№84-8

Лабораторні дослідження поздовжніх і поперечних деформацій сталеполімерних та канатних анкерів

В.В. Лапко¹, https://orcid.org/0000-0002-1466-0312

І.В. Шека¹, https://orcid.org/0000-0001-6818-2902

А.О. Хорольський², https://orcid.org/0000-0002-4703-7228

В.М. Почепов¹, https://orcid.org/0000-0001-8950-8713

О.Р. Мамайкін¹https://orcid.org/0000-0002-2137-0516

¹Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна

²Відділення фізики гірничих процесів Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України, Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2026, 84:108–117

Full text (PDF)

https://doi.org/10.33271/crpnmu/84.108

АНОТАЦІЯ

Мета. Експериментальне визначення закономірностей розвитку поздовжніх і поперечних деформацій сталеполімерних та канатних анкерів при зростаючому навантаженні.

Методика дослідження. Лабораторні дослідження виконувалися на уніфікованому випробувальному стенді з поетапним прикладанням бічного та осьового навантаження в діапазоні 10–50 кН. На кожному ступені фіксувалися поздовжні й поперечні деформації сталеполімерних і канатних анкерів з подальшим побудуванням залежностей «навантаження-деформація» та їх порівняльним аналізом.

Результати дослідження. Встановлено, що зі збільшенням бічного тиску поперечні деформації сталеполімерного анкера зростають від 0,004–0,005 до 0,020–0,022, тоді як для канатного анкера вони досягають 0,030–0,035. Таким чином, при максимальних навантаженнях поперечні деформації канатного анкера перевищують відповідні показники сталеполімерного приблизно в 1,4–1,6 раза. При дослідженні поздовжніх деформацій встановлено, що для сталеполімерного анкера їх значення змінюються від 0,003–0,004 при мінімальному навантаженні до 0,018–0,020 при максимальному. Канатний анкер демонструє інтенсивніше зростання від 0,006–0,008 до 0,040–0,045 у тому самому діапазоні зусиль. При навантаженнях понад 30 кН розходження між кривими деформування стає більш вираженим, що підтверджує меншу осьову жорсткість та вищу деформативність канатного анкера. Отримані результати свідчать про суттєві відмінності механізмів роботи досліджуваних анкерів.

Наукова новизна. Вперше встановлено кількісні закономірності розвитку поздовжніх і поперечних деформацій сталеполімерних та канатних анкерів при поетапному зростанні бічного й осьового навантаження. Виявлено відмінності їх жорсткісних характеристик і механізмів сприйняття навантаження, що розширює уявлення про деформаційну поведінку анкерних систем кріплення.

Практичне значення. Отримані результати дають можливість використання встановлених експериментальних залежностей для обґрунтування вибору типу анкера та параметрів анкерного кріплення залежно від умов навантаження. Отримані дані можуть бути застосовані при проєктуванні дворівневих анкерних систем підготовчих виробок з урахуванням їх жорсткісних і деформаційних характеристик.

Ключові слова: анкерне кріплення, гірництво, лабораторні дослідження, поздовжні деформації, поперечні деформації.

Перелік посилань

1. Одношевна, О., Шека, І., & Мамайкін, О. (2025). Економічна безпека вугледобувних підприємств Західного Донбасу в умовах трансформації енергетичного сектору України. Ukrainian School of Mining Engineering 2025, 77–80. https://doi.org/10.33271/usme18.077

2. Pochepov, V.M., Mamaikin, O.R., Sheka, I.V., Krukovskyi, O.P., Lapko, V.V., & Ashcheulova, O.M. (2024). Tool for management and planning of the fuel and energy complex taking into account the production potential of coal-mining enterprises. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, (1415), 012045. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1415/1/012045

3. Symanovych, H., Krasnyk, V., Odnovol, M., Snihur, M., & Sheka, I. (2025). Optimization of rational parameters for fastening and protection systems of mine workings in conditions of occurrence of unpredictable rock pressure manifestations. Mining of Mineral Deposits, 19(2), 107–120. https://doi.org/10.33271/mining19.02.107

4. Bondarenko, V.I., Kovalevska, I.A., Biletskyi, V.S., & Desna, N.A. (2022). Optimization principles implementation in the innovative technologies for re-used extraction workings maintenance. Petroleum and Coal, 64(2), 424–435.

5. Bondarenko, V. I., Kovalevska, I. A., Symanovych, H. A., Barabash, M. V., & Snihur, V. H. (2020). Peculiarities of mining the protecting pillar in the laminal massif of soft rocks. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 17–25. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-5/017

6. Хорольський, А.О., Косенко, А. В., & Чоботько, І. І. (2022). Методологія проєктування багатопараметричних процесів управління напружено-деформованим станом масиву гірських порід. Збірник Наукових Праць НГУ, 70, 46–56. https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.046

7. Krukovskyi, O., Krukovska, V., Bulich, Y., Demchenko, S., & Konstantynova, I. (2024). Rock bolt and frame support of mine workings with a compound cross-section: Collective refuge chambers for mine workers. Mining of Mineral Deposits, 18(2), 28–37. https://doi.org/10.33271/mining18.02.028

8. Krukovskyi, O., Krukovska, V., Kurnosov, S., Demin, V., Korobchenko, V., & Zerkal, V. (2023). The use of steel and injection rock bolts to support mine workings when crossing tectonic faults. IOP Conference Series, 1156, 012024. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1156/1/012024

9. Symanovych, H., Salieiev, I., Shyshov, M., & Odnovol, M. (2022). Substantiating the optimization solutions for the mine working fastening system interaction with the enclosing rock mass. Mining of Mineral Deposits, 16(3), 54–60. https://doi.org/10.33271/mining16.03.054

10. Бондаренко, В. І., Ковалевська, І. А., Галков, Р. А., Мамайкін, О. Р., & Шека, І. В. (2025). Обґрунтування методів прогнозування раннього виявлення зон підвищених деформацій для забезпечення повторного використання гірничих виробок. Збірник Наукових Праць НГУ, 81, 7–17. https://doi.org/10.33271/crpnmu/81.007

11. Снігур, В. Г. (2022). Методологічні принципи та рекомендації з розробки інноваційних технологій підтримки виробок, що повторно використовуються, на шахтах Західного Донбасу. Збірник Наукових Праць НГУ, 68, 67–80. https://doi.org/10.33271/crpnmu/68.067

12. Bondarenko, V., Kovalevska, I., Symanovych, H., & Husiev, O. (2023). Changes in the rock mass geomechanical properties with account of the Chaos Theory based on a computational experiment. Springer Proceedings in Complexity, 41–52. https://doi.org/10.1007/978-3-031-27082-6_4

13. Lapko, V., Fomychov, V., & Fomychova, L. (2014). Modern technologies of bolting in weakly metamorphosed rocks: experience and perspectives. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 359–362. https://doi.org/10.1201/b17547

14. Fomychov, V. V., Lapko, V. V., & Pochepov, V. M. (2017). Stability analysis of two-level anchor support installed in the weakly metamorphosed rocks. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 14–19.

15. Zhang, Z., Lin, J., Ma, B., Chu, X. W., Ren, S., Li, Z. W., et al. (2024). Stress diffusion model of anchor bolts in rectangular tunnel roof and reinforcement mechanism of surrounding rock. Gongcheng Xuebao Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 43, 3681–3689. https://doi.org/10.13722/j.cnki.jrme.2023.110

16. Melville, M., Mondal, S., Nehring, M., & Chen, Z. (2024). Optimization of a coal mine roof characterization model using machine learning. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 181, 105835. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2024.105835

17. Гусєв, О. С. (2017). Обґрунтування параметрів системи кріплення виробок сталеполімерними та канатними анкерами. (Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук, 05.15.02 – підземна розробка родовищ корисних копалин).

18. Jia, S., Zhao, Y., Xie, Z., Xiang, Z., & An, Y. (2025). Numerical Investigation of the Reinforcement Effect of Fully Grouted Bolts on Layered Rock Masses Under Triaxial Loading with One Free Surface. Applied Sciences, 15(17), 9689. https://doi.org/10.3390/app15179689

19. Pawelus, D., Adach-Pawelus, K., & Butra, J. (2025). Issue of Selecting Stress Field Parameters for the Analysis of Mining Excavation Stability Using Numerical Methods in the Conditions of the LGCB Mines. Applied Sciences, 15(23), 12365. https://doi.org/10.3390/app152312365

дата першого надходження статті до видання – 12.01.2026
дата прийняття до друку статті після рецензування – 15.02.2026
дата публікації (оприлюднення) – 30.03.2026