Обоснование области применения инновационных способов крепления выемочных выработок, основанных на использовании металлической податливой арочной и распорно-замковой анкерной крепи : На примере шахт Российского Донбасса

• Автор: Мартыненко, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 05.15.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 288 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК И СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ.

1.1. Горногеологические и горнотехнические условия проведения и поддержания выемочных выработок

1.2. Влияние параметров крепи и качества ее возведения

на устойчивость выемочных выработок.

1.3. Способы заполнения закрепных пустот твердеющим материалом ЗЗПТМ

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПУСТОТ НАД ВЕРХНИМИ ЭЛЕМЕН ТАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДАТЛИВОЙ АРОЧНОЙ КРЕПИ НА ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТКАХ.

2.1. Методика исследований

2.2. Установление характерных величин закрепных пустот

в своде выемочных выработок с металлической арочной крепью

2.3. Влияние величины закрепных пустот в своде выемочных выработок на смещения их кровли.
2.4. Влияние размеров закрепных пустот в своде выемочных выработок на величину просадок рам арочной крепи и их деформируемость.
2.5. Влияние величины закрепных пустот в своде выемочной выработки на объем вывалов надбермовых пород кровли. .
Выводы.
3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УМЕНЬШЕНИЯ СМЕЩЕНИЙ ПОРОД КРОВЛИ ВЫЕМОЧНОЙ ВЫРАБОТКИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СПОСОБОВ АРОЧНОГО КРЕПЛЕНИЯ С ЗЗПТМ
3.1. Уменьшение смещений пород кровли выемочной выработки
от ускоренног о ввода металлической арочной крепи в работу
3.2. Уменьшение смещений пород кровли выемочной выработки
от повышения сопротивления арочной крепи.
3.3. Оценка технической эффективности способов арочного крепления с ЗЗПТМ.
Выводы.
4. ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ ДЛЯ ЛАХТ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК, НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРАДИЦИОННО ПРИМЕНЯЕМЫХ В РЕГИОНЕ СЕРИЙНЫХ КРЕПЕЙ
4.1. Методика исследований.
4.2. Способы арочного крепления с ЗЗПТМ
4.2.1. Крепление с использованием эластичных оболочек, заполняемых твердеющим материалом.
4.2.2. Крепление с ленточным заполнением пусгот
4.2.3. Крепление с полным заполнением пустот в своде выработок твердеющим материалом.
4.2.4. Закономерности деформирования рам арочной крепи, пустоты над которыми заполнены твердеющим материалом
4.3. Способы анкерного крепления.
4.3.1. Способ установки распорнозамковых анкеров
4.3.2. Способ крепления выемочной выработки с усилением распорнозамковых анкеров нагнетанием в шпуры твердеющего материала.
Выводы.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ С ЗЗПТМ.
5.1. Методика исследования.
5.2. Затраты на ЗЗПТМ
5.2.1. Стоимость ЗЗПТМ по материалам.
5.2.2. Стоимость ЗЗПТМ по заработной плате.
5.2.3. Стоимость машиносмен оборудования для ЗЗПТМ. .
5.3. Экономия затрат на поддержание выемочной выработки при применении ЗЗПТМ.
5.3.1. Экономия затрат на подрывку почвы.
5.3.2. Экономия затрат на замену поломанных ремонтин. . .
5.3.3. Экономия затрат на перекрепление
5.3.4. Экономия затрат на перекидку вывалившейся на сопряжении с первой лавой породы
5.3.5. Экономия затрат от повышения коэффициента извлечения из погашаемой выемочной выработки за второй лавой арочной крепи и увеличения доли пригодной для повторного использования крепи
в объеме извлеченной
5.4. Определение областей эффективного применения способов
крепления с ЗЗПТМ
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Гуковуголь крепежных материалов, удельные трудоемкость ремонтных работ и материальные затраты на выполнение этих работ вс еще высоки 0,8 чел. С ростом глубины разработки увеличились частота и объемы вывалов надбермовых пород на сопряжениях выемочных выработок с лавами особенно со второй при залегании в непосредственной кровле пластов сланцев. При размещении приводов лавных конвейеров в штреках вывалы надбермовых пород являлись одним из сдерживающих очистные работы факторов. Состояние около выемочных выработок на сопряжениях со вторыми лавами не отвечало 1ребованиям безопасной эксплуатации по величине свободного прохода для людей. В 8 случаев размеры остаточного сечения на участке погашения выемочной выработки за второй лавой были настолько малы, что не позволяли произвести извлечение металлорамной крепи. Кроме того, полная потеря собственной несущей способности приконтурных слоев кровли выемочных выработок повышала фактические трудозатраты и продолжительность извлечения металлической рамной крепи за второй лавой в сравнении с нормативными и снижала уровень безопасности. Коэффициент извлечения металлической рамной крепи изменялся в пределах 0,0,, а доля пригодной для повторного использования металлокрепи в объеме извлеченной составляла . Шахтные исследования проявлений горного давления в выемочных выработках, охраняемых как целиками, так и искусственными ограждениями, проведенные ВНИМИ, ИГД им. А.А. Скочинского, бассейновыми НИИ и другими организациями МГИ, КГМИ, СПИ и др. С. . Этот факт принят в качестве геомеханической предпосылки выбора эффективных способов крепления на основе использования традиционно применяемых в конкретных горногеологических условиях региона типов крепей. На сегодняшний день крепление выработок является основным способом обеспечения их устойчивого состояния 9, С. С. . Из тоннелестроения известно, что при проведении выработок условием своевременной установки крепи, с точки зрения геомеханики, является следующие. Крепь должна полностью вступать в работу то есть воспринимать внешнюю нагрузку, равную своему номинальному сопротивлению в отрезок времени, когда упругие деформации массива уже практически завершились, а его расслоение ещ не начиналось 3 4 9. Лишь при выполнении этого условия возможно оптимальное использование крепи, то есть для предохранения пород от дальнейшей деформации будут затрачены минимальные усилия. Считается, что горные породы начинают подвергаться упругой деформации уже впереди проходческого забоя, которая завершается вблизи или на удалении от него в зависимости от горногеологических условий 5 8 4. Также существует мнение, что упругое восстановление происходит мгновенно вблизи забоя при обнажении пород . Препятствовать упругим деформациям практически невозможно, так как удельная несущая способность возводимых крепей на одиндва порядка меньше геостатического горного давления на глубине разработки 0 м. В связи с тем, что в выемочных выработках применяют податливые крепи, то наибольший интерес представляет установление верхнего предела времени полного введения крепи в работу. Иными словами, для практических целей необходимо знать, при реализации какой величины смещений пород кровли начинает формироваться зона неупругих деформаций ЗНД, то есть в массиве появляются трещины расслоения. Используя известные теории деформируемости массивов пород например, К. В. Руппенейта 0, представляется затруднительным ответить на этот вопрос. В выработках шахт Центрального Донбасса были проведены исследования закономерностей развития ЗНД 0 4 6. При этом размеры зон определялись сопоставлением деформаций слоев пород между глубинными реперами с предельными для глинистых енред и песчаных пред2 2 сланцев, полученными на основании испытаний образцов. Обработка результатов шахтных инструментальных наблюдений позволила установить эмпирическую зависимость размеров ЗНД в выработке от времени, прошедшего с момента е проведения и величины показателя уН1к при его значении не менее 0, , С. С. в инженерных расчетах применительно к условиям шахт Российского Донбасса требует экспериментального подтверждения.