КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК С АНКЕРНОЙ КРЕПЬЮ

Источник: http://coal.dp.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=2749:2010-05-05-21-57-06&catid=25:the-project&Itemid=27

  Применение анкеров с полимерным закреплением на угольных шахтах позволило увеличить темпы проведения подготовительных горных выработок, сохранять их устойчивое состояние на весь период эксплуатации без дополнительных затрат на ремонтные работы.

  Для обеспечения надежного и безопасного функционирования горных выработок, закрепленных анкерной крепью, необходим системный подход к мониторингу их состояния и контролю качества возведения крепи [4-5]. Мониторинг применения анкеров высокой несущей способности – это комплекс или система стандартных методов и средств измерений совокупности значимых показателей, а также обобщающих оценок и прогнозирование состояния объекта (окружающей среды, сооружения) и происходящих в нем жизненно важных изменений, влияющих на безопасность и надежность его эксплуатации и функционирования. Мониторинг за состоянием выработки включает:

• визуальный контроль качества установки анкеров и состояния выработок с анкерной крепью;
• контроль перемещений слоев приконтурной зоны выработки при помощи глубинных индикаторов;
• проведение дополнительных инструментальных наблюдений. При проведении горной выработки необходимо ведение контроля выполнения технологических операций по установки крепи и соответствия ее разработанному паспорту.

  Контроль нагрузки на анкер осуществляется с помощью контурных индикаторов нагрузки ИНА и сферических шайб. По величине их деформирования определяется нагрузка на концевик анкерной штанги [3, 6]. Для определения осевой деформации и деформации изгиба в анкерных штангах применяются тензометрические анкера. Деформация измеряется с помощью пар тензодатчиков, установленных на противоположных сторонах анкера с некоторым интервалом по всей его длине [3]. Для контроля расслоения породных слоев в кровле выработки и смещения ее контура применяется глубинный индикатор перемещения пород ИППГ и его английские аналог Тел-Тейлс. Данные индикаторы устанавливают на глубину, вдвое превышающую длину анкерных штанг, что позволяет получать данные с четырех уровней закрепления их датчиков. Для контроля расслоения на большей глубине от контура выработки (до 7,5 метров) применяется магнитный экстенсометр, имеющий до 20 магнитных якорей [3, 6].

  В качестве геофизического контроля состояния кровли горных выработок, закрепленных анкерной крепью, применяются ударно-волновой (виброакустический) и электрометрический методы [7, 8]. Все перечисленные методы контроля выполняются периодически и носят локальный характер. Высокие темпы проведения горных выработок с анкерной крепью требуют современных подходов контроля их эксплуатационного состояния в наиболее полном объеме и на постоянной основе. В данной статье предлагается новый подход к осуществлению контроля состояния горной выработки с анкерной крепью. Особенностью сооружения в горной выработке анкерной крепи является применение в качестве затяжки металлической сетки. Это позволяет непосредственно наблюдать за породной поверхностью с момента ее обнажения и в течение всего периода эксплуатации выработки При проведении горной выработки на породной поверхности обнажения остаются следы от исполнительного органа комбайна в виде "зубкового" рисунка. Данная разметка может служить индикатором состояния горной выработки. Исчезновение ее, связанное с обсыпанием породы, свидетельствует о процессах деформирования приконтурных породных слоев. При проведении и эксплуатации 551 сборного штрека пласта С5 шахты «Павлоградская» ГХК «Павлоградуголь» проводился мониторинг за состоянием данной выработки на участке с анкерной крепью.

  Смещение пород кровли данной выработки при отходе забоя горной выработки во время ее сооружения на расстояние 20-25 м составляли 5-10 мм. После этого смещения кровли прекращались, что свидетельствует о стабилизации состояния кровли и о формировании в ней опорно-анкерного перекрытия. Сохранялись и следы "зубкового" рисунка. На протяжении дальнейшей эксплуатации горной выработки сдвиги в кровле наблюдались лишь в локальных зонах тектонических нарушений и концентраций горного давления и не превышали 5-30 мм. В зоне влияния очистных работ, на расстоянии 10-25 м до забоя наблюдались сдвиги приконтурных горных пород, в зоне окна лавы смещения кровли составляли 20-40 мм, боков – 10-20 мм. Пучение почвы в горной выработке на протяжении все"Геотехническая механика" 249 го времени ее эксплуатации полностью отсутствовало.

   На основании выполняемых специалистами ИГТМ наблюдений в горных выработках с анкерной крепью, проводимых в различных горно-геологических и горнотехнических условиях, определены следующие типы состояния породной поверхности боков и кровли горной выработки, в зависимости от величины их деформирования:

1. на призабойном участке от 0 м до 15 м:
   • безопасное и надежное, признак – сохраняются следы резцов на породном обнажении всего участка: груди забоя, незакрепленного пространства возле нее, между 80 % и более анкеров в рядах и между ними;
   • опасное;
   • достаточно опасное, признак – исчезновение следов резцов в кровле между анкерами на расстоянии от 1,9 до 5,0 м от груди забоя и подвигание этой зоны вслед за забоем. Это свидетельствует о том, что установленная система анкеров не заблокировала возможность отслоения соответственно 2,5- 6,0 м породной толщи непосредственной кровли выработки. Осыпание пород со следами резцов – результат развития смещений непосредственной кровли в выработку. Проведение выработки с чисто анкерным креплением в таких условиях опасно и должно быть немедленно остановлено. При возникновении таких ситуаций требуется срочно внести коррективы в Паспортные параметры анкерной крепи;
   • безопасное, но ненадежное, признак – исчезновение следов резцов в кровле между анкерами на расстоянии от 9,0 до 15,0 м от груди забоя и подвигание этой зоны вслед за забоем. Это свидетельствует о том, что установленная система анкеров не способна сохранить монолитность массива горных пород основной кровли. При отсутствии нарушений в технологии установки анкеров данная система анкерной крепи может применяться только в комбинации с рамной.
   • коэффициент машинного времени за смену;
2. на участке с 15 до 55 м от забоя:
   • безопасное и высоконадежное. Приконтурные породы выработки сохранены в состоянии монолита – отличное состояние для эксплуатации выработки, подтверждающее правильность выбора параметров анкерной крепи в проекте, что выявляется по полному отсутствию смещений пород в приконтурного массива на данном участке. Достоверным признаком такого состояния является сохранение следов резцов в окрестности каждого анкера в каждом ряду, между анкерами в ряду и между анкерами соседних рядов в кровле, боках и между ними. Исчезновение следов резцов в результате обсыпания породного контура между отдельными анкерами до 20 % в кровле и до 25 % в боках не снижает качества опорно-анкерной конструкции;
   • безопасное и надежное. Приконтурные породы выработки сохранены в состоянии монолита с минимальной степенью нарушенности. Признак – осыпание пород со следами резцов между 50 % анкеров в боках и до 20 % в кровле выработки. Наличие осыпаний и незначительных отслоений означает, что установленная система анкеров не смогла сохранить исходную монолитность массива горных пород основной кровли. Проведение выработки с такой крепью вызвало формирование породных блоков в основной кровле, осадка кровли не более 10 мм. Устойчивость данного участка выработки сохранится при его эксплуатации вплоть до окна лавы на высоком уровне;
   • безопасное и достаточно надежное. В приконтурных породах в результате проведения выработки с данными параметрами крепи массив приобрел достаточно высокую степень нарушенности. Признак – исчезновение следов резцов между 100 % анкеров боков и 40 % анкеров кровли. Это означает,что породные блоки в основной кровле мощностью 30-40 м дали осадку до 15 мм. Данный участок выработки подойдет к окну лавы с необходимым для качественной эксплуатации запасом устойчивости;
   • безопасное с минимально достаточной надежностью. В приконтурных породах в результате проведения выработки с данными параметрами крепи массив приобрел предельную для чисто анкерной крепи степень нарушенности. Признак – исчезновение следов резцов между 100 % анкеров боков и 80 % анкеров кровли, до 50 % полусферических опорных шайб вдавлены анкерной гайкой на глубину до 10 мм. Это означает, что породные блоки в основной кровле мощностью 30-40 м дали осадку до 30 мм. Данный участок выработки с чисто анкерной крепью подойдет к окну лавы с минимальным для качественной эксплуатации запасом устойчивости;
   • достаточно опасное. Признак – исчезновение следов резцов между 100 % анкеров боков и 100 % анкеров кровли, до 80 % полусферических опорных шайб вдавлены анкерной гайкой на глубину до 15 мм, имеется не более 1-й продавленной шайбы на 3-4 ряда анкеров. На данном участке выработки необходима установка охранной крепи, шаг установки рам 1 м. Крепь устанавливается без расклинки по кровле. Участок выработки эксплуатировать без рамной крепи достаточно опасно;
   • весьма опасное. Признак – исчезновение следов резцов между 100 % анкеров боков и 100 % анкеров кровли, до 80 % полусферических опорных шайб вдавлены анкерной гайкой на глубину до 15 мм, имеются ряды с 2-мя продавленными шайбами. На данном участке выработки рамная крепь должна быть применена в качестве основной, установленные анкера играют вспомогательную роль. Участок выработки эксплуатировать без рамной крепи весьма опасно;

  Таким образом, анкерная крепь при правильном ее возведении блокирует развитие разрушения горных пород в приконтурной зоне и, тем самым, сохраняет приконтурный массив в таком же состоянии, каким он был в нетронутом массиве до проведения горной выработки.


НАЗАД К БИБЛИОТЕКЕ