Можно листать вниз
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Спонсор статьи

Оптимизация параметров анкерной крепи подготовительных горных выработок угольных шахт

03.07.2016

УДК 622.233
Аннотация
Статья посвящена научно-исследовательским работам в области оптимизации параметров анкерной крепи подготовительных выработок, на основании определения фактических структуры и прочностных свойств вмещающих пород. Результаты научно-исследовательских работ позволяют оптимизировать параметры анкерной крепи, снизить затраты на поддержание подготовительных выработок.

Фото: images.kz.prom.st

При выполнении расчёта параметров анкерной крепи подготовительных выработок угольных шахт [1] используются данные прочностных свойств вмещающих пород, на основании прогнозных данных геологических служб шахт.

Расстояние между линиями геологоразведочных скважин достигает 1000 м, между разведочными скважинами до 500 м. При этом прогнозные данные не всегда отражают действительность, так как фактические прочностные свойства вмещающих пород могут значительно отличаться даже на смежных выемочных участках, что существенным образом влияет на выбор параметров крепи при разработке паспортов крепления.

Определение фактических прочностных свойств горных пород, залегающих на глубине заделки анкеров, в том числе и канатных, было до настоящего времени трудноосуществимым и не получило должного развития при разработке угольных месторождений подземным способом.

Отметим, что существующая нормативно-расчётная база применения анкерной крепи и мониторинг, включающий визуальный осмотр состояния горных выработок и оценку несущей способности анкерной крепи штанговыдергивателями, не позволяют разработать паспорт крепления с учётом фактических прочностных свойств вмещающих пород [1, 2, 3].

В этой связи назрела задача определения фактических структуры и прочностных свойств вмещающих пород при проектировании анкерной крепи, проведении и креплении выработок угольных шахт.

Для решения данной задачи специалистами ООО «РАНК 2» был предложен комплекс услуг по оптимизации параметров анкерной крепи, состоящий из следующих этапов:
— оценка фактических структуры и прочностных свойств пород кровли подготовительных выработок;
— разработка дополнений к паспортам крепления выработок с учётом фактических горно-геологических и горнотехнических условий;
— оценка экономической эффективности и оптимизация затрат на безремонтное поддержание подготовительных выработок;
— выдача рекомендаций по выбору параметров анкерной крепи и рациональному поддержанию подготовительных выработок.

Паспорт крепи конвейерного штрека
Рисунок 1. Паспорт крепи конвейерного штрека №432 на участке отбора кернов.

Результаты оптимизации рассмотрим на примере конвейерного штрека №432 (шахта «Первомайская»), который проводился по пласту XXIV с присечкой пород кровли и почвы.

При проведении выработки крепление производится анкерами первого уровня.

Для работы без механизированной крепи сопряжения запланировано усиление крепи канатными анкерами впереди очистного забоя. По данным геологической службы, основная кровля пласта мощностью 18-20 м представлена среднезернистым крепким песчаником, средняя прочность породы на одноосное сжатие — 83 МПа.

Паспорт крепи конвейерного штрека №432 на участке отбора кернов представлен на рис. 1.

Отбор образцов пород кровли производился в конвейерном штреке №432 на участках МТ5517 + 2 м; МТ5517 + 5 м; МТ5517 + 13 м путём выбуривания кернов из кровли на глубину до 6м от контура выработки (рис.1). Полученные образцы пород (рис. 2) испытывались в лаборатории на одноосное сжатие в соответствии с ГОСТами [4, 5].

Паспорт крепи конвейерного штрека
Рисунок 1. Паспорт крепи конвейерного штрека №432 на участке отбора кернов.

По результатам испытаний образцов пород было установлено, что кровля конвейерного штрека №432 представлена песчаником среднезернистым с включениями и прослойками углистых веществ и алевролита, со средневзвешенной прочностью пород на одноосное сжатие 55-60 МПа.

В породах кровли установлено присутствие включений и прослойков угольных веществ и алевролита, которые могут способствовать появлению трещин и расслоений.

По результатам мониторинга, кровлю выработки следует отнести ко II классу устойчивости [1]. Как видно из рис. 3, фактические структура и прочностные свойства пород кровли выработок по пласту XXIV существенно отличаются от прогнозных: средневзвешенная прочность пород на одноосное сжатие оказалась на 40% меньше прогнозной.

На основании результатов оценки фактических прочностных свойств вмещающих пород кровли были разработаны дополнения к паспортам крепи. Согласно расчёта, глубина заложения анкерной крепи в кровле была увеличена до 2,4 м [1], шаг установки крепи – до 1 м. Сравнительные параметры анкерной крепи горных выработок ш. «Первомайская» показаны в табл.1.

 Сравнительные параметры анкерной крепи
Таблица 1. Сравнительные параметры анкерной крепи горных выработок ш. «Первомайская»

В качестве подхвата было рекомендовано использовать верхняки типа «штрипс» с отверстиями Ø 40мм для установки анкеров. Анкеры устанавливать в сочетании с шайбой 180х180 мм. шаг крепи — 1,0 м. Перетяжку кровли выполнять решётчатой затяжкой размером 1200х1200 мм, так как сетка-рабица в данных горно-геологических была неэффективна (см. табл.1).

Стратиграфические колонки
Рисунок 3. Стратиграфические колонки вмещающих пород кровли пласта XXIV: а) по прогнозным данным шахты; б) по результатам исследования образцов пород (кернов) и эндоскопии скважин.

Проведение работы по оптимизации параметров анкерной крепи подготовительных выработок, с оценкой фактических прочностных свойств вмещающих пород позволило:

— минимизировать вероятность инженерных ошибок и обоснованно выбрать параметры анкерной крепи в изменяющихся горно-геологических условиях;

— увеличить шаг основной анкерной крепи, с 0,8 м до 1,0 м при условии обеспечения безремонтного состояния подготовительных выработок на проектируемый срок службы;

— корректно определить глубину установки и закрепления анкеров;

— более чем на 30% снизить затраты на материалы крепи первого уровня;

— снизить объём буровых работ;

— снизить затраты на крепление — на 25-30% от первоначальных, несмотря на уменьшение шага установки крепи в боках выработок;

— увеличить темпы проведения выработок по маломощным пластам (присечка породы 80%) с 60-80 м/мес. до 100-110 м/мес.;

— повысить безопасность и эффективность ведения горных работ.

Список литературы

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 42. — М., 2015. — 186 с.

2. Методика шахтных испытаний отдельных положений «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах Кузбасса — Первая редакция». — СПб, ВНИМИ, 2010. — 12 с.

3. Рогачков А.В. Применение современных технических средств мониторинга для оценки соответствия проектных параметров анкерной крепи изменяющимся условиям проведения
подземных выработок / А. В. Рогачков, А. С. Позолотин, В. Ф. Исамбетов, П. И. Муравский, П. В. Гречишкин // Уголь —2012. — с. 38–40.

4. Породы горные. Методы определения механических свойств нагружением сферическими инденторами, —ГОСТ24941-81.

5. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении, — ГОСТ21153.3-85.


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2016

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Еще по теме
бульдозер CAT D11
Главная премьера будущего сезона: первые бульдозеры Cat®...
Горная промышленность
экскаватор
Экскаватор Hyundai R520LC-9S
Горная промышленность
футеровка Element
Как экономить до $4000 в год на перефутеровке одного...
Универсальные решения
промышленное пылеподавление
Не туманный эффект: новое слово в пылеподавлении
Универсальные решения
Полный цикл управления технологическим процессом на ЗИФ...
Драгметаллы
спектрометр Гранд СВЧ
Анализ моторных масел. Возможности спектрометра «Гранд-СВЧ»
Универсальные решения
Кадфем си ай эс
На XVII Конференции CADFEM/Ansys обсудили роль численного...
Универсальные решения
автогрейдеры Shantui
Автогрейдеры Shantui: «Сделаем строительство проще!»
Горная промышленность
защита Маккаферри
«Маккаферри»: идти в ногу со временем
Универсальные решения
Горнорудная компания воспользовалась преимуществами...
Горная промышленность
экскаватор Hyundai R300LC-9S
Универсальный солдат: экскаватор Hyundai R300LC-9S
Горная промышленность
погрузчик Shantui
SHANTUI: фронтальные погрузчики на любой выбор
Горная промышленность
Возможно всё и даже больше
Черногорский РМЗ. Возможно всё и даже больше
Угольная промышленность
Element
Зачем и кому нужен индивидуальный инжиниринг?
Универсальные решения
Познай разницу с буровым станком Levent 2002 RX-4
Горная промышленность
бульдозер Shantui
Гидростатическое движение Shantui в России
Горная промышленность
НПО Аконит
Делай, как предписано в матрице, и получишь отличный барабан
Универсальные решения
грохоты Kroosh
Многочастотные грохоты Kroosh в обогащении отходов флотации...
Угольная промышленность
Применение полиуретана в горнодобывающей промышленности
Горная промышленность
конвейерная лента
Три проблемы, которые решает правильная лента для...
Универсальные решения
ковш ALLU
Получить фракцию на месте добычи? Элементарно!
Горная промышленность
Сервисная угольная компания
ZITRON и «Сервисная угольная компания» объединяют опыт для...
Горная промышленность
футеровка Element
Замена стали на биметалл от Element в 10 раз увеличила срок...
Универсальные решения
Оптимизированная транспортная система. Возможность повысить эффективность перевозки людей и материалов и снизить эксплуатационные затраты
Как снизить затраты и повысить эффективность работы шахты
Горная промышленность
Рисунок 1. Инструмент для измерения напряжений Sigra IST
Sigra: Важность измерения напряжений в горных породах
Горная промышленность
инженерные изыскания
Инженерные изыскания — must have для удачного проекта
Горная промышленность
крановая техника
Краны TADANO: более 100 лет уверенного подъёма
Универсальные решения
обсерватор для вахтовиков
Обсервация вахтовиков. Опыт «Сава Сервис»
Универсальные решения
Schneider Electric
От производителя до потребителя — один шаг
Универсальные решения
BALLUFF
Датчики BALLUF BCM – достоверные данные в нужное время
Универсальные решения
экскаватор Hyundai R260LS-9S
Экскаватор Hyundai R260LC-9S
Горная промышленность

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Обзор выставки Уголь России и Майнинг 2021. Читать на портале Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.