Методика расчета параметров комбинированной крепи выработок в условиях неустойчивого массива

Т.Ф. Харисов; А.Е. Балек; Д.В. Прищепа; Д.А. Коптяков; Н.А. Масальский

doi:10.46698/VNC.2026.59.83.001

Т.Ф. Харисов Институт горного дела УрО РАН, Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58
А.Е. Балек Институт горного дела УрО РАН, Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58
Д.В. Прищепа Институт горного дела УрО РАН, Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58
Д.А. Коптяков Институт горного дела УрО РАН, Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58
Н.А. Масальский Институт горного дела УрО РАН, Россия, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58

DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2026.59.83.001

Ключевые слова: несущая способность крепи, комбинированная крепь, неустойчивый горный массив, коэффициент упрочнения, скальный массив

Резюме

Актуальность работыобусловлена тем, что действующие нормативные документы не обе-спечивают адекватных методов расчета для крепления подготовительно-нарезных горных выработок, эксплуатируемых в неустойчивых скальных массивах IV–V категорий и в зонах влияния очистных работ. Это приводит либо к рискам обрушения из-за недостаточной прочности крепи, либо к значительному удорожанию работ из-за её необоснованного усиления. Цель работы: разработка усовершенствован-ной, комплексной методики расчета параметров комбинированной крепи, которая включает анкерную, набрызгбетонную и металлическую арочную (СВП) крепь. Методика должна обеспечивать надежность конструкции с заданным коэффициентом запаса и оптимизировать материальные затраты. Методы. На основе анализа физико-механических свойств пород и данных склерометрии были установлены ключе-вые корреляции. Для расчета нагрузки использовалась модель хрупко-разрушающейся среды, а для учета влияния очистных работ – методы трехмерного численного моделирования и GEP-анализ для определе-ния коэффициента концентрации напряжений. Расчет комбинированной крепи выполняется поэтапно: сначала определяется упрочнение массива от анкерования по эмпирическим зависимостям, затем рассчи-тывается нагрузка, и, наконец, методом конечных элементов подбираются параметры поддерживающей крепи (набрызгбетон, СВП). Результаты исследования.На примере расчетов для выработок шириной 5 и 6 м в различных горно-геологических условиях продемонстрирована эффективность методики. Методи-ка позволяет обоснованно выбирать параметры комбинированной крепи, обеспечивая ее устойчивость с коэффициентом запаса, и оптимизировать затраты на крепление. Отмечены текущие ограничения метода, связанные с максимальной длиной канатных анкеров (5 м) и использованием характеристик бетона клас-са В25, которые планируется устранить в дальнейших исследованиях.