Інститут гірничої справи та геології
Спеціальність: Розробка корисних копалин
На підставі огляду літератури встановлено, що основними причинами деформації кріплення гірничих виробок є: вплив постійного кріплення у межі інтенсивних зміщень порід, у тому числі й використання її основних елементів у якості тимчасового кріплення; неякісне ведення прохідницьких робіт; вторинні зміщення порід, спричиненні порушенням рівновагого стану гірничого масиву; невідповідність параметрів або конструкції кріплення гірничо-геологічним умовам. Аналіз цих причин показав: з метою покращення умов підтримки гірничих виробок необхідно використовувати основну здатність породного масиву, утворюючи систему «кріплення-порода» відразу за зведенням кріплення цього можна досягти застосуванням раціонального тимчасового кріплення. Техніко-економічне зіставлення конструкцій тимчасового кріплення дало можливість визначити, що найбільш детальне вимогам використання основної здатності породного масиву відповідає тимчасове набризкобетонне кріплення, застосування якого не лише поліпшить умови підтримки гірничих виробок і знизить витрати на їх утримання, а й підвищить темпи прохідки. Вагомий внесок у розвиток кріплення виробок набризкбетоном було здійснено дослідженнями радянських вчених М. М. Айталієва, С. А. Атманських, Л. Н. Бєляєва, І. Л. Валлєра, В. С. Вороніна, Д. М. Голіцинського, М. Г. Дюженко, Ж. Є. Ержанова, В. Я. Заслова, Є. В. Казакевича, Б. Н. Кузіна, Г. І. Кравченко, М. А. Лева, В. М. Мосткова, В. М. Сапунова, П. І. Шишкіна та ін., а також зарубіжними дослідниками Р. Лідером, Х. Ляуффером, Л. Рапцевичем, Р. Шталем та ін. Внаслідок цих досліджень створено спеціальні цементи для безопалубочного бетонування, вивчено механізм дії добавок що до прискорювачів схоплювання та затвердіння набризкбетону, розроблено конструкції кріплення з набризкбетону, визначено основні параметри технології набризкбетонування, створено машини для зведення набризкобетонного кріплення. При цьому аналіз робіт у галузі кріплення виробіток набризкбетоном дає можливість зробити висновок, що питання що до використання набризкобетонного кріплення як тимчасового, ще недостатньо вивчено. У магістерській роботі наявне нове вирішення актуального наукового завдання – обґрунтування параметрів тимчасового набризкобетонного кріплення, що забезпечує підвищення тривалості капітальних гірничих виробок та зниження витрат на їх спорудження та утримання.
1. Встановлено, що основними причинами деформації кріплення капітальних гірничих виробок є: зведення постійного кріплення в зоні інтенсивного зміщення порід, у тому числі й використання її основних елементів у якості тимчасового кріплення; неякісне ведення прохідницьких робіт; деформації, що є наслідком вторинного зміщення порід; невідповідність параметрів або конструкцій кріплення до гірничо-геологічних умов.
Аналіз причин показав: з метою поліпшення умов підтримки гірничих виробок необхідно використання основної придатності гірничого масиву, утворюючи систему «кріплення-порода» відразу за зведенням кріплення, чого можна досягти застосуванням набризкобетонного кріплення у якості тимчасового.
2. Визначено міцнісні якості набризкбетону у ранній стадії, що дало можливість встановити його оптимальний, для тимчасового кріплення, склад – Ц : П (цемент-пісок) = 1:3 с додаванням у якості прискорювача схоплювання фтористого натрію (4% відносно маси цементу) або силікату натрію (6% відносно маси цементу). При цьому міцність набризкбетону на стиснення за 1 годину по затворенню дорівнює 0,75-0,90 МПа.
3. Установлено, що руйнування тимчасового набризкобетонного кріплення під час його навантаження відвалом породи відбувається у вигляді зрізу та за периметром відвалу. Допустима ширина розкриття тріщин у набризкобетонному покритті 2 мм. З урахуванням цього отримана для тимчасового набризкобетонного покриття залежність значення критичних зміщень контуру виробки відносно її ширини. Для виробок, що мають ширину від 3,0 до 5,5м значення цих зміщень змінюються в межах 38-87мм.
4. Під час зведення тимчасового набризкобетонного кріплення набризкбетон потрапляє до тріщин породного масиву і зміцнює його. Для врахування спільної роботи тимчасового набризкобетонного кріплення із укріпленим шаром порід одержано залежність зміцнення при контурного масиву порід відносно складу набризкобетонної суміші та ширини розкриття тріщин по контуру виробки. Максимальна глибина зміцнення сягає 16см.
5. Визначено параметри тимчасового набризкобетонного кріплення – його товщина і термін дії. Товщину кріплення визначено на умов рівноваги його під час навантаження вивалом породи на роботі на зріз. Термін дії (проміжок часу від моменту його зведення до моменту зведення постійного кріплення) визначено з урахуванням підсилюючого ефекту набризкбетону за умов, що він дорівнює часу реалізації критичних зміщень. Галуззю доцільного застосування тимчасового набризкобетонного кріплення є капітальні гірничі виробки, що споруджуються поза зоною безпосереднього впливу очисних робіт за умов полого та похилого залягання порід в умовах, де рgH/б<=0,5.
