Факультет геотехнологий и управления производством
Специальность: РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Под охраной горных выработок, следует понимать комплекс дополнительных специальных мероприятий, направленных на повышение устойчивости породных обнажений и крепи обеспечивающих безопасные и экономичные условия эксплуатации выработки в течение всего срока ее службы.
Проявление горного давления в выработках обусловлены влиянием большого числа естественно-геологических и производственно-технических факторов. Однако устойчивость породных обнажений выработки и прилегающих к ней горных пород зависит, главным образом, от физико-механических свойств горных пород и действующих в них напряжений. Поэтому все способы охраны выработок направлены либо на изменение количественных показателей этих двух групп факторов, либо на использование наиболее благоприятного их сочетания.
С некоторой степенью условности способы охраны могут быть подразделены на три группы: укрепление пород, разгрузка массива и комбинированные способы. Условность этого группирования объясняется тем, что некоторые способы охраны не могут быть однозначно отнесены к определенной группе. По своим результатам или физической сущности, а также по характеру воздействия на основные влияющие факторы они примерно одинаково характеризуют то или иное направление повышения устойчивости породных обнажений в выработке, например, выбор формы поперечного сечения выработок. С одной стороны, - это снижение напряженного состояния, так как при круговом или близком к нему очертании поперечного сечения выработки коэффициент концентрации напряжений меньше, чем при трапециевидном или прямоугольном. С другой стороны, - это укрепление пород, так как, обеспечивая условия, при которых порода работает на сжатие, мы повышаем несущую способность породного обнажения. Аналогичные примеры можно привести и по ряду других способов. Однако эта условность деления не вносит большой погрешности в оценку направления повышения устойчивости породных обнажений, группирование проводится по основному, енаиболее результативному признаку.
Укрепление пород: сущность этой заключается в предупреждении интенсивной деформации массива либо в его искусственном омоноличивании с целью повышения несущей способности. Эта группа называется группой упрочнения пород. Можно говорить об условной прочности, характеризующей возможность породного массива воспринять повышенные напряжения за счет повышения плотности и уменьшения степени трещиноватости. К этой группе могут быть отнесены такие способы, как оставление предохранительных целиков, оставление потолочных и почвенных слоев и укрепление пород нагнетанием вяжущего вещества.
Оставление потолочного и почвенных слоев при разработке угольных месторождений самостоятельно значения не имеет, в редких случаях используется как вспомогательный способ.
Укрепление пород нагнетанием вяжущего вещества – основной способ данной группы, по своим результатам он относится к наиболее эффективным способам охраны. К этой группе иногда относят и выбор допустимого радиуса закругления выработки и оценку зон повышенных напряжений в пределах сопряжений и пересечений выработок. Это обязательное мероприятие.
Разгрузка породного массива: сущность мероприятий этой группы заключается в искусственном снижении напряженного состояния вмещающего выработку породного массива. Группа включает следующие способы охраны: проведение выработок широким ходом, увеличение начального сечения выработок, выбор формы поперечного сечения выработки, технологическая податливость крепи, проведение выработки в два этапа, взрывощелевая разгрузка породного массива, надработка породного массива.
Основным назначением сооружения выработок широким ходом первоначально было оставление породы в шахте и в некоторой степени – снижение потерь угля. Вопросы охраны выработок при этом обычно не учитывались. В последние годы оценка состояния выработок, пройденных обычным и широким ходом, показала, что устойчивость выработок в последнем случае выше, чем при сооружении обычным способом. Это дает основание рассматривать его как способ охраны выработок. По конечным результатам все способы этой группы относят к наиболее эффективным, а в ряде случаев являются единственно возможным для обеспечения эксплуатационного состояния выработки.
Комбинированные способы: эта группа предусматривает одновременное использование двух способов охраны: активная разгрузка и последующее укрепление, проведение выработки в два этапа со взрывощелевой разгрузкой.
К третьей группе способов можно отнести практически любое сочетание различных способов охраны. Способы этой группы должны применятся как включение, что связано с достаточно высокими начальными дополнительными затратами, которые, однако, в последствии окупаются снижением расходов на поддержание выработок. Но в подавляющем большинстве случаев обеспечение эксплуатационного состояния выработки может быть достигнуто с меньшими начальными дополнительными затратами путем применения одного правильно выбранного, способа охраны. Как отмечалось выше, способы охраны требуют дополнительных начальных затрат, поэтому важным является правильность выбора охраны.
К. В. Кошелев, А. Г. ТОМАСОВ - "СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ОХРАНЫ ВЫРАБОТОК", Москва: "Недра" 1995 г. - 153 с.