между анкерами, отличающимися равномерно стью распределения при установке решетки в виде сплошного полотна, при этом выявлена зависимость изменения ус тойчивости горных выработок в удароопасных условиях от конструкции трубчатых анкеров взрывного за крепления, отличающихся тем, что анкеры оснащены элементами самонатя жения и податливости;
– выявлена связь между категориями удароопасности, коэффициентом устойчивости и типом динамических явлений;
– научно обоснована технология совмещенного проведения и крепле ния выработок в удароопасных условиях.
Научное значение работы состоит в установлении взаимосвязи между параметрами технологии взрывного закрепления выработок и геомеханиче скими процессами в условиях геодинамических проявлений, в обосновании технологии совмещенного проведения и крепления выработок взрывным способом.
Практическая ценность работы заключается:
– в возможности использования разработанных технических и техноло гических решений при креплении выработок на основе анкерной крепи для повышения несущей способности выработок в удароопасных условиях;
– в оценке ус тойчивости выработок и степени их удароопасности для выбора рационального вида крепи;
– в разработке технологии крепления горных выработок в удароопасных условиях железорудных месторождений для повышения эффективности и безопасности крепления;
– в разработке совмещенной технологии проведения и крепления гор ных выработок в удароопасных условиях на основе трубчатых анкеров взрывного закрепления;
– в снижении материальных затрат в 1,9 раза при креплении горных выработок.
Личный вклад автора состоит:
– в обобщении исследований в области устойчивости выработок в ус ловиях сложного напряженно-деформированного состояния горных пород на Абаканском, Таштагольском, Шерегешевском и Казском, месторождениях;
– в установлении закономерностей распределения горизонтальных, вертикальных и касательных напряжений в кровле выработки при различных схемах расположения анкерной крепи;
– в установлении влияния геометрических параметров трубчатых анке ров взрывного закрепления на несущую способность анкера и опорного эле мента;
– в оценке взаимодействия анкерной крепи и металлической решетки с массивом горных пород в кровле выработки, разработке конструкции и тех нологии возведения трубчатых анкеров взрывного закрепления для обеспе чения устойчивости выработок в условиях динамической активнос ти;
– в разработке методики определения устойчивости приконтурного массива и обоснования выбора облегченных видов крепей при проведении выработок в удароопасных условиях железорудных месторождений и вне дрении результатов работы;
– в разработке технологии крепления горных выработок на основе взаимодействия свойств горных пород, трубчатых анкеров взрывного закре пления, металлической решетки и набрызгбетона.
Реализация работы. Основные результаты исследований вошли со ставной частью в «Инструкцию по креплению горных выработок» (Новокуз нецк СибГИУ, 1979. – 61 с.), «Временную технологическую инструкцию по применению и установке трубчатых штанг взрывного закрепления» (Ново кузнецк, 1982. – 26 с.), в учебное пособие «Управление состоянием массива на удароопасных месторождениях Сибири» (Новокузнецк, 2001. – 96 с). Вне дрение разработанных рекомендаций позволило получить экономический эффект в сумме 22,6 млн. рублей (в ценах 2009 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск: ИГД СО РАН, 2009 г.);
3-ей Между народной конференции по проблемам горной промышленности, строительст ва и энергетики (Тула: ТГУ, 2007 г.);
на научных симпозиумах «Неделя гор няка» (Москва: МГГУ, 2005-2010 гг.);
на конференции с участием иностран ных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной гео сферы» (Новосибирск: ИГД СО РАН, 2007 г.);
IV научно-практической кон ференции с участием инос транных ученых «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005 г.);
VII международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные техноло гии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, Сиб ГИУ, 2002 г.);
Международной конференции «Управление напряженно деформированным состоянием скальных пород при разработке месторожде ний полезных ископаемых и с троительстве подземных сооружений», (Екате ринбург: ИГД УрО РАН, 1996 г.);
на Всероссийской конференции «Управле ние напряженно-деформированного состояния массива горных пород при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых» (Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1999 г.);
на научно-практических конферен циях с международным учас тием «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (Новокузнецк, СибГИУ, 1999 г.) и «Геомеханика в горном деле» (Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1996 г.), на научно-технических сове тах НПО «Сибруда», ОАО «Евразруда» и Вос тНИГРИ (1979-2010 гг.).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 48 науч ных работах, в том числе в одной монографии, 16 статьях в рецензируемых периодических изданиях, рекомендованных ВАК, в 1 учебном пособии, 3 ав торских свидетельс твах и в 2 патентах РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 250 стра ницах, состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 250 наименований, содержит 72 рисунка, 30 таблиц, 2 при ложения.
Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту д.т.н., проф. А.А. Еременко, а также д.т.н., проф. В. Н. Фрянову, д.т.н., проф, В.С. Шеховцову, д.т.н., Л. Т. Дворникову, д.т.н., д.т.н., проф. В.М. Серякову и научным сотрудникам ИГД СО РАН, ИГД УрО РАН, ВостНИГРИ, СибГИУ, КузГТУ за научно-методическую помощь при подготовке работы, работникам ОАО «Евразруда», Таштагольского, Казского, Горно-Шорского и Абаканского филиалов и службам прогноза и предупреждения горных ударов (ППГУ) за помощь в проведении промышленных испытаний.
Основное содержание работы
В первой главе приведены геологическая, горнотехническая и геоме ханическая характерис тики железорудных месторождений Горной Шории и Хакасии. Освещено состояние проблемы по обеспечению устойчивости вы работок в условиях напряженно-деформированного состояния (НДС) массива и изложены факторы, приводящие к потере устойчивости горных пород, а также проведен анализ эффективности различных конструкций анкерных крепей.
Железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии разрабатыва ются на больших глубинах в условиях действия высоких тектонических на пряжений. Руды и породы прочные, хрупко разрушаются под нагрузкой, спо собны накапливать значительную упругую энергию деформаций. Наличие высоких горизонтальных напряжений в нетронутом массиве объясняется действием современных тектонических процессов в регионе.
Существенный вклад в изучение геомеханического состояния массива горных пород Горной Шории и Хакасии внесли: П.В.Егоров, В. А. Квочин, Л.М. Лазаревич, Т.В.Лобанова, А.Т. Шаманская, Б.В. Шрепп и др.
Значительный вклад в оценку и прогноз устойчивости горных вырабо ток внесли следующие ученые: Е. В. Артенейт, И. В. Баклашов, Н.С. Булычев, С.А. Константинова, Г.Г. Кочерян, А. Лабасс, Г.Г. Мирзаев, О.В. Тимофеев, В.Л. Трушко, В.А. Усков, Г. Феннер и др., а также ученые инс титутов ВНИ МИ, ИГД СО РАН, ИГД Уро РАН, КНЦ РАН, Вос тНИГРИ, ВостНИИ, СПГГУ (ТУ), КузГТУ, УГГУ, ИрГТУ, ПГТУ. и др. Они способствовали раз витию и широкому внедрению на горнодобывающих подземных предпри ятиях России технологии крепления выработок путем упрочнения массива анкерами в условиях повышенных тектонических напряжений. Выявлено, что с физической точки зрения ус тойчивость приконтурного массива выра ботанного пространства определяется величинами, видами, формами дефор мации и разрушения в приконтурной час ти массива, что обуславливается со отношением действующих в массиве напряжений и деформационно прочностными свойствами горных пород.
Определено, что действующие в массиве напряжения меняют свою ве личину и направление в зависимости от формы и размеров зоны пространст венно-временного влияния очис тных работ, а также прочности горных пород с изменением глубины.
Установлено, что параметры полей напряжений и, следовательно, ус тойчивость горных выработок зависят от совокупности дейс твия многих взаимосвязанных факторов, которые можно подразделить на естес твенное поле напряжений ненарушенного и нарушенного массива;
деформационные характеристики пород приконтурного массива;
геометрические параметры выработок: форма и размер их сечения, соотношение ширины и высоты, вза имное влияние соседних выработок, расположение их относительно макси мальной составляющей напряжения и др. Повышение несущей способности пород в окрестности выработки возможно достичь путем упрочнения горных пород, например, армированием анкерами.
В развитии теории и практики, средств и способов упрочнения массива горных пород большой вклад внесли: В.Е. Боликов, Н.С. Булычев, В.Г. Венгловский, Ю.В. Герескул, Ю.З. Заславский, Е.В. Кузьмин, Г.И. Кравченко, Н.И. Мельников, Г.Г. Мирзаев, В.А. Першин, А. В. Ремезов, А. А. Ренев, К. Н. Савин, В. И. Семевский, Н.Н. Фотиева, А. П. Широков и др.
Анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследова ний при креплении горных выработок в удароопасных условиях показали, что на рудниках широко используются бетонные, железобетонные и облег ченные крепи, способствующие повышению несущей способности массива.
Выявлено, что перспективным направлением является совершенство вание облегченных крепей.
Несмотря на многочисленность выполненных исследований, недоста точно изучены вопросы влияния расположения анкеров на характер распре деления напряжений на контуре горной выработки и их ус тойчивость. Не в полной мере разработаны конструкции трубчатых анкеров взрывного закреп ления для условий динамической активности, установлены особенности взаимодействия анкеров с металлической решеткой, разработаны параметры и технология возведения облегченных видов крепи в удароопасных услови ях.
На основе анализа состояния вопроса, показавшего актуальность про блемы в области крепления горных выработок в удароопасных условиях, оп ределены цель и задачи исследований.
Во второй главе изложены результаты физического и математического моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности выработки с различными схемами расположения анкер ной крепи при нагружении в экспериментальной установке (рисунок 1).
Рисунок 1 – Общий вид экспериментальной модели:
1 – резиновая прокладка;
2 – металлические шарики;
3 – песчано-цементная модель массива горных пород с выработкой;
4 – площадка нагружения;
5 – металлические бруски;
Р – вертикальная нагрузка Исследовалось вертикальное, наклонное и комбинированное располо жение анкеров, установленных под углом 70 0 относительно продольной оси выработки с сеткой (рисунок 2).
а) б) в) Рисунок 2 – Схемы расположения анкеров:
а – вертикальное;
б – под углом в сторону забоя;
в – комбинированное Анкеры в кровле выработки устанавливались в процессе заливки пес чано-цементной модели путем бетонирования. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона составили для песчано-цементной модели 30000 МПа и 0,20 соот ветственно.
Размеры модели – 210210140 мм. При воздействии пресса на пло щадку нагружения 4 усилие (Р) передается на металлические бруски 5, кото рые воздействуют на металлические шарики 2. Резиновая прокладка дефор мируется и вызывает разгрузку верхней час ти модели 3. Усилие Р равномер но распределяется по верхней границе площадки нагружения (рисунок 1).
Для определения критерия подобия составляем критериальное уравне ние прочности закрепленной выработки, используя анализ размерности на основе -теоремы Бэкингема, т.е. находим функцию следующих параметров:
= = ц(l,,,,,, ), (1) B М.П сж max 1 где, – напряжение и прочнос ть на сжатие с тенки анкера – порода, М, П СЖ Па;
l– длина анкера, м;
– толщина стенки анкера, м;
v – скорость динами ческого сдвига пород, м/с;
– касательное напряжение на контуре выработ max ке, Па;
– плотность горной породы, кг/м ;
, – угол внутреннего трения 1 пород и угол наклона анкера, рад.
Используя метод нулевых размерностей, определяем следующие кри терии подобия:
= – критерий, характеризующий отношение разнос ти прочности мп сж металлопородной оболочки и горной породы на сжатие к динамическому давлению сдвига;
= ;
= – критерии, характеризующие геометрию системы;
l 2 t = – критерий, характеризующий отношение динамических сил max к силам пластической вязкости металлопородной оболочки, (t – время взры ва при установке анкера).
По первой и третьей теоремам подобия одноименные критерии подо бия модели и натуры должны быть равны, т.е.:
= ;
= ;
= ;
=. (2) М Н М н М н М н 1 1 2 2 3 3 4 Анализ результатов лабораторных исследований показал, что при на клонном и комбинированном расположении анкеров устойчивость выработ ки повышается в среднем в 1,5 раза по сравнению с вертикальным и в 2, раза – по сравнению с незакрепленной выработкой.
Расчет напряженно-деформированного состояния, возникающего в элементах модели, проведен при нагрузке, равной 250 кН, так как при пре вышении данной нагрузки начинается процесс разрушения песчано цементной модели. Значение Р соответс твует вертикальному напряжению y, равному 8,5 МПа.
В результате установки анкеров в приконтурный массив горных пород создается среда с другими механическими свойствами. На рисунке 3 система координат (х, у) отвечает глобальной системе, в которой рассматривается процесс деформирования модели, (x у ) – локальной системе, одна из осей которой совпадает с направлением расположения анкера. На рисунке 3 этой осью является о1 у1.
0 x x y y Рисунок 3 – Глобальная (Оху) и локальная (О х у ) системы координат при использовании соотношений анизотропного упругого тела для расчетов на пряженного состояния, укрепленного анкерами массива горных пород Введем обозначения: компоненты тензора напряжений – х, у, ху ;
компоненты тензора деформаций – х, у, ху в системе координат (Оху);
1, 2, 12, 1, 2, 12 – значения тензора напряжений и деформаций в системе ко 111 ординат (о х у ). Так как напряжение анкерования совпадает с осью о у, то главные направления тензоров напряжений и деформаций будут совпадать с 11 осями о х и о у. Ось Z будет направлена перпендикулярно плоскости чер тежа и деформации модели в этом направлении не будет, т.е. будут выполне ны условия плоской деформации.
Для вычисления компонент матрицы жесткости конечных элементов, на которые разбивается расчетная облас ть, определяем компоненты матрицы, связывающие напряжения и деформации в системе координат Оху.
Пользуясь матричной алгеброй, определяем компоненты тензора на x пряжений {} = через компоненты тензора деформаций:
y ху х {} = [D]{}.
т.е. через {} = выразим у ху Выполняя преобразования и перемножение матриц, получаем формулы для вычислений матрицы жесткости и определяем напряжённо деформированное состояние массива.
Направление внедрения анкеров учитывалось с помощью задания раз личных значений угла.
На (рисунках 4-5) приведен характер распределения горизонтальных, вертикальных и касательных напряжений на контуре выработки x y max при следующих механических характеристиках среды: модуль Юнга 75000 МПа, модуль сдвига 23000 МПа, коэффициент Пуассона 0,2.
Доказано, что угол наклона анкеров должен соответс твовать углу внутреннего трения. Установлено, что наклонное и комбинированное распо ложение анкеров под углом 70 относительно продольной оси выработки создает в кровле выработки увеличенную зону состояния всестороннего сжатия, уменьшающую разрушение пород и увеличивает ус тойчивость вы работки в 1,5 раза по сравнению с вертикальным расположением.
Рисунок 4 – Распределение напряжений в окрестности выработки при вертикальном расположении анкеров:
а–, б–, в– x y max Рисунок 5 – Распределение напряжений в окрестности выработки при наклонном расположении анкеров:
а–, б–, в– x y max В третьей главе приведены исследования по определению несущей способности трубчатого анкера взрывного закрепления. Трубчатый анкер со стоит из металлической трубы, закрепляемой в шпуре при помощи взрыва детонирующего шнура в водной среде (рисунок 6). После установки анкер воспринимает нагрузку, которая распределяется по периметру сечения кор пуса в направлении от стенки шпура.
а) б) Рисунок 6 – Общий вид трубчатого анкера взрывного закрепления в шпуре до и после установки:
а – с образованием опорной плиты до и после взрыва;
б – с образованием опорного элемента взрывом;
1 – пробка;
2 – детонирующий шнур;
3 – вода;
4 – опорная плита;
5 – опорный фланец;
6 – продольные углубления;
7 – вид опорного элемента после взрыва Установлено, что несущая способность анкера определяется свойствами материала и его геометрическими параметрами (рисунок 7). Выявлено, что при увеличении соотношений величин внешнего и внутреннего радиусов с 1,17 до 1,27 при диаметре 35,5 мм и длине 700 мм его несущая способность увеличивается с 22 до 47 кН.
a) б) y = -0,0 022 x + 1,09 94x - 105,6 50 R = 0, y = 0,00 5e 7,203 1x R2 = 0,9 92 Нагрузка, Q кН Нагрузка Q, кН 1,16 1,18 1,2 1,22 1,24 1,26 1, 190, 0 200, 0 210,0 220, 0 230, 0 240,0 250, О тношение R/r П лощадь контакт а анкера S, мм в) y = 14,91x + 5, 65 R = 0, Нагрузка, Q кН 400 700 1000 Длина анкера,l мм Рисунок 7 – Зависимость несущей способности трубчатого анкера взрывного закрепления от его параметров:
а – отношения внешнего и внутреннего радиусов;
б – площади контакта ан кера, S, ;
в – длины анкера, l При увеличении площади контакта анкера от 196 до 248 мм (увеличе нии диаметра анкера с 32 мм до 38 мм) его несущая способность увеличива ется незначительно – с 24 до 29,5 кН.
Изменение длины анкера от 400 до 1300 мм приводит к увеличению нагрузки на 36 кН. Изменение толщины с тенки анкера, площади контакта и длины позволяет использовать крепь для различных условий в широком диа пазоне ожидаемых нагрузок.
Предложена технология формирования Ф-образной плиты опорного элемента трубчатого анкера при взрыве в процессе его установки в шпуре.
При формировании опорного элемента анкера выступающая из шпура часть корпуса расчленяется взрывом по линиям продольных углублений на не сколько полос. Каждая полоса посредством взрыва прижимается к поверхно сти кровли выработки вокруг устья шпура. Выявлено влияние несущей спо собности опорного элемента трубчатого анкера от конструктивных парамет ров.
Рисунок 8 – Расчетная схема опорного элемента анкера:
t0 – толщина стенки опорного элемента анкера;
R1 и R2 – радиусы изгиба опорного элемента;
Pn – нагрузка на опорный элемент;
– угол изгиба опор ного элемента;
Qn – нагрузка на корпус трубчатого анкера С учетом сил трения между горными породами и опорным элементом несущая способность конструкции определяется из выражения Q = 85,8W, (3) р где Q – несущая способность опорного элемента;
W – осевой момент со противления сечения опорного элемента при изгибе;
– предел прочности р трубчатого анкера на растяжение.
Доказано, что для качественного формирования опорного элемента следует на трубчатом анкере, выступающем из шпура, создать продольные линии концентраторов глубиной, равной 0,3 толщины с тенки, в количестве штук по всей окружности.
Установленные закономерности свидетельствуют о том, что повыше ние эффективности трубчатых анкеров взрывного закрепления обеспечивает ся увеличением толщины с тенок анкера от 2,6 до 3,8 мм и созданием Ф-образной плиты опорного элемента с образованием продольных углубле ний.
В четвертой главе представлены результаты исследования взаимодей ствия анкерной крепи с металлической решеткой, разработка конструкции трубчатых анкеров со свойствами самонатяжения, податливости, а также за крепление анкеров с подачей сыпучих и жидких компонентов в аэрирован ном виде их раздельных каналов.
Исследования по взаимодейс твию массива с крепью, находящейся под нагрузкой, проводились на стенде, представляющем модель кровли выработ ки, закрепленной анкерной крепью с решеткой. Рассматривались варианты крепления кровли выработки анкерами отдельными решетчатыми пластина ми и сплошным полотном. Сис тема «анкер-решетка» нагружалась в выбран ных точках статической нагрузкой от 10 до 200 Н с интервалом 20 Н.
Установлено, что использование решетки в виде сплошного полотна обеспечивает равномерное перераспределение нагрузки приконтурного мас сива между анкерами за счет уменьшения подвижки решетки на 50 %, сни жает пиковые нагрузки в локальных зонах в 1,5 раза и позволяет создать бо лее работоспособную и прочную грузонесущую систему «крепь-порода» (ри сунок 9).
Разработана конс трукция и технология соединения для монтажа ре шетчатой затяжки в одно полотно. При возведении крепи в боку штрека гор. – 210 м, и Северном квершлаге, гор –350 м Таштагольского рудника вы явлено, что расположение соединительных элементов решеток через 20 см обеспечивает прочность соединения до 75 кН, а при соединении решеток внакладку прочность составляет 30 кН.
Рисунок 9 – Зависимость подвижки решетки между анкерами от нагрузки на крепь при различном виде перетяжки кровли:
1, 2 – отдельными решетчатыми пластинами;
1, 2 – сплошным решетчатым полотном;
3 – при нагружении одиночного анкера Установлено, что для взаимодействия анкеров и снижения нагрузки горных пород на металлическую решетку, поддерживающую массив в кровле выработки между анкерами, необходимо возведение анкерной крепи с метал лической решеткой в виде сплошного полотна.
Для крепления выработок в условиях сейсмического и вибрационного воздействия на массив горных пород в районе взрывов и выработок выпуска горной массы разработана трубчатая анкерная крепь с резиновой лентой или металлическими гранулами, располагаемыми на внешней поверхности анке ра. Установлено, что прочнос ть закрепления анкера с резиновой лентой со ставляет 60–70 кН при длине 1 м, а с металлическими гранулами до 90 кН (рисунок 10).
Разработана конструкция трубчатого анкера взрывного закрепления со свойствами самонатяжения, содержащаяся внутри перегородки, вызывающая положительный эффект за счет сокращения длины трубчатого анкера на 4-6 мм. Показано, что такая конструкция анкера создает предварительное на тяжение силой около 30 кН, благодаря чему происходит уплотнение массива под опорной плитой и уменьшение ширины трещин в породе.
Рисунок 10 – Конструкции трубчатых анкеров:
а – с хвостовым элементом под гайку ;
б – с податливым элементом из рези новой ленты;
в – с гранулами;
1 – трубчатый корпус;
2 – резиновая лента;
3 – детонирующий шнур;
4 – вода;
5, 6 – герметизирующие пробки: 7 – опорная плита;
8 – металлические гранулы;
9 – электродетонатор;
10 – провода элек тродетонатора;
11 – опорный фланец Разработаны устройс тво и технология крепления выработок анкерами методом бетонирования. По данной технологии анкер периодического про филя вводится в шпур, а затем в нем формируется закрепляющий замок по всей длине путем одновременной подачи на забой шпура потоков сыпучих и жидких компонентов в аэрированном виде из раздельных каналов в опреде ленной пропорции (рисунок 11).
Рисунок 11 – Схема установки анкеров методом бетонирования:
1–3 – трубопроводы;
4, 5 – ёмкости;
6 – магистраль сжатого воздуха;
7 – ре гулятор расхода сыпучего материала;
8 – регулятор расхода сжатого воздуха;
9 – вал;
10 – шестерня;
11 – регулятор расхода воды;
12 – запорные краны;
13 – рукоять;
14 – насадка;
15 – кран Установлено, что закрепление анкеров данным методом обеспечивает высокую плотность смеси закрепляющего замка до 1900 кг/м и грузонесу щую способность анкера до 17 кН сразу после его установки, что позволяет навешивать на них металлическую решетку.
В пятой главе приведены результаты исследований по определению устойчивости горных выработок и параметров облегченных типов крепей при разработке рудных мес торождений в различных горно-геологических и геомеханических условиях Горной Шории и Хакасии.
Выявлены величины горизонтальных напряжений в зоне и вне зоны очистных работ, а также основные физико-механические свойства горных пород. Показано, что горные породы в основном высокомодульные (от 1,95 до 11,85·10 4 МПа). Действующие напряжения среза для условий горнорудных предприятий Таштагольского, Шерегешевского и Абаканского месторождений существенно зависят от угла расположения выработки отно сительно максимальной горизонтальной составляющей напряжения. Они из меняются от 1,18 до 8,86 Н. Установлена взаимосвязь изменения напряже ний массива от соотношения размеров выработки, величина которых состав ляет от 0,9 до 3,1 Н. Приведен метод расчета и определения категории и ко эффициентов устойчивости горных выработок. Разработана методика опре деления действующих напряжений в породах на срез для кровли и боков вы работок, расположенных под углом к максимальной составляющей напряже ний. Коэффициент устойчивости горных выработок определяется по форму ле К=, (4) ср кб ср где К – коэффициент ус тойчивости;
[ ] – предел прочности вмещающих ср пород на срез;
– действующие напряжения на срез в кровле или боках вы кб ср работки.
При К 1 в любой точке выработки разрушающие деформации отсутст вуют, и выработка будет находиться во вполне устойчивом состоянии. Если К 1, то в зависимости от численного параметра коэффициента устойчиво сти выработка будет находиться в той или иной с тепени ус тойчивости. Поте а 0,6 (а – радиус выработки, с – зона пла ря устойчивости начинается при с стической деформации), так как в приконтурном массиве могут возникать разрушающие и пластические деформации и возможны вывалы кусков, бло ков пород и обрушение выработок, поэтому выработки необходимо крепить.
а 0,6, разрушение может носить локальный характер в виде зако При с лообразования и вывалов отдельных кусков.
Предложена классификация устойчивости горных выработок, учиты вающая коэффициент ус тойчивости, типы динамических явлений и рекомен дуемые виды крепей (таблица 1).
Таблица 1 – Классификация ус тойчивости горных выработок и рекомендуемые виды крепей для условий горнорудных предприятий Сибири Коэффи Степень Категория Рекомендуемые Типы динамиче циент ус устойчиво устойчивости тойчиво- виды крепей ских явлений сти сти, К Весьма ус- Без крепи, 1 более 1 Толчки тойчивые набрызгбетон Набрызгбетон Толчки, стреля анкеры, Устойчи- ние, интенсив набрызгбетон 2 1-0, вые ное заколообра анкеры зование сетка Набрызгбетон Средней анкеры Горные удары, устойчиво 3 0,65-0,45 сетканабрызг- микроудары, сти толчки бетон, другие виды крепей Набрызгбетон Удары горно анкеры сетка Неустойчи- технологическо 4 менее 0,45 набрызгбетон по вые го типа, горные кровле, другие ви- удары ды крепей На основе опытно-промышленных испытаний установлено, что на брызгбетон для откаточных выработок целесообразно наносить сразу после проведения выработки. Он создает на контуре выработки защитное покры тие, сглаживает неровности контура, снижает величину напряжений и уп рочняет трещиноватый массив.
При комбинированной крепи (набрызгбетон анкеры сетка на брызгбетон) первый слой наносится по всему периметру выработки, а второй – на сетку только по своду выработки. Толщина набрызгбетона определяется категорией устойчивости. Наклонное и комбинированное расположение ан керов позволяет наиболее эффективно упрочнить приконтурный массив и в сочетании с набрызгбетоном и металлической решеткой не дает расслаивать ся массиву горных пород.
Таким образом, на основании выполненных исследований установлено, что повышение устойчивости выработок в условиях динамических явлений различной интенсивности и выбор вида крепи осуществляются: на основе типов динамических явлений;
применения трубчатых анкеров взрывного за крепления с элементами самонатяжения и податливости;
закрепления анке ров с подачей сыпучих и жидких компонентов в аэрированном виде из раз дельных каналов;
металлической решетки и набрызгбетона.
В шестой главе приведены результаты исследований по выявлению геодинамических районов, определению прочнос тных и деформационных свойств горных пород;
определены коэффициенты удароопасности;
разрабо тана и испытана технология крепления горных выработок в удароопасных условиях.
Проведены экспериментальные исследования по установлению влия ния технологии ведения горных работ на распределение участков концен 2 трации динамических явлений различной энергии от 10 до 10 Дж и более в шахтном поле в районе выработок.
Выявлены удароопасные учас тки в массиве горных пород на мес торо ждениях, которые располагаются как в шахтном поле, так и за его пределами.
Выполнены экспериментальные исследования по определению прочно стных и деформационных свойств горных пород показали, что породы харак теризуются склонностью к хрупкому разрушению, при этом коэффициен ты удароопасности колеблются от 0,87 до 0,97 и 0,1 до 0,28 (К1 0,7;
К2 1,0 – удароопасные и К1 0,7;
К2 1,0 – неудароопасные).
Для исследования деформации массива на контуре выработок и обос нования вида крепи были установлены реперные станции на гор. +225 м в за падном полевом штреке Абаканского и гор. -280 м в ортах 19 и 20 Ташта гольского месторождениях. Установлено, что максимальное относительное смещение в кровле и боках выработок колебались от 0,8 до 1,6 мм/м. С уче том этого определены категории ус тойчивости и виды облегченных крепей.
Предложена технология крепления выработок в удароопасных условиях, включающая применение трубчатых анкеров взрывного закрепления, уста навливаемых под углом 70° относительно продольной оси выработки в соче тании с податливыми элементами, набрызгбетоном и металлической решет кой.
Испытания технологии крепления выработок проводились на Ташта гольском (гор. -140 м в разведочном квершлаге, в ортах, гор. -210 м в север ном квершлаге, ортах и штреках, гор.-350 м в северном квершлаге);
Шереге шевском (гор. 185-325 м в штреках);
Казском (гор.-90 м в руддворе ствола;
Абаканском (гор. 125 м, 225 м в штреках) месторождениях.
Породы в выработках предс тавлены сланцами, сиенитами, скарнами, а также рудой с коэффициентом крепости по шкале М.М. Протодьяконова от 8 до 14. Длина анкеров изменялась от 1,7 до 2,2 м.
Перед установкой трубчатых анкеров взрывного закрепления детони рующие шнуры соединяли в единую взрывную сеть и взрывались. После взрыва определялась прочнос ть закрепления анкеров в шпурах с помощью разработанного устройс тва (рисунок 12).
Рисунок 12 – Трубчатые анкеры в кровле Северного квершлага (гор. -210 м) перед взрывом зарядов для закрепления анкеров Измерения показали, что несущая способность анкеров в шпурах нахо дилась в диапазоне от 58 до 87 кН.
Выявлена высокая надежность закрепления анкеров с податливыми эле ментами в виде резиновой ленты и металлических гранул в удароопасных условиях.
Установлено, что использование данной технологии обеспечивает по вышение несущей способности анкера на 25-30 %.
Проведена оценка состояния массива горных пород в выработках мето дом электрометрии до и после установки трубчатых анкеров взрывного за крепления. Выявлено, что после установки трубчатых анкеров электросопро тивление пород увеличивается в 3,7 раза и происходит разгрузка массива в кровле выработок.
Разработана совмещенная технология проведения и крепления горных выработок с одновременным взрыванием зарядов в шпурах забоя и установ кой в кровле выработки трубчатых анкеров взрывного закрепления с метал лической решеткой (рисунок 13). Для этого буровой кареткой бурят шпуры в кровле выработки для установки анкеров и шпуры в забое для проведения выработки.
Рисунок 13 – Совмещенная технология проведения и крепления откаточной выработки Далее устанавливают оснащенные детонирующим шнуром и водой трубчатые анкеры с решеткой, заряжают взрывчатым веществом шпуры в за бое выработки, монтируют общую взрывную сеть и взрывают. Происходит одновременный процесс крепления кровли выработки и взрывания шпуров в забое. Погрузка взорванной породы осуществляется в уже закрепленной час ти выработки. Такая технология позволяет повысить безопасность ведения горных работ за счет сокращения расстояния не закреплённой части выра ботки от забоя.
Выполнены исследования по инъекции и упрочнению пород химиче скими растворами смол на Таштагольском руднике гор. -70 м. из расчёта на 100 весовых частей смолы ЭД-16П, 10 весовых час тей отвердителя полиэти ленполиамина и 15 – ацетона.
Шпуры бурили глубиной 135 см, расстояние между шпурами от 80 до 145 см. Для определения конечного предела возможного упрочнения пород методом инъекции перед нагнетанием рас твора определялось удельное водо поглащение через интенсивнос ть трещиноватос ти из выражения Q q=, (5) рв Pl В Ф где Q – расход воды, л/мин.;
P – давление нагнетания воды, мм вод. ст.;
рв В l – длина фильтрующей части шпура, м.
Ф Результаты исследований показали, что радиус распространения закре пляющего состава дос тигал от 89 до 163 см с расходом раствора от 412 до 960 см при величинах нагнетания от 410 до 5890 кПа. При серийном изго товлении оборудования закрепление горных пород методом инъекции может использоваться как вид облегченной крепи.
На основании проведенных экспериментальных исследований по креп лению горных выработок в удароопасных условиях рекомендуется: для креп ления нарезных выработок – наклонно установленные анкеры в сочетании с решеткой;
для откаточных выработок – набрызгбетон наклонно установ ленные анкеры с решеткой набрызгбетон;
для выработок большого сече ния и их сопряжений – набрызгбетон комбинированно расположенные ан керы с решеткой набрызгбетон. Длина анкера при наклонном расположе нии определяется из выражения l = a / cos, (6) где l – длина анкера, м;
a – расстояние между рядами анкеров (0,8 – 1,0 м);
– угол наклона анкера, град.
Величина отставания крепи от забоя определяется из выражения L = 2,15 10 К /, (7) сж где L – величина отставания крепи, м;
– предел прочнос ти пород на од сж ноосное сжатие, МПа;
К – коэффициент ус тойчивости выработки;
– объём ный вес горных пород, МН/м.
Для различных категорий устойчивости разработаны паспорта крепле ния горных выработок.
Выполненные исследования послужили основой для создания совме щенной технологии проведения и крепления горных выработок, отличаю щейся тем, что повышение эффективности и безопасности ведения горных работ в удароопасных массивах пород достигается установкой в первую оче редь трубчатых анкеров взрывного закрепления с металлической решеткой в кровле, во вторую – шпуровых зарядов ВВ в забое выработки.
В целом за счет внедрения разработанной технологии крепления гор ных выработок для удароопасных условий получен общий экономический эффект в сумме 22,6 млн. руб. (в ценах 2009 г.) Заключение В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, изложены новые научно обоснованные технические и технологиче ские решения по применению облегченных видов крепей на основе трубча тых анкеров взрывного закрепления, позволяющих повысить эффективность и безопасность при проведении и креплении горных выработок в удароопас ных условиях, что имеет существенное значение для экономики горнодобы вающей промышленности России.
Основные научные и практические результаты исследований за ключаются в следующем:
– установлено влияние схем расположения анкеров на распределения напряжений в массиве. Величины горизонтальных, вертикальных и каса тельных напряжений, обеспечивающие устойчивость выработки, находятся в x : y : max соотношении =7:5:3 и определяются углом расположения анке о ров, равным 70 относительно продольной оси выработки;
– установлено, что повышение несущей способности трубчатых анке ров взрывного закрепления обеспечивается изменением соотношений вели чин внешнего и внутреннего радиусов с 1,17 до 1,27 и созданием Ф-образной плиты опорного элемента с образованием продольных каналов глубиной не менее 1/3 толщины стенки анкера;
– показано, что снижение нагрузки горных пород на металлическую решетку, поддерживающую массив в кровле выработки, достигается возве дением анкерной крепи со сплошной металлической решеткой;
– установлено, что повышение устойчивости выработок в условиях ди намической активности достигается за счёт применения трубчатых анкеров взрывного закрепления с элементами самонатяжения, податливости и бето нирования анкеров с подачей сыпучих и жидких компонентов в аэрирован ном виде из раздельных каналов;
– разработана методика расчёта для применения облегченной комбини рованной крепи, включающая определение величин напряжений, электросо противления и деформаций в массиве, физико-механических свойств горных пород и др. Установлено, что выбор облегченных видов крепей при проведе нии выработок производится из условий определения коэффициента ус той чивости, изменяющегося в пределах 1,00 Ку 0,45 и степени удароопасно сти горных пород;
– установлено, что повышение эффективнос ти и безопасности при со вмещенном проведении и креплении выработок достигается ус тановкой в первую очередь трубчатых анкеров взрывного закрепления в кровле, во вторую – взрыванием шпуровых зарядов ВВ в забое выработки;
– разработаны нормативно-методические документы, внедрение кото рых на Абаканском, Таштагольском, Казском и Шерегешевском месторож дениях обеспечило повышение эффективности и безопасности горнопроход ческих работ. Внедрение рекомендаций по новой технологии крепления гор ных выработок позволило достичь снижения затрат на крепление в 1,9 раза и получить экономический эффект в ценах 2009 года в размере 22,6 млн. руб лей.
Основные положения диссертации изложены в следующих опуб ликованных работах.
Монографиях.
1. Еременко, А. А. Проведение и крепление горных выработок в ударо опасных зонах железорудных мес торождений / А. А. Еременко, А.И. Федо ренко, А.И. Копытов. – Новосибирск: Наука, 2008. – 236 с.
Изданиях, рекомендуемых ВАК России.
2 Будько, А.В. Определение устойчивых параметров и типов крепления выработок для торцового выпуска руды / А. В. Будько, С.А. Головашкин, Г.М. Бурмин, П.Т. Гайдин, В. В. Балякин, А. И. Федоренко // Горный журнал.
– № 2. – 1982. – С. 30-33.
3. Агошков, М.И. Обобщение опыта и оценка перспектив широкого применения вариантов систем разработки с торцовым выпуском руды / М.И.
Агошков, С.Л. Иофин, А. В. Будько, Г.М. Бурмин, К.Г. Арутюнов, С.А. Голо вашкин, П.Т. Гайдин, В. В. Балякин, А. И. Федоренко // Горный журнал. – 1984. – № 1. – С.25- 4. Венгловский, В.Г. Трубчатая анкерная крепь с опорным элементом «звезда» / В.Г. Венгловский, А.И. Федоренко// Горный журнал. – 1984. – № 5.
– С. 65.
5. Федоренко, А.И. Теоретические основы устойчивости горных выра боток/А. И. Федоренко// Горный информационно-аналитический бюллетень.
Издательство Московского государственного горного университета. – 2005. – № 6. – С. 233-236.
6. Еременко, В. А. Районирование выработок по способам крепления в условиях Шерегешевского месторождения /В. А. Еременко, В.Н. Филиппов, В. В. Дорогунцов, Е. А. Белоусов, А.И. Федоренко/ Горный информационно аналитический бюллетень. Издательство Московского государственного гор ного университета. – 2005. – № 9. – С. 46-57.
7. Федоренко, А. И. Исследование прочностных и деформационных свойств горных пород Казского месторождения /А.И. Федоренко// Горный информационно-аналитический бюллетень. Издательство Московского госу дарственного горного университета. – 2005. – № 9. – С. 235-237.
8. Венгловский, В.Г. Расчет несущей способности трубчатых штанг взрывного закрепления / В.Г. Венгловский, А.И. Федоренко // Известие ву зов. Горный журнал. – 2006. – № 2. – С. 64-68.
9. Федоренко, А.И. Напряженно-деформированное состояние прикон турного массива, армированного анкерами /А. И.Федоренко// Известия вузов.
Горный журнал. – 2006. – №3. – С. 75-83.
10. Федоренко, А. И. Распределение напряжений вокруг выработки на модели в условиях неравномерного исходного поля напряжений / А.И. Федо ренко// Известия вузов. Горный журнал. – 2006. – № 4. – С. 77-85.
11. Федоренко, А. И. Исследование устойчивости горных выработок в производственных условиях /А.И. Федоренко// Горный информационно аналитический бюллетень. Издательство Московского государственного гор ного университета. – 2007. – № 9. – С. 394-397.
12. Федоренко, А. И. Исследование влияния расположения анкеров на устойчивость обнажений горного массива /А.И. Федоренко// Горный инфор мационно-аналитический бюллетень. Издательс тво Московского государст венного горного университета. – 2007. – № 7. – С. 372-375.
13. Федоренко, А. И. Пути повышения устойчивости горных выработок в удароопасных зонах железорудных месторождений Сибири /А.И. Федорен ко// Горный информационно-аналитический бюллетень. Издательс тво Мос ковского государственного горного университета. – 2008. – № 9. – С. 372 378.
14. Федоренко, А.И. Основные направления повышения безопасности при проведении горных выработок на железорудных мес торождениях /А.И.
Федоренко// Безопасность труда в промышленнос ти. – 2008. – № 5 – С. 19-22.
15. Серяков, В.М. Математическое обоснование параметров экспери ментальной модели формирования и разрушения массива горных пород во круг выработки при различных исходных полях напряжений /В.М. Серяков, А. И. Федоренко// Горный информационно-аналитический бюллетень. Изда тельство Московского государственного горного университета – 2006. – Те матическое приложение «Физика горных пород» – С. 53-58.
16. Федоренко, А.И. Совершенствование способов управления горным давлением при проходке горных выработок на подземных рудниках ОАО «Евразруда».// Горный журнал. – 2008. – № 11. – С.51-53.
17. Веселов, А. И. Оценка удароопасности массива горных пород шахт ного поля Шерегешевского месторождения при геодинамическом райониро вании /А. И. Веселов, А. И Федоренко, А.А. Стафеев // Горный информацион но-аналитический бюллетень. Издательство Московского государственного горного университета. – 2010. – № 5. – С. 213-219.
Авторских свидетельствах и патентах.
18. А.с. № 629345 СССР, МК Е 21Д 5/ 12. Устройство для упрочнения горных пород / В.Г. Венгловский, А.И. Федоренко. – Опубл.25.12.78. Бюл. № 39.
19. А.с. № 695507. СССР, МКЕ 21Д. 21/00 Штанговая крепь/ В.Г. Венг ловский, Б.П. Черданцев, А.И. Федоренко. – Опубл. 1979. Бюл. № 40.
20. А.с. №778387. СССР, МКЕ 21Д. Способ закрепления анкеров / В. Г. Венгловский, А. И. Федоренко. – Опубл. 1982. Бюл. № 1.
21. Патент РФ на изобретение № 2368786, Е21Д 20/00 (2006.01) Способ крепления подготовительных выработок анкерной крепью. / А. И. Федоренко А. А. Еременко, О.В. Королев, В.А. Сухоруков, В. Н. Фрянов, В. В. Сухоруков.
Опубл. 27.09.2009. Бюл. № 27.
22. Патент РФ на изобретение № 23906232, Е21С 39/00 (2006.01) Спо соб моделирования деформирования и разрушения массива горных пород во круг выработанного пространства. / А.И. Федоренко, В.А. Сухоруков, Е.Б.
Шенгерей, В. В. Сухоруков. Опубл.27. 05.2010, Бюл. № 15.
В прочих изданиях.
23. Федоренко, А.И. Разработки института «Вос тНИГРИ» по техноло гии и механизации горно-строительных работ /А. И. Федоренко // Шахтное строительство. – 1986. – № 2. – С.15- 24. Федоренко, А. И. Механизация крепления горных выработок раз личными видами крепи /А. И. Федоренко// Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации, выпуск 18(878). – М.,1980. –С.13- 25. Федоренко, А.И. Управление состоянием массива на удароопасных месторождениях Сибири: Учеб. пособие. А.И. Федоренко, Б.В. Шрепп –. Но вокузнецк: СибГИУ, 2001. – 105 с.
26. Серяков, В.М. Экспериментально-аналитическое исследование гео технического состояния массива при различных вариантах анкерного креп ления кровли выработок /В.М. Серяков, А.И. Федоренко// Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосферы: Труды конференции с уча стием иностранных ученых. 10. 09 – 13.09. 2006, в 2-х т. – Т.1 Геотехнология.
– Новосибирск: ИГД СО РАН. – 2007. – С. 338-344.
27. Еременко, А.А. Проведение и крепление горных выработок на же лезорудных месторождениях, опасных по горным ударам /А. А. Еременко, В. Н. Филиппов, В. В. Дорогунцов, Е.А. Белоусов, А.И. Федоренко// Наукоем кие технологии добычи и переработки полезных ископаемых: IV-ая научно практическая конф. с участием иностранных ученых. – 2004 – Новосибирск.
Труды IV-ой научно-практической конф. с участием иностранных ученых «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых» 29 30 марта 2005. – Новосибирск:. Институт горного дела СО РАН-2005. – С 81 86.
28. Федоренко, А. И. Проведение и крепление горных выработок на же лезорудных месторождениях Сибири /А. И. Федоренко// Социально экономические и экологические проблемы горной промышленнос ти, строи тельства и энергетики: 3-я Международная конференция по проблемам гор ной промышленности, строительс тва и энергетики: Тул. ГУ, – Тула, 2007. – С. 131 -137.
29. Федоренко, А.И. Теоретические основы повышения устойчивости приконтурного массива / А.И. Федоренко // Управление напряженно деформированным состоянием скальных пород при разработке месторожде ний полезных ископаемых и с троительстве подземных сооружений: Тез.
докл. Международной конф. «Геомеханика в горном деле», ИГД УРО РАН, – Екатеринбург, 1996. – С. 132-133.
30. Ащепков, В.П. Определение касательных напряжений по результа там испытаний горных пород на одноосное сжатие / В. П. Ащепков, А.И. Фе доренко, И. В. Пах // Техника и технология разработки месторождений полез ных ископаемых: Международный научно-технический сборник. Вып.1 – Новокузнецк, – 1995. – С. 73–75.
31. Федоренко, А.И. Оценка устойчивости породных обнажений / А. И.
Федоренко// Перспективы развития горнодобывающей промышленности:
Научно-практическая конференция с международным участием (тезисы док ладов ) / СибГИУ. – Новокузнецк, – 1999. – С. 49.
32. Федоренко, А. И. Разработка системы автоматизированного проек тирования крепления горных выработок /А. И.Федоренко// Перспективы раз вития горнодобывающей промышленности: Научно-практическая конферен ция с международным участием (тезисы докладов) / СибГИУ. – Новокузнецк, 1995. – С 50.
33. Федоренко, А. И. Основные направления в области крепления гор ных выработок для горнорудных предприятий Сибири /А. И. Федоренко// Перспективы развития горнодобывающей промышленнос ти: Научно практи ческая конференция с международным учас тием (тезисы докладов) / Сиб ГИУ. – Новокузнецк, 1995. – С. 60.
34. Федоренко, А.И. Устойчивость горных выработок / А. И. Федоренко // Техника и технология разработки мес торождений полезных ископаемых:
Международный науч.-техн. сб. Вып. 4 / СибГИУ – Новокузнецк, 1998. – С.
52-59.
35. Венгловский, В.Г. Трубчатая штанговая крепь взрывного закрепле ния /В.Г. Венгловский, А. И. Федоренко // Изобретательство и рационализа ция-83, (каталог межотраслевой тематической выставки), Чермет информация – 1983. – С. 4.
36. Федоренко, А.И. Обоснование расчета устойчивости горных выра боток /А. И. Федоренко // Перспективы развития горнодобывающей промыш леннос ти: сборник докладов международной научно-технической конферен ции 7-10 февраля 1994 / СибГИУ. – Новокузнецк. –С. 98-102.
37. Федоренко, А.И. Рекомендации по креплению откаточных горных выработок / А. И. Федоренко, В.Г. Венгловский, П. И. Сенцов, В.А. Кропотов, Ю. М. Карапетян, Ю.Г. Ходырев, В.Г. Фролов – Новокузнецк, 1975. – С. 92.
38. Кравченко, Г.И. Временная технологическая инструкция по приме нению и установке трубчатых штанг взрывного закрепления / Г.И. Кравчен ко, В.Г. Венгловский, А.И. Федоренко – Новокузнецк, 1982. – С. 87.
39. Федоренко А. И. Инс трукция по креплению горных выработок / А. И. Федоренко, В.Г. Венгловский, В.Г. Калистратов, В.И. Бояркин, Б.М. Костоглод – Новокузнецк, 1979. – 91 с.
40. Венгловский, В.Г. Крепление откаточных выработок / В.Г. Венг ловский, А.И. Федоренко// Информационный листок № 13-18, Кемеровской ЦНТ И. – Кемерово, 1980.
41. Венгловский, В.Г. Разработка рациональных видов крепи горных выработок / В.Г. Венгловский, А. И. Федоренко, В.М. Костоглод // Информа ционный листок № 206-81 ЦНТИ, Кемерово, 1980.
42. Венгловский, В.Г. Трубчатые штанги взрывного закрепления / В.Г.
Венгловский, А. И. Федоренко, Н.М. Седурин // Информационный листок Кемеровского ЦНТИ, № 37-81.
43. Федоренко, А. И. О конструкциях трубчатых штанг гидровзрывного закрепления / А. И.Федоренко// Вопросы комплексного освоения недр и со вершенствования технологии горных работ: Пермь, 1983. – С. 32-33.
44. Венгловский, В.Г., Федоренко А.И., Макаренко М.В. Применение трубчатых штанг гидровзрывного закрепления на рудниках Горной Шории. // Черная металлургия, 1987, № 3. с. 43-44.
45. Власкин, Ю.К. Рациональный способ подготовки откаточных гори зонтов на подземных рудниках НПО «Сибруда»/ Ю.К. Власкин, А.И. Федо ренко, В. Н. Кудрявцев, Э.Н. Кузнецова// Развитие технологии добычи руд на больших глубинах: Сб. науч. тр – Новосибирск, 1988. – С. 145-150.
46. Федоренко, А.И. Определение устойчивости горных выработок ме тодом глубинных и контурных реперов/ А. И. Федоренко // Управление на пряженно-деформированного состояния массива горных пород при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых: сборник все российской конференции 23.05-25.05-1994. – Новосибирск-Екатеринбург:
ИГД СО РАН, ИГД Уро РАН. – С.110-111.
47. Федоренко, А.И. Районирование способов крепления горных выра боток в условиях техногенных напряжений Сибири / А. И. Федоренко, А. А. Ерёменко// Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосферы: Труды конференции с участием иностранных ученых 7-11 июля 2008. – Новосибирск: Институт горного дела, 2009. – С.327- 48. Федоренко, А. И. Проведение и крепление горных выработок при действии горизонтальных тектонических сил. / А. И. Федоренко,. // Фунда ментальные проблемы формирования техногенной геосферы: Труды конфе ренции с участием инос транных ученых 7-11 июля 2008. – Новосибирск: Ин ститут горного дела, 2009. – С.333- 49. Веселов, А.И. Выделение удароопасных зон при геодинамическом районировании недр глубоких горизонтов Шерегешевского железорудного месторождения / А. И. Веселов, А. И. Федоренко, А.А. Стафеев // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых: Международ ный науч.-техн. сб. Вып. 11 / СибГИУ – Новокузнецк, 2009. – С. 80-90.