КРЕПЛЕНИЕ ПЛАСТОВЫХ ВЫРАБОТОК НАКЛОННЫМИ АНКЕРАМИ ПРИ СТОЛБОВОЙ СИСТЕМЕ

А. М. ИВАНЕНКО, в. А. ДРОТИК, Н. Н. НАЛИСЬКО, инженеры, В. Ф. ОВЧИННИКОВ, доктор техн. наук (Горный факультет УИПА)

Документ КД12.01.01.501 "Система обеспечения надежного и безопасного функционирования горных выработок с анкерной крепью" является одним из документов нормативной базы для внедрения анкерной крепи в широком спектре горно-гео-логических условий шахт Украины. Использование анкерной крепи в сочетании с передовой технологией скоростного комбайнового проведения выработок повлияло на производительность труда, повышение безопасности и стало технологическим ключом для успешной модернизации шахт Великобритании, США, Германии и Австралии.

В мировой практике проходческие комбайны непрерывного действия снабжаются подвесным оборудованием для вертикального бурения и установления анкеров с эпоксидным закрепителем, что способствовало увеличению скорости проведения пластовых выработок с 30 до 100 м в неделю [1]. Применение комбайнового способа на шахтах Донбасса не превышает 10% общего объема проведения пластовых выработок, что сдерживает выполнение программы "Анкер". Горно-геологические условия шахт Украины более тяжелые, чем в США, Великобритании, Австралии, где преобладают труднообрушасмые кровли.

Действовавшая до 1991 г. нормативная база позволяла применять анкерную крепь в Донбассе только в полевых выработках, проводимых с помощью БВР, при 1-й категории устойчивости вмещающих пород. В то же время практика доказала возможность внедрения современных анкерных систем в 90% выработок различного назначения в разных горно-геологических условиях.

Повышение несущей способности (до 250-500 кН) анкеров нового технического уровня в сочетании с опорной металлической сечкой и их большой жесткостью ограничивает смешение непосредственной кровли в выработку. Вокруг каждого анкера образуется зона практически неподвижного породного массива с жестким сцеплением, что удерживает опорную сетку. Горные породы этой зоны при взаимодействии с окружающим массивом и опорной сеткой создают вокруг анкеров поле всестороннего сжатия, т. е. грузопесущий блок (опора перекрытия), который воспринимает трехстороннее сжатие непосредственной кровли и удерживает смещение пород в выработку в течение длительного времени. Созданная опора перекрытия самоуплотняется за счет действия модуля упругости, коэффициента трения и бокового распора деформированных пород непосредственной кровли, подшитой к основной труднообрушаемой кровле (крепость пород f>7) с помощью наклонных анкеров с металлическими пластиной и сеткой.

В настоящее время 90% шахт Донбасса с пологим залеганием пластов оснащено оборудованием для буровзрывного проведения пластовых выработок с наклонным бурением шпуров и механизированной уборкой породы и угля погрузочными машинами, не имеющими навесного оборудования для вертикального бурения шпуров под анкеры. Горным факультетом УИНА выполнены исследования несущей способности анкеров в шпурах, пробуренных под углом 60-70°, чтобы согласно [1] непосредственная кровля крепостью f=4...6 была надежно подшита наклонными анкерами с опорной металлической сеткой и пластинами к основной труднообрушаемой кровле крепостью f>7. Такая анкерная крепь создает подпорное усилие не менее 250 кН. При этом исключается обрушение деформированной непосредственной кровли пластовой выработки.

При проведении откаточного штрека по пласту k, на горизонте 980 м шахты им. Менжинского наклонные шпуры под анкеры диаметром 25 мм из арматурной стали длиной 2250 мм бурили под углом 60-70° пневмоустановкой БУ-1 или перфоратором с пневмоподдержкой. На шахтах, где нет пневмоэнергии ("Голубовская", "Первомайская"), для этих целей использовали бурильную установку БУЭ-1 или колонковое сверло с манипулятором. Применение таких анкеров [2] дало положительные результаты при двух условиях: когда непосредственная кровля труднообрушасмая (песчаник, известняк) крепостью f>7 и мощностью более 5 м или когда она представлена легкообрушаемыми породами, т.е. аргиллитом крепостью f<5 и мощностью до 1,5 м, выше которых находится труднообрушаемая кровля (песчаник, известняк) креиостью f>7 и мощностью более 5 м.

Рис.1. Кинематическая схема устройства для определения работоспособности наклонных анкерных крепей.

Для установления подпорного усилия, создаваемого каждым наклонным анкером на шахте им. Менжинского по методике Горного факультета УИПА, разработано устройство, позволяющее определять работоспособность анкерных крепей. Устройство (рис.1) состоит из двух гидравлических стоек (3) типа ГС, двух регистраторов (4) давления РДК конструкции горловского машзавода им. Кирова, опорной ПЛИТЫ (5). опорной шайбы (6), зажимной гайки (7), анкера d=25 мм из арматурной стали, двух фиксирующих стальных пружин (8) и помоста (9). Приводя в движение рукояти гидростоек (3), упертых в кровлю (2), анкер (1) с помощью шайбы (6), плиты (5) и гайки (7) передает давление на датчики. Установлено, что при давлении 250 кН наклонный анкер из шпура не выдергивается.

Выводы. При столбовой системе разработки при проведении пластовых выработок буровзрывным способом с применением бурильных установок типа БУ-1 или перфораторов с пневмоподдержкой обеспечивается закрепление анкеров на эпоксидной мастике под углом 60-70° в труднообрушасмых породах крепостью f>7 и мощностью f>5 м, залегающих выше непосредственной кровли f<6 толщиной до 1,5 м. Наклонное расположение анкеров увеличивает их работоспособность в 1,4-1,6 раза по сравнению с вертикальным и соответствует величине подпора непосредственной кровли со стороны металлической сетки и опорных пластин.

Литература:

1. Булат А.Ф., Виноградов В.В. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт / ПГТМ.- Днепропетровск, 2002.

2. Овчинников В.Ф., Халимендик Ю.Л., Петренко В.Д., Романенко В.П. Физико-технические основы технологии управления труднообрушаемой кровлей при ведении горных работ,- Луганск: Книжковий свiт, 2003.

Назад в библиотеку