Наведено дані техніко-економічного аналізу досвіду застосування анкерного кріплення. Геомеханічно обгрунтовано нову конструкцію піддатливого анкера. Проаналізовано методи розрахунку робочої характеристики анкерного кріплення та параметрів для її визначення.

На основе известных теоретических положений и собственных наблюдений авторами рассмотрен механизм протекания геомеханических процессов в массиве пород при камерно-столбовой системе разработки месторождений гипсовых, соляных, калийных и известняковых шахт. С использованием математического моделирования геомеханических условий рассчитаны параметры анкерной стяжной крепи (АСК) и обоснована технология повышения устойчивости выработок с применением АСК.

Разработана и нашла промышленное применение анкернорамная крепь, позволяющая существенно улучшить состояние горных выработок и снизить материально-трудовые затраты на их проведение и поддержание. Приведены результаты исследований и показан механизм упрочнения высокопластичных глинистых руд и пород анкерной крепью. Установлены факторы, влияющие на упрочнение высокопластичных глинистых руд и пород. Показано, что анкерование высокопластичных пород приостанавливает смещение пород вне зоны влияния очистных работ и значительно уменьшает величину смещения пород на контуре выработки в зоне очистных работ. Результаты работы могут быть использованы при разработке новых видов крепи для поддержания выработок в высокопластичных породах.

Исследован срез контакта болт-порода стенки шпура при дополнительной нормальной нагрузке, приложенной к контакту. В случае низкого уровня внешнего исходного давления сопротивление контакта растет с увеличением внешнего нормального давления. При превышении критической величины этого давления и наличии свободных плоскостей обнажения порода уменьшает прочность на срез. Установленные закономерности являются геомеханической основой для создания оптимальной конструкции породных болтов для крепления подземных выработок.

Предложены новые способы крепления выработки с помощью анкерной крепи, стоек усиления и нагнетания скрепляющего раствора. Данные способы обеспечивают устойчивость выработки минимальными ресурсами труда и средств за счет их локального направленного использования при управлении эффектом саморасклинивания вмещающих пород.

Разработан новый способ крепления выработки анкерной крепью, основанный на использовании и усилении пространственного эффекта саморасклинивания вмещающих пород при их движении в полость выработки. Данный способ увеличивает эффективность использования крепи на 30 - 40 % и повышает устойчивость выработки.

Разработан новый принцип управления устойчивостью выработки, основанный на управляемой с помощью податливой анкерной крепи саморазгрузке и самостабилизации вмещающих пород.

Рассмотрены результаты физического моделирования процесса вывала в очистном забое при повышенном горном давлении. Показано, что при вывале больших размеров его развитие происходит в сторону повышенных напряжений. Предложено в таких зонах производить скрепление пород анкерами, что повышает устойчивость обнажения за счет эффекта саморасклинивания пород.

Рассмотрены современные проблемы строительства и эксплуатации нефтегазовых трубопроводов. Предложены новые и эффективные способы закрепления трубопроводов с помощью свайных анкерных устройств. На основе результатов экспериментальных исследований приведены инженерные методы расчета несущей способности свайных анкеров, оценки напряженно-деформированного состояния грунта и работы данных устройств путем числового моделирования с использованием метода конечных элементов. Выполнен технико-экономический анализ эффективности устройства и закрепления трубопроводов.

Рассмотрена геомеханика взаимодействия анкерной крепи с породным массивом, трубчатого анкера ТА1 с крепкими и средней крепости горными породами. Освещены особенности исследования динамического деформирования системы "трубная заготовка - порода", определения напряженного состояния системы "трубчатый анкер ТА1 - порода" при статическом взаимодействии с породными стенками шпура. Описаны метод расчета параметров трубчатого анкера ТА1 и особенности его внедрения. Приведена методика оценки параметров проявлений горного давления в выработках шахт Западного Донбасса.

Розглянуто конструкцію анкера з еластичним замком і метод розрахунку його раціональних параметрів. Висвітлено методи розрахунку беззамкових анкерів. Досліджено напружено-деформований стан породного масиву й анкерного кріплення в процесі взаємодії під час установлення анкерів та їх експлуатації. Наведено результати шахтних і лабораторних випробувань.

Освещен зарубежный и отечественный опыт крепления горных выработок анкерами нового технического уровня. Раскрыто содержание основных понятий механики разрушения горных пород, рассмотрены свойства предельно-напряженных пород. Охарактеризовано оборудование для возведения конструкций анкерного крепления, предложены рекомендации по параметрам и схеме анкерной крепи и системы мониторинга. Определен состав Проекта опорно-анкерного крепления, рассмотрен порядок его согласования. Приведены методы мониторинга, в частности, приборного мониторинга состояния горной выработки. Описаны виды приемки и приемочных испытаний, определены типичные ошибки при производстве работ по опорно-анкерному креплению.

Определены режимы деформирования и описан общий механизм взаимодействия беззамковых анкеров (БА) с окружающим массивом. Предложены геомеханическая модель взаимодействия БА с массивом, который находится в предельном и запредельном напряженно-деформированном состоянии (НДС), а также общая модель расчета НДС системы "беззамковый анкер - порода". Выполнен корреляционно-дисперсный анализ поля напряжений в данной системе, рассмотрены особенности разработки общего метода расчета рациональных параметров БА.

Исследованы структура и свойства арматурного проката для изготовления анкерного крепления горных выработок. Показано, что достигнутый на ОАО "Криворожсталь" уровень качества проката классов А400ш и А500ш из стали 30ГС обеспечивает надежность изготовленных из него анкеров.

Обобщены статистические данные о способах охраны выработок на шахтах Донбасса; исследовано напряженно-деформированное состояние массивов пород и проанализированы изменения усилий в анкерах.

Рассмотрена проблема влияния изменения диаметра металлополимерного анкера, а соответственно и шпура на прочностные характеристики фиксирующей смеси с учетом технологических параметров его установки. Задача сформулирована и решена как задача условной оптимизации. В качестве функции цели выбран интеграл от усилий, возникающих в теле оболочки из фиксирующего состава при растяжении осевыми усилиями. В качестве ограничений приняты предельные напряжения в теле оболочки из фиксирующего состава и максимальный крутящий момент применяемого бурового оборудования. Дан анализ полученных результатов.

Определены адгезионные свойства полиуретанового состава при склеивании металлических пластин и пород, максимальные усилия в анкере и стяжке; установлены параметры технологии упрочнения пород; изложены результаты шахтной проверки разработанного способа упрочнения пород.

Разработаны 3 схемы упрочнения неустойчивой кровли от обрушения и обоснованы параметры упрочнения неустойчивой кровли химическим анкерованием на сопряжениях лав с повторно используемыми выработками.

Исследованы усилия в элементах анкерной крепи и их зависимость от схемы установки и способа упрочнения; получены геометрические параметры элементов крепи.

Приведены рекомендации по совершенствованию конструкции анкерной крепи и способов ее установки.