Бондаренко
Ю.В., Соловьев Г.И., Кублицкий Е.В., Мороз О.К.Опыт работы очистных забоев глубоких шахт показывает, что применяемые в настоящее время способы и средства сохранения устойчивости выемочных выработок на сопряжении их с лавой не могут обеспечить безремонтное поддержание этих выработок. Это объясняется несоответствием количественных и качественных параметров применяемых технологических решений особенностям проявления горного давления на концевых участках лав.
Для оценки эффективности и уточнения основных конструктивных параметров
на шахте “Южнодонбасская” №3 в вентиляционном ходке 4-й восточной лавы пласта с11 (с июня 1998 г. по апрель 1999г.) была проведена опытно-промышленная проверка новой конструкции усиливающей крепи [1].Выемочные выработки проводились сечением 11,2 м
2 и крепились трехзвенной металлической арочной крепью шагом 0,8 м.Для усиления крепи паспортом ведения очистных работ была предусмотрена установка под верхняк каждой арки на расстоянии 30 м впереди лавы одного ряда металлических стоек из спецпрофиля СВП-27, а позади лавы – деревянных ремонтин диаметром 0,2 м.
Вышеописанные мероприятия
по поддержанию выемочной выработки были малоэффективны и не могли предотвратить интенсивное деформирование боковых пород. Смещения контура кровли выработки, в среднем в 1,5 раза превышали конструктивную податливость крепи и сопровождались порывами хомутов, разрывом верхняков и ножек крепи в замках податливости, большими пластическими деформациями (изгиба) верхняков крепи и исключали возможность повторного использования крепи.Интенсивное пучение пород почвы устранялось за счет двукратной ее подрывки
.Для сохранения устойчивости
выемочной выработки нами было предложено использование новой каркасной усиливающей крепи [1]. Эффективность каркасного усиления проверялась на двух экспериментальных участках длиной 40 и 20 м в сравнении с 40-метровым контрольным участком.На 1-м экспериментальном участке комплекты арочной крепи имели между собой жесткую связь в виде балки двутаврового сечения, подвешенной по центру к каждому верхняку крепи с помощью хомутов специальной конструкции. Жесткость балки
- IE=218·104 Н·м2 (I– момент инерции двутавровой балки, м4, E- модуль упругости материала балки, Па). Между балкой и верхняком устанавливался сегмент из спецпрофиля, большего размера, чем спецпрофиль верхняка, длиной 2,5-3,0 м. Каждый конец сегмента соединялся с верхняком крепи стандартным хомутом. По длине выработки балки соединялись внахлестку болтами.На 2-м экспериментальном участке был установлен более жесткий вариант каркасного усиления.
Жесткость связи между комплектами крепи увеличивалась посредством установки двух двутавровых балок (IE=436·104 Н·м2). Балки были разнесены по длине сегмента. Крепление балок и сегмента к верхняку производилось аналогично первому экспериментальному участку.Замеры смещений боковых пород на контуре выработки осуществлялось по контурным замерным станциям, на каждой из которых устанавливалось четыре контурных репера: по одному в кровле, почве и боках выработки. Число замерных станций на контрольном, 1-м экспериментальном, и 2-м экспериментальном участках соответственно составило 38, 32 и 20. Повышенная частота заложения замерных станций позволила установить некоторые особенности деформирования контура кровли выемочной выработки и получить более точные зависимости смещений (h) и скоростей смещений (v) кровли выработки в зависимости от расстояния до очистного забоя.
Обобщая результаты шахтной проверки эффективности каркасного усиления крепи, можно сделать следующие выводы. Соединение автономных комплектов крепи более жесткой балкой уменьшает деформацию и скорость деформации кровли выработки. Для примера, средние смещения кровли на контрольном, 1-м экспериментальном и 2
-м экспериментальном участках составили соответственно 388, 284 и 72 мм; для тех же участков средняя скорость смещений кровли в створе с лавой составила соответственно 74,5, 53 и 19 мм/сут. В работе [1] авторами высказано предположение, что это уменьшение связано с увеличением жесткости элемента усиления и, следовательно, увеличением суммарного рабочего отпора комплектов крепи по вертикали. 1 – IE=0, 2 – IE=218·104 Н·м2, 3 – IE=436·104 Н·м2.Наличие большого числа замеров позволило получить зависимости средних смещений h и скоростей смещений v контура кровли выработки от одного
из параметров каркасно-балочной крепи – жесткости балки IE на различных расстояниях от лавы .При обработке результатов эксперимента был установлено, что при использовании каркасного усиления основной крепи максимальные значения скоростей смещений уменьшаются с увеличением жесткости крепи усиления и смещаются вперед по ходу лавы в сторону “недогруженных” комплектов, тогда как на контрольном участке аналогичные комплекты крепи в силу их обособленной работы еще не вступили в работу .
Это еще раз доказывает, что крепь выработки работает в режиме взаимовлияющей деформации, а предлагаемая крепь усиления обладает достаточными силовыми характеристиками для перераспределения нагрузок между соседними комплектами и влияния на деформационные процессы, происходящие вокруг выемочной выработки.
Таким образом, в результате проведения шахтных наблюдений
, установлена количественная зависимость деформаций кровли выработки от жесткости балки каркасного усиления на разных расстояниях наблюдательных станций от лавы.Установлена характерная особенность уменьшения абсолютной величины и смещения положения максимума средних скоростей деформаций кровли выемочной выработки относительно очистного забоя при разной жесткости балки каркасной усиливающей крепи.
Список литературы: 1.
Бондаренко Ю.В., Соловьев Г.И, Захаров В.С. Изменения деформаций контура кровли контура кровли выработок при использовании каркасной крепи усиления.// Известия Донецкого горного института.– 1999.–№1. с.66-70.