Факультет геотехнологий и управления производством
Специальность: РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
В настоящее время управление массивами горных пород, окружающих подготовительные выработки, производится в основном крепями арочными из желобчатого спецпрофиля (на глубоких шахтах), металлическими кольцевыми и трапециевидными податливыми (при некоторых горногеологических условиях), анкерными (благоприятные горногеологпческие условия) и рамными и анкерными (сложные горногеологические условия
Основными тенденциями в совершенствовании управления массивами горных пород вокруг подготовительных выработок крепями являются увеличение, сечения выработок, податливости и сопротивления крепи.
Важнейшим условием повышения эффективности применения крепей является обеспечение их взаимодействия с окружающими породами
В нашей практике большинство выработок после их проведения остаются незакрепленными вследствие больших размеров закрепленного пространства. Поэтому для обеспечения высокой несущей способности арочной крепи закрепное пространство должно быть надежно подбучено.
Пренебрежение этим важным условием обеспечения устойчивости выработок приводит к образованию больших зон разрушенных пород и значительным нагрузкам на крепь.
Как было показано ранее, в зависимости от соотношения напряжений и прочности пород нами выделяются три типа деформаций. При первом наличие закрепного пространства не оказывает существенного влияния на устойчивость выработки. В других случаях оно облегчает разрушение пород и формирование больших нагрузок на крепь.
Наиболее сложным является третий тип, при котором разрушение пород начинается вблизи забоя выработки. Здесь же и заканчивается формирование зоны разрушенных пород.
В этом случае особенно важно обеспечить взаимодействие крепи с окружающими породами, а также правильно выбрать ее параметры.
Как известно, основными технологическими параметрами крепи являются ее сопротивление и податливость. По вопросу о роли отпора крепи в горнотехнической литературе в течение многих лет шли споры. Ряд исследователей считали, что этот параметр незначительно влияет на смещения пород. Такие выводы вытекают из решения задач из области упругих и упруго-вязких деформаций.
Другая группа исследователей считает, что отпор крепи оказывает большое влияние на смещения контура выработок. Это также не противоречит ряду исследований и опыту крепления подготовительных выработок.
Следует считать, что в случае первого типа деформирования, когда массив пород подвержен лишь упруго-вязким деформациям, значение крепи сводится к нулю.
Для третьего типа деформаций при разрушении массива пород у забоя выработки и смещениях контура, являющихся следствием расширения пород, наличие крепи имеет большое значение. Второй тип деформирования является промежуточным. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что отпор крепи имеет значение для выработок, породы вокруг которых подвержены второму и третьему типам деформирования. Это относится как к выработкам испытывающим и не испытывающим влияние очистных работ. Это указывает на необходимость исследования влияния отпора крепи на устойчивость выработок при втором и третьем типах деформирования, причем основной упор делается на конкретные типы горногеологических и горнотехнических условий.
Экспериментальные работы были проведены на шахтах «Ясиновская-Глубокая» (ПО «Макеевуголь»), им. Абакумова и им. Засядько (ПО «Донецкуголь»). «Селндовская» (ПО «Селидовуголь»), им. Стаханова (ПО «Красноармейскуголь»), «Прогресс» (ПО «Торезантрацит») и им. Артема (ПО «Луганскуголь») на пластах /3, /4, /6, /7, т3, h8 и 1\.
Исследования проводились в двенадцати выработках, глубина заложения которых изменялась от 280 до 1200 м при различных горногеологических и горнотехнических условиях
Непосредственная кровля была представлена породами типа глинистых и песчаных сланцев, являющихся наиболее представительными.
Эксперименты проводились на специальных станциях, представляющих собой участок выработки длиной 5-6 м. В случае трапециевидной крепи верхняки поддерживались металлическими прогонами. Под них устанавливались гидравлические стойки типа ГС К постоянного сопротивления, которые опирались на двутавры, уложенные перпендикулярно к оси штрека по почве выработки.
Экспериментальные участки отличались друг от друга числом гидростоек, приходящихся на 1 м выработки, т. е. различным сопротивлением крепи. Измерение сопротивления стоек производилось с помощью манометров, включенных в гидросистемустойки.
Поскольку взаимодействие крепи с массивом пород определяется в основном характером деформирования окружающих выработку пород, то для получения качественной и количественной характеристик деформирования массива производилось измерение смещений с помощью глубинных реперных станций.
При применении арочной крепи изменение сопротивления на экспериментальных участках производилось с помощью гидравлических стоек, которые одним концом устанавливались под кронштейны, а другим - на металлические подкладки, уложенные на почву выработки. Тарировкой гидростоек, а также изменением числа гидростоек, устанавливаемых на одну раму, изменялось сопротивление арочной крепи от 60 до 240 кН/м2.
Опытные участки оборудовались на расстоянии 1-4 м от забоя выработки при ее проведении и 120-130 м впереди лавы при столбовой системе разработки, а также в забое выработки при проведении ее позади лавы.
И.Л.ЧЕРНЯК "УПРОЧНЕНИЕ ПОРОД В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ", Москва: "Недра" 1993 г. - 256 с.