Способ проведения горных выработок

У статті викладені основні проблеми проведення гірничих виробок, а також запропонован засіб випереджаючого анкерного кріплення зі зміцненням шару порід, що анкерується....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Шматовский, Л.Д., Коломиец, А.Н., Зайцев, М.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2011
Schriftenreihe:	Геотехническая механика
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33600
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:	Способ проведения горных выработок / Л.Д. Шматковский, А.Н. Коломиец, М.С. Зайцев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33600
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-336002025-02-09T14:55:09Z Способ проведения горных выработок A method conduct mine workings Шматовский, Л.Д. Коломиец, А.Н. Зайцев, М.С. У статті викладені основні проблеми проведення гірничих виробок, а також запропонован засіб випереджаючого анкерного кріплення зі зміцненням шару порід, що анкерується. The article describes the main problems of heading mining workings. And as a method of advanced the roof bolting with consolidation of the layer of rocks, which are installed anchors. 2011 Article Способ проведения горных выработок / Л.Д. Шматковский, А.Н. Коломиец, М.С. Зайцев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33600 622.281.74 ru Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	У статті викладені основні проблеми проведення гірничих виробок, а також запропонован засіб випереджаючого анкерного кріплення зі зміцненням шару порід, що анкерується.
format	Article
author	Шматовский, Л.Д. Коломиец, А.Н. Зайцев, М.С.
spellingShingle	Шматовский, Л.Д. Коломиец, А.Н. Зайцев, М.С. Способ проведения горных выработок Геотехническая механика
author_facet	Шматовский, Л.Д. Коломиец, А.Н. Зайцев, М.С.
author_sort	Шматовский, Л.Д.
title	Способ проведения горных выработок
title_short	Способ проведения горных выработок
title_full	Способ проведения горных выработок
title_fullStr	Способ проведения горных выработок
title_full_unstemmed	Способ проведения горных выработок
title_sort	способ проведения горных выработок
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2011
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33600
citation_txt	Способ проведения горных выработок / Л.Д. Шматковский, А.Н. Коломиец, М.С. Зайцев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Геотехническая механика
work_keys_str_mv	AT šmatovskijld sposobprovedeniâgornyhvyrabotok AT kolomiecan sposobprovedeniâgornyhvyrabotok AT zajcevms sposobprovedeniâgornyhvyrabotok AT šmatovskijld amethodconductmineworkings AT kolomiecan amethodconductmineworkings AT zajcevms amethodconductmineworkings
first_indexed	2025-11-27T01:57:59Z
last_indexed	2025-11-27T01:57:59Z
_version_	1849906883183247360
fulltext	УДК 622.281.74 Л.Д. Шматовский, к. т. н., c.н.с., А.Н. Коломиец, к. ф.-м. н., с.н.с., М.С. Зайцев, м.н.с. (ИГТМ) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК У статті викладені основні проблеми проведення гірничих виробок, а також запропо- нован засіб випереджаючого анкерного кріплення зі зміцненням шару порід, що анкеру- ється. A METHOD CONDUCT MINE WORKINGS The article describes the main problems of heading mining workings. And as a method of advanced the roof bolting with consolidation of the layer of rocks, which are installed anchors. С увеличением глубины разработки месторождений полезных ископаемых одним из наиболее актуальных стал вопрос поддержания горных выработок в процессе их эксплуатации. Многолетние исследования, проведенные по это- му направлению, позволили разработать ряд способов повышения устойчиво- сти горных выработок. Однако опыт внедрения этих способов показал, что продолжительность их эффективного воздействия на массив ограничена и существенно зависит от своевременности применения. В сложных горно– геологических условиях увеличиваются затраты на поддержание горных вы- работок. Тем не менее, многие из них находятся в неудовлетворительном со- стоянии. Значительные смещения пород и недостаточная несущая способ- ность крепи обуславливается большим объемом ремонтных работ при под- держании выработок и увеличении себестоимости угля. Современным требованиям «экономически эффективной и безопасной уг- ледобыче» наиболее полно отвечает технология сохранения выработок для длительного использования. Расходы на ремонт и поддержание подготови- тельных выработок на горных предприятиях Украины составляет 15%–35% от суммарных затрат на добычу угля. Вместе с тем возникает необходимость ремонта (перекрепления) выработки, сохраняемой для повторного использо- вания . Так, при длине крыла выемочного участка 1500м, времени отработки участка 18 месяцев и времени подготовки нового столба 10 месяцев смеще- ния кровли по данным ВНИМИ для пород с крепостью 50МПа составляет 984мм, пучение почвы - 2491мм.Если выработка закреплена пятизвенной арочной крепью с податливостью 600мм и минимальное ее сечение в свету 11,2 ,то потребуется ее перекрепление -один раз, а подрывку почвы произве- сти - девять раз. Величина смещений пород, а следовательно, и частота и стоимость ремонта выработки, зависит от глубины ведения работ, сопротив- ляемости пород демормированию, времени отработки столба. Так при глуби- не залегания выработки 500м перекрепление не понадобится, а подрывку почвы нужно было бы произвести только 5 раз [1]. Несмотря на огромный объем выполняемых ремонтных работ, объем выработок находящихся в не- удовлетворительном состоянии, остается огромным - 15…20% от общей про- тяженности поддерживаемых выработок. Отказ от повторного использования подготовительных горных выработок приводит к увеличению в1,7–1,8 раза стоимости проведения горных выработок, необходимых для подготовки вы- емочного поля, и не позволяет из–за недостаточных темпов проведения под- готовительных выработок осуществить своевременное воспроизводство фронта очистных работ. Проблема крепления и охраны подземных вырабо- ток в угледобывающей промышленности Украины остается первостепенной, от успешного решения которой во многом зависят объемы добычи угля в от- расли и рентабельность работы угольных предприятий. Проблема обеспечения устойчивости подготовительных выработок вы- емочных участков является одной из основных проблем подземной разработ- ки угольных пластов, без решения которой не возможны обеспечение безо- пасности горных работ и повышение технико-экономической эффективности эксплуатации угольных шахт. Научные исследования и практика работы шахт показывают, что при стоимости проведения и крепления 1 км подгото- вительных выработок в пределах от 5 до 9 млн. грн. [1] современным требо- ваниям экономически эффективной и безопасной угледобычи на шахтах Ук- раины, разрабатывающих пологие угольные пласты мощностью 0,85–2 м, наиболее полно отвечает технология сохранения выработок для повторного использования с помощью применения эффективных анкерных крепей, кре- пей усиления и искусственных охранных конструкций. Анкерная крепь дав- но нашла применение для решения проблем охраны выработок. Так, впервые анкеры с относительно низкой несущей способностью использовались для подшивки слабого приконтурного слоя к прочному в глубине массива и для сшивания ими нескольких слабых слоев пород. Создание анкеров с большей несущей способностью дало возможность с их помощью упрочнять и повы- шать устойчивость слабых пород. В Великобритании и Германии в последние годы разработаны сталеполимерные и тросовые анкеры с грузонесущей спо- собностью от 250 до 1000 кН, которые отличаются высокой работоспособно- стью в большом диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий. Такие анкеры и являются инструментом для реализации новой технологии опорного крепления [5]. Однако практика применения на шахтах, отрабатывающих пласты мощно- стью до 2 м в сложных горно–геологических условиях (большие глубины разработки, наличие зон повышенного горного давления, слоистые и трещи- новатые породы непосредственной кровли и труднообрушающиеся породы основной кровли) существующих видов анкерных крепей и крепей усиления с рабочей несущей способностью 50–150 кН/м2, а также существующих ох- ранных конструкций показала их недостаточную техническую и экономиче- скую эффективность или безопасность применения [2-4]. При выборе их па- раметров в соответствии с действующими нормативными документами со- стояние охраняемых выработок часто является неудовлетворительным. Неудовлетворительное состояние выработок ухудшает условия проветри- вания выемочных участков, снижает безопасность ведения горных работ, вы- зывает необходимость выполнения в них трудоемкого и дорогостоящего ре- монта, что снижает нагрузки на очистные забои и в конечном итоге приводит к неэффективной работе шахт. В настоящее время отработка пластов на шахтах осуществляется по тех- нологии с повторным использованием подготовительных выработок, поддер- живаемых на границе с выработанным пространством. Одним из перспектив- ных направлений совершенствования способов проведения и поддержания горных выработок явилось создание и освоение анкерных крепей. Эти работы выполнялись большим коллективом зарубежных и отечественных специали- стов. Таким образом, суть новой технологии сводится к созданию с помощью анкеров в приконтурном массиве системы высокопрочных опор, на которых блокируются смещения пород в выработку. При этом задача самостоятельной анкерной крепи заключается в том, чтобы повысить устойчивость приконтур- ных пород [1]. Важную роль в формировании конструкции с высокой несущей способно- стью играет выбор направления армирования пород. Проведенными исследо- ваниями на образцах доказано, что анкер в наибольшей мере ограничивает смещения массива, если он установлен перпендикулярно к плоскости воз- можного трещинообразования. Это происходит в том случае, если анкер рас- положен в направлении минимальной компоненты напряжений. Система породных блоков в таком поле напряжений сжата и ее несущая способность максимальна. Анкер практически не влияет на смещение пород, если он установлен параллельно плоскости возможного трещинообразования. Происходит это тогда, когда анкер размещен в направлении промежуточной компоненты напряжений, величина которой близка к наибольшей. Система породных блоков в таком поле напряжений растягивается и ее несущая спо- собность минимальна [4]. С отходом забоя вблизи выработки происходит перераспределение напря- жений — от состояния, характерного для нетронутого массива, до характер- ного для массива с протяженной незакрепленной выработкой, в результате чего породы приконтурной зоны подвергаются воздействию дополнительных напряжений. Опоры, имея большую жесткость, воспринимают на себя основ- ную часть этого воздействия. Незакрепленный массив, воспринимая мень- шую часть воздействия, деформируется внутрь выработки и переходит в рав- новесное состояние. Однако, в зависимости от расстояния между опорами и в связи с пониженной нагрузкой на незакрепленные породы их равновесие мо- жет достигаться в пределах упругих деформаций. Кроме того, взаимодейст- вие опор и незакрепленных пород формирует поле напряжений сжатия с дос- таточно большими значениями минимальной компоненты, что также препят- ствует возникновению процессов разупрочнения и разрыхления в приконтур- ном массиве. Выбрать или рассчитать необходимую ориентацию анкера можно только в случае одиночной выработки. При наличии влияния смежных выработок и очистных работ поле напряжений существенно преобразуется и выбор ориен- тации анкеров прогнозирование их влияния существенно усложняются. Со- временная анкерная крепь — мощное средство управления горным давлени- ем, позволившее на принципиально новой основе подойти к разрешению проблемы безремонтного поддержания выработок в сложных горно- геологических и горнотехнических условиях. Исходя из вышеизложенного коллективом авторов Института геотехниче- ской механики НАН Украины разработан новый перспективный способ про- ведения горных выработок, позволяющий снизить затраты на их крепление и поддержание, повысить их устойчивость. Способ проведения горных выработок оформлен как изобретение, которое относится к горному делу, а именно к способам проведения горных вырабо- ток (МКИ E21D20/00, Е21D9/00) с применением опережающей анкерной кре- пи при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Известен способ проведения горных выработок, где в качестве крепления используют анкерную крепь, включающий бурение наклонных опережающих шпуров в направлении проведения выработки и установку в них анкеров, причем после наклонной части бурят криволинейный участок, а потом шпур бурят перпендикулярно к продольной оси выработки [6]. Недостатком известного способа является ненадежность работы анкера в зоне расслоения пород, высокая энергия разрушения сплошности массива горных пород в забое и отсутствие обеспечения противовыбросных меропри- ятий. Известны также способы создания трещин в плоскости перпендикулярной оси скважины [7] и способ создания сети газопроводящих трещин в горном массиве [8]. Недостатки данных способов состоят в том, что они обеспечивают дегаза- цию и противовыбросные мероприятия в горном массиве, но не обеспечивают работу анкерного крепления. В основу изобретения поставлена задача повысить устойчивость окру- жающих выработку пород и снизить энергию разрушения сплошности гор- ных масс в забое и их выбросоопасность. Это решается тем, что в известном способе проведения горных выработок, включающем бурение шпуров впереди забоя проводимой выработки, с по- следующей установкой в них анкеров, согласно изобретению, у забоев шпу- ров, чередующихся по длине от проектного контура выработки, за зоной ан- керования, последовательно проводят серию перпендикулярных оси шпура непересекающихся между собой локальных гидроразрывов раствором, уменьшающим свой объем по мере затвердевания. Проведение последовательных перпендикулярных гидроразрывов перед анкерованием обеспечивает сжатие «сшивающих» анкерами слоев, что обес- печивает более эффективную работу анкерного крепления, снижение затрат на крепление и поддержание выработок, а также повышение их устойчивости. При заполнении трещин гидроразрыва раствором, уменьшающим свой объем по мере затвердевания, обеспечивается разгрузка горных пород в зоне их выемки, и, как следствие, образование дополнительной сети трещин, спо- собствующих снижению энергии разрушения сплошности горных пород в за- бое и их выбросоопасности. Предложенный способ проведения горных выработок позволит снизить затраты на их крепление и поддержание, повысить их устойчивость, снизить энергию разрушения сплошности горных пород в забое. На рисунке 1 изображена горная выработка, крепление которой осуществ- ляется по предлагаемому способу. Рис. 1 - Схема проведения горных выработок с опережающим анкерным креплением Технология предлагаемого способа крепления при проведении горных вы- работок реализуется следующим образом. Из забоя 1 по контуру проходимой горной выработки 2 с помощью уст- ройства для направленного бурения шпуров бурят опережающие шпуры 3 по дугообразным линиям. При этом наклонную часть каждого шпура 3 бурят внутри контура выработки 2 на глубину равную длине заходки, а из наклон- ной части с интервалом по длине бурят дополнительно перпендикулярно на- правленные участки шпуров. Затем при помощи гибкого герметизатора уст- ройствами для гидроразрыва проводят перпендикулярный оси шпура, над зо- ной анкерования, локальный гидроразрыв 4. Через герметизатор в получен- ную после гидроразрыва полость закачивают песчаноцементный раствор 5. Затем ту же операцию проводят последовательно в остальных шпурах 3. Уве- личенное давление горного массива сжимает породы в зонах анкерования 6 и проектного участка выработки 7. Затем в ориентированные перпендикулярно продольной оси проводимой выработки участки шпуров 3 вставляют гибкие анкеры (трос, провод) и замоноличивают твердеющей смесью. После затвер- девания песчаноцементного раствора 5, зона пород в контуре выработки 7 те- ряет дополнительное давление и разжимается. После нескольких циклов "на- грузка-разгрузка" происходит образование дополнительной сети трещин 8 в зоне выемки пород 7. При этом зона анкерования 6 остается неизменно сжа- той. Расположение анкеров в более сжатом массиве обуславливает лучшее "скрепление" пачек слоев пород, что позволяет анкерам более эффективно предохранять выработку от деформаций и обрушений. После окончания ра- бот по опережающему креплению проводят работы по добору контура выра- ботки 2 буровзрывным (используя соосный выработке участок шпуров для заряжания и взрывания ВВ) или комбайновым методами. Затем описанный цикл операций повторяется до полной проходки выработки 2 на проектную длину. В результате опережающего возведения анкеров по предлагаемому спосо- бу исключается возможность расслоения и обрушения слабых пород в приза- бойное пространство проводимой выработки, т. е. достигается повышенная устойчивость окружающих выработку пород, и за счет появления дополни- тельной сети трещин в вынимаемой части массива, снижается энергия его разрушения и выбросоопасность. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Науковий вісник, НДУ, 2 0 1 0 , № 6 2. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт горных выработок.—М.: Недра, 1990.– 220 с. 3. Горная энциклопедия.—М.: Советская энциклопедия, 1984 4. Виндов В. В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок.—К.: Наукова думка, 1989. 5. Заславский Ю.З., Дружко Е.Б. Новые виды крепи горных выработок. М.: Недра.1989.- 256с. 6. Пат. 1002594 СССР, Способ опережающего крепления горных выработок с помощью анкеров / + В.Ф. Горбунов, Б.К. Кретов, В.М. Скоморохов; заявитель и патентообладатель Кузбасский политехнический инсти- тут и Комплексный отдел Института Горного дела Сибирского отделения АН СССР - №19813259817; заявлено 11.03.1981.; опубл. 03.07.1983, Бюл.№9. 7. Пат. 1286770 СССР, Способ образования трещины в плоскости, перпендикулярной оси скважины / + В.С. Кулинич, В.И. Тейтель, В.И. Задожний, В.Ф. Лазовский, Ю.А. Герасименко, Н.В. Санжаренко; заяви- тель и патентообладатель Институт Геотехнической механики АН УССР; заявлено 18.06.1985.; опубл. 30.01.1987, Бюл.№4. 8. Пат. 76863 Украины, Способ создания сети газопроводных трещин вгорном массиве / + А.Ф. Булат, Е.Л. Звягильский, И.А. Ефремов, В.Г. Перепелица, Б.В. Бокий, Л.Д. Шматовский, Г.Л. Сергийченко; заяви- тель и патентообладатель Институт Геотехнической механики НАН Украины и АП шахта "им. А.Ф. Засядь- ко"; заявлено 20041109293 12.11.2004.; опубл. 15.09.2006, Бюл.№9.

Способ проведения горных выработок

Institution

Ähnliche Einträge