Кандидаты техн. наук А.И.Ильин, Н.А.Николенко (ДонНИИ), инж. В.М.Теросипов (ГХК "Лисичанскуголь")

    Поддержание подготовительных выработок, подверженных влиянию очистных работ, является сложной проблемой, особенно при увеличении глубины разработки угольных пластов. Достаточно отметить, что до 80% из всех подземных подготовительных выработок подвержены влиянию очистных работ. Анализ состояния подготовительных выработок показал, что порядка 15% из них полностью не соответствуют нормативным требованиям.
    На состоянии подготовительных выработок существенно сказывается активное сдвижение боковых пород, особенно в зонах опорного давления, суммарная величина которых превышает нагрузочные характеристики применяемых крепей. Вследствие этого происходит значительная деформация штрековой крепи и уменьшение рабочего сечения выработки. Восстановление таких выработок затруднено ввиду концентрации работ на сопряжении очистной и подготовительной выработок.
    Преобладающее смещение боковых пород происходит, как правило, по нормали к напластованию. Характер деформации зависит от угла залегания разрабатываемого пласта, несущей способности штрековой крепи и средств охраны выработки, положения фронта очистных работ. Процессом смещений горных пород можно управлять путем установки в выработках самонастраивающихся силовых элементов (крепи усиления), а также специальных крепей с повышенной несущей способностью и малой податливостью. С этой целью разработан ряд конструкций крепи усиления из спецпрофиля, металлических стоек трения нарастающего сопротивления, гидравлических стоек и других.
    Способы и средства крепления сопряжений подготовительных и очистных выработок могут быть в виде как естественных (угольных), так и искусственных целиков с применением различных типов специальных крепей. Известны типы крепей, применяемых для крепления сопряжения очистных и подготовительных выработок. Это костры из стоек круглого сечения, накатные костры, опоры из железобетонных блоков, рабочие характеристики которых, соответственно – 3, 4, 7, приведены на рисунке 1.
    Рукавная полимерная ткань диаметром 0,4-0,6м и длиной до 0,85-1,0м наполнялась породой и устанавливалась вертикально между плитами пресса. Путем имитации процесса и конвергенции боковых пород плитами пресса при их перемещении получена рабочая характеристика 1 несущего элемента СП (см. рисунке 1). При нарушении породной стойки происходило увеличение ее диаметра до 10% (что соответствовало характеристике применяемой рукавной ткани СТН-99), давление породы на ее стенки составило 6,0МПа.
    С использованием технологии возведения накатных костров, были изготовлены и установлены несущие элементы СПН из отрезков рукавной ткани диаметром 0,2-0,6м, наполненных породой. При этом применялась рукавная полимерная ткань СТН-97, СТН-99 (ТУ 17-879-77), разработанная и изготовленная институтом УкрНИИПВ, прочность которой – 260кг/см, толщина – 2,5мм, масса 1м² – 1,1кг. Длина элемента накатного породного костра составляла 1,2м. Аналогично испытаниям стойки СП в условиях пресса, получена рабочая характеристика 2 накатного породного костра СПН, приведенная на рисунке 1.
    С целью получения специальных крепей с более жесткой характеристикой, нами проведены исследования эластичной оболочки (это могут быть пневматические костры 6ПМ с рабочей характеристикой 5 на рисунке 1), полностью заполненной водой из шахтной водяной магистрали. Характеристика 6 несущего элемента из эластичной оболочки, заполненной водой, приведена на рисунке 1. Учитывая несжимаемость жидкости и удлинение резино-кордного материала оболочки, несущий элемент не является абсолютно жестким, а с целью предотвращения ее разрушения был установлен клапан для сброса рабочего давления при достижении несущей способности, близкой к 600кН.

    Выполненная экономическая оценка возможности применения новых несущих элементов показала, что использование породных стоек СП в два раза экономичнее деревянных накатных костров, а накатных породных костров из стоек СПН – в 1,3-1,5. Кроме того, за счет повышения жесткости крепи, установленной на сопряжении, создаются благоприятные условия для работы штрековой арочной крепи, в том числе и с крепью усиления.

А.И.Ильин, Н.А.Николенко, В.М.Теросипов, 1998