» » Понятия и схемы армополимерного укрепления горных выработок

Понятия и схемы армополимерного укрепления горных выработок

30.08.2016

Для повышения устойчивости горных массивов в угольной и горнорудной промышленности за последние годы все большее распространение получает анкерная крепь. Она может применяться в качестве самостоятельной, постоянной или временной крепи в очистных и подготовительных выработках, а также использоваться для вспомогательных целей: крепления шахтного оборудования, трубопроводов, подвески монорельсовых дорог, подъемных устройств при монтаже комбайнов, комплексов и пр. Объем крепления горных выработок анкерной крепью на угольных шахтах превысил 600 км, на рудниках черной и цветной металлургии анкерное крепление стало основным видом крепи.
Эффективность анкерной крепи особенно возрастает, если стержни закрепляются по всей длине быстротвердеющими прочными химическими составами. В этом случае стержень превращается в армирующий породу или угольный массив элемент.
При правильном расчете система такого армополимерного закрепления пород способна в ряде случаев заменить тяжелые, крупногабаритные крепи с высвобождением леса, стальных прокатных профилей, бетона. При этом снижаются затраты на крепление горных выработок, ускоряются темпы их проведения, упрощается механизация работ по возведению крепи. Как и при способах упрочнения пород, рассмотренных в главе 4, средством соединения армирующих стержней или анкеров с массивом являются быстротвердеющие химически композиции.
Армирование пород осуществляется высокопрочными стальными или стеклопластиковыми стержнями, тогда как для предупреждения отжима и обрушения угля на мощных пластах чаще всего используют деревянные стержни, позволяющие проводить последующие выемочные работы без повреждения режущих органов комбайнов. Система стержней, по всей длине закрепленных в нарушенном трещинами массиве, выполняет роль арматуры, повышая жесткость и несущую способность горного массива и снижая его деформации.
Понятия и схемы армополимерного укрепления горных выработок

На рис. 6.1 схематически показано состояние горной выработки через продолжительное время эксплуатации без укрепления массива (а) и с его укреплением анкерами (б). На рис. 6.2 показан способ армирования угольного массива деревянными стержнями как средство борьбы с отжимом на мощных пологих пластах. На рис. 5.1 показан также способ применения деревянных стержней 8 для удержания в устойчивом состоянии пачки угля в качестве кровли при слоевой разработке.
Твердеющие химические композиции для закрепления стержней в породах подаются в шпуры чаще всего в предварительно изготовленных патронах (ампулах). В последнее время в ИГД им. А.А. Скочинского, КНИУИ, ВНИИгидроугле, ИГТМ АН Украины и других организациях проводятся поисковые работы по «безампульной» технологии закрепления анкеров, т. е. дозированной подаче химических композиций в шпур нагнетанием, без патронов.
Понятия и схемы армополимерного укрепления горных выработок

На рис. 6.3 показана схема закрепления стержней в массиве 2 при помощи ампул. Оболочка ампулы 3 обычно изготавливается из легкоразрушаемого материала — стекла, пленки, бумаги, хрупкой пластмассы. Компоненты скрепляющей композиции (например, смола 5 и отвердитель 4) размещаются в ампуле изолированно друг от друга. Разрушение ампул и перемешивание находящихся в них химических композиций производится путем вращения армирующего стержня 1 при подаче в шпур (рис. 6.3, а). Отверждение состава по всей длине стержня и образование таким образом жесткой арматуры 6 происходит через 2—3 мин после разрушения ампулы (рис. 6.3, б).