Обоснование параметров технологии проведения и крепления широкопролётных горных выработок выемочных участков угольных шахт

• Автор: Синяускас, Степан Валерьевич
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Шахты
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
1 Состояние изученности вопроса проведения и крепления широких подготовительных выработок и монтажных камер для механизированных помещений
1.1 Отечественный и зарубежный опыт проведения и крепления широких подготовительных выработок и монтажных камер
1.2 Анализ опыта работ по проведению и креплению монтажных камер на шахтах Кузбасса
1.3 Расчётные методы определения параметров анкерной крепи и комбинированной (рамно-анкерной) крепи

1.3.1 Методы определения параметров анкерной крепи

1.3.2 Методы определения параметров комбинированной рамно-анкерной крепи

2 Исследование характера взаимодействия двухуровневой анкерной и рамноанкерной крепи монтажных камер и широких подготовительных выработок с породами кровли на моделях из эквивалентных материалов
2.1 Методика исследований взаимодействия двухуровневой анкерной крепи монтажных камер и широких подготовительных выработок с породами кровли
2.2 Влияние параметров анкерного крепления на величину и характер смещения кровли широких выработок
2.3 Методика исследований взаимодействия рамно-анкерной (комбинированной) крепи монтажных камер и широких выработок с породами кровли
2.4 Результаты исследования особенностей взаимодействия комбинированной крепи выработок с массивом горных пород. Модели из эквивалентных материалов
3 Исследование проявлений горного давления в монтажных камерах
3.1 Исследования зависимости несущей способности комбинированной (рамно-анкерной) крепи от порядка и времени установки её элементов
3.2 Методика исследований
4 Методика определения параметров двухуровневой анкерной и комбинированной анкерно-рамной крепи
4.1 Методика определения параметров двухуровневой анкерной крепи широких выработок
4.2 Методика расчёта параметров комбинированной крепи, состоящей из анкерной и рамной податливой крепи
5 Разработка способа скоростного сооружения монтажной камеры для механизированного комплекса
5.1 Технология подготовки и сооружения монтажных камер
Заключение
Список использованных источников

1 Состояние изученности вопроса проведения и крепления широких подготовительных выработок и монтажных камер для механизированных помещений
1.1 Отечественный и зарубежный опыт проведения и крепления широких подготовительных выработок и монтажных камер
Современное состояние и дальнейшее развитие угольной промышленности России по-прежнему будет характеризоваться усложнением горногеологических и горнотехнических условий разработки месторождений угля. Это обусловлено, в первую очередь, переходом горных работ на большие глубины, повышенной интенсивностью работы внутри шахтного транспорта, увеличением сложности доставки крупногабаритного и тяжеловесного оборудования и в связи с увеличением добычи, необходимостью улучшения вентиляции. Все вышеперечисленные факторы требуют увеличения сечения выработок и осложняют проблему их надежного крепления и поддержания. Статистические данные свидетельствуют о том, что с ростом глубины происходит увеличение объёмов проведения выработок и особенно площади их поперечного сечения. При этом следует иметь в виду, что с увеличением сечения горных выработок увеличивается также интенсивность проявлений горного давления, а удельная несущая способность применяемых поддерживающих типов крепи (например, рамных металлических из СВП) существенно падает. Так при изменении ширины выработки от четырех до восьми метров величина проявлений горного давления увеличивается в 2,33 раза, а удельное сопротивление крепи уменьшается в 1,64 раза. Попытка увеличить рабочее сопротивление крепи за счёт изменения её плотности не дает необходимого эффекта. Например, в выработке шириной 8 м при плотности крепи три рамы на 1 п. м из СВП-33 можно увеличить удельное сопротивление крепи всего до 8,6 т/м.
Следует отметить, что практика проведения и поддержания подземных выработок увеличенного сечения в угольной промышленности СССР ограничивалась в основном сопряжениями и монтажными камерами. В последние годы с развитием анкерного крепления, увеличения доли крупногабаритного и

тяжелого оборудования при ведении проходческих и очистных работ резко увеличился объём проведения и поддержания выработок большой ширины и увеличенного сечения.
Известно, что большую долю сооружаемых широких выработок составляют различного рода сопряжения. Однако в данной работе вопросы сооружения и крепления сопряжений рассматриваться не будут, т.к. это особая область, требующая специального изучения.
В данной работе будут рассмотрены протяженные выработки (конвейерные и вентиляционные штреки и монтажные камеры для механизированных комплексов), т.е. выработки, находящиеся в зонах интенсивного проявления горного давления.
Следует отметить, что в последние десятилетия на угольных шахтах России и за рубежом широкое распространение для крепления широких выработок, особенно, монтажных камер, получила комбинированная крепь, состоящая из сочетаний анкерной сталеполимерной, рамной поддерживающей крепи и анкерной сталеполимерной двухуровневой крепи. Рассмотрим имеющийся отечественный и зарубежный опыт крепления широких выработок указанными типами крепи.
Применяемые в настоящее время механизированные очистные комплексы нового поколения требуют увеличения ширины камеры для их монтажа, что соответственно влечёт за собой возрастание материальных и трудовых затрат на их проведение и крепления. Как показывает зарубежный и отечественный опыт, одним из способов снижения этих затрат является применение анкерной крепи (см. рисунки 1, 2).

получена формула для определения мощности несущего слоя пород, который необходимо скрепить железобетонной или сталеполимерной анкерной крепью:
пород за счёт анкерования; кп - коэффициент пригрузки; кзап - коэффициент запаса; Н - глубина выработки, м; Лс - прочность пород в образце на сжатие.
В угольной промышленности РФ основным нормативным документом, регламентирующим область применения анкерной крепи, порядок расчётов параметров, конструкцию анкеров, а также необходимые средства и способы контроля за работоспособностью анкерной крепи, является «Инструкция по расчёту и применению анкерной крепи на угольных шахтах России» (СПб, 2000 г., 70 с.). Инструкция широко применяется на угольных шахтах и пользуется большим уважением у шахтёров. Основные расчётные положения этой «Инструкции...» сводятся к следующему. В качестве основного критерия вообще параметров анкерной крепи приняты расчётные смещения кровли и боков выработки и в качестве основных расчётных данных приняты: средневзвешенная прочность пород, которая вычисляется на высоту от кровли выработки равную 1,5В, где В - ширина выработки, глубина работ Н; ширина выработки, срок службы, способы охраны и т.п.
Расчётный метод определения параметров анкерной крепи заключается в следующем:
1. Выбирают размеры расчётного поперечного сечения выработки в свету, учитывая требования по условиям транспорта, вентиляции, водоотлива и общие компоновочные решения.
2. Приближённо выбирают размеры поперечного сечения выработки в проходке с учётом толщины и податливости крепи.
3. Рассчитывают ожидаемые смещения пород, дифференцированно в кровле, боках и почве выработки.
т =0«
(20)

Л к сзап
где кг - коэффициент глубины, равный

; ку - коэффициент упрочнения