Автор: Калмыков В. Н., Зубков А. А., Неугомонов С. С., Волков П. В., Латкин В. В.
Источник: Scientific research and their practical application. Modern state and ways of development, 2013 Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова
, г. Магнитогорск
Традиционно для обеспечения устойчивости горных выработок применяются способы анкерного и набрызгбетонного крепления. Широкое применение данных видов крепи объясняется значительными достоинствами, однако имеются существенные недостатки, которые подтверждаются отечественным опытом подземной разработки месторождений полезных ископаемых, в том числе и на месторождениях Южного Урала и Якутии.
Основные недостатки анкерной крепи, связаны с процессом установки анкеров по контуру сооружаемой выработки. Закрепляемые бетонные растворы, также как и металлическая арматура подвергаются действию агрессивных сред рудничной атмосферы, что снижает несущую способность данного вида крепи в процессе эксплуатации горных выработок.
Существенным недостатком набрызгбетонной крепи является низкое сопротивление бетона растягивающим нагрузкам, а также высокий процент отскока материала крепи от контура закрепляемой выработки; качество набрызгбетона зависит от квалификации крепильщика; ухудшаются условия труда из-за повышенного пылеобразования.
Проведенные исследования, направленные на решение обозначенных проблем, показали, что исключение негативных факторов возможно за счет использования современных технологий и материалов для крепи подземных горных выработок. Так в условиях эксплуатации ряда рудников Южного Урала проведены лабораторные и опытно-промышленные испытания следующих способов крепления: анкерование – стеклопластиковыми, базальтопластиковыми и самозакрепляющимися анкерами и их вариантами; набрызгбетонирование с использованием «мокрой» и «сухой» технологии, с добавлением в состав набрызгбетонной смеси ускорителей твердения и синтетической фибры; инъекционное упрочнения горных пород.
В соответствии с требованиями нормативных документов определяющим параметром качества закрепления пород анкерной крепью является несущая способность.
Для сравнения были приняты арматурные стержни из стеклопластика, базальтопластика и металла.
Для уточнения физико-механических характеристик неметаллических арматурных стержней проводились испытания стекло - и базальтопластиковой арматуры на разрыв и срез.
Достигаемый экономический эффект по основным материалам в сравнении с традиционным способом крепления ЖБШ составляет 945 руб/п.м. в случае применения анкерной крепи на основе стекловолокна, и до 647 руб/п.м. – базальтоволокна.
В ходе проведения исследований по совершенствованию технологии анкерного крепления совместно с инженерами Учалинского комбината разработана новая конструкция анкерных стержней – самозакрепляющаяся анкерная крепь (СЗА).
Крепь анкерная типа СЗА – аналог известной фрикционной анкерной, предназначена для крепления кровли и боков выработок.
Согласно публикациям зарубежных источников, обеспечение устойчивости горных выработок комбинированными способами крепления приобретает все большое распространение. Авторы считают, что данный факт обусловлен повышением прочности набрызгбетонной крепи путем армирования металлическими сетками и использования фибро-волокон, значительным ростом производительности проходческого цикла за счет механизации процесса крепления и снижения затрат по сравнению с использованием тяжелых видов крепи типа монолитных бетонов и металлической арочной крепи.
Таким образом, проведенные исследования и полученные результаты рассмотренных комплексов поддержания устойчивости горных пород при проходке горных выработок вполне соответствуют современным мировым тенденциям и позволяют обеспечить достаточную безопасность и технологическую эффективность при разработке месторождений в условиях подземных рудников Урала и Якутии.
1. Калмыков В. Н., Зубков А. А., Неугомонов С. С., Волков П. В., Латкин В. В. Изыскание технологии крепления подготовительно – нарезных выработок с использованием композитных материалов - Комплексное освоение месторождений полезных ископаемых: Сб. научных трудов. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, - 2012.
2. Калмыков В. Н., Зубков А. А., Неугомонов С. С., Волков П. В., Латкин В. В. Технологии механизированного крепления горных выработок усиленной комбинированной крепью с использованием самозакрепляющихся анкеров и набрызгбетона наносимого способом «мокрого» набрызгбетонирования на подземных рудниках Урала, Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции Современные направления теоретических и прикладных исследований 2013