Геомеханическое обоснование параметров технологии анкерного крепления подготовительных выработок при интенсивной отработке запасов угля

• Автор: Янак, Александр Ефимович
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : 40 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Современное состояние анкерного крепления на шахтах. Цели и задачи исследований

1.1. Анализ тенденций развития горно-подготовительных работ на шахтах
1.2. Анализ современного опыта применения анкерного крепления на угольных шахтах
1.3. Проблемы анкерного крепления на угольных шахтах России
Выводы
2. Исследование взаимодействия анкерных крепей и пород вокруг подготовительных выработок шахт
2.1. Анализ современных представлений о состоянии пород вокруг под-
готовительных выработок
2.2. Ранжирование применяемых анкерных крепей по их взаимодействию с породами
2.2.1. Классификация анкерных крепей
2.2.2. Анкерная крепь первого уровня
2.2.3. Анкерная крепь глубокого заложения (второй уровень)
2.3. Анализ исследований взаимодействия анкерных крепей выработок и горного массива
Выводы
3. Теоретическое обоснование взаимодействия анкерных крепей и горного массива
3.1. Анализ нормативных документов по расчету и применению анкерной крепи
3.2. Теоретические исследования взаимодействия анкерных крепей и горного массива
3.3. Методика расчета параметров анкерных крепей
Выводы
4. Исследование средств бурения и разработка универсальной бурильной установки
4.1. Исследование средств бурения шпуров (скважин) и установки анкерной крепи
4.2. Разработка конструкции бурильной установки для анкерного крепления
4.3. Стендовые испытания бурильной установки УБ-1350
4.4. Промышленные испытания бурильной установки УБ-1350
4.4.1. Программа и методика испытаний
4.4.2. Эксплуатационные испытания бурильной установки УБ-1350
Выводы
5. Разработка и внедрение новых типов сталеполимерной анкерной крепи
5.1. Разработка конструкций анкеров нового технического уровня
5.2. Эксплуатационные испытания анкеров нового типа
5.3. Исследование устойчивости выемочных подготовительных выработок, закрепленных новыми типами анкерной крепи
Выводы
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
В результате проведенной реструктуризации угледобывающей отрасли и внедрения при подземной разработке угля современных высокопроизводительных механизированных комплексов на многих шахтах Кузнецкого бассейна нагрузки на очистной забой возросли до 8000-10000 т/сут. В этих условиях ежемесячное подвигание очистного забоя на пластах средней мощности превышает 250 м. Своевременное обеспечение воспроизводства запасов подготовительных к выемке с учетом монтажных работ может быть достигнуто при скорости проведения подготовительных выработок не менее 250-300 м/мес.
Однако в настоящее время средние темпы проведения подготовительных выработок на шахтах Кузбасса составляют в различных горногеологических условиях 150-190 м/мес. С учетом влияния возможных неблагоприятных факторов (геологические нарушения, высокая газоносность угольных пластов и пород и т. п.) средняя скорость проведения штреков не превышает 100-120 м/мес. В связи с постоянным ростом газо-обильности горных работ и необходимостью подачи дополнительных количеств воздуха для снижения концентрации метана до безопасного уровня сечения подготовительных горных выработок значительно увеличились, а многие шахты перешли на многоштрековую технологию подготовки запасов выемочных участков. Эти обстоятельства, в свою очередь, вызывают увеличение объема подготовительных работ и сроков подготовки запасов к очистной выемке, что в некоторых случаях приводит к несвоевременному вводу в эксплуатацию очистных забоев. Среднегодовые простои одного комплексно-механизированного забоя на шахтах ОАО ОУК «Южкузбассуголь» в среднем составляют 45 дней, что влечет потери добычи угля на компании до 1,8 млн т/год. Анализ показателей работы длинных очистных забоев, оснащенных механизированными комплексами, показал, что до 85% их простоев по геомеханическим факторам

— неровность оформления поверхности боков и кровли выработки, вызванная взрывом, затрудняет забуривание инструмента, что нарушает схему установки анкеров и, следовательно, не обеспечивает равномерную нагрузку на каждый анкер;
по той же причине металлические подхваты и затяжки неравномерно прилегают к поверхности выработки, что обуславливает различную степень напряженности и расслоения пород по периметру выработки.
Субъективными причинами являются: отсутствие опыта
применения анкеров с высокой прочностью закрепления в породах слабых и нарушенных средней крепости; недостаточная изученность геомеханических процессов в этих условиях и несовершенство нормативных документов, определяющих применение анкерных крепей; отсутствие надежных методик расчета технических результатов и экономической эффективности внедрения таких крепей, а также сомнения владельцев угольных шахт в рентабельности технологии угледобычи с использованием анкерного крепления, в том числе и по фактору безопасности горных работ.
Для решения указанных проблем, наряду с поставкой на шахты анкеров различных типов и композиционных материалов, оснащения предприятий современным буровым оборудованием, необходимо проведение более глубоких исследований физико-механических процессов, протекающих в породах вокруг подготовительных выработок, методов расчетов с учетом изменяющихся горно-геологических условий и разработка более эффективных механизмов бурения и установки анкеров.
В связи с изложенным, целью работы является установление закономерностей формирования эквивалентной мощности дезинтегрированных зон породного массива для обоснования параметров, разработки и реализации техники и технологии анкерного крепления