» » Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

07.08.2016

На марганцеворудных шахтах Украины, которые входят в публичное акционерное общество «Марганецкий горно-обогатительный комбинат» при проведении горизонтальных подготовительных выработок повсеместно применяется временное предохранительное крепление плоскости забоя. Для предотвращения вывалов руды из забоя выработок используют временную крепь, которая состоит из металлического пояса 3,5x0,1x0,2 м, трех деревянных переборок у кровли 1,5x0,2x0,03 м, вертикально установленной ремонтины 3,5x0,2х0,15 м, которая прижимает плоскость забоя двумя горизонтальными досками 1,8x0,2х0,04 м. На 1 п.м выработки устанавливают по 2 ремонтины и 6 переборок, что составляет 0,026 м3 леса. Трудоемкость установки и снятия предохранительной крепи проходческой бригады в комплексной норме выработки составляет 1,4 чел.-ч. Помимо этого, установка деревянной крепи является тяжелым ручным трудом, а применяемые в креплении деревянные материалы не предназначены для многократного и эффективного использования.
Сложные горно-геологические условия добычи руд на марганцевых шахтах, вызванные повсеместным сворачиванием горных работ, приводят к разрушению барьерных целиков, повышению обводненности забоев и размоканию почв выработок. Это снижает качество установки и эксплуатации предохранительных крепей и приводит к частым вывалам руды, глин и прорывам воды. Сложные гидрогеологические, организационные и финансовые условия работы марганцевых шахт Украины делают работу проходческих комбайнов практически аварийной, а зачастую приводят к порче и потере оборудования. На шахтах комбината повсеместно используются паспорта извлечения комбайнов из-под завалов и затоплений. В таких условиях особо эффективным является разработка нового вида предохранительного крепления забоев подготовительных выработок, учитывающего особенности горного давления и состоящего из материалов многоразового использования.
Проведение подготовительных выработок на комбинате осуществляется круглым сечением в проходке 9 м2 и в свету 6 м2 при максимальной глубине проведения 100 м и прочности вмещающих пород не более 20 МПа. Крепление выработки производится кольцевой сегментной крепью СВП-27 диаметром 3 м. Расстояние между рамами крепи 0,5-0,33 м, которое зависит от горно-геологических условий. Участок выработки со сроком службы более 2-х лет затягивается по своду всплошную металлической или железобетонной затяжкой. При наличии в почве выработки пород, не склонных к пучению и при сроке службы менее 2-х лет, допускается проходка выработки без затяжки почвы. Для предотвращения вывалов плоскости забоя используют временную предохранительную крепь, которая по своей сути является поддерживающей. Применение крепей такого вида в сложных горно-геологических условиях является неэффективным и дорогостоящим мероприятием. Результаты выполненных теоретических исследований с помощью энергетического метода показали, что глубина зоны разупрочнения составляет 2,9 м, а глубина возможного разрушения массива руды - 0,39 м (рис. 4.2, а). Лабораторные исследования на эквивалентных материалах показали разрушение забоя выработки на глубину 0,45 м (рис. 4.2, б).
Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

Параметры установки анкеров определяются по стандартной методике, позволяющей эффективно закреплять возможную область деформирования массива пород.
1. Длина анкера, м
Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

где U = 0,45 м - величина возможного разрушения плоскости забоя; lз = 0,3 - 0,5 м - величина заглубления анкера в устойчивую зону массива; ln = 0,022 м - длина выступающей из шпура шляпки анкера; ln = 0,04 м - длина конусной части анкера. По расчетной длине анкера, которая составляет 0,81-1,01 м, принимаем фактическую длину из ближайшего типоразмера забивного анкера, равную 1,25 м.
2. Плотность расстановки анкеров, шт.
Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

где Pe = 10,1 м - активный периметр забоя выработки; γ = 21,8 кН/м3- объемный вес руды или горных пород в пределах области возможного разрушения; kn = 1,2 - коэффициент перегрузки анкера; Pa = 20 кН - несущая способность забивного металлического анкера. Расчетная плотность расстановки анкеров составляет 5,9 м, фактическая 6 шт.
3. Расстояние между анкерами, м
Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

Расчетное значение расстояния между анкерами аа составляет 1,3 м.
Векторы напряжений направлены в геометрический центр забоя, и забивание анкеров производится от его центра под соответствующими углами наклона.
Временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК»

В результате проведения теоретических и лабораторных исследований было получено подтверждение необходимости применения многоразового анкерного крепления груди забоя подготовительных выработок в условиях шахт ПАО «МГОК». Установлено, что забивку анкеров целесообразно производить как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях забоя. Увеличение водообильности выработок предопределяет установку анкеров по всему периметру забоя, а ее снижение - только по центру. Результаты исследований показали, что при нормальных условиях проведения выработок достаточным является установка пяти основных анкеров, расположенных крестообразно. При повышенной обводненности пород или при наличии активного проявления факторов горного давления количество анкеров может быть увеличено до 7 за счет крепления забоя у кровли выработки. В условиях экономии ресурсов возможно применение комбинированного временного крепления забоя подготовительных выработок, т.е. совместная установка по центру пяти анкеров, удерживающих плоскость забоя, и двух деревянных переборок для поддержания ее кровли. Эффективность предлагаемого технологического решения достигается за счет применения металлических анкеров многоразового использования, которые являются забивными, быстро устанавливаются и извлекаются.