Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации
В работе приведены результаты исследований состояния подготовительных выработок, выявлены особенности обеспечения их устойчивости на этапах проведения и эксплуатации в сложных горно-геологических условиях шахт Донбасса. Исследованиями установлено, что при рамно-анкерном креплении выработок, по ср...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138053 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации / А.А. Цикра, Д.И. Аверкин, Ю.С. Опрышко, В.В. Задерий // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 121. — С. 172-181. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138053 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Опрышко, Ю.С. Задерий, В.В. 2018-06-18T07:30:59Z 2018-06-18T07:30:59Z 2015 Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации / А.А. Цикра, Д.И. Аверкин, Ю.С. Опрышко, В.В. Задерий // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 121. — С. 172-181. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138053 622.268.9: (430.1) В работе приведены результаты исследований состояния подготовительных выработок, выявлены особенности обеспечения их устойчивости на этапах проведения и эксплуатации в сложных горно-геологических условиях шахт Донбасса. Исследованиями установлено, что при рамно-анкерном креплении выработок, по сравнению с рамным, в 2 раза сокращается период интенсивных смещений кровли-почвы. Однако проблема остаѐтся нерешѐнной в условиях проведения выработок в неустойчивых влагонасыщенных породах. Приведена сравнительная характеристика состояния выработок в период их проведения при отсутствии и наличии забутовки закрепного пространства. Показано, что при механизированной забутовке быстротвердеющими смесями не только увеличивается несущая способность окружающего выработку массива горных пород за счѐт своевременного восприятия нагрузки рамной крепью, но и позволяет блокировать поступление воды и газа в выработку из выше лежащих пород. Рекомендовано забутовку закрепного пространства штрека осуществлять пакетами из сухой цементно-минеральной смеси ТЕКХАРД производства ООО «Минова Украина», опыт использования которой накоплен на шахтах ГП «Макеевуголь». В роботі наведено результати досліджень стану підготовчих виробок, виявлено особливості забезпечення їх стійкості на етапах проведення і експлуатації в складних гірничо-геологічних умовах шахт Донбасу. Дослідженнями встановлено, що при рамно-анкерном кріпленні виробок, порівняно з рамним, в 2 рази скорочується період інтенсивних зміщень покрівлі-підошви. Однак проблема залишається невирішеною в умовах проведення виробок в нестійких влагонасичених породах. Наведена порівняльна характеристика стану виробок в період їх проведення при відсутності та наявності забутовки закріпного простору. Показано, що при механізованій забутовці сумішами не тільки збільшується несуча здатність масиву гірських порід за рахунок своєчасного сприйняття навантаження рамного кріплення, але і дозволяє блокувати надходження води і газу в виробки з вище лежачих порід. Рекомендовано забутовку закріпного простору штреку здійснювати пакетами із сухої цементно-мінеральної суміші ТЕКХАРД виробництва ТОВ «Мінова Україна», досвід якого випробуваний на шахтах ДП «Макіїввугілля». The paper presents findings on preparatory roadway state and peculiarities of ensuring sustainability at the initial stages of the roadways mining and exploitation in Donbass mines with complex geological conditions. The research has stated that bolt-and-arch support twice reduces (to frame supports) a period of intensive roof-to-floor displacement. However, the problem still remains while developing the roadways in unstable water-saturated rocks. The paper shows comparative characteristics of the roadways state in the process of their mining with and without backfilling of the fastened spaces. It is shown that mechanized backfilling by the fast-hardening mixtures not only increases bearing capacity of the surrounding rock massif due to the timely reaction of the arch support to the loads, but also allows blocking water and gas flowing into the roadway from the overlying rocks. It is recommended to backfill fastened spaces in the roadway by TECHART packages of dry cement and mineral mixture produced by the Minowa Ukraine Ltd., usage of which was successfully tested in the mines of the “Makeevugol” state enterprise. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации Забеспечення стійкості підготовчих виробок на етапах їх проведення і експлуатації Ensured sustainability of the preparatory roadways at the stages of their mining and exploitation Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации |
| spellingShingle |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Опрышко, Ю.С. Задерий, В.В. |
| title_short |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации |
| title_full |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации |
| title_fullStr |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации |
| title_full_unstemmed |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации |
| title_sort |
обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации |
| author |
Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Опрышко, Ю.С. Задерий, В.В. |
| author_facet |
Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Опрышко, Ю.С. Задерий, В.В. |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехнічна механіка |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Забеспечення стійкості підготовчих виробок на етапах їх проведення і експлуатації Ensured sustainability of the preparatory roadways at the stages of their mining and exploitation |
| description |
В работе приведены результаты исследований состояния подготовительных
выработок, выявлены особенности обеспечения их устойчивости на этапах проведения и
эксплуатации в сложных горно-геологических условиях шахт Донбасса.
Исследованиями установлено, что при рамно-анкерном креплении выработок, по сравнению с рамным, в 2 раза сокращается период интенсивных смещений кровли-почвы. Однако
проблема остаѐтся нерешѐнной в условиях проведения выработок в неустойчивых влагонасыщенных породах.
Приведена сравнительная характеристика состояния выработок в период их проведения
при отсутствии и наличии забутовки закрепного пространства. Показано, что при механизированной забутовке быстротвердеющими смесями не только увеличивается несущая способность окружающего выработку массива горных пород за счѐт своевременного восприятия
нагрузки рамной крепью, но и позволяет блокировать поступление воды и газа в выработку
из выше лежащих пород.
Рекомендовано забутовку закрепного пространства штрека осуществлять пакетами из
сухой цементно-минеральной смеси ТЕКХАРД производства ООО «Минова Украина», опыт
использования которой накоплен на шахтах ГП «Макеевуголь».
В роботі наведено результати досліджень стану підготовчих виробок, виявлено особливості забезпечення їх стійкості на етапах проведення і експлуатації в складних гірничо-геологічних
умовах шахт Донбасу. Дослідженнями встановлено, що при рамно-анкерном кріпленні виробок, порівняно з рамним, в 2 рази скорочується період інтенсивних зміщень покрівлі-підошви. Однак проблема залишається невирішеною в умовах проведення виробок в нестійких влагонасичених породах.
Наведена порівняльна характеристика стану виробок в період їх проведення при відсутності та
наявності забутовки закріпного простору. Показано, що при механізованій забутовці сумішами не
тільки збільшується несуча здатність масиву гірських порід за рахунок своєчасного сприйняття навантаження рамного кріплення, але і дозволяє блокувати надходження води і газу в виробки з вище лежачих порід. Рекомендовано забутовку закріпного простору штреку здійснювати пакетами із сухої
цементно-мінеральної суміші ТЕКХАРД виробництва ТОВ «Мінова Україна», досвід якого випробуваний на шахтах ДП «Макіїввугілля».
The paper presents findings on preparatory roadway state and peculiarities of ensuring sustainability
at the initial stages of the roadways mining and exploitation in Donbass mines with complex geological
conditions.
The research has stated that bolt-and-arch support twice reduces (to frame supports) a period of intensive
roof-to-floor displacement. However, the problem still remains while developing the roadways in unstable
water-saturated rocks.
The paper shows comparative characteristics of the roadways state in the process of their mining with
and without backfilling of the fastened spaces. It is shown that mechanized backfilling by the fast-hardening
mixtures not only increases bearing capacity of the surrounding rock massif due to the timely reaction of the
arch support to the loads, but also allows blocking water and gas flowing into the roadway from the overlying
rocks.
It is recommended to backfill fastened spaces in the roadway by TECHART packages of dry cement and
mineral mixture produced by the Minowa Ukraine Ltd., usage of which was successfully tested in the mines
of the “Makeevugol” state enterprise.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138053 |
| citation_txt |
Обеспечение устойчивости подготовительных выработок на этапах их проведения и эксплуатации / А.А. Цикра, Д.И. Аверкин, Ю.С. Опрышко, В.В. Задерий // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 121. — С. 172-181. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT cikraaa obespečenieustoičivostipodgotovitelʹnyhvyrabotoknaétapahihprovedeniâiékspluatacii AT averkindi obespečenieustoičivostipodgotovitelʹnyhvyrabotoknaétapahihprovedeniâiékspluatacii AT opryškoûs obespečenieustoičivostipodgotovitelʹnyhvyrabotoknaétapahihprovedeniâiékspluatacii AT zaderiivv obespečenieustoičivostipodgotovitelʹnyhvyrabotoknaétapahihprovedeniâiékspluatacii AT cikraaa zabespečennâstíikostípídgotovčihviroboknaetapahíhprovedennâíekspluatacíí AT averkindi zabespečennâstíikostípídgotovčihviroboknaetapahíhprovedennâíekspluatacíí AT opryškoûs zabespečennâstíikostípídgotovčihviroboknaetapahíhprovedennâíekspluatacíí AT zaderiivv zabespečennâstíikostípídgotovčihviroboknaetapahíhprovedennâíekspluatacíí AT cikraaa ensuredsustainabilityofthepreparatoryroadwaysatthestagesoftheirminingandexploitation AT averkindi ensuredsustainabilityofthepreparatoryroadwaysatthestagesoftheirminingandexploitation AT opryškoûs ensuredsustainabilityofthepreparatoryroadwaysatthestagesoftheirminingandexploitation AT zaderiivv ensuredsustainabilityofthepreparatoryroadwaysatthestagesoftheirminingandexploitation |
| first_indexed |
2025-11-24T18:45:28Z |
| last_indexed |
2025-11-24T18:45:28Z |
| _version_ |
1850492787029442560 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
172
УДК 622.268.9: (430.1)
Цикра А.А., канд. техн. наук,
Аверкин Д.И., магистр
(ООО «Минова Украина»),
Опрышко Ю.С., инженер,
Задерий В.В., магистр
(ИГТМ НАН Украины)
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ
ВЫРАБОТОК НА ЭТАПАХ ИХ ПРОВЕДЕНИЯ И
ЭКСПЛУАТАЦИИ
Цікра О.А., канд. техн. наук,
Аверкін Д.І., магістр
(ТОВ «Мінова Україна»),
Опришко Ю.С., инженер,
Задерій В.В., магістр
(IГТМ НАН Украины)
ЗАБЕСПЕЧЕННЯ СТІЙКОСТІ ПІДГОТОВЧИХ ВИРОБОК НА
ЕТАПАХ ЇХ ПРОВЕДЕННЯ І ЕКСПЛУАТАЦІЇ
Tsikra A.A., Ph. D. (Tech.),
Averkin D.I., M.S (Tech.)
(«Minova Ukraine» LTD),
Oprisko Y. S., M.S (Tech.),
Zaderiy V.V., M.S (Tech.)
(IGTM NAN of Ukraine)
ENSURED SUSTAINABILITY OF THE PREPARATORY
ROADWAYS AT THE STAGES OF THEIR MINING AND
EXPLOITATION
Аннотация. В работе приведены результаты исследований состояния подготовительных
выработок, выявлены особенности обеспечения их устойчивости на этапах проведения и
эксплуатации в сложных горно-геологических условиях шахт Донбасса.
Исследованиями установлено, что при рамно-анкерном креплении выработок, по сравне-
нию с рамным, в 2 раза сокращается период интенсивных смещений кровли-почвы. Однако
проблема остаѐтся нерешѐнной в условиях проведения выработок в неустойчивых влагона-
сыщенных породах.
Приведена сравнительная характеристика состояния выработок в период их проведения
при отсутствии и наличии забутовки закрепного пространства. Показано, что при механизи-
рованной забутовке быстротвердеющими смесями не только увеличивается несущая способ-
ность окружающего выработку массива горных пород за счѐт своевременного восприятия
нагрузки рамной крепью, но и позволяет блокировать поступление воды и газа в выработку
из выше лежащих пород.
Рекомендовано забутовку закрепного пространства штрека осуществлять пакетами из
сухой цементно-минеральной смеси ТЕКХАРД производства ООО «Минова Украина», опыт
использования которой накоплен на шахтах ГП «Макеевуголь».
Ключевые слова: рамно-анкерная крепь, забутовка закрепного пространства штрека
© Цикра А.А., Аверкин Д.И., Опрышко Ю.С., Задерий В.В., 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
173
Сохранение геометрических размеров выработок выемочных участков
является важнейшим составным элементом процесса угледобычи, поскольку
через них обеспечивается бесперебойное транспортирование добытого угля.
доставка необходимых материалов и оборудования, а также устойчивое про-
ветривание очистного забоя [1,2]. Традиционное крепление участковых выра-
боток предусматривает в основном использование податливых рамно-анкерных
крепей.
Преобладающее большинство рамных крепей рассчитано на симметрич-
ный характер нагружения, который, как показал практический опыт, нарушает-
ся в период проведения и крепления выработки, интенсивно проявляется впе-
реди работающей лавы и особенно за лавой. В настоящее время известно, что в
условиях больших глубин разработки и неустойчивых породах кровли-почвы
ни одна из известных охранных конструкций не в состоянии при индивидуаль-
ной работе обеспечить в соответствии с ПБ поддержание выработки. Поэтому
наиболее эффективным способом охраны и поддержания выработок является
применение комбинированных охранных систем, в комплексе реализующих
преимущества каждой из охранных конструкций, при разработке которых
должны использоваться следующие принципы: упреждение деформаций конту-
ра выработки в пространстве и времени; повышение развития сопротивления
крепи и охранной конструкции в целом; комплексирование охранных систем
для достижения цели удовлетворительного состояния выработки на различных
этапах еѐ проведения и эксплуатации.
Комплекс охранных мероприятий, базирующихся на закономерностях
изменения напряжѐнного состояния в системе «крепь-массив», должен быть
разработан ещѐ на начальной стадии проведения и крепления выработки непо-
средственно после обнажения породного массива, поскольку именно на этом
этапе начинается процесс нагружения рамной крепи и его интенсивность зави-
сит от множества влияющих факторов: глубины разработки, стратиграфическо-
го состава и физико-механических свойств вмещающих пород, их влажности и
газонасыщенности, способа проходки, типа применяемой крепи, способа забу-
товки закрепного пространства и др. Многочисленными исследованиями отече-
ственных и зарубежных авторов [3-6] доказано, что экспериментальных и ана-
литических исследований для установления механизма и закономерностей
формирования и проявления горного давления вокруг подготовительных выра-
боток с учѐтом отмеченных факторов проведено совершенно недостаточно.
В плане решения некоторых из указанных проблем нами проведена серия
экспериментальных исследований на пластах m3, l1, l4 шахты им А.Ф. Засядько.
Пласты характеризуются глубиной разработки от 750 м до 1235 м, непосред-
ственная кровля пластов сложена в основном неустойчивыми и весьма не-
устойчивыми аргиллитами (категории Б1-Б2) по классификации ДонУГИ, непо-
средственная почва состоит из алевролитов пучащих, неустойчивых (категория
П1-П2). В основной кровле пластов залегает алевролит, плотный, легко и
среднеобрушаемый с постепенным переходом в крепкий газоносный песчаник.
Вентиляционный штрек 16-ой западной лавы пласта m3 закреплѐн арочной кре-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
174
пью КМП-А3-13,8 через 0,5 м. Кон-
вейерный штрек 2-ой западной лавы
пласта l4 – рамно-анкерной крепью.
Забутовка закрепного пространства
штреков осуществлялась вручную по-
родой, полученной в процессе про-
ходки выработок комбайновым спо-
собом.
Целью исследований является
обеспечение устойчивости подготови-
тельных выработок на этапах их про-
ведения и эксплуатации за счѐт при-
менения рациональных способов
крепления и охраны.
Исследования смещения кров-
ли-почвы выполняли контурными и
глубинными реперами, а трещинова-
тость и напряжѐнное состояние кров-
ли выработки – электрометрическими
измерениями аппаратурой ИКС-1ш по
известной методике.
На рисунке 1 приведены резуль-
таты исследований смещений кровли
выработок в зависимости от времени их поддержания и способов крепления.
Из представленных на рис. 1 графиков видно, что процесс деформирова-
ния кровли по пласту m3 и l4 имеет два чѐтко выраженных периода – интенсив-
ный и установившейся с продолжительностью интенсивного периода в 2 раза
больше в первом случае, чем во втором. В течение периода интенсивного про-
явления горного давления рамно-анкерная крепь выбрала запас податливости и
в дальнейшем работала в режиме заданной нагрузки с началом деформаций
крепей в замковых соединениях и нагружением ножек в почву пласта. Смеще-
ния кровли от времени еѐ поддержания в интенсивный период изменяется по
параболической зависимости:
2 2
в.ш. 0,14 12,68 8,0, 0,99,U t t R
где Uв.ш. – смещения кровли в вентиляционном штреке пласта m3, мм; t – время
поддержания выработки в течении интенсивного периода деформации, сут; R
2
–
достоверность аппроксимации.
Далее проходит установившийся период, где смещения кровли изменяют-
ся по линейной зависимости:
2 2
в.ш. 0,73 251,9 , 0,97.U t t R
1 – период интенсивных смещений кровли
в штреке, пройденном по пласту m3 и за-
креплѐнного арочной крепью; 2– период
установившихся смещений кровли в штре-
ке, пройденном по пласту m3 и закреплѐн-
ного арочной крепью; 3 – период интен-
сивных смещений в штреке, пройденного
по пласту l4 и закреплѐнного рамно-
анкерной крепью; 4 – период установив-
шихся смещений в штреке, пройденного по
пласту l4 и закреплѐнного рамно-анкерной
крепью
Рисунок 1 – Зависимость смещений кровли
выработки от времени еѐ поддержания при
различных способах крепления
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
175
При рамно-анкерном креплении состояние выработки улучшилось: сни-
зился в 2 раза период интенсивного проявления горного давления и в 3 раза ве-
личина смещения кровли. Однако проблема эффективного поддержания выра-
ботки полностью не решена, особенно если смотреть на неѐ с позиции повтор-
ного использования. Это объясняется недостаточной несущей способностью
традиционно используемых анкерных систем в условиях неустойчивых боко-
вых пород и больших глубин разработки.
При рамно-анкерном креплении в интенсивный период смещения кровли
изменяются по параболической зависимости:
2 2
к.ш. 0,04 3,64 1,25, 0,98,U t t R
где Uк.ш. – смещения кровли в конвейерном штрек пласта l4, мм.
Смещения кровли выработки при рамно-анкерном креплении в устано-
вившийся период изменяется по линейной зависимости:
2 2
к.ш. 0,8 53, 0,96.U t R
Особо сложные условия поддержания подготовительных выработок в пе-
риод их исскуственного или естественного обводнения. Искусственное обвод-
нение наиболее часто наблюдается в процессе бурения дегазационных скважин,
где, в результате промывок скважин, происходит дополнительное увлажнение
пород кровли выработки. Это в значительной степени снижает прочностные
характеристики пород. Эффективность анкерования кровли в таких условиях
невелика – снижается сцепление анкера с прилегающей породой и усилие его
вытягивания уменьшается в несколько раз.
На рис. 2 приведены результаты испытаний металлических анкеров с хи-
мическим закреплением в шпурах неустойчивых обводнѐнных пород.
Зависимости смещения головки
анкера от усилия вытягивания в шпу-
рах, отображающие испытание анке-
ров, (графики 1, 2) показывают, что в
диапазоне их нагружения до (180-
200) кН смещения достигают (25-40)
мм, после чего происходит срыв с
практически полной потерей несущей
способности анкеров (до (20-30) кН).
Такие показатели испытаний весьма
типичны и характеризуют реальные
условия работы большинства анкеров,
установленных в неустойчивых об-
воднѐнных горных породах.
Исследования деформирования
кровли выработки проведены на 4-х
измерительных станциях, заложенных
1 – нижняя граница смещений анкеров; 2 –
верхняя граница смещений анкеров
Рисунок 2 – Результаты испытаний анке-
ров на вытягивание в неустойчивых об-
воднѐнных породах кровли пласта
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
176
в конвейерном штреке 2-й западной
лавы пласта l4 шахты им.
А.Ф. Засядько, закреплѐнной рамно-
анкерной крепью (рис. 3).
Анализ графиков рис. 3 показы-
вает, что под влиянием проходческих
и очистных работ, слой породы, рас-
положенный в заанкерованной зоне в
интервале (0-2,25) м, расслоился на
188 мм, (график 1), выше зоны анке-
рования в интервале (2,25-7,2) м,
(график 2) на 310 мм, а общее опуска-
ние кровли составило 498 мм, (график
3), почти в 2 раза превысило податли-
вость арочной крепи. Таким образом,
в условиях обводнѐнных неустойчи-
вых пород кровли трѐхзвенная ароч-
ная крепь на начальном этапе прове-
дения выработки подвержена интен-
сивным деформациям со стороны
кровли пласта, что приводит к изме-
нению режима работы крепи с податливого на режим жѐсткого деформирова-
ния с дальнейшим разрушением. Первопричиной этому, как показывает анализ
исследований, является отсутствие или некачественная забутовка закрепного
пространства.
Исследованиями отечественных и зарубежных авторов [3-8] доказано, что
заполнение закрепного пространства быстротвердеющими смесями увеличива-
ет не только несущую способность крепи, но и позволяет блокировать поступ-
ление воды и газа из кровли и боков горных выработок. Результаты опытов на
моделях показали, что при качественной забутовке закрепного пространства
быстротвердеющими смесями податливые арки становятся крепью быстро вос-
принимающими нагрузку. Одновременно уменьшается поднятие почвы. Важ-
ными параметрами при этом являются: тип материала, который должен иметь:
высокую прочность; минимальный промежуток времени достижения несущей
способности на сжатие; способ и средства доставки смеси к месту укладки;
толщина армированного слоя и др.
Исходя из приведѐнных положений при исследовании влияния закрепно-
го пространства штрека в процессе его проведения рекомендовано в качестве
заполнителя использовать карбофил-фенольную смолу, изготавливаемую ООО
«Минова Украина», состоящую из 2-х компонентов (смола и катализатор), ко-
торые в объѐмном соотношении 4:1 при помощи насоса SK-90 прокачиваются
по шлангам в смеситель и оттуда подаются в опалубки закреплѐнного про-
странства. После доставки в закрепном пространстве компоненты увеличива-
ются в объѐме и создают пенную массу. Под давлением пена проникает в тре-
1 – смещение кровли на участке 0-2,25 м от
контура выработки; 2 – смещение кровли
на участке 2,25-7,2 м от контура выработ-
ки; 3 – суммарные смещения
Рисунок 3 – Смещение кровли выработки
закреплѐнной рамно-анкерной крепью, в
условиях неустойчивых и обводнѐнных
пород
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
177
щины, заполняет их, создавая моно-
литный слой по всему периметру
выработки. Работы по закреплению
пространства «крепь арочная-
боковые породы» выполнялись в 19
восточном конвейерном штреке пл.
m3 ш. им. А.Ф. Засядько. Одновре-
менно проводились исследования
расслоения кровли пласта m3 глу-
бинными реперами ИППГ кон-
струкции ИГТМ НАН Украины.
Пружинные якоря устанавливались
в наиболее характерных участках
шпура по глубине кровли (0-0,8) м;
(0,8-3,6) м; (3,6-5,6) м; (5,6-8,2) м.
Результаты исследований приведены
на рис. 4, из которого видно, что
смещение непосредственной кровли,
состоящей из неустойчивых аргил-
литов в избыточном влагонасыще-
нии, в течение 5 суток достигает 250 мм, половина из которых произошла после
обнажения пород вслед за проходкой забоя штрека, затем смещения возрастали
плавно и в замедленном режиме, достигнув к концу интенсивного периода про-
явления горного давления (на 30-е сутки). К концу исследований (на 90-ые сут-
ки) смещения кровли стабилизируются на уровне 450 мм (график 1).
Большие деформации пород кровли можно объяснить следующим обра-
зом. В ненарушенном горными работами массиве, вблизи обнажения располо-
жена зона пластических деформаций, в которой слабоустойчивые и влагонасы-
щенные аргиллиты подвергаются интенсивному размоканию и набуханию, что
приводит к потере несущей способности в несколько раз.
При избыточном влагонасыщении смещения кровли изменяются по лога-
рифмической зависимости:
( )
В условиях естественного влагонасыщения пласта m3, смещения кровли
изменяются по логарифмической зависимости:
( )
При тампонаже закрепного пространства в условиях избыточного влаго-
насыщения, смещения кровли изменяются по логарифмической зависимости:
( )
1 – при избыточном влагонасыщении (кон-
вейерный штрек 19-ой восточной лавы пла-
ста m3 ш. им. А.Ф. Засядько); 2 – при есте-
ственной влагонасыщенности (вентиляцион-
ный штрек 16-ой западной лавы пласта m3); 3
– при избыточном влагонасыщении и тампо-
наже закрепного пространства (конвейерный
штрек 19-ой восточной лавы пласта m3)
Рисунок 4 – Влияние тампонажа закрепного
пространства на расслоение пород кровли
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
178
За этой зоной расположена зона упругих деформаций, в которой под воз-
действием повышенной концентрации напряжений, влага по трещинам перете-
кает в первую зону, вытесняя расположенный в породах и трещинах газ. Даль-
ше расположена зона нормальных напряжений, величина которых равна
напряжениям нетронутого массива. Свидетельством тому, что процессы рас-
слоения происходят в первой близлежащей зоне, является краткосрочный пери-
од интенсивного расслоения кровли от 1,5 до 5 суток.
Иная ситуация происходит в кровле с низким уровнем увлажнения, кото-
рый в естественном состоянии для аргиллитов пласта m3 не превышает 0,9-
1,2%. Расслоения пород кровли при этом на 5-ые сутки не превышает 75 мм,
т.е. в 3 раза меньше и происходят они равномерно с затухающей фазой на 30-ые
сутки (график 2).
При тампонаже закрепного пространства пород с избыточным увлажне-
нием упрочняющий слой блокировал развитие зоны неупругих деформаций
вблизи контура выработки, вследствие чего под влиянием горного давления
произошло смыкание пор и трещин и запирание истечения воды и газа. Рассло-
ения непосредственной кровли не превысило 150 мм (график 3) и произошли
они в первый период (до 5-ти суток) после обнажения и достижения прочности
закрепной смеси за этот период от 5 до 7,5 МПа.
Таким образом, тампонаж закрепного пространства быстротвердеющими
смесями увеличивает несущую способность массива за счѐт своевременного
восприятия нагрузки рамной крепью и позволяет блокировать поступление во-
ды и газа в выработку. В результате, вертикальная конвергенция выработки,
расположенной в породах с естественным увлажнением, снижается в 1,8 раза, а
с избыточным – в 3,8 раза.
Недостатками приведѐнного способа заполнения закрепного простран-
ства штрека карбофил-фенольной смолой и другими подобными ей смесями
являются: необходимость оборудования по периметру штрека водонепроница-
емой опалубки; сложность, стоимость и трудоѐмкость приготовления смеси на
месте укладки; загроможденность призабойного пространства штрека дополни-
тельным оборудованием.
Известен способ заливки раствора БИ-крепи в рукава «булл-флекс», под-
вешенных на рамах арочной крепи. Работы выполнялись в 13-м восточном кон-
вейерном штреке пласта l1 шахты им. Засядько.
Рукава «булл-флекс» привязывали над верхняками рам арочной крепи в
местах, где зазор до пород кровли выработки составлял (50-300) мм. Расстояние
от забоя штрека не превышало 50 м.
Раствор БИ-крепи готовился в установке предварительного отсеивания
(«бульбуляторе») и выливался в бак насосной установки UNI 40.2. Насосная
установка через шланг заполняла рукава «булл-флекс» раствором БИ-крепи.
После использования раствора готовилась новая порция. Важным момен-
том при этом являлась непрерывная прокачка раствора через шланг, чтобы не
допустить его застывания в шланге. Технология заполнения закрепного про-
странства рукавами «булл-флекс» показана на рис. 5. По сравнению с преды-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
179
дущим способом при запол-
нении закрепного простран-
ства рукавами «булл-флекс»
не требуется применения во-
донепроницаемой опалубки, в
чѐм состоит его главное пре-
имущество.
Для исключения недо-
статков, приведѐнных выше
способов, предложено в каче-
стве забутовочного материала
использовать пакеты с сухой
цементно-минеральной сме-
сью ТЕКХАРД, которая, бла-
годаря специальному составу,
обладает повышенной гидро-
фильностью, не требует пере-
мешивания и доставки по трубопроводу. Ёмкости размером 0,550,370,20 вы-
кладываются по периметру подготовительной выработки между обнажѐнной
породой и сетчатой затяжкой.
Один-два прокола ѐмкости игольчатым инъектором и впрыскиванием 4-х
литров воды из шахтного водовода достаточно для затворения ѐмкости и пре-
вращения еѐ в высокопрочный бетон. Особая добавка в смеси способствует
расширению объѐма (набуханию) до 3 % без потери прочности закладочного
материала. Опыт укладки сухой цементно-минеральной смеси ТЕКХАРД полу-
чил распространение при испытаниях на шахтах им. А.Ф. Засядько, ГП «Маке-
евуголь», «Ровенькиантрацит» и других предприятиях
Результаты выполненных шахтных экспериментальных исследований
позволили сделать следующие выводы:
1. При проведении подготовительной выработки и еѐ креплении арочной
крепью процесс интенсивного деформирования кровли длится до 60 суток и во
времени изменяется по логарифмической зависимости. При рамно-анкерном
креплении продолжительность процесса сокращается в 2 раза и в 3 раза снижа-
ется величина смещения кровли по параболической, а после, линейной зависи-
мостям.
2. В сложных горно-геологических условиях, характеризуемых неустой-
чивыми влагонасыщенными кровлями, рамная крепь теряет несущую способ-
ность, а при рамно-анкерном креплении при нагружении анкеров до (180-
200) кН их смещения достигают (25-40) мм, после чего происходит срыв анке-
ров с практически полной потерей несущей способности.
3. Установлено, что при отсутствии или некачественной забутовке зона
неупругих деформаций вокруг выработки формируется уже впереди проходче-
ского забоя, деформирование и разрушение пород в зоне не затухает до вступ-
ления породного контура в силовой контакт с крепью и характеризуется тре-
Рисунок 5 – Технология заполнения закрепного про-
странства «арочная крепь-вмещающие породы»
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
180
щинной пустотностью законтурного массива в кровле на глубину более 3 м, по-
сле чего деформационные процессы стабилизируются вплоть до попадания вы-
работки в зону влияния очистных работ.
4. Тампонаж закрепного пространства быстротвердеющими смесями уве-
личивает несущую способность массива за счѐт своевременного восприятия
нагрузки рамной крепью и позволяет блокировать поступление воды и газа в
выработку. В породах с естественным увлажнением вертикальная конвергенция
кровли выработки снижается в 1,8 раза, при избыточном – в 3,8 раза. Испытано
и предложено для внедрения 3 способа тампонажа закрепного пространства
быстротвердеющими смесями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Байсаров, Л.В. Геомеханика и технология поддержания повторно используемых выработок /
Л.В. Байсаров, М.А Ильяшов, А.И. Демченко. – Днепропетровск: ЧП «Лира», 2005. – 240 с.
2. Взаимодействие элементов комбинированного способа поддержания газосборных выработок с
углевмещающим массивом / А.Ф. Булат, С.А. Курносов, И.Н. Слащев [и др.] // Геотехническая меха-
ника: Межвед. сб. науч. трудов / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2007. – Вып. 68. – С. 24-
36.
3. Комбинированные охранные системы обеспечивающие повторное использование выработок
выемочного участка / М.А. Ильяшов, О.Д. Кожушонок, Б.М. Усаченко [и др.] // Наукові праці УкрН-
ДМІ України. – 2009. – №5, ч. 1. – С. 451-465.
4. Шрер, Д. Заполнение ангидритом закрепного пространства выемочных штреков / Глюкауф,
1972. – № 22. – С. 29-32.
5. Каммер, В. Проектирование выемочных штреков с использованием новой технологии запол-
нения закрепного пространства и возведения околоштрековых полос / Глюкауф, 1981. – № 17. – С. 9-
11.
6. Тучин, А.С. Минерально-цементные материалы фирмы «Фосрок – Поланд» в Украине / А.С.
Тучин, З. Скальски // Уголь Украины. – 2001. – №9. – С. 51-54.
7. Булат, А.Ф. К выбору строительных смесей для горных технологий / А.Ф. Булат, Б.М. Усачен-
ко, Л.В. Левченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Дне-
пропетровск, 2006. – Вып. 61. – С. 27-41.
8. Оптимизация составов для изготовления штрековых полос / Л.В. Байсаров, В.А. Болбат, М.А.
Ильяшов [и др.] // Известия Донецкого горного института. – Донецк: ДГИ, 2002. – Вып. 1. – С. 16-18.
REFERENCES
1. Baisarov, L.V., Iliasov, М.A. and Demchenko А.І. (2005), Geomekhanika y tehnologiya poddergani-
ya povtorno ispolzuemyh vyrabotok [Geomechanics and maintain reusable technology developments], Lira,
Dnepropetrovsk, Ukraine.
2. Bulat, A.F., Kurnosov, S.A. and Slashchyov, I.N. (2007), “Interaction of combined method of main-
taining gas gathering workings with the coal bearing array”, Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geo-Technical
Mechanics], no. 68, pp. 24-36.
3. Iliashov, M.A., Kozhushonok, O.D. and Usachenko, B.M. (2009), “Combined security systems
providing reuse workings of an excavation site”, Naukovi pratsi UkrNDMI of NAS of Ukraine [Scientific
works of UkrNDMI of NAS of Ukraine], no. 5, Part 1, pp. 451-465.
4. Shrer, D. (1972), “Filling anhydrite clamping space excavation drifts”, Glückauf, no. 22, pp. 29-32.
5. Kammer, V. (1981), “Designing excavation drifts using new technology to fill a clamping space and
the construction of allostreaming bands”, Glückauf, no. 17, pp. 9-11.
6. Tuchin, A.S. and Skalicki, Z. (2001), “Mineral-cement materials of the company "Fosroc – Poland" in
Ukraine”, Coal of Ukraine, no. 9, pp. 51-54.
7. Bulat, A.F., Usachenko, B.M. and Levchenko, L.V. (2006), “By the choice of mixes for mining tech-
nologies”, Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geo-Technical Mechanics], no. 61, pp. 27-41.
8. Baisarov, L.V., Torres, V.A., Iliashov, M.A. [ect.] (2002), “Optimization formulations for shtrekovih
bands”, Proceedings of the Donetsk Institute of Mining, no. 1, pp. 16-18.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
181
Об авторах
Цикра Александр Анатольевич, кандидат технических наук, технический директор
ООО «Минова Украина», Донецк, Украина, office.igtm@nas.gov.ua
Аверкин Дмитрий Иванович, инженер, заместитель директора ООО «Минова Украина», До-
нецк, Украина, office.igtm@nas.gov.ua
Опрышко Юрий Сергеевич, главный технолог ИГТМ НАН Украины, Днепропетровск, Украина,
office.igtm@nas.gov.ua
Задерий Владимир Васильевич, инженер ІІ категории, ИГТМ НАН Украины, Днепропетровск,
Украина, vovabbb@yandex.ua
About the authors
Tsikra Alexander Anatolyevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Technical director of «Mino-
va Ukraine» LTD, Donetsk, Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua
Averkin Dmitry Ivanovich, Master of Science, Deputy Director of «Minova Ukraine» LTD, Donetsk,
Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua
Opryshko Yury Sergeevich, chief technologist IGTM, Dnepropetrovsk, Ukraine,
office.igtm@nas.gov.ua
Zaderiy Vladimir Vasilyevich, Engineer in IGTM, Dnepropetrovsk, Ukraine, vovabbb@yandex.ua
Анотація. В роботі наведено результати досліджень стану підготовчих виробок, виявлено особ-
ливості забезпечення їх стійкості на етапах проведення і експлуатації в складних гірничо-геологічних
умовах шахт Донбасу. Дослідженнями встановлено, що при рамно-анкерном кріпленні виробок, по-
рівняно з рамним, в 2 рази скорочується період інтенсивних зміщень покрівлі-підошви. Однак про-
блема залишається невирішеною в умовах проведення виробок в нестійких влагонасичених породах.
Наведена порівняльна характеристика стану виробок в період їх проведення при відсутності та
наявності забутовки закріпного простору. Показано, що при механізованій забутовці сумішами не
тільки збільшується несуча здатність масиву гірських порід за рахунок своєчасного сприйняття нава-
нтаження рамного кріплення, але і дозволяє блокувати надходження води і газу в виробки з вище ле-
жачих порід. Рекомендовано забутовку закріпного простору штреку здійснювати пакетами із сухої
цементно-мінеральної суміші ТЕКХАРД виробництва ТОВ «Мінова Україна», досвід якого випробу-
ваний на шахтах ДП «Макіїввугілля».
Ключові слова: рамно-анкерне кріплення, забутовка закріпного простору штреку
Abstract. The paper presents findings on preparatory roadway state and peculiarities of ensuring sus-
tainability at the initial stages of the roadways mining and exploitation in Donbass mines with complex geo-
logical conditions.
The research has stated that bolt-and-arch support twice reduces (to frame supports) a period of inten-
sive roof-to-floor displacement. However, the problem still remains while developing the roadways in unsta-
ble water-saturated rocks.
The paper shows comparative characteristics of the roadways state in the process of their mining with
and without backfilling of the fastened spaces. It is shown that mechanized backfilling by the fast-hardening
mixtures not only increases bearing capacity of the surrounding rock massif due to the timely reaction of the
arch support to the loads, but also allows blocking water and gas flowing into the roadway from the overly-
ing rocks.
It is recommended to backfill fastened spaces in the roadway by TECHART packages of dry cement and
mineral mixture produced by the Minowa Ukraine Ltd., usage of which was successfully tested in the mines
of the “Makeevugol” state enterprise.
Keywords: bolt-and-arch support, backfilling of the fastened space in the roadway.
Статья поступила в редакцию 17.04.2015
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук, проф. В.П. Надутым
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:vovabbb@yandex.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:vovabbb@yandex.ua
|