Внедрение анкерной крепи производства ООО «РАНК 2» в условиях АО «ТНК «Казхром»

Реклама. ООО «РАНК 2», ИНН 5408010484
Erid: F7NfYUJCUneTSUCfw3zJ

Месторождение хромовой руды в северо-западной части Казахстана было открыто в 1930 г. прошлого столетия. По величине подтверждённых запасов оно считается вторым месторождением в мире. Хромовая руда, которую добывает и перерабатывает Донской горно-обогатительный комбинат, отличается очень высоким качеством. В структуре балансовых запасов предприятия 92,8% пригодно для подземного способа добычи.

Месторождение отрабатывают уже много лет, и за это время проявился ряд общих характерных особенностей природного и техногенного характера:

• весьма неустойчивый, отличающийся по прочностным и деформационным характеристикам рудопородный массив;
• многочисленная разномасштабная тектоническая нарушенность рудопородного массива;
• присутствие структурных блоков различных масштабно-иерархических уровней;
• слабый заполнитель трещин, выполняющий роль смазки между породными блоками.
  Названные особенности создают определённые трудности при креплении и поддержании горных выработок на всех стадиях эксплуатации месторождения подземным способом:
• большие смещения рудопородного массива в направлении очистного пространства вследствие применяемых систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород;
• значительный объём работ по ремонту, восстановлению, перекреплению возведённых конструкций крепей с целью поддержания подготовительно-нарезных горных выработок в рабочем состоянии, что сдерживает и уменьшает показатели по добыче руды;
• снижается безопасность ведения горных работ.

Анализ опыта использования конструкций крепи на предприятиях Донского ГОКа показал, что в разных объёмах использовались и используются деревянные, металлические, анкерные, торкрет-бетонные, монолитно-бетонные и другие самостоятельные и комбинированные виды крепи.

Специалисты ООО «РАНК 2» имеют богатый опыт применения канатных анкеров для усиления крепи горных выработок различного назначения, стабилизации и повышения устойчивости массива рудных и угольных шахт России, ближнего и дальнего зарубежья. Учитывая проблематику крепления и поддержания горных выработок на предприятиях Донского ГОКа, эксперты компании предложили внедрение активных, пассивных и комбинированных методов крепления горных выработок на участках развития опорного давления.

В данной статье представлены результаты обследований и наблюдений за разными видами крепи горных выработок во время проведения ОПИ на опытных участках длиной 30 м: участок № 1 БДШ-9 гор. -175 м; участок № 2 ДШ-1 гор. -175 м; участок № 3 РО-81 гор. ±0 м; участок № 4 ШС-3 гор. ±0 м. В свою очередь, закрепляемые выработки БДШ-9 и ДШ -1 были поделены на участки по 15 м с разными видами крепи.

Геотехническая оценка опытных участков

В процессе проходческих работ производилась геотехническая оценка опытных участков, включающая определение рейтинга массива горных пород по RMR-Бенявского, Q-индекса Бартона, показателя нарушенности массива трещинами — RQD, прочность породы на одноосное сжатие — UCS, категорию устойчивости массива, визуальное обследование состояния опытных участков.

Измерения прочности горных пород на одноосное сжатие (UCS) выполнялось экспресс-методом (ударного импульса) с помощью электронного склерометра «ОНИКС-2.5», а также путём отбора проб и испытания их характеристик на приборе сосредоточенного нагружения ПСН-0.16.10. Также проводилось визуальное обследование состояния опытных участков. Результаты измерений приведены в таблице 1.

Во время проходческих работ на опытных участках закрепляемых выработок при обнажении поверхностей наблюдались негативные проявления, снижающие устойчивость приконтурного массива и осложняющие ведение работ по креплению:

• водоприток в виде капежа;
• локальные заколообразования, осыпания, сползания по естественным поверхностям и поверхностям ослабления от воздействия ведения БВР и горных работ.

Меры борьбы с негативными проявлениями и профилактические работы выполнялись в соответствии с предусмотренными рекомендациями и проектными решениями, включающими:

• бурение дренажных скважин;
• стабилизацию массива опережающей и анкерной крепью;
• корректировку паспорта БВР.

Инструментальный контроль приконтурного массива в горных выработках на опытных участках

Первичная оценка состояния приконтурного массива горных выработок на опытных участках на наличие зон расслоений и трещиноватости производилась методом видеоэндоскопии. В кровле выработок были пробурены смотровые скважины, изучение поверхности которых позволило оценить структуру массива в приконтурных зонах.

По данным видеоэндоскопического обследования поверхностей смотровых скважин были установлены разноориентированные трещины, каверны, расслоения с минерализованными замещениями и без них, сдвижения и смятия пород, контакты разного типа пород.

Видеоэндоскопическое обследование поверхности шпуров позволило достоверно оценить состояние пород приконтурного массива для последующего принятия решения о закреплении опытных участков выработок анкерной и комбинированной крепями.

Оценка работоспособности крепи на опытных участках

В ходе опытно-промышленных испытаний для оценки работоспособности крепи в различных условиях при креплении опытных участков использовались комбинации конструкций анкерной и торкрет-бетонной крепи (см. таблицу 2).

Опытный участок № 1, БДШ-9 гор. -175 м

Было применено 2 варианта крепления.

Вариант № 1 (0-15 пог. м) — активная анкерная крепь глубокого заложения ВАУ4 (АК01-30ПН) с предварительным натяжением до 10 т и торкрет-бетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510; рис. 1.

Вариант № 2 (16–30 пог. м) — двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, неподатливых канатных анкеров глубокого заложения АК01-21Н(У) с полным заполнением шпура полимерной двухкомпонентной смолой (второй уровень) и торкрет-бетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510, рис. 2.

Также была внедрена и реализована зона постепенного перехода от одного вида крепи к другому на закрепляемом опытном участке выработки.

Опытный участок № 2, ДШ-1 гор. -175 м

В выработке ДШ-1 применены два варианта комбинированного крепления.

Вариант № 2 (0–15 пог. м.) — двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, неподатливых канатных анкеров глубокого заложения АК01-21Н(У) с полным заполнением шпура полимерной двухкомпонентной смолой (второй уровень), и торкрет-бетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510, рис. 3.

Вариант № 3 (16–30 м.п.) – активная анкерная крепь глубокого заложения ВАУ4 (АК01-30ПН) с предварительным натяжением до 10 т, анкерная крепь первого уровня АКМ20.01-АВ и торкрет-бетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510, рис. 4.

Опытный участок № 3, РО-81 гор. ±0 м

На опытном участке (0–30 пог. м) применён один вариант крепления № 1.

Вариант № 1 — двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, канатных анкеров глубокого заложения АК01-21Н(У) с полным заполнением шпура полимерной двухкомпонентной смолой, рис. 5.

Опытный участок № 4, ШС-3 гор. ±0 м

На опытном участке применён один вариант крепления — двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, канатных анкеров глубокого заложения ВАУ4 (АК01-30ПН) с предварительным натяжением до 10 т и ампульным закреплением, рис. 6.

Оперативный контроль и наблюдение за интенсивностью смещений и расслоений пород кровли опытных участков производились глубинными реперами РГ3. Показания смещений кровли установленных глубинных реперных станции находились в зелёных зонах измерительных шкал, что свидетельствовало об отсутствии критических деформаций в кровле выработок опытных участков. Величины смещений находились в интервале 4÷20 мм.

Заключение

На основании результатов опытно-промышленных испытаний различных вариантов крепления горных выработок в условиях ШДНК-1 на горизонтах -175 м и ±0 м установлено следующее.

В условиях горизонта -175 м:

• при креплении подготовительных выработок (пройденных как по вмещающим породам, так и по рудному телу) варианты крепления №№ 1, 2 и 3 работоспособны;
• при креплении очистных выработок (технология торцевого выпуска) вариант № 2 работоспособен;
• при креплении очистных выработок (технология торцевого выпуска) вариант № 1 ограниченно работоспособен (требуется увеличение плотности установки анкеров);
• для повышения работоспособности крепи в условиях очистных работ рекомендуется оптимизация параметров крепления боков (увеличение количества анкеров, усиление поверхностной крепи);
• для снижения трещинообразования торкрет-бетона, повышения прочности и долговечности, продолжения обеспечения опоры после образования трещин, улучшения сцепления и снижения вероятности отслоения рекомендуется его дополнительное фиброармирование.
  Таким образом, применение комбинированных и активных крепей на основе анкерного крепления и торкрет-бетона возможно в условиях гор. -175 м, в т. ч. в условиях ведения очистных работ системой разработки с торцевым выпуском руды.

В условиях горизонта ±0 м:

• при креплении подготовительных выработок (пройденных по рудному телу) вне влияния очистных работ варианты крепи № 1 и № 2 работоспособны;
• при креплении подготовительных выработок (пройденных по рудному телу) в зоне влияния очистных работ (система разработки с самообрушением) варианты № 1 и № 2 ограниченно работоспособны (отмечаются повышенные деформации и повреждения элементов крепи).

Учитывая состояние крепи и контура горной выработки ШС-3, проявления неустойчивости вмещающего массива при её проведении в зоне влияния очистных работ, а также тенденцию развития деформаций, можно заключить, что вариант № 2 анкерного крепления не обеспечивает необходимого уровня устойчивости контура очистной выработки.

Проведены и закреплены два участка выработок на горизонте сечением 8,33 м2 двумя видами (типами) крепления (с предварительным натяжением или заполнением массива полимерными смолами). Результат выполненных работ на горизонте ±0 показал, что требуется доработка схем крепления до оптимального варианта с учётом факторов влияния добычных (очистных) работ.

Для оценки возможности применения активных и комбинированных крепей (на основе анкерной) для поддержания выработок (очистных и в зоне влияния очистных работ) в условиях гор. ±0 м требуется корректировка предложенных схем крепления и технологии ведения проходческих работ с последующей наработкой опытных научно-технических данных.

Текст: В. Н. Голавинский, заместитель генерального директора по перспективному развитию ООО НПО «РАНК»; А. Ю. Ломакин, главный инженер ООО «АМК ШСУ»;
Вячеслав Карасёв, канд. техн. наук, доцент, ведущий специалист по инновационному развитию ООО НИЦ-ИПГП «РАНК».

ООО «РАНК 2»

650000, Кемерово, пр. Советский, д. 7

Отдел сопровождения продаж:

rank42.ru
info@rank42.ru
kom.rank2@gmail.com
+7 (3842) 75-79-57