Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення
Проведено аналіз існуючих способів боротьби з водоприпливами, розроблено спосіб зниження водоприпливу в гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення. Встановлено, що анкерне кріплення зберігає приконтурні породи в природному монолітному стані, запобігаючи розтріскуванню порід і фільтрації во...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 2016 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140600 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення / О.П. Круковський, Ю.О. Виноградов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2016. — Вип. 18. — С. 83-90. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860245334971645952 |
|---|---|
| author | Круковський, О.П. Виноградов, Ю.О. |
| author_facet | Круковський, О.П. Виноградов, Ю.О. |
| citation_txt | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення / О.П. Круковський, Ю.О. Виноградов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2016. — Вип. 18. — С. 83-90. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| description | Проведено аналіз існуючих способів боротьби з водоприпливами, розроблено спосіб зниження водоприпливу в гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення. Встановлено, що анкерне кріплення зберігає приконтурні породи в природному монолітному стані, запобігаючи розтріскуванню порід і фільтрації води в виробку. Залежно від складності гірничо-геологічних умов і ступеня обводнення порід використовують прості, посилені і потужні анкерно-породні конструкції.
Проведен анализ существующих способов борьбы с водопритоками, разработан способ снижения водопритока в выработку с применением анкерного крепления. Установлено, что анкерная крепь сохраняет приконтурные породы в природном монолитном состоянии, предотвращая растрескивание пород и фильтрацию воды в выработку. В зависимости от сложности горно-геологических условий и степени обводненности пород используют простые, усиленные и мощные анкерно-породные конструкции.
The analysis of existing ways of water inflow reduce was conducted, a method of reducing water inflow in mine working with the use of anchoring was designed. It was found that the roof bolting retains the marginal rock in the natural monolith state, preventing the cracking of rocks and water filtration in the mine opening. Simple, powerful and reinforced anchor-breed constructions are used depending on the complexity of the geological conditions and the degree of water content of rocks.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:35:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
83
УДК 622.268.6:556.3
О.П. Круковський1, Ю.О. Виноградов2
РОЗРОБКА СПОСОБУ ЗНИЖЕННЯ ВОДОПРИПЛИВУ У ГІРНИЧУ
ВИРОБКУ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ АНКЕРНОГО КРІПЛЕННЯ
1Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України
2Інститут фізики гірничих процесів НАН України
Проведено аналіз існуючих способів боротьби з водоприпливами, розроблено спосіб
зниження водоприпливу в гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення.
Встановлено, що анкерне кріплення зберігає приконтурні породи в природному мо-
нолітному стані, запобігаючи розтріскуванню порід і фільтрації води в виробку.
Залежно від складності гірничо-геологічних умов і ступеня обводнення порід вико-
ристовують прості, посилені і потужні анкерно-породні конструкції.
Ключові слова: водопрплив, фільтрація води, фільтраційна проникність, анкерне
кріплення.
Велика кількість ускладнень та аварій в гірничих виробках пов’язана з
водоприпливами при підробці водоносних порід. В умовах слабких вміщую-
чих порід шахт Західного Донбасу процеси тріщиноутворення значно під-
вищують фільтраційну здатність порід навколо виробки. Величина проник-
ності порушених порід зростає на два-три порядки, що сприяє активізації
гідравлічного зв’язку між виробкою і водоносними горизонтами. Наявність
води у виробці, насамперед безпосередньо у вибої, ускладнює виконання
всіх робіт по проведенню виробки, знижує швидкість гірничопрохідницьких
робіт і робить їх дорожчими.
Відомі способи захисту гірничих виробок від припливу підземних вод
включають буріння осушувальних свердловин на потужність покривних по-
рід для зниження в них гідростатичного напору та нагнітальних свердловин
довжиною, що сягає першої водоносної зони, нагнітання в масив тампонаж-
ного розчину під тиском для формування протифільтраційної завіси навколо
виробки [1, 2]. Необхідно відзначити, що при розробці даних способів необ-
хідний великий об’єм витрат: на буріння чималої кількості тампонажних та
осушувальних свердловин великої довжини (до 50 м); тампонажний розчин;
обладнання для його нагнітання під тиском; утилізацію дренованих вод.
Крім того, при подальшій експлуатації виробки відбувається деформування
та розшарування порід, які її вміщують, що призводить до розтріскування
затверділого тампонажного розчину внаслідок його недостатньої несучої
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
84
здатності. Тому розглянуті способи гідроізоляції гірничих виробок не є до-
статньо ефективними.
Існує спосіб охорони і підтримки гірничих виробок в обводнених поро-
дах, що включає проведення виробки, зведення кріплення, буріння тампо-
нажних свердловин і нагнітання через них в породи навколо виробки закріп-
люючих розчинів, причому спочатку формують гідроізоляційну завісу шля-
хом нагнітання пластичного тампонажного розчину за межі зони впливу гір-
ничопрохідницьких робіт, а після стабілізації розчину проводять нагнітання
тампонажного розчину підвищеної міцності всередині зони впливу прохід-
ницьких робіт [3].
В даному випадку проводять буріння значно коротших свердловин, тому
що радіус зони впливу гірничопрохідницьких робіт складає 2-5 м в залежно-
сті від розмірів виробки і фізико-механічних властивостей порід, що її вмі-
щують. По суті даним способом передбачається зміцнення зони впливу гір-
ничої виробки різними тампонажними розчинами на основі цементної сумі-
ші для зменшення фільтраційної проникності гірських порід. Але і в цьому
випадку при подальшій експлуатації виробки відбувається деформування
затверділого тампонажного розчину внаслідок його недостатньої несучої
здатності на зсув і розтяг, фільтраційна проникність зростає, водоприплив у
виробку збільшується.
Тому метою роботи є удосконалення способу зниження водоприпливу у
гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення, у якому за рахунок
армування зони впливу виробки сталево-полімерними анкерами зменшуєть-
ся кількість води, що надходить у гірничу виробку з обводнених гірських
порід в її околі.
Запропонований спосіб зниження водоприпливу у гірничі виробки із за-
стосуванням анкерного кріплення складається з наступних етапів:
- збір гірничо-геологічних даних;
- визначення фізико-механічних властивостей вміщуючих порід;
- проведення розрахунку схеми розміщення анкерів, при якій тріщинува-
тість приконтурних порід залишається мінімальною на протязі терміну екс-
плуатації виробки;
- проведення виробки;
- буріння шпурів і установка сталевих анкерів з полімерним закріпленням
за розробленою схемою.
Рівень водоприпливу у гірничі виробки великою мірою залежить від про-
никності порід, що її оточують. Якщо навколо виробки знаходиться водоне-
проникний шар, процес фільтрації води у виробку не відбуватиметься.
Полімерний закріплювач не піддається впливу обводненого середовища,
металеві штанги мають велику межу міцності на розтяг (σр = 500 МПа). За
умов вірно розрахованої схеми розміщення анкерів гірські породи зберіга-
ються в природному, монолітному стані [4], тому фільтраційна проникність
навколо виробки не збільшується з часом, при її експлуатації. Це дозволяє
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
85
зменшити водоприплив у виробку та уникнути витрат на її гідроізоляцію [5].
Таким чином анкерне кріплення одночасно виконує дві функції: підтриман-
ня гірничої виробки у стійкому стані та її гідроізоляції.
Створення анкерно-породної конструкції, яку формують за рахунок прос-
торового розташування сталевополімерних анкерів, надає можливість керу-
вати рівнем монолітності, а отже і проникності гірських порід навколо виро-
бки у різних гідрогеологічних умовах.
При використанні анкерного кріплення у якості гідроізоляції в сприятли-
вих умовах слабкообводнених вміщуючих порід, у виробках з невеликим
водоприпливом до 5 м3/год застосовують просту анкерно-породну констру-
кцію, рис. 1 та рис. 2, яка передбачає установку анкерів в площині перетину
виробки перпендикулярно поздовжній осі. У зазначеному випадку рівень
проникності, що досягається застосуванням простої анкерно-породної конс-
трукції, є достатнім для гідроізоляції виробки протягом усього терміну її
експлуатації.
Рис. 1. Приклад поздовжнього розрізу виробки при застосуванні простої анкерно-
породної конструкції за умов водоприпливу до 5 м3/год: 1 – гірнича виробка; 2 –
вибій виробки; 3 – сталевополімерний анкер; a – відстань між рядами анкерів; b –
величина відставання установки ряду анкерів від площини вибою
При використанні анкерного кріплення у якості гідроізоляції в більш скла-
дних гірничо-геологічних умовах, у виробках із водоприпливом до 5-
10 м3/год, застосовують посилену анкерно-породну конструкцію, рис. 3 та
рис. 4, яка передбачає установку частини анкерів з нахилом на вибій виробки,
що значно посилює взаємодію між рядами анкерів, поліпшує стан покрівлі і
боків виробки, протидіючи початку розвитку непружних деформацій і розша-
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
86
рування порід, що забезпечує більш високий рівень монолітності оточуючих
порід.
Рис. 2. Поперечний розріз виробки при застосуванні простої анкерно-породної кон-
струкції: l – довжина частини анкера, що знаходиться у шпурі і закріплюється по-
лімерним закріплювачем
Рис. 3. Приклад поздовжнього розрізу виробки при застосуванні посиленої анкер-
но-породної конструкції за умов водоприпливу 5-10 м3/год: 1 – гірнича виробка; 2 –
вибій виробки; 3 – сталевополімерний анкер; 4 – сталевополімерний анкер з нахи-
лом на вибій виробки; a – відстань між рядами анкерів; b – величина відставання
установки ряду анкерів від площини вибою; – кут нахилу анкера на вибій вироб-
ки
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
87
Рис. 4. Поперечний розріз виробки
при застосуванні посиленої анкер-
но-породної конструкції: 4 – стале-
вополімерний анкер з нахилом на
вибій виробки
При використанні анкерного кріплення у якості гідроізоляції за умов си-
льно обводнених порід, у виробках із водоприпливом більше 10 м3/год, за-
стосовують потужну анкерно-породну конструкцію, рис. 5 та рис. 6, яка пе-
редбачає установку частини анкерів з нахилом на вибій виробки, частини – в
протилежний напрямок, що сприяє більш жорсткому обмеженню зміщень
порід у виробку, зберігаючи їх природну монолітність, та забезпечує необ-
хідний рівень проникності порід навколо виробки на період її експлуатації.
Рис. 5. Приклад поздовжнього розрізу виробки при застосуванні потужної анкерно-
породної конструкції за умов водоприпливу більш 10 м3/год: 1 – гірнича виробка; 2
– вибій виробки; 3 – сталевополімерний анкер; 4 – сталевополімерний анкер з на-
хилом на вибій виробки; 5 – анкер з нахилом на устя виробки; a – відстань між ря-
дами анкерів; b – величина відставання установки ряду анкерів від площини вибою;
– кут нахилу анкера на вибій виробки, – кут нахилу анкера на устя виробки
Спосіб здійснюється наступним чином. До початку проведення гірничої
виробки визначають гірничогеологічні та геомеханічні умови, рівень водо-
припливу, спосіб проведення виробки, визначають фізико-механічні власти-
вості вміщуючих порід, проводять розрахунок схеми розміщення анкерів в
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
88
околі виробки. Одержавши розрахункові дані, складають паспорт кріплення
виробки, згідно якого проводять буріння шпурів та установку сталевих ан-
керів з полімерним закріпленням у шпурах на повну їх довжину. Розмітку
розміщення анкерів та їх орієнтацію у приконтурному просторі рекоменду-
ється проводити з допомогою шаблонів. Уточнюють величину відставання
установки ряду анкерів від площини вибою в залежності від способу її про-
ведення. При цьому роботи по зведенню виробки з анкерним кріпленням
проводяться безупинно так, щоб технологічні перерви не встигали призво-
дити до розвантаження гірських порід у зоні вибою.
Рис. 6. Поперечний розріз виробки при застосуванні потужної анкерно-породної
конструкції: 4 – сталевополімерний анкер з нахилом на вибій виробки; 5 – сталево-
полімерний анкер з нахилом на устя виробки
Конструкція анкерного кріплення враховує гірничо-геологічні та гідроге-
ологічні умови її застосування, розташування анкерів у схемах базується на
закономірностях формування з анкерів і масиву гірських порід конструкції,
що блокує можливість руйнування порід в околі виробки. Так, наприклад,
при застосуванні анкерного кріплення за умов сильнообводнених порід, у
виробках із водоприпливом більше 10 м3/год, (схеми на рис. 5 та рис. 6) за-
стосовують потужну анкерно-породну конструкцію, яка передбачає устано-
вку одних анкерів з нахилом під кутом на вибій виробки, а других анкерів –
під кутом в протилежний напрямок, на устя виробки, що сприяє більш жорс-
ткому обмеженню зміщень порід у виробку.
Розрахунки за допомогою чисельних методів [5, 6] показали, що застосу-
вання запропонованого способу запобігання і зниження водотоку в гірничі
виробки дуже ефективно.
Дієвість даного способу було доведено на вугільних шахтах Західного
Донбасу. За даними служби головного геолога ш. ім. М.І. Сташкова ПАТ
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
89
«ДТЕК Павлоградвугілля» з початком застосування анкерного кріплення в
Східному магістральному відкатувальному штреку пласта С4 водоприток в
виробки зменшився в середньому в 2 рази (приблизно з 4 до 2 м3/год). До
початку застосування анкерного кріплення в результаті обводнення і розмо-
кання порід в цій виробці стався обвал покрівлі на ділянці довжиною 15 м.
Висновки
Розроблено спосіб зниження водоприпливу з використанням анкерного
кріплення, за допомогою якого навколо виробки створюється непроникний
породно-анкерний шар. Природна монолітність породно-анкерного перек-
риття забезпечує зменшення рівня водоприпливу із розташованих вище об-
воднених порід у гірничу виробку.
Застосування запропонованого способу дозволяє отримати значний еко-
номічний ефект за рахунок зниження витрат при переході з рамного на ан-
керне кріплення. Крім цього зменшаться затрати на відкачування води та
ремонтні роботи по відновленню виробки після аварійних водоприпливів
[7].
1. Патент України по заявці 3949577/SU МПК E21D 11/38; заявник і власник па-
тенту Спеціалізоване виробниче геологічне об'єднання по тампонажним та гео-
логоразвідувальним роботам «Спецтампонажгеологія». – № 11577; 25.12.1996. –
Бюл. № 4.
2. Патент України по заявці u201111111 МПК E21D 11/38; заявник і власник па-
тенту Дєньгін А.П. – № 64242; 25.10.2011. – Бюл. № 20.
3. Патент України по заявці 4099384/SU МПК E21D 11/38; заявник і власник па-
тенту Спеціалізоване виробниче геологічне об’єднання по тампонажним та гео-
логоразвідувальним роботам «Спецтампонажгеологія». – № 11582; 25.12.1996. –
Бюл. № 4.
4. Круковський О.П. Наукові основи технології опорно-анкерного кріплення гір-
ничих виробок вугільних шахт: дис. … докт. техн. наук: 05.15.02; захист
26.06.12: затв. 26.09.2012 / Круковський Олександр Петрович. – Дніпропет-
ровськ, 2012. – 375 с.
5. Виноградов Ю.А. Исследование водопритока в горную выработку в зависимости
от способа ее крепления // Сучасні ресурсоенергозберігаючі технології гірничо-
го виробництва. – Науково-виробничий збірник: Кременчуцький національний
університет імені Михайла Остроградського. – Кременчук: КрНУ, 2015. – Вип.
1(15). – С. 89-95.
6. Круковская В.В. Исследование водопритока в горные выработки с анкерной
крепью / В.В. Круковская, А.П. Круковский, Ю.А. Виноградов // Геотехниче-
ская механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск,
2015. – № 120. – С. 182-193.
7. Виноградов Ю.А. Гидрогеологические и гидродинамические факторы обводне-
ния горных выработок Донбасса с разработкой способов предупреждения ава-
Физико-технические проблемы горного производства 2016, вып. 18
90
рийных водопритоков: Дипломный проект. – Днепропетровск: Государственное
высшее учебное заведение «Национальный горный университет», 2014. – 69 с.
А.П. Круковский, Ю.А. Виноградов
РАЗРАБОТКА СПОСОБА СНИЖЕНИЯ ВОДОПРИТОКА В ГОРНУЮ
ВЫРОБОТКУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНКЕРНОЙ КРЕПИ
Проведен анализ существующих способов борьбы с водопритоками, разработан
способ снижения водопритока в выработку с применением анкерного крепления.
Установлено, что анкерная крепь сохраняет приконтурные породы в природном
монолитном состоянии, предотвращая растрескивание пород и фильтрацию воды в
выработку. В зависимости от сложности горно-геологических условий и степени
обводненности пород используют простые, усиленные и мощные анкерно-
породные конструкции.
Ключевые слова: водоприток, фильтрация воды, фильтрационная проницаемость,
анкерная крепь.
A.P. Krukovskiy, Y.A. Vinogradov
REDUCE WATER INFLOW METHOD IN MINE WORKINGS WITH
BOLTING
The analysis of existing ways of water inflow reduce was conducted, a method of
reducing water inflow in mine working with the use of anchoring was designed. It was
found that the roof bolting retains the marginal rock in the natural monolith state,
preventing the cracking of rocks and water filtration in the mine opening. Simple,
powerful and reinforced anchor-breed constructions are used depending on the
complexity of the geological conditions and the degree of water content of rocks.
Keywords: water inflow, water filtration, filtration permeability, roof bolting.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140600 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0016 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:35:33Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Круковський, О.П. Виноградов, Ю.О. 2018-07-11T20:05:55Z 2018-07-11T20:05:55Z 2016 Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення / О.П. Круковський, Ю.О. Виноградов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2016. — Вип. 18. — С. 83-90. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140600 622.268.6:556.3 Проведено аналіз існуючих способів боротьби з водоприпливами, розроблено спосіб зниження водоприпливу в гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення. Встановлено, що анкерне кріплення зберігає приконтурні породи в природному монолітному стані, запобігаючи розтріскуванню порід і фільтрації води в виробку. Залежно від складності гірничо-геологічних умов і ступеня обводнення порід використовують прості, посилені і потужні анкерно-породні конструкції. Проведен анализ существующих способов борьбы с водопритоками, разработан способ снижения водопритока в выработку с применением анкерного крепления. Установлено, что анкерная крепь сохраняет приконтурные породы в природном монолитном состоянии, предотвращая растрескивание пород и фильтрацию воды в выработку. В зависимости от сложности горно-геологических условий и степени обводненности пород используют простые, усиленные и мощные анкерно-породные конструкции. The analysis of existing ways of water inflow reduce was conducted, a method of reducing water inflow in mine working with the use of anchoring was designed. It was found that the roof bolting retains the marginal rock in the natural monolith state, preventing the cracking of rocks and water filtration in the mine opening. Simple, powerful and reinforced anchor-breed constructions are used depending on the complexity of the geological conditions and the degree of water content of rocks. uk Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Прогноз и управление состоянием горного массива Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення Разработка способа снижения водопритока в горную выроботку с использованием анкерной крепи Reduce water inflow method in mine workings with bolting Article published earlier |
| spellingShingle | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення Круковський, О.П. Виноградов, Ю.О. Прогноз и управление состоянием горного массива |
| title | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення |
| title_alt | Разработка способа снижения водопритока в горную выроботку с использованием анкерной крепи Reduce water inflow method in mine workings with bolting |
| title_full | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення |
| title_fullStr | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення |
| title_full_unstemmed | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення |
| title_short | Розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення |
| title_sort | розробка способу зниження водоприпливу у гірничу виробку із застосуванням анкерного кріплення |
| topic | Прогноз и управление состоянием горного массива |
| topic_facet | Прогноз и управление состоянием горного массива |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140600 |
| work_keys_str_mv | AT krukovsʹkiiop rozrobkasposobuznižennâvodopriplivuugírničuvirobkuízzastosuvannâmankernogokríplennâ AT vinogradovûo rozrobkasposobuznižennâvodopriplivuugírničuvirobkuízzastosuvannâmankernogokríplennâ AT krukovsʹkiiop razrabotkasposobasniženiâvodopritokavgornuûvyrobotkusispolʹzovaniemankernoikrepi AT vinogradovûo razrabotkasposobasniženiâvodopritokavgornuûvyrobotkusispolʹzovaniemankernoikrepi AT krukovsʹkiiop reducewaterinflowmethodinmineworkingswithbolting AT vinogradovûo reducewaterinflowmethodinmineworkingswithbolting |