УДК 622.235.622.8
КРЕПЛЕНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В УСЛОВИЯХ
ОПАСНЫХ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ УЧАСТКОВ ШЕРЕГЕШСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОАО «ЕВРАЗРУДА»
КузГТУ
президент СО АГН, д. т.н., профессор
КузГТУ
к. т.н., профессор
В настоящее время отработка Шерегешского месторождения ОАО «Евразруда» осуществляется с применением систем этажно-принудительного обрушения с отбойкой глубинными скважинами на компенсационные камеры и этажно-камерной. Проводятся опытно-промышленные испытания системы подэтажного обрушения руды и доставкой ее с использованием импортного высокопроизводительного самоходного оборудования. При этом для подготовки 1000 т железной руды необходимо проходить 2,5–4,0 метра горных выработок.
Наибольший объем составляют нарезные выработки с площадью поперечного сечения 3,0¸4,0 м2 – 89 % из которых 72 % горизонтальные. Объем подготовительных выработок (откаточные, вентиляторные орты и штреки) – 11 %.
Горные работы ведутся на глубине более 600 м.
Согласно протокола заседания Комиссии по горным ударам. ОАО «Евразруда» от 05.04.2012 г. и «Инструкции по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам» Шерегешское месторождение с гор. +255 м и ниже отнесено к опасным по горным ударам.
Увеличение глубины разработки способствовало увеличению трудоемкости горнопроходческих работ за счет увеличения объемов крепления горных выработок [1].
Крепление подготовительных и нарезных горных выработок производится в соответствии с требованиями «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом» и типовыми паспортами крепления с учетом фактических горно-геологических и горно-динамических условий и в соответствии с «Указаниями по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории и Хакасии склонных и опасных по горным ударам».
В подготовительных выработках используются в качестве постоянной крепи: железобетонная, бетонная, торкретбетонная (набрызгбетонная), металлическая из специального профиля СВП с затяжкой пиломатериалом (металлической сеткой и т. д.), анкерная, анкерная с затяжкой из металлической сетки, деревянная (НДО).
В качестве временной крепи: анкерная, анкерная с затяжкой из металлической сетки, металлическая из специального профиля СВП с затяжкой из пиломатериала, деревянная (НДО)
Крепление нарезных выработок осуществляется: анкерной, анкерной с затяжкой из металлической сетки, анкерной с прогонами из пиломатериалов и затяжкой из пиломатериалов, торкретбетоном (набрызгбетоном), комбинированной (анкерной + торкретбетоном).
Анализ состояния крепления горных выработок показывает, что объемы крепления горных выработок бетонной и железобетонной крепью остаются практически неизменными, в связи с необходимостью крепления горнокапитальных горных выработок в соответствии с требованием единых правил безопасности (ЕПБ) (например, выработок околоствольных дворов, комплексов подземного дробления). В свою очередь, увеличиваются объемы использования анкерной, торкрет бетонной и комбинированной крепей (рис. 1).
Рис. 1. Объемы крепления за 2007-2014 гг.
На Горно-Шорском филиале ОАО «ЕВРАЗРУДА» в 2012 г. проведены промышленные испытания новой самозаркепляющейся анкерной крепи (СЗА). Самозакрепляющаяся анкерная крепь представляет собой систему металлического трубчатого стержня-анкера, опорной плиты и цилиндрической втулки, размещаемых в пробуренных по периметру выработки шпурах и закрепляющихся за счет упругих свойств металла в толще пород (рис. 2). Анкеры, работая на растяжение, удерживают, анкеруемые породы от расслоения, сдвижения и обрушения. Распорная анкерная крепь по характеру взаимодействия с породами представляет собой анкерную крепь с закреплением по всей длине шпура.
Рис. 2. Конструкция самозакрепляющейся анкерной крепи:
1 - анкер; 2 - цилиндрическая втулка; 3 - опорная плита.
Основными достоинствами самозакрепляющегося анкера являемся существенное повышение безопасности горных работ за счет его включения в работу сразу после размещения в закрепляемом массиве. Благодаря продольному разрезу, анкер сжимается, что обеспечивает прочное и немедленное фрикционное сцепление с массивом по всей длине. Подвижки, смещения массива, деформации шпура способствуют только усилению сцепления анкера с массивом;
Кроме того установка анкеров под незакрепленным массивом производится со специальной машины, при этом рабочие отсутствуют под данной частью горной выработки.
Проведенные исследования показали, что применение самозакрепляющейся анкерной крепи позволит увеличить армирующую сетку с 0,7x0,7м2 при применении железобетонных штанг до 0,9x0,9м2 за счет наличия опорной плиты размером 0,2x0,2м2 и роста несущей способности. Данное увеличение сетки штангования снижает объем бурения шпуров для крепления. Промышленные исследования несущей способности самозакрепляющихся анкеров показали, что они обладают высокой несущей способностью (>7 т. дальше испытывать анкер отказались, ссылаясь на высокие прочностные показатели закрепления) и обеспечивают качественное закрепление горного массива.
В местах интенсивного вывалообразования и в малоустойчивых породах рекомендуется использовать усиленную комбинированную крепь, которая может применяться совместно с армокаркасом и подвешиваемой поверх слоя набрызгбетона металлической сеткой. Конструкция крепи также покрывается слоем набрызгбетона.
Усиленная комбинированная крепь представляет собой комбинацию самозакрепляющегося анкера, армокаркаса и набрызгбетона.
Армокаркас представляет собой прямоугольную сечку из переплетенных арматурных стержней диаметром 12-14 мм из стали периодического профиля, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях, соединенных в местах пересечения сваркой. Размер ячейки от 100x100 до 200x250 мм. Ширина центральной ячейки армокаркаса принимается менее 1,3 размера опорной плиты (рис. 3).
Армокаркас нанизывается на стержень анкера и устанавливается одновременно с введением анкера в шпур, прижимаясь к контуру выработки опорной плитой.
Рис. 3. Усиленная комбинированная крепь:
1 - армокаркас; 2 - опорная плита; 3 - анкер; 4 - набрызгбетон.
В случае необходимости крепления выработок усиленной комбинированной крепью, конструкция СЗА (СЗА-УКК) также предусматривает определенный вид опорной плиты для подвешивания металлической сетки.
Промышленные испытания новых видов анкерной крепи, комбинированных крепей с армокаркасами и торкретбетоном показали возможность высокой механизации работ при возведении и подтвердили их надежность, что обеспечивает высокие темпы проведения и безремонтное поддержание подготовительных выработок, особенно в зонах геологических нарушений и повышенного горного давления.
Выбор вида и параметров временной и постоянной крепи, а также допустимой величины ее отставания при проходке выработок сечением более 13 м2 в зависимости от глубины ведения горных работ, категории устойчивости, определенной для конкретных условий и назначения выработки, рекомендуется производить в соответствии с «Методическим руководством по креплению горных выработок и наблюдению за состоянием крепи на рудниках ОАО «Евразруда». Руководство разработано Сибирским отделением академии Горных наук с участием ученых ИГД СО РАН и КузГТУ [3].
Список литературы
1. Копытов, параметров крепления при строительстве горных выработок в сложных горно-геологических условиях / , , // Вестник КузГТУ, 2012. – №5. – С. 34–38.
2. Копытов, безопасной технологии разработки склонных и опасных по горным ударам месторождений / , , // Вестник КузГТУ. – 2013. – №2. С. 39–41
3. Копытов, руководство по креплению горных выработок и наблюдению за состоянием крепи / , , [и др.]. Кемерово-Новокузнецк : СО АГН, 2012. – 165 с.
