По мере развитие угольной промышленности, как в нашей стране, так и зарубежом глубина разработки месторождений полезных ископаемых постоянно растет. Армировка шахтного ствола занимает значительное место в комплексе ствола, по сути, она является связующим элементом между крепью ствола и подъемными сосудами. Следовательно, с ростом глубины и производственной мощностью шахты возникает необходимость в увеличении вместимости подъемных сосудов и их скорости движения соответственно. Все это приводит к серьезным динамическим нагрузкам на армировку шахтного ствола. В сложных горно-геологических условиях наблюдаются нарушения крепи стволов вследствие влияния деформаций вмещающих ствол пород. Как следствие, происходят нарушения жесткой армировки вертикальных стволов. В связи с этим возникает проблема безремонтной эксплуатации армировки и подъемных сосудов ствола.

Еще более серьезную актуальность эта проблема приобретает для эксплуатации стволов на участках деформирующегося породного массива, где крепь ствола испытывает колоссальные нагрузки. По данным УкрНИМИ по странам СНГ в настоящее время насчитывается порядка 200 шахтных стволов с нарушенной крепью и армировкой [1]. Однако применяемые решения не всегда обеспечивают надежную работу подъемных комплексов. Одной из причин сложившейся ситуации следует считать отсутствие научно-обоснованного подхода к проектированию армировки вертикальных стволов на участках с деформирующейся крепью.

Нарушение крепи и армировки ствола происходят из-за ряда факторов:

• деформация окружающих ствол пород при осушении;
• влияние очистных работ;
• пересечение стволом старых горных работ и геологических нарушений.

На сегодняшний день, для таких условий работы армировки существует ряд способов ее защиты, которые позволяют производить ремонт армировки в период эксплуатации шахтных стволов. Для защиты стволов от проявлений горного давления наряду с другими (горные, горно-технологические, технологические и др.) используются конструктивные меры защиты [2].

В литературе [3,4] приведены предложения по конструктивному приспособлению крепи, часть из которых применялась на практике. Сюда относятся разного рода податливые прокладки, узлы податливости, заполненные вязким материалом, скользящие битумные оболочки, податливые костровые зоны и т.д.

Указанные мероприятия не обеспечивают нормальную эксплуатацию стволов в случаях, когда фактические деформации превышают предусмотренные проектом, векторы возникающих усилий не совпадают с осью регулируемости податливой конструкции, крепь теряет устойчивость и др.

Другим направлением защиты армировки вертикальных стволов является рациональный выбор схемы армировки, которая должна учитывать возникающее в процессе проходки ствола и эксплуатации месторождения перераспределение напряжений в горном массиве и прогнозируемое преобладающее направление горизонтальных и вертикальных деформаций породного контура и крепи ствола [5].

Такой схемой, наиболее предпочтительной с точки зрения защиты армировки является консольная схема армировки с боковым односторонним расположением проводников. При этом продольные оси консолей должны проектироваться в направлении ожидаемых сдвижений поперечного сечения ствола.

В основу всех известных технических решений по конструктивной защите армировки положен принцип компенсации деформаций в системе "крепь – армировка". В случае любых нарушений крепи и армировки, если только ствол по техническим причинам не перестает функционировать, связь в системе "крепь – армировка" остается неразрывной.

Однако, известные способы защиты армировки вертикальных стволов от влияния деформирующейся крепи имеют ряд существенных недостатков:

• компенсирующие конструкции требуют принудительной регулировки, что крайне затруднительно в условиях эксплуатируемого ствола;
• они не обеспечивают надежной защиты армировки в случаях, если возникающие деформации превышают пределы регулируемости, предусмотренные конструкцией; векторы возникающих усилий не совпадают с осью податливости конструкции; происходит нарушение устойчивости крепи и заделки расстрелов.

Зачастую принимаемые решения не обеспечивают надежной работы подъемных сосудов. Одной из главных причин данного вопроса, является отсутствие научно-технического подхода на стадии проектирования армировки шахтных стволов с учетом статистической обработки результатов проходки и эксплуатации вертикальных стволов. Для решения данной задачи назрела необходимость создания единой электронной базы журналов проходок и вывалов вертикальных стволов, а также журналов обследования эксплуатируемых вертикальных стволов, на основе которой можно будет выполнять статистическую обработку и анализ принятых решений как на стадии проектирования, строительства, так и на стадии эксплуатации вертикальных шахтных стволов, что в конечном итоге оказывает влияние на правильность выбора армировки вертикальных стволов. На кафедре «Строительство шахт и подземных сооружений» ДонНТУ совместными усилиями ГОАО «Трест Донецкшахтопроходка» и УкрНИМИ начата эта работа.

Библиографический список

1. Левит В.В. Геомеханические основы разработки выбора комбинированных способов крепления вертикальных стволов в структурно-неоднородных породах: Дисс…д-ра техн.наук //05.15.04. – Днепропетровск, 1999. – 463 с.
2. Стоев И.С. Технологические схемы армирования вертикальных стволов и их эффективность. – М.: Недра, 1971. – 59 с.
3. Акимов А.Г., Козел А.М. Защита вертикальных стволов шахт от влияния очистных работ. – М.: Недра, 1969. – 129 с.
4. Дробышев В.Ф. Квопросу проектирования крепи вертикальных стволов, работающих в режиме вертикальной деформации // Проектирование и строительство угольных предприятий.– 1965. – № 7. – С. 62 – 68.
5. Ягодкин Ф.И., Страданченко С.Г., Прокопов А.Ю. Защита армировки вертикальных стволов от влияния сложных горно-геологических условий// Научно- технические проблемы строительства и охраны горных выработок: Сб. науч. тр. / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1996. – С. 18 – 24.

Назад

На главную