Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью
В цій статті вперше визначені головні чинники та умови застосування конструкцій анкерного кріплення для виробок, що проводяться для експлуатації в зоні та поза зоною впливу очисних робіт. Наведено типові схеми розташування анкерів у цих конструкціях для виробок, що зберігаються для повторного застос...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53752 |
| 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: | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью / В.В. Виноградов, А.П. Круковский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 272-287. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859688127152521216 |
|---|---|
| author | Виноградов, В.В. Круковский, А.П. |
| author_facet | Виноградов, В.В. Круковский, А.П. |
| citation_txt | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью / В.В. Виноградов, А.П. Круковский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 272-287. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | В цій статті вперше визначені головні чинники та умови застосування конструкцій анкерного кріплення для виробок, що проводяться для експлуатації в зоні та поза зоною впливу очисних робіт. Наведено типові схеми розташування анкерів у цих конструкціях для виробок, що зберігаються для повторного застосування, та порядок їх вибору.
This article was first identified key factors and conditions of using of roof bolting construction
for mine working carried out for using in the zone and outside the zone of impact of treatment
works. The typical schemes of anchors location in these constructions for the mine workings, saving for reuse, and the order of their choice were shown.
|
| first_indexed | 2025-11-30T23:36:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
272
2. Курносов А.Т. Опыт применения анкерных систем из композитных материалов для повышения устойчи-
вости почвы подготовительных выработок /А.Т. Курносов, С.А. Курносов, И.Н. Слащев [и др.] // Деформ. и
разруш. матер. с дефектами и динам. явления в горных породах и выработках : Матер. XХ Межд. науч. школы,
Алушта, 20-26 сент. 2010 г. – Симферополь : Таврич. нац. ун-т, 2010. – С. 200-203.
3. Курносов С.А. Оптимизация состава стеклопластиковых материалов для изготовления затяжек горных
выработок / С.А. Курносов, И.Н. Слащев // Сб. науч. трудов НГУ. – Днепропетровск : РИК НГУ, 2009. – № 33. –
С. 103-110.
4. ТУ У 10.1-05411 357-004-2000. Анкер стеклопластиковый армированный трубчатый: Введ. 07.05.2001. –
Госстандарт Украины, 2001, – 19 с.
5. Решение проблемы поддержания горных выработок, расположенных в слабых вмещающих породах /
А.Т. Курносов, С.А. Курносов, И.Н. Слащев [и др.] // Деформ. и разруш. матер. с дефектами и динам. явления в
горных породах и выработках : Матер. XIХ Межд. науч. школы, Алушта, 21-27 сент. 2009 г. – Симферополь :
Таврич. нац. ун-т, 2009. – С. 187-190.
6. Методическое пособие по комплексной геофизической диагностике породного массива и подземных
геотехнических систем / А. Ф. Булат, Б. М. Усаченко, А. А. Яланский [и др.]. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ,
2004. – 75с.
7. Слащев И.Н. Оценка техногенной трещиноватости методами математического моделирования /
И.Н. Слащев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / Ин-т геотехнической механики им. Н.С. Поля-
кова НАН Украины. – Днепропетровск : ИГТМ НАНУ, 2010. – Вып. 85. – С. 239-250.
8. Слащева Е.А. Особенности ввода и обработки исходной информации при решении геомеханических за-
дач с помощью персональных ЭВМ / Е.А. Слащева // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / Ин-т
геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины. − Днепропетровск, 2004. − Вып. 51. − С. 296-304.
УДК 622.281.742
Д-р техн. наук В.В. Виноградов
канд. техн. наук А.П. Круковский
(ИГТМ НАН Украины)
ПРОВЕДЕНИЕ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
С АНКЕРНОЙ КРЕПЬЮ
В цій статті вперше визначені головні чинники та умови застосування конструкцій анке-
рного кріплення для виробок, що проводяться для експлуатації в зоні та поза зоною впливу
очисних робіт. Наведено типові схеми розташування анкерів у цих конструкціях для виро-
бок, що зберігаються для повторного застосування, та порядок їх вибору.
BUILDING OF MINE WORKINGS WITH THE ROOF BOLTING
This article was first identified key factors and conditions of using of roof bolting construction
for mine working carried out for using in the zone and outside the zone of impact of treatment
works. The typical schemes of anchors location in these constructions for the mine workings, saving
for reuse, and the order of their choice were shown.
Одой из самых сложных проблем, на решение которых направлены усилия
ученых из разных стран мира, является проблема устойчивости горных вырабо-
ток. От их состояния зависит безопасность труда шахтеров, обеспечение рабо-
чих мест свежим воздухом, материалами и оборудованием, а также надежность
и эффективность работы шахты.
273
За последние 15 лет Украина прошла значительный путь от опробования
британской технологии анкерного крепления до разработки основ, нормативно-
го и материального обеспечения, масштабного внедрения уникальной техноло-
гии опорно-анкерного крепления выработок. Действующими нормативными
документами определены общие технические требования к базовым парамет-
рам конструкций анкерного крепи в целом и к каждому из ее функциональных
составляющих элементов в зависимости от условий их применения.
В ИГТМ НАН Украины впервые разработан «Альбом типовых схем анкер-
ной крепи выемочных горных выработок», для самых разных горно-
геологических условий, который не имеет аналогов в мировой практике. С его
помощью могут быть разработаны Паспорта проведения, крепления и эксплуа-
тации горных выработок, которые подготавливают к отработке высоконагру-
женные лавы.
Схемы разработаны для анкерной крепи со следующими параметрами:
- диаметр анкера – 22 мм;
- высота выступов на анкерной штанге – 1,5 мм;
- шаг винтовой навивки – 11 мм;
- длина штанги – 2400 мм;
- предел прочности на сжатие затвердевшего закрепителя – 85-100 МПа;
- предел прочности на растяжение затвердевшего закрепителя – 20-35 МПа;
- диаметр шпура – 27,5-28,5 мм;
- длина шпура – 2250 мм;
- заполнение шпура затвердевшим закрепителем на длину – 2220-2250 мм;
- прочность закрепления анкерной штанги в шпуре – 17,5-22,5 кН/см;
- предел текучести винтового проката – 430-460 МПа;
- предел прочности винтового проката – 540-650 МПа;
- несущая способность полусферической шайбы – 60-80 кН;
- несущая способность пары гайка-нарезка – 185-215 кН.
Регулирование уровня сохранения монолитности вмещающего массива при
проведении выработки с анкерной крепью можно осуществлять посредством
применения различных типов конструкций АК: простых, усиленных или мощ-
ных.
Применение простых конструкций АК. Зачастую на шахтах Украины
применяется простой тип конструкций АК – АКпр, в которой силовая часть пе-
рекрытия сформирована системой анкеров, установленных в плоскости попе-
речного сечения выработки. Такая конструкция блокирует развитие трещин
только в одном направлении, на их развитие в двух других главных направле-
ниях не влияет. С помощью АКпр сохраняется самый низкий из пригодных для
применения АК уровень монолитности приконтурных пород. Эту крепь ис-
пользуют
274
- в комбинации с рамной крепью для поддержания неустойчивых пород
кровли путем «подшивки» к основному массиву, свободные смещения которого
не превышают 80 мм;
- как самостоятельная крепь или в комбинированной крепи для ограничения
смещений в выработках вне зоны влияния очистных работ;
- для выемочных штреков, погашаемых вслед за лавой [1].
В выемочных горных выработках рекомендуется применять простые конст-
рукции АК при следующих условиях.
а) При относительной прочности горных пород Rсж = 4,0-3,0 и скорости про-
ведения выработки 50-40 м/сут. В этом случае формируется запас прочности
горных пород порядка 8, что является благоприятным условием для проведения
и эксплуатации горной выработки с конструкциями АК самостоятельными. При
длине выработки не более 2000 м срок службы выработки составляет не более
2-х лет.
б) При Rсж= 4,0-3,0 и скорости проведения выработки 40-25 м/сут. Формиру-
ется запас прочности горных пород порядка 7,5 – благоприятные условия для
проведения и эксплуатации горной выработки с конструкциями АК самостоя-
тельными. При длине выработки не более 1500 м срок службы выработки со-
ставляет не более 2-х лет.
в) При Rсж = 4,0-3,0 и скорости проведения выработки 25-15 м/сут. В этом
случае формируется запас прочности горных пород порядка 7,0 – благоприят-
ные условия для проведения и эксплуатации горной выработки с конструкция-
ми АК самостоятельными. При длине выработки не более 1000 м срок службы
выработки – не более 2-х лет.
г) При Rсж = 4,0-3,0 и скорости проведения выработки 15-10 м/сут формиру-
ется запас прочности горных пород порядка 6,5 – приемлемые условия для про-
ведения и эксплуатации горной выработки с конструкциями АК комбиниро-
ванными рамными из СВП 22 (1 рама на 1 п/м) с обязательным ее погашением
вслед за лавой. При длине выработки не более 700 м срок службы выработки не
более 2-х лет.
д) При Rсж > 4,0 (выработка под слоем известняка мощностью не менее
1,4 м) и скорости проведения выработки 10-7 м/сут формируется запас прочно-
сти горных пород свыше 7,0 – благоприятные условия для проведения и экс-
плуатации горной выработки с конструкциями АК. При длине выработки менее
2000 м срок службы выработки не более 3-х лет.
Погашение выемочного штрека с конструкциями АК по пп. а-г вслед за ла-
вой является обязательным. Контроль устойчивости выработок с простыми
конструкциями АК самостоятельными, как правило, осуществляется с помо-
щью двух- или трехуровневых регистраторов смещений пород. Предельные
безопасные смещения контура выработки – не более 16-20 мм. Охрана пога-
шаемого выемочного штрека с конструкциями АК на окне лавы осуществляет-
ся, как правило, крепью сопряжения. При смещениях контура выработки менее
3-5 мм мероприятия по охране выработки в зоне передней волны опорного дав-
ления могут не производиться.
275
Применение простых конструкций АК не рекомендуется в условиях, не со-
ответствующих требованиям пп. а-д. Применение простых конструкций АК за-
прещается в выработках, в зоне влияния которых находится слой песчаника:
- мощностью 1,4-2,4 м на расстоянии 1,0-20,0 м;
- мощностью 2,4-3,0 м на расстоянии 1,0-15,0 м;
- мощностью 3,0-4,0 м на расстоянии 1,0-10,0 м
в связи с возможностью их внезапного разрушения при достижении критиче-
ских значений ширины, длины или продолжительности эксплуатации.
Применение усиленных и мощных конструкций АК. Подготовка к отра-
ботке высоконагруженных лав в мировой практике, как правило, осуществляет-
ся проведением с простым анкерным креплением 2-х или 3-х выемочных штре-
ков в каждом борту выемочного столба. Всего 5 штреков, из которых 2 или 3
погашаются вслед за лавой. Такая схема подготовки столба чрезвычайно трудо-
емкая и затратная, она оправдана только при скорости проведения выемочных
штреков со скоростью не менее 40 м/сут, при суточной добыче угля не менее
15 тыс. т и, самое важное, при суммарной продолжительности проведения и
эксплуатации выемочных штреков не более 3-х лет и длиной столба до 3000 м.
Отмеченные выше особенности подготовки и отработки лав преодолеваются в
значительной мере при применении усиленных конструкций, и устраняются
полностью при применении мощных конструкций АК, рис. 1.
Усиленная конструкция анкерного крепления (АКпс) выработки блокирует
развитие трещин в двух из трех главных направлений, что достигается путем
наклона по ходу выработки всех или нескольких анкеров в конструкции. Кон-
струкции АКпс применяются для сохранения достаточно высокого уровня мо-
нолитности приконтурних пород, что позволяет поднять эффективность, на-
дежность и безопасность выработок с АК самостоятельным или комбинирован-
ным:
а) вне зоны влияния очистных работ, в том числе в капитальных выработках
с меньшими расходами на их проведение и эксплуатацию, с увеличенным без-
ремонтным сроком службы, с увеличенными размерами поперечного сечения и
увеличенным шагом установки рам металлической крепи в сложных условиях;
б) в зоне влияния очистных работ в выемочных штреках, которые погаша-
ются за лавой для уменьшения расходов на проведение, эксплуатацию и их
поддержание в сложных условиях впереди лавы [1].
276
а)
б)
а) на окне лавы; б) за линией очистного забоя.
Рис. 1 – Состояние 413 бортового штрека шахты «Павлоградская».
Мощная конструкция АК (АКпт) выработки блокирует развитие трещин во
всех трех возможных направлениях. Конструкция Акпт работоспособна при
свободных смещениях 40-600 мм, которые она способна ограничить величиной
менее 1 мм и сохранить наивысший для применения АК уровень монолитности
приконтурных пород, что позволяет максимально поднять эффективность, на-
дежность и безопасность выработок с АК в качестве самостоятельной или ком-
бинированной:
- вне зоны влияния очистных работ, в том числе в капитальных выработках с
меньшими затратами на их проведение и эксплуатацию, с максимальным без-
ремонтным сроком службы, с большими размерами поперечного сечения и раз-
277
реженным шагом установки металлических рам, как охранной крепи в сложных
условиях;
- в зоне влияния очистных работ в выемочных штреках, которые погашают-
ся за лавой для уменьшения расходов на проведение, эксплуатацию и поддер-
жание, в сложных условиях впереди и позади лавы.
С целью формирования благоприятных условий для проведения и эксплуа-
тации горной выработки при отработке первой и второй лавы, в том числе и за
линией очистных работ, в выемочных горных выработках рекомендуется при-
менять усиленные и мощные конструкции АК в следующих случаях.
а) При скорости проведения выработки свыше 10 м/сут. При этой скорости
относительная прочность массива горных пород в условиях трехосного сжатого
непосредственно в проходческом забое сохраняется на уровне Rсж= 4. Конст-
рукции АК комбинированные обеспечивают запас прочности на охранных пе-
ремычках до 8,5; между охранными перемычками (при расстоянии между ними
не более 35 м) – до 5,5. Рамы из СВП 22 устанавливаются с плотностью 1 рама
на 1 п/м. Дополнительные мероприятия – возведение полос шириной до 5,0 м и
высотой не менее h=hp-0,9 м, установка 3-5 рядов тумб или других конструкций
с несущей способностью не менее 100 кН на пм выработки для охраны и под-
держания выработки за лавой.
б) При скорости проведения выработки 7-10 м/сут относительная прочность
массива горных пород непосредственно в проходческом забое сохраняется на
уровне Rсж= 3,5. Конструкции АК комбинированные в зависимости от размеров
поперечного сечения (табл. 1-6) обеспечивают необходимый запас прочности
на охранных перемычках и между охранными перемычками (при расстоянии
между ними не более 30 м). Рамы из СВП 22 устанавливаются с плотностью 1
рама на 1 п/м. Дополнительные мероприятия – возведение полос шириной до
5,0 м и высотой не менее h=hp-0,7 м, установка 3-5 рядов тумб или других кон-
струкций с несущей способностью не менее 150 кН на пм выработки для охра-
ны и поддержания выработки за лавой.
в) При скорости проведения выработки 3,5-7 м/сут относительная прочность
массива горных пород непосредственно в проходческом забое сохраняется на
уровне Rсж= 3,0. Конструкции АК комбинированные в зависимости от размеров
поперечного сечения (табл. 1-6) обеспечивают необходимый запас прочности
на охранных перемычках и между охранными перемычками (при расстоянии
между ними не более 20 м). Рамы из СВП 22 устанавливаются с плотностью 1
рама на 1 п/м. Дополнительные мероприятия – возведение полос шириной до
5,0 м и высотой не менее h=hp-0,5 м, установка 3-5 рядов тумб или других кон-
струкций с несущей способностью не менее 200 кН на пм выработки для охра-
ны и поддержания выработки за лавой. При длине выработки не более 2500 м
срок службы выработки не превышает 5 лет. Мероприятия по охране выемоч-
ного штрека впереди лавы не требуются. Металлические рамы при работе со-
вместно конструкциями АК (сохраняющими массив горных пород в монолит-
ном состоянии) применяются в качестве дополнительной, резервной, крепи,
расчет их на несущую способность и шаг крепления не производится.
278
г) При скорости проведения выработки 2-3,5 м/сут относительная прочность
массива горных пород непосредственно в проходческом забое сохраняется на
уровне Rсж= 2,5. В результате, формируются сложные условия для проведения и
эксплуатации горной выработки, в том числе и за линией очистных работ.
Выбор схем размещения анкеров для формирования конструкций АК с
сечениями типа КШПУ. Поперечные сечения типа КШПУ образованы двумя
сопряженными фигурами, трапецией в основании и полусферой. Сечения типа
КШПУ нашли применение в условиях с менее прочными горными породами в
почве и/или кровле выработки по сравнению с прочностью пород в ее боках.
Исходные данные к схемам размещения анкеров в горной выработки пред-
ставлены в табл. 1-6, которые разработаны для типовых поперечных сечений
КШПУ- 11,0, 11,7, 13,7, 14,4, 15,1, 17,7, применяемых в базовых горно-
геологических условиях шахт Западного Донбасса. В каждой из табл. 1-6 пред-
ставлены исходные данные для 3 схем с несущей способностью, возрастающей
по мере увеличения их номера. В таблицах обозначено: Nс – номер схемы раз-
мещения анкеров; Nа – количество анкеров в основных и дополнительных ря-
дах перекрытия конструкции АК; n С – количество анкеров в силовой части пе-
рекрытия конструкции; n КБ – количество анкеров подпорной части перекры-
тия конструкции; n Б – количество анкеров в боку выработки для формирова-
ния опоры перекрытия; n БП – количество анкеров в боку выработки для фор-
мирования основы перекрытия; k – количество рядов основного (неполного)
крепления выработки; m – количество рядов дополнительного (полного) креп-
ления выработки, Т – срок службы выработки с АК, Nс = 1 для Т= 3 года, Nс = 2
для Т= 4 года, Nс =3 для Т= 5 лет; Δ – рекомендуемый шаг крепи.
Таблица 1 – Номера схем и состав конструкций АК для сечения КШПУ-11,7
Nс Nа n С n КБ n Б n БП Δ, м k/ m
1 5/2 3 2 0 0 1 20
2н 0 2 2 1 8
2 6/2 2 4 0 0 1 20
2н 0 2 2 1 6
3 7/2 3 4 0 0 1 20
2н 0 2 2 1 8
На рис. 2-4 показаны схемы расположения анкеров для выработки сечения
КШПУ-11,7 с полным и неполным перекрытием, в соответствии с табл. 1 для
Nс = 1-3.
279
а)
б)
а) полное перекрытие; б) неполное перекрытие.
Рис. 2 – Схема установки анкеров для выработки сечения КШПУ-11,7, Nс = 1.
280
а)
б)
а) полное перекрытие; б) неполное перекрытие.
Рис. 3 – Схема установки анкеров для выработки сечения КШПУ-11,7, Nс = 2.
281
а)
б)
а) полное перекрытие; б) неполное перекрытие.
Рис. 4 – Схема установки анкеров для выработки сечения КШПУ-11,7, Nс = 3.
Таблица 2 – Номера схем и состав конструкций АК для сечения КШПУ-14,4:
282
Nс Nа n С n КБ n Б n БП Δ k/ m
1 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 4
2 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 6
3 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 9
Таблица 3 – Номера схем и состав конструкций АК для сечения КШПУ-17,7
Nс Nа n С n КБ n Б n БП Δ k/ m
1 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 6
2 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 9
3 7/4 4+1н 2 0 0 1 20
2н 2н 2 2 1 4
Таблица 4 – Номера схем и состав конструкций АК для сечения КШПУ-13,7:
Nс Nа n С n КБ n Б n БП Δ k/ m
1 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 4
2 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 6
3 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 8
Таблица 5 – Номера схем и состав конструкций АК для сечения КШПУ-11,0:
Nс Nа n С n КБ n Б n БП Δ k/ m
1 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 8
2 6/5 4 2 0 0 1 20
3н 2 2 2 1 10
3 6/7 4 2 0 0 1 20
5н 2 2 2 1 4
Таблица 6 – Номера схем и состав конструкций АК для сечения КШПУ-15,1:
Nс Nа n С n КБ n Б n БП Δ k/ m
1 7/6 5 2 0 0 1 20
4н 2 2 2 1 8
2 7/8 5 2 0 0 1 20
6н 2 2 2 1 4
3 7/8 5 2 0 0 1 20
6н 2 2 2 1 6
283
Учет особенностей строения массива горных пород в зоне влияния вы-
работки. На выбор несущей способности рамных конструкций крепи сущест-
венную роль оказывает неоднородность распределения прочности горных по-
род в зоне влияния горной выработки. При рамном креплении выработки раз-
ница в прочности пород различной литологии в 5-10 МПа может спровоциро-
вать возникновение и развитие разрушения горных пород при среднем запасе
их прочности 4-6. Конструкции АК работают на сохранение монолитности
приконтурных пород и достигают такого состояния посредством удержания
значения минимальной компоненты напряжений близким к его значению в не-
тронутом массиве. Высокая несущая способность конструкции АК и сохране-
ние пород в состоянии трехосного равнокомпонентного сжатия допускают на-
личие (без ущерба для устойчивости) в зоне влияния выработки горных пород с
разницей в прочности до 20 МПа.
Массив горных пород в зоне влияния горной выработки для описания и уче-
та его послойной прочностной неоднородности может быть представлен сово-
купностью из 9 геомеханических слоев (h – высота выработки в проходке):
1) Б1 – мощностью 0,25 h, 1-й геомеханический слой горных пород в боку
выработки примыкает к ее непосредственной почве;
2) Б2 – мощностью 0,25 h, 2-й геомеханический слой горных пород в боку
выработки;
3) Б3 – мощностью 0,25 h, 3-й геомеханический слой горных пород в боку
горной выработки;
4) Б4 – мощностью 0,25 h, 4-й геомеханический слой горных пород в боку
выработки, примыкает к ее непосредственной кровле;
5) К1 – мощностью b, 1-й геомеханический слой горных пород непосредст-
венной кровли выработки;
6) К2 – мощностью 2b, 2-й геомеханический слой горных пород основной
кровли выработки;
7) К3 – мощностью 4b, 3-й геомеханический слой горных пород кровли вы-
работки;
8) П1 – мощностью 2b, 1-й геомеханический слой горных пород непосредст-
венной почвы выработки;
9) П2 – мощностью 3b, 2-й геомеханический слой горных пород непосредст-
венной почвы выработки.
Каждый из этих слоев может быть составлен из нескольких природных сло-
ев горных пород, различающихся прочностью. Если геомеханический слой со-
ставлен из нескольких природных породных слоев, то за его прочность прини-
мается их среднее взвешенное (по мощности) значение σсж :
σсж=(σ1*m1+ σ2*m2+…+ σn*mn)/n*m (1)
где σ1, σ2, …,σn, m1, m2, …,mn и n – соответственно прочность, мощность и коли-
чество составляющих слоев; m – мощность геомеханического слоя.
При этом если мощность природного слоя с прочностью 10-15 МПа:
- не превышает 10 % m, то наличие этого слоя не принимается в расчет;
284
- составляет 5-40 % m, то его прочность определяется из (1);
- превышает 40 % m, то его прочность принимается за прочность геомехани-
ческого слоя;
Ели мощность слоя с прочностью 40-50 МПа:
- не превышает 5 % m, то наличие этого слоя не принимается в расчет;
- составляет 5-40 % m, то его прочность определяется из (1);
- превышает 40 % m, то его прочность принимается за прочность геомехани-
ческого слоя.
Если геомеханический слой П1 в этом случае содержит слой с прочностью
40-50 МПа мощностью 15-30 % m на расстоянии 0,4-0,8b под поверхностью
почвы выработки, то геомеханическая ситуация с увеличением длины выработ-
ки дополнительно осложняется пучением пород почвы, блокирование которого
производится увеличением m на 3. Если геомеханический слой К2 содержит
слой с прочностью 40-50 МПа мощностью 15-30 % m на расстоянии 0,5-0,7b от
поверхности кровли выработки, то геомеханическая ситуация с увеличением
длины выработки дополнительно осложняется потерей устойчивости пород
кровли, блокирование которой производится увеличением m на 2.
Если мощность слоя с прочностью 50-60 МПа:
- не превышает 2 % m, то наличие этого слоя не принимается в расчет;
- составляет 2-40 % m, то его прочность определяется из (1).
Если геомеханический слой П1 содержит слой с прочностью 50-60 МПа
мощностью 10-20 % m на расстоянии 1,0-1,5b под поверхностью почвы выра-
ботки, то геомеханическая ситуация с увеличением длины выработки дополни-
тельно осложняется пучением пород почвы, блокирование которого произво-
дится увеличением m на 4. Если геомеханический слой П1 содержит слой с
прочностью 50-60 МПа мощностью 15-20 % m на расстоянии 1,5-1,8b под по-
верхностью почвы выработки, то геомеханическая ситуация с увеличением
длины выработки дополнительно осложняется пучением пород почвы, блоки-
рование которого производится увеличением m на 3. Если геомеханический
слой К2 содержит слой с прочностью 50-60 МПа мощностью 10-20 % m на рас-
стоянии 1,5-1,8b от поверхности кровли выработки, то геомеханическая ситуа-
ция с увеличением длины выработки дополнительно осложняется потерей ус-
тойчивости пород кровли, блокирование которой производится увеличением m
на 2.
Параметры конструкций АК выбраны таким образом, чтобы зона влияния
выработки была ограничена массивом мощностью не более: в кровле –3b, в
почве – 1b, в боках – 0,2b. При этом за пределами зоны влияния выработки в
течение всего срока ее службы разница между компонентами геостатического
поля напряжений не более 15 %; значение минимальной компоненты напряже-
ний не снижается ниже 0,925γH, значение максимальной не возрастает более
1,075γH, значение промежуточной компоненты остается без изменений – 1,0γH.
То есть состояние трехосного геостатического сжатия на протяжении срока
службы выработки весьма близко к первичному полю напряжений нетронутого
массива, при котором имеет место достаточно полное блокирование самопро-
извольного разрушения горных пород.
285
В документе «Альбом типовых схем анкерной крепи выемочных горных вы-
работок различного сечения» введено понятие базовых горно-геологических
условий, а именно, условий, в которых для сохранения высокой монолитности
приконтурных пород на протяжении 6 лет достаточно конструкции АК с мини-
мальной несущей способностью Nс с i=1. В «Альбоме» представлены харак-
терные для шахт Западного Донбасса геомеханические ситуации распределения
прочности породного массива, горно-геологические условия которых по срав-
нению с базовыми в определенной мере осложнены. При этом уровень ослож-
нения условий таков, что они могут быть преодолены с помощью схем 1-6 с
увеличенными «стартовыми» номерами, т.е. посредством перехода от i к i+1,
или i+2, или i+3, или i+4 в зависимости от уровня:
1) все геомеханические слои имеют одинаковую прочность σсж =20-40 МПа
(однородный массив). В табл. 7 такая геомеханическая ситуация имеет обозна-
чение – Ут=1 – базовая геомеханическая ситуация;
2) слои К1, К2 кровли имеют среднюю или низкую 10 МПа или повышенную
прочность 50 МПа Z (слой К3 может иметь природную среднюю прочность и
мощность до 10b и более, с ростом его мощности устойчивость выработки по-
вышается). Слои Б1, Б2, Б3, П1, П2 бока имеют среднюю прочность σсж=20-40
МПа. В табл. 7 – Ут=2;
3) слой К2 кровли имеют среднюю высокую 50 МПа прочность Z. Слои Б1,
Б2, Б3, П1, П2 бока имеют среднюю прочность σсж=20-40 МПа. В табл. 7 – Ут=3;
4) слои К1, К2, К3 кровли и слои П1, П2 почвы имеют среднюю прочность
σсж±Δσ, а слои Б1, Б2, Б3, Б4 бока имеют среднюю прочность σсж-zΔσ, здесь z 1-
1,5. В табл. 7 – Ут=4;
5) базовая геомеханическая ситуация осложнена тем, что один из гемехани-
ческих слоев зоны влияния выработки имеет или низкую 10 МПа или повы-
шенную 50 МПа прочность Z (массив содержит один геомеханический слой, в
котором имеется природный слой с отличной от среднего прочностью и мощ-
ностью менее 0,5b). В табл. 7 – Ут=5;
6) базовая геомеханическая ситуация осложнена тем, что один из гемехани-
ческих слоев зоны влияния выработки имеет высокую 60-80 МПа прочность
(массив содержит один геомеханический слой, в котором имеется природный
слой с высокой прочностью и мощностью менее 0,5b). В табл. 7– Ут=6;
7-8) базовая геомеханическая ситуация, осложнена тем, что в одном из геме-
ханических слоев бока содержится слой угля мощностью соответственно до 0,2
м, 0,4 м, 0,8 м, 1,2 м. В таблице 7 – Ут= 7-10;
Наличие природного прослойка горных пород мощностью менее 15 % мощ-
ности геомеханического слоя прочностью менее 20 МПа (до 6 МПа) или более
40 МПа (до 60 МПа) не изменяет условия, что общая прочность геомеханиче-
ского слоя может принимается равной 30 МПа.
286
Таблица 7 – Номера схем АК для сечений типа КШПУ-9,5, 11,7, 14,4, 17,7, 13,7, 11,0
в зависимости от горно-геологических условий и срока службы выработки
Ут Б1
i
Б2
i
Б3
i
Б4
i
К1
i
К2
i
К3
i
П1
i
П2
i
1 σсж
1
σсж
1
σсж
1
σсж
1
σсж
1
σсж
1
σсж
1
σсж
1
σсж
1
2 σсж
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
Z
2
Z
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
3 σсж
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
60-
80МПа
3
σсж
2
σсж
2
σсж
2
4 Z
2
Z
2
Z
2
Z
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
σсж
2
5 Z
2
Z
2
Z
2
Z
2
Z
2
Z
3
Z
3
Z
2
Z
2
6 60-
80МПа
1
60-
80МПа
2
60-
80МПа
2
60-
80МПа
1
60-
80МПа
2
60-
80МПа
3
60-
80МПа
2
60-
80МПа
1
60-
80МПа
1
7 У
2
У
1
У
1
У
2
σсж
1
σсж/У
2
σсж/У
2
σсж/У
2
σсж/У
3
8 У
2
У
1
У
1
У
2
σсж
1
σсж/У
2
σсж/У
2
σсж/У
2
σсж/У
3
У – в составе слоя содержится угольный пропласток мощностью 0,3-0,5 м, n
– в поперечном сечении находится n (от одного до трех) слоев с прочностью за
пределами диапазона 20-40 МПа, n=1 в таблице не обозначается.
Выводы. Технология анкерного крепления выработок, сохраняемых для по-
вторного использования опробована на шахтах:
- «Юбилейная» 581, 583, 585, 587 сборные штреки;
- «Павлоградская» 302 сборный, 413 бортовой, 414 бортовой штреки;
- «Самарская» 535 сборный штрек;
- «Терновская» 534 и 532 сборные штреки;
- «Степная» 159, 163, 165 сборные штреки;
- «Благодатная» 126, 128 сборные штреки;
- «Молодогвардейская» 33 восточный Орловский конвейерный ходок (на за-
пад) и 34 восточный Орловский конвейерный ходок;
- «Ореховская» Конвейерный уклон № 3.
Постоянный мониторинг выработок проводился на всех этапах их эксплуа-
тации: при проведении, отработке первой лавы, перед второй лавой, за ней, при
дальнейшем поддержании. Результаты наблюдений свидетельствуют, что при
соблюдении технологии установки анкеров и соответствии предложенным схе-
мам устойчивость выработок сохранялась на хорошем и удовлетворительном
уровне. Свод выработок не разрушался и единым блоком опускался с поворо-
том на одну, а затем на другую сторону. Установка анкеров по усиленной схеме
позволила достичь высокого взаимодействия между рядами анкеров, а перио-
дическое усиление на перемычках – восстанавливать устойчивость и не накап-
287
ливать негативное воздействие горного давления с увеличением длины выра-
ботки.
Внедрение новой технологии крепления сводит к минимуму затраты на вы-
полнение концевых операций, что дает возможность практически беспрерывно
вести выемку угля очистным комбайном и предоставляет нормальные условия
для транспортировки материалов и угля. Таким образом, применение усилен-
ных и мощных конструкций анкерной крепи для удержания массива прикон-
турних горных пород от смещения в пространство выработки позволяет сохра-
нять их состояние на заданном уровне монолитности. Это обеспечивает под-
держание подготовительной выработки в эксплуатационном состоянии при
проходке и отработке лавы, а также дает возможность сохранить выработку для
повторного использования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СОУ 10.1.05411357.010:2008. Система забезпечення надійного та безпечного функ-ціонування гірничих
виробок із анкерним кріпленням. Загальні технічні вимоги. – К.: Мінвуглепром України, 2008. – 83 с.
УДК 622.273.217.4 асс. М.В.Петлеваный
(Государственный ВУЗ
«Национальный горный университет»)
ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА ИЗ
ТВЕРДЕЮЩЕЙ ЗАКЛАДКИ ПРИ ДОБЫЧЕ РУДЫ НА ГЛУБОКИХ
ГОРИЗОНТАХ
Наведені результати дослідження впливу дисперсних часток доменого гранульованого
шлаку та доломіту на структурні особливості та міцність закладного масиву при розробці
залізних руд системами з твердіючим закладанням. Запропановані технологічні рекомендації
щодо формування закладного масиву для підвищення його стійкості.
THE INCREASE OF ARTIFICIAL MASSIF STABILITY MADE OF HARDENING
BACKFILL AT ARE EXTRACTION ON DEEP HORIZONES
Results of research of disperse particles influence of the domain granulated slag and dolomite
on structural features and strength backfill massif while developing iron ores by the systems with a
hardening backfill are given. Technological recommendation of backfill massif to increase its
stability are given.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. При разра-
ботке крутопадающих месторождений камерными системами с твердеющей за-
кладкой актуальным является вопрос устойчивости закладочного массива. Это
связано с большими размерами очистных камер и возрастанием интенсивности
проявления горного давления. В таких условиях состав закладочной смеси
должен формировать прочный и устойчивый закладочный массив.
На ЗАО «ЗЖРК» добычу руды ведут в интервале глубин 640 – 840 м . При
прочности закладочного массива 6 – 7 МПа наблюдаются разрушения закла-
дочного массива днищ и боков заложенных камер, при отработке камер второй
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53752 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T23:36:36Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Виноградов, В.В. Круковский, А.П. 2014-01-27T00:03:00Z 2014-01-27T00:03:00Z 2012 Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью / В.В. Виноградов, А.П. Круковский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 272-287. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53752 622.281.742 В цій статті вперше визначені головні чинники та умови застосування конструкцій анкерного кріплення для виробок, що проводяться для експлуатації в зоні та поза зоною впливу очисних робіт. Наведено типові схеми розташування анкерів у цих конструкціях для виробок, що зберігаються для повторного застосування, та порядок їх вибору. This article was first identified key factors and conditions of using of roof bolting construction for mine working carried out for using in the zone and outside the zone of impact of treatment works. The typical schemes of anchors location in these constructions for the mine workings, saving for reuse, and the order of their choice were shown. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью Building of mine workings with the roof bolting Article published earlier |
| spellingShingle | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью Виноградов, В.В. Круковский, А.П. |
| title | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью |
| title_alt | Building of mine workings with the roof bolting |
| title_full | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью |
| title_fullStr | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью |
| title_full_unstemmed | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью |
| title_short | Проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью |
| title_sort | проведение подготовительных горных выработок с анкерной крепью |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53752 |
| work_keys_str_mv | AT vinogradovvv provedeniepodgotovitelʹnyhgornyhvyrabotoksankernoikrepʹû AT krukovskiiap provedeniepodgotovitelʹnyhgornyhvyrabotoksankernoikrepʹû AT vinogradovvv buildingofmineworkingswiththeroofbolting AT krukovskiiap buildingofmineworkingswiththeroofbolting |