Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами»
Наведено рекомендації по застосуванню галузевого документу при виборі засобів кріплення виїмкових штреків в умовах Центрального Донбасу. The recommendations for use of the branch document are given at a choice of means of timbering of a entries’ in conditions of Central Donbass....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33296 |
| 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: | Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» / А.Ф. Булат, Б.М. Усаченко, В.Н. Сергиенко, М.А. Ильяшов, А.А. Яйцов, А.В. Агофонов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. С. 3-13. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33296 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Булат, А.Ф. Усаченко, Б.М. Сергиенко, В.Н. Ильяшов, М.А. Яйцов, А.А. Агафонов, А.В. 2012-05-27T14:01:10Z 2012-05-27T14:01:10Z 2009 Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» / А.Ф. Булат, Б.М. Усаченко, В.Н. Сергиенко, М.А. Ильяшов, А.А. Яйцов, А.В. Агофонов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. С. 3-13. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33296 622.83 Наведено рекомендації по застосуванню галузевого документу при виборі засобів кріплення виїмкових штреків в умовах Центрального Донбасу. The recommendations for use of the branch document are given at a choice of means of timbering of a entries’ in conditions of Central Donbass. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» The recommendations for application of the «technological schedule of maintenance reusable entries’ by combined security systems» Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» |
| spellingShingle |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» Булат, А.Ф. Усаченко, Б.М. Сергиенко, В.Н. Ильяшов, М.А. Яйцов, А.А. Агафонов, А.В. |
| title_short |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» |
| title_full |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» |
| title_fullStr |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» |
| title_full_unstemmed |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» |
| title_sort |
порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» |
| author |
Булат, А.Ф. Усаченко, Б.М. Сергиенко, В.Н. Ильяшов, М.А. Яйцов, А.А. Агафонов, А.В. |
| author_facet |
Булат, А.Ф. Усаченко, Б.М. Сергиенко, В.Н. Ильяшов, М.А. Яйцов, А.А. Агафонов, А.В. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
The recommendations for application of the «technological schedule of maintenance reusable entries’ by combined security systems» |
| description |
Наведено рекомендації по застосуванню галузевого документу при виборі засобів кріплення виїмкових штреків в умовах Центрального Донбасу.
The recommendations for use of the branch document are given at a choice of means of timbering of a entries’ in conditions of Central Donbass.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33296 |
| citation_txt |
Порядок применения «технологического регламента поддержания повторно используемых выемочных штреков комбинированными охранными системами» / А.Ф. Булат, Б.М. Усаченко, В.Н. Сергиенко, М.А. Ильяшов, А.А. Яйцов, А.В. Агофонов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. С. 3-13. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bulataf porâdokprimeneniâtehnologičeskogoreglamentapodderžaniâpovtornoispolʹzuemyhvyemočnyhštrekovkombinirovannymiohrannymisistemami AT usačenkobm porâdokprimeneniâtehnologičeskogoreglamentapodderžaniâpovtornoispolʹzuemyhvyemočnyhštrekovkombinirovannymiohrannymisistemami AT sergienkovn porâdokprimeneniâtehnologičeskogoreglamentapodderžaniâpovtornoispolʹzuemyhvyemočnyhštrekovkombinirovannymiohrannymisistemami AT ilʹâšovma porâdokprimeneniâtehnologičeskogoreglamentapodderžaniâpovtornoispolʹzuemyhvyemočnyhštrekovkombinirovannymiohrannymisistemami AT âicovaa porâdokprimeneniâtehnologičeskogoreglamentapodderžaniâpovtornoispolʹzuemyhvyemočnyhštrekovkombinirovannymiohrannymisistemami AT agafonovav porâdokprimeneniâtehnologičeskogoreglamentapodderžaniâpovtornoispolʹzuemyhvyemočnyhštrekovkombinirovannymiohrannymisistemami AT bulataf therecommendationsforapplicationofthetechnologicalscheduleofmaintenancereusableentriesbycombinedsecuritysystems AT usačenkobm therecommendationsforapplicationofthetechnologicalscheduleofmaintenancereusableentriesbycombinedsecuritysystems AT sergienkovn therecommendationsforapplicationofthetechnologicalscheduleofmaintenancereusableentriesbycombinedsecuritysystems AT ilʹâšovma therecommendationsforapplicationofthetechnologicalscheduleofmaintenancereusableentriesbycombinedsecuritysystems AT âicovaa therecommendationsforapplicationofthetechnologicalscheduleofmaintenancereusableentriesbycombinedsecuritysystems AT agafonovav therecommendationsforapplicationofthetechnologicalscheduleofmaintenancereusableentriesbycombinedsecuritysystems |
| first_indexed |
2025-11-24T21:03:06Z |
| last_indexed |
2025-11-24T21:03:06Z |
| _version_ |
1850497022717591552 |
| fulltext |
"Геотехническая механика" 3
УДК 622.83
А.Ф. Булат, академик НАН Украины,
Б.М. Усаченко, д-р техн. наук, проф.,
В.Н. Сергиенко, канд. техн. наук
(ИГТМ НАН Украины)
М.А. Ильяшов, д-р техн. наук, проф.,
А.А. Яйцов, директор департамента,
А.В. Агафонов, д-р техн. наук
(ЗАО «Донецксталь» – металлургический завод»)
ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ «ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
РЕГЛАМЕНТА ПОДДЕРЖАНИЯ ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ВЫЕМОЧНЫХ ШТРЕКОВ КОМБИНИРОВАННЫМИ
ОХРАННЫМИ СИСТЕМАМИ»
Наведено рекомендації по застосуванню галузевого документу при виборі засобів кріп-
лення виїмкових штреків в умовах Центрального Донбасу.
THE RECOMMENDATIONS FOR APPLICATION OF THE
«TECHNOLOGICAL SCHEDULE OF MAINTENANCE REUSABLE
ENTRIES’ BY COMBINED SECURITY SYSTEMS»
The recommendations for use of the branch document are given at a choice of means of timber-
ing of a entries’ in conditions of Central Donbass.
Поддержание выемочных штреков является важнейшим составным элемен-
том процесса угледобычи, поскольку они должны обеспечивать бесперебойное
транспортирование добытого угля, доставку необходимых материалов и обору-
дования, а также устойчивое проветривание очистного забоя [1].
Традиционная технология угледобычи на шахтах Украины была ориентиро-
вана на погашение выемочных штреков после прохода лавы. В соответствии с
этой концепцией разрабатывались средства и технология крепления. Они пре-
дусматривали относительно короткий срок эксплуатации крепления, преиму-
щественно симметричную нагрузку и высокую допустимую податливость. На
большинстве шахт Украины типичной крепью подготовительных выработок
является податливая крепь КМП-А3 со спецпрофиля СВП-27 или СВП-33. Шаг
установки крепи обычно составляет 0,8 – 1,0 м. Несмотря на высокую металло-
емкость такой крепи, ее использование в условиях больших глубин неэффек-
тивно. По данным работы [2] на приращение 1 кН несущей способности крепи
необходимо затратить 2-3 кг спецпрофиля. Как показал практический опыт,
поддержание выработок с целью их повторного использования при отработке
смежной лавы по безцеликовой схеме с использованием указанного крепления
является практически невозможным [3].
С развитием современных технологий анкерного крепления на передовых
шахтах Украины активно внедряются комбинированные схемы рамно-
анкерного крепления [2, 4, 5]. Они эффективно работают при незначительных
нарушениях слоистой структуры непосредственной кровли при условии, что
4 Выпуск № 83
породы в пределах каждого слоя достаточно прочные. Своевременно скреп-
ленная анкерами слоистая плита над выработкой выступает в роли дополни-
тельного элемента охранной конструкции и сдерживает вертикальные дефор-
мации до подхода лавы. Однако за лавой эффективность анкерной крепи суще-
ственно снижается вследствие формирования блочной структуры в кровле.
В разработанном технологическом регламенте изначально предусматрива-
ется, что все используемые виды крепи должны эффективно работать не только
до подхода лавы, но и за лавой. Достичь этой цели оказалось возможным путем
синтеза комбинированных охранных систем [6]. При их разработке использова-
лись следующие принципы:
1) упреждения деформаций контура выработки;
2) нарастающего сопротивления охранной системы в целом;
3) комплементарности отдельных элементов охранной системы;
4) некритичности параметров конструкции к вариациям условий ее работы.
Комплекс предусматриваемых техническим регламентом охранных меро-
приятий базируется на закономерностях изменения напряженного состояния в
системе «крепь – массив» по длине охраняемой выработки (табл. 1). Размеры
зон даны для условий шахты «Красноармейская-Западная № 1».
Таблица 1 – Зональность изменения напряженного состояния системы
«крепь – массив» по длине охраняемой выработки
Номер
зоны
Расстояние
до лавы, м
Состояние системы «крепь – массив»
I дальше -60 умеренно нагружен верхняк рамы, боковые стойки не пригруже-
ны, деформация контура выработки незначительна
II от -60 до -30 расслоение кровли, возрастание нагрузки на верхняк, первые
проявления асимметрии деформирования контура выработки
III от -30 до -5 интенсивное возрастание нагрузок на все элементы рамной кре-
пи, а также на анкера, увеличение асимметрии нагрузок
IV от -5 до 0 переход кровли к крупноблочной структуре, возрастание нагру-
зок на металлокрепь с одновременным снижением эффективно-
сти ее работы
V от 0 до 30 резко асимметричная нагрузка на охранную конструкцию, про-
грессирующее уменьшение сечения выработки в основном за
счет деформации верхняка
VI от 30 до 150 снижение асимметрии нагрузок, интенсификация пучения почвы
в выработке
VII свыше 150 стабилизация напряженного состояния системы, дальнейшее
уменьшение сечения выработки преимущественно за счет реоло-
гических факторов
Первый этап крепления выработки должен осуществляться непосредст-
венно после обнажения породного массива. Его основной задачей является
предотвращение расслоения пород кровли. На этом этапе с отставанием от за-
боя не более 3 м выполняют установку рамной крепи. В традиционной схеме
крепления используют преимущественно арочные податливые крепи КМП-АЗ
и КШПУ. В рассмотренном регламенте предлагается более широкий выбор
"Геотехническая механика" 5
крепей, имеющих улучшенные деформационно-силовые характеристики в ус-
ловиях высокого горного давления.
Западно-Донбасским научно-производственным центром «Геомеханика»
для сложных горно-геологических условий разработана новая серия металличе-
ских податливых арочных двухрадиусных крепей. Новые крепи имеют форму
овоида, максимально приближенного к эллипсу. Данная форма является самой
устойчивой при воздействии на нее всестороннего давления оказываемого по-
родным массивом. Регламентом для крепления выемочных штреков рекомен-
дуются: трехэлементная крепь КМП-А3Р2 и четырехэлементная крепь КМП-
А4Р2. Разработанные конструкции крепей позволили практически без измене-
ния веса комплекта увеличить несущую способность верхняка (критический
элемент) примерно в 2,7 раза за счет увеличения кривизны и уменьшения про-
лета, увеличить податливость до 700-1000 мм, а величину рабочего сопротив-
ления – примерно в 2 раза.
Сложности в поддержании горных выработок на сопряжениях «штрек-лава»
значительно упрощаются при использовании крепи КЦЛ с циркульно-
линейным верхняком. Разработчиком указанной крепи также является ЗДНПЦ
«Геомеханика». Крепь КЦЛ обеспечивает качественно иной уровень поддержа-
ния выемочных штреков до подхода лавы и при снятии стоек крепи для обеспе-
чения передвижки забойного конвейера.
Наличие циркульно-линейного верхняка облегчает операции по поддержа-
нию выемочных штреков, примыкающих к концевым участкам лав, создает
удобства для усиления крепи с применением индивидуальных или анкерных
крепей, обеспечивает требуемое геомеханическое равновесие усиленной систе-
мы «крепь-массив» при временном демонтаже стоек крепи и проходе очистного
забоя.
Циркульно-линейная форма верхняка обеспечивает повышение его сцепле-
ния с породами кровли и отпор крепи, своевременное вовлечение ее в работу,
чем улучшаются условия нагружения крепи со стороны кровли и боков выра-
ботки. За счет формы верхняка улучшены характеристики статической несущей
способности и повышена восприимчивость крепи к возможным динамическим
нагрузкам со стороны кровли. Применение крепи с циркульно-линейным верх-
няком обеспечивает сохранение контура и уменьшение потери сечения вырабо-
ток, что повышает возможность их вторичного использования.
Крепь КЦЛ имеет две модификации: КЦЛ(О) – овоидного типа и КЦЛ (Ш) –
шатрового типа. Крепь КЦЛ(О) имеет 9 типоразмеров в трехэлементном испол-
нении и 5 типоразмеров – в четырехэлементном. Крепь КЦЛ (Ш) также имеет 9
типоразмеров в трехэлементном исполнении.
Для выработок с плоской кровлей сечением 17,2 м2 разработана отдельная
модификация КЦЛ-17,2 с удлиненным верхняком.
Вместо установки системы отдельных, не связанных между собой анкеров,
рассматриваемый регламент рекомендует использование анкерно-стяжной кре-
пи (АСК). Данная охранная конструкция обладает элементами новизны и в до-
кументах отраслевого уровня рассматривается впервые. Ее основным преиму-
ществом перед системой одиночных анкеров является возникновение эффекта
6 Выпуск № 83
самозапирания породных блоков в кровле охраняемой выработки. Указанное
свойство позволяет сохранить эффективность работы охранной конструкции и
при переходе непосредственной кровли над охраняемой выработкой в крупно-
блочное состояние.
Установку анкерно-стяжной крепи, согласно принципу упреждения дефор-
маций контура выработки, необходимо выполнить до начала существенной
подвижки кровли, т. е., в пределах зоны I.
Анкерно-стяжная крепь может работать как самостоятельная охранная кон-
струкция, однако более эффективно ее преимущества реализуются в комбина-
ции с рамной крепью.
Комплект АСК состоит из двух звеньев, и располагается в кровле выработки
в промежутке между рамами (рис. 1).
1 – рамная крепь, 2 – анкерно-стяжная крепь
Рис. 1 – Установка анкерно-стяжной крепи между рамами
Применение АСК для усиления рамной крепи обеспечивает:
1) формирование над выработкой плитно-балочного породного перекрытия,
что создает предпосылки для равномерного распределения нагрузок на арку;
2) перенос нагрузки опускающихся приконтурных пород непосредственной
кровли вглубь массива на верхние породные слои;
3) повышение сцепления между расщепляющимися слоями пород и созда-
ние дополнительного подпорного напряжения по нормали к плоскости слои-
стости, чем обеспечится повышение межслоевой прочности массива;
c
s
s d
c
1
2
"Геотехническая механика" 7
4) уменьшение изгибающих моментов в слоях пород со стороны лавы и из-
гибающих перемещений за счет увеличения мощности пород и исключения
скольжения по поверхностям сдвига;
5) рациональный геомеханический режим поддержания сопряжения «штрек-
лава» при демонтаже стоек рам для пропуска забойного конвейера.
В совокупности применение АСК обеспечивает переход на меньшие сече-
ния спецпрофиля рамной крепи, уменьшение ее плотности возведения, сниже-
ние объема буровых работ под установку анкеров, сокращение металлоемкости
охранной конструкции и трудозатрат, увеличение темпов проведения вырабо-
ток и повышение их устойчивости в целях повторного использования при усло-
вии сокращения ремонтных работ.
Наиболее полно преимущества анкерно-стяжной крепи проявляются в вы-
работках с плоской кровлей. Схема расположения элементов комплекта АСК
для этого случая иллюстрируется рис. 2.
Рис. 2 – Анкерно-стяжная крепь в выработке с плоской кровлей
Каждое из звеньев АСК располагается асимметрично относительно верти-
кальной оси выработки. Положение смежного звена является зеркальным отра-
жением относительно вертикальной оси выработки. Таким образом, обеспечи-
вается пространственное распределение анкеров в промежутке между рамами,
что повышает надежность конструкции и упрощает нее монтаж.
Расстояние f между крайними анкерами комплекта принимают равным длине
линейного участка верхняка или на 10 - 15 % больше. Проекция с углубления
φ3
е
f
φ4
φ6
φ8
φ2
φ1
φ5
φ7
с
1
2 3
4
5 6
7 8
8 Выпуск № 83
анкеров в массив за пределами выработки должна составлять не менее 0,5 м.
Базу звена е выбирают в пределах 70% от величины параметра f.
На рис. 2 штриховыми линиями показаны также индивидуальные анкера
усиления бровки, которые могут быть установлены на этапе II. Параметры ан-
керов приведены в табл. 2.
Таблица 2 – Параметры анкеров в составе комбинированной
охранной системы выработки с плоской кровлей
Номер анкера Назначение анкера Длина анкера l, м Угол наклона φ, град
1 в составе комплекта АСК 2,75 45
2 то же 2,75 60
3 «» 2,75 60
4 «» 2,75 45
5 укрепление бровки 2,40 40
6 то же 2,40 40
7 «» 2,40 30
8 «» 2,40 30
В пределах зоны III выполняют установку временной крепи усиления. Реко-
мендуется применение индивидуальных гидростоек для подпора каждой рамы.
Сводчатый верхняк рамной крепи подпирают в его центральной части. При ис-
пользовании крепи с плоским верхняком в выработках с плоской кровлей его
центральную часть усиливают анкерами подхвата, а гидростойки располагают в
два ряда симметрично по отношению к вертикальной оси выработки.
Безопасность выполнения работ в пределах зоны IV в дополнение к указан-
ной металлокрепи обеспечивается также крепью сопряжения.
Для охраны выемочных выработок за лавой с целью их повторного исполь-
зования наиболее эффективным оказался способ, предусматривающий возве-
дения в выработанном пространстве литых полос [7].
Способ состоит в возведении механизированными средствами позади крепи
лавы полосы из твердеющего материала, располагаемой вдоль выработки за ее
контуром со стороны выработанного пространства и служащей для поддержа-
ния пород кровли над выработкой, управления их обрушением в выработанном
пространстве, а также для предотвращения поступления метана в охраняемую
выработку из выработанного пространства и утечек воздуха через него.
Способ охраны выработок литыми полосами из твердеющих материалов
должен применяться при безцеликовой разработке угольного пласта столбовы-
ми и комбинированными системами по простиранию, падению и восстанию с
повторным использованием выемочных выработок. Возможно применение спо-
соба при сплошной системе разработки.
Добавление литой полосы в состав комбинированной охранной системы по-
сле прохода лавы соответствует принципу ее нарастающего сопротивления.
Принцип упреждения деформаций должен реализовываться минимальным от-
ставанием возведения полосы от линии забоя, до появления существенных рас-
слоений кровли пласта над выработанным пространством. Рекомендуемая ве-
личина отставания составляет 6 м, определяется в основном технологическими
"Геотехническая механика" 9
возможностями возведения полосы.
В качестве базового варианта возведения литой полосы рекомендуется гид-
ромеханический с приготовлением смеси на участке перед лавой и транспорти-
рованием ее в жидком состоянии по трубопроводу к месту заливки.
Для приготовления раствора можно использовать серийные смесители и бе-
тономешалки. Технические характеристики некоторых их них приведены в
табл. 3.
Таблица 3 – Технические характеристики смесителей и
бетономешалок для приготовления раствора
Габаритные размеры, мм
Категория Тип
Загрузочная
вместимость,
м
3
длина ширина высота
Масса,
кг
СО-46А 0,08 1600 710 1130 210
СБ-43 0,08 1470 585 895 160
СБ-133 0,10 1120 660 1000 180
TZ 100/60 0,06 720 670 920 80
Смесители
TZ 200/125 0,125 1345 1050 1210 275
ПРМ-350 0,35 1200 1200 1200 200
РМ-500 0,50 1500 1400 1300 350
Бетономе-
шалки
РМ-750 0,75 2000 1100 1000 512
Для подачи раствора к месту возведения литой полосы используют нагнета-
тельные установки. Некоторые из них (СО-241 и МБМ-3) имеют собственный
встроенный смеситель
Технические характеристики рекомендуемых для возведения литых полос
нагнетательных установок приведены в табл. 4.
Таблица 4 – Нагнетательные установки для гидромеханического
способа возведения литых полос
Тип установки Техническая
характеристика СО-10А СО-50 СО-241 Моно-
лит-2
МБМ-3 МОNО
WT-820
техническая произво-
дительность, м3/ч
6 6 3 8 6 10 -15
технологическая про-
изводительность,
м
3/смену
12 16 8 20 16 60 - 90
емкость собственного
смесителя, м3
- - 0,3 - 0,25 -
размер фракций напол-
нителя, мм
15 15 8 10 5 63
максимальное давление
нагнетания, МПа
1,0 1,5 0,7 1,5 2,0 0,6
дальность подачи, м 200 200 200 50 100 300
высота подъема, м 40 40 80 - 20 80
длина, мм 1040 1200 1300 2100 1960 2000
ширина, мм 660 560 1100 660 1160 900
высота, мм 1025 1000 2300 980 1230 600
масса, кг 400 450 700 444 1300 750
10 Выпуск № 83
Упомянутое в табл. 3 и 4 оборудование должно поставляться в искровзры-
вобезопасном исполнении.
Прочностные и деформационные характеристики материала полосы на раз-
личных стадиях твердения раствора определяются ее функциональным назна-
чением и конкретными вариантами ее выполнения [8].
Технология возведения полос предусматривает использование двух основ-
ных категорий материалов для литых полос, отличающихся требованиями в от-
ношении прочностных и деформационных характеристик.
Первая категория материалов должна обеспечивать несущую способность
охранной конструкции и управляемое разрушение непосредственной кровли в
выработанном пространстве за полосой. Указанным требованиям полностью
отвечает материал «БИ-крепь» отечественного производства, состав которого
защищен патентом Украины № 53569А (бюл. № 1, 2003 г.).
Вторая категория материалов должна обеспечить адаптацию охранной кон-
струкции к слабым породам почвы и в идеале иметь одинаковые с ними дефор-
мационно-прочностные характеристики. Вторым требованием является бы-
строе относительное нарастание прочности после затворения смеси, но в соче-
тании с невысокой начальной вязкостью, допускающей процесс транспортиро-
вания по трубопроводу до места заливки. Наиболее близко указанным требова-
ниям для условий, когда в почве пласта под полосой находится переувлажнен-
ный алевролит, отвечает польский материал Текбленд.
При возведении литых полос используется также дерево:
для установки органной крепи, предохраняющей литую полосу до момента
набора определенной прочности;
для перекрытия зазора между верхней горизонтальной поверхностью литой
полосы и непосредственной кровлей.
С учетом практического опыта возведения однорядной литой полосы, а так-
же результатов математического и физического моделирования, предложено
несколько вариантов конструкций полосы для кровель с различной степенью
обрушаемости. При выборе деформационно-силовых характеристик полосы ис-
ходили из рекомендуемой в работе [9] величины ее относительной деформации
ε по высоте h.
Более детальная характеристика условий, определяющих выбор конструк-
ции литой полосы, представлены в табл. 5.
Таблица 5 – Критерии выбора конструкции литой полосы
Относительная верти-
кальная деформация ε Основная кровля
h < 1,5 м h > 1,5 м
Удельная
нагрузка Fу.,
МН/м
Конструкция
литой полосы
легкобрушающаяся 0,20-0,25 0,15-0,20 до 70 однорядная
среднеобрушающаяся 0,15-0,20 0,10-0,15 70 - 100
усиленная
однорядная
труднообрушающаяся 0,10-0,15 0,05-0,10 100 - 150 двухрядная
"Геотехническая механика" 11
Конструкция однорядной литой полосы и технология ее возведения описа-
ны в работе [7] и в новый технический регламент внесены без изменений.
Конструкция усиленной однорядной полосы представлена на рис. 3.
1 – арочная крепь, 2 – анкерно-стяжная крепь, 3 – забутовка, 4 – стойки одинарной
органной крепи, 5 – стойки сдвоенной органной крепи, 6 - заливочный мешок,
7 – жесткая литая полоса, 8 – затяжка кровли
Рис. 3 – Усиленная однорядная литая полоса в составе комбинированной охранной
системы (вид в поперечном сечении)
Усиление однорядной литой полосы осуществляют путем замены одинарно-
го ряда органки со стороны отработанного пласта двойным рядом, а также до-
бавления третьего ряда сдвоенной органной крепи, удаленного в глубину выра-
ботанного пространства в соответствии с рис. 3. Ширину а полосы принимают
равной мощности h пласта. Расстояние u между вторым и третьим рядами ор-
ганки выбирают равным 0,8 – 1,0 м. Перекрытие зазора между кровлей и ох-
ранной конструкцией осуществляют брусом толщиной до 150 мм, располагае-
мым перпендикулярно оси штрека.
Граница литой полосы со стороны охраняемой выработки во всех вариантах
ее исполнения удалена от контура на расстояние q, равное высоте нижней под-
рывки пласта h*.
Предложенная конструкция литой полосы наиболее эффективна при быст-
ром подвигании очистного забоя. За счет перераспределения нагрузок на ор-
ганную крепь на начальном этапе твердения полосы она успевает набрать необ-
h
h
*
a 2
1
3
4
7
8
6
u
5
q
12 Выпуск № 83
ходимую прочность до подхода зоны опорного давления за лавой. Кроме этого,
по результатам математического и физического моделирования, такая конст-
рукция полосы совместно с анкерно-стяжной крепью сдерживает развитие тре-
щины над сводовой частью выработки и тем самым улучшает условия работы
металлокрепи.
Наиболее сложной по выполнению, но и наиболее эффективной при боль-
ших нагрузках на охранную конструкцию, является двухрядная литая полоса.
Ее конструкция представлена на рис. 4.
1 – рамная крепь, 2 – анкерно-стяжная крепь, 3 – анкера подхвата рамы, 4 – забутовка,
5 – одинарный органный ряд, 6 – заливочный мешок, 7 – податливая литая полоса,
8 – жесткая литая полоса, 9 – затяжка кровли
Рис. 4 – Двухрядная литая полоса в составе комбинированной охранной системы
выработки с плоской кровлей
Двухрядная полоса рекомендована для охраны повторно используемых вы-
емочных штреков, находящихся в наиболее тяжелых горно-геологических ус-
ловиях. При ее возведении необходимо учитывать перечисленные далее осо-
бенности, имеющие принципиальное значение.
Полосы должны быть разножесткими. Основная жесткая полоса, восприни-
мающая нагрузку от садящейся кровли пласта, должна быть удалена от штрека.
С увеличением расстояния от края полосы до контура выработки зона интен-
сивного пучения сдвигается в сторону выработанного пространства. В то же
время при чрезмерном удалении полосы от контура выработки в кровле между
q
h
h
*
a1 a2 2
3
1
4
9
7
8
6
5
"Геотехническая механика" 13
полосой и штреком возникает зона растягивающих напряжений, приводящая к
ее разрушению и значительным деформациям. Кроме этого, с удалением поло-
сы внутрь отработанного пространства усложняется технология ее возведения и
дальнейший контроль за ее состоянием. Рекомендуемое удаление жесткой по-
лосы от контура выработки – не более 4,5 м.
Вспомогательную податливую полосу располагают вплотную к основной со
стороны охраняемой выработки. Прочностные, упругие и деформационные ха-
рактеристики ее материала должны быть близкими к соответствующим харак-
теристикам пород почвы пласта с учетом воздействия влаги. В этом случае по-
датливая полоса наиболее эффективно противодействует пучению пород, вы-
званных действием основной жесткой полосы.
Наличие вспомогательной податливой полосы способствует созданию боко-
вого подпора для основной полосы, чем сдерживает ее поперечные деформации
и, таким образом, повышает несущую способность после появления трещин.
Второй положительный эффект от наличия податливой полосы заключается
в противодействии опрокидывающему моменту, действующему на основную
полосу. Следует отметить, что оба эффекта, воплощающие принцип компле-
ментарности, реализуются только при плотном контакте полос. Наличие даже
небольшого зазора между ними (сближенные полосы) сводят на нет все пре-
имущества данной комбинированной охранной конструкции.
Изложенные в регламенте технические решения по поддержанию выработок
для повторного использования внедряются на шахте «Красноармейская-
Западная № 1» и уже показали свою эффективность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Корзун А.В. Некоторые аспекты состояния и перспективы угольных предприятий Украины [Текст] /
А.В. Корзун, С.В. Янко // Уголь Украины. - 2002. - № 6. - С. 3-6.
2. Булат А.Ф. Опорно-анкерное крепление горных выработок угольных шахт [Текст] / А.Ф. Булат, В.В. Ви-
ноградов. − Днепропетровск: Вільпо, 2002. − 372 с.
3. Байсаров Л.В. Геомеханика и технология поддержания повторно используемых выработок [Текст] / Л.В.
Байсаров, М.А. Ильяшов, А.И. Демченко. – Днепропетровск: ЧП «Лира ЛТД», 2005. – 240 с.
4. КД 12.01.01.501- 98. Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із
анкерним кріпленням. Загальні технічні вимоги [Текст]. – Дніпропетровськ: ІГТМ НАНУ, 1999. – 42 с.
5. КД 12.01.01.502 – 98. Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок
із анкерним кріпленням. Порядок та організація [Текст]. - Дніпропетровськ: ІГТМ НАНУ, 1999. – 14 с.
6. Лангош У. Проектные основы управления горным давлением комбинированной крепью пластовых вы-
работок [Текст] / У. Лангош // Глюкауф. - 2002. - № 1. – С. 16-20.
7. Временный технологический регламент по охране подготовительных выработок угольных шахт литыми
полосами из твердеющих материалов [Текст] / А.Ф. Булат, М.А. Ильяшов, Б.М. Усаченко [и др.]. – Днепропет-
ровск: РИА «Днепр-VAL», 2004. – 33 с.
8. Булат А.Ф. К выбору строительных смесей для горных технологий [Текст] /А.Ф. Булат, Б.М. Усаченко,
Л.В. Левченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск,
2006. – Вып. 61. – С. 27-41.
9. Временная инструкция по охране выемочных выработок полосами из твердеющих материалов
[Текст]. – М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1981. – 20 с.
|