Значение надежного прогнозирования ожидаемых проявлений горного давления для опытно-конструкторских работ в области крепления подготовленных выработок

18.03.2020

При исследованиях распределения горного давления было обнаружено, что в некоторых выработках вследствие влияния краевых частей и целиков по соседним пластам давление соответствует глубине в несколько тысяч метров. При дальнейшем углублении горных работ необходимо стремиться к тому, чтобы выработки были расположены вне зон повышенного давления. Было бы неблагоразумно предусматривать для штреков, расположенных на глубине 1500 м, крепь, которая должна воспринимать прирост давления, соответствующий глубине 6000 м, если имеется возможность за счет правильного проектирования очистных работ на вышележащих пластах избежать образования зон повышенного давления на нижних горизонтах. Проектирование очистных работ должно вестись по целым блокам шахтного поля, а не по отдельным пластам. Бессмысленно рассчитывать только на крепи с высокой несущей способностью, поскольку имеются возможности уменьшить действующие на выемочные штреки нагрузки и обойтись применением крепи с небольшим сопротивлением. В случае невозможности расположения штреков в зонах пониженного или нормального давления необходимо предусматривать усиление крепи подготовительных выработках в пределах повышенного давления.

Реакцию породного массива на повышенное горное давление можно определить в каждом конкретном случае только путем шахтных наблюдений и измерений. Если соответствующие характеристики известны для какого-то пласта, то проектирование очистных работ на соседних участках выемочного поля можно вести на их основе с учетом расчетного давления.

С помощью расчетного горного давления и результатов производственных наблюдений за состоянием горных выработок можно проектировать управление породным массивом. Использование результатов наблюдений и измерений, выполненных на одном участке шахтного поля, при проектировании очистных работ на другом участке всегда связано с определенной ненадежностью. Поэтому прогноз проявлений горного давления всегда является вероятностным. Степень достижимой надежности прогнозных данных имеет особое значение для дальнейшего совершенствования штрековой крепи.

Крепей различных типов для подготовительных выработок становится все больше: от достаточно простых и дешевых, рассчитанных на небольшие нагрузки, до дорогостоящих, для установки которых требуется квалифицированный персонал. Ввиду большого количества требуемых для них материалов последние должны быть своевременно включены в соответствующие проекты, заказаны, изготовлены и поставлены на шахты. При этом экономические соображения и многообразие горно-геологических и эксплуатационных факторов вынуждают отказываться от выбора наиболее дорогих крепей, которые к тому же отнюдь не всегда являются наиболее эффективными. Выбранная крепь должна быть оптимально приспособлена к конкретным условиям. Крепь должна удовлетворять условиям эксплуатации, однако она не должна быть дороже той, которая требуется для заданного срока службы выработки и допустимой степени деформирования.

Однако поскольку любые прогнозы содержат известную долю вероятности, правильность прогнозных данных следует контролировать при проведении выработки простыми средствами, чтобы вовремя обнаружить отклонения и при необходимости принять меры к упрочнению пород или усилению крепи. Чем меньше достоверность прогнозных данных, тем чаще становятся необходимыми трудоемкие дополнительные мероприятия. В этом случае основным направлением дальнейших исследований должна быть разработка подобных дополнительных мероприятий. При высокой достоверности и надежности прогноза, наоборот, можно заранее установить, где следует предусматривать простую крепь, а где — более сложную и дорогую. В этом случае основным направлением дальнейших разработок должно быть создание дифференцированных типов крепей. Таким образом, степень достижимой надежности прогнозов в области ожидаемых проявлений горного давления влияет на направление опытно-конструкторских работ по созданию новых типов крепей.

В качестве дополнительных могут быть предусмотрены, например, следующие мероприятия. Пространство за арочными рамами подлежит плотному заполнению (устройства для механизации указанного процесса уже разработаны). Благодаря этому предупреждается расслоение пород в боках выработки и повышается собственная несущая способность приконтурного массива. Кроме того, увеличивается и несущая способность самих рам арочной крепи. Можно также анкеровать породы кровли с таким расчетом, чтобы имелась возможность удалять на непродолжительное время стойки арочных рам со стороны лавы без нарушения кровли штрека. После прохода лавы возводят механизированным способом жесткую (например, из ангидрита) околоштрековую полосу. В отдельных случаях породы кровли пласта требуется упрочнять еще перед лавой во избежание образования вывалов на сопряжении ее со штреком. Подобные дополнительные мероприятия могут проводиться отдельно или совместно.

Хотя все работы, включая установку арочных рам, могут быть частично механизированы, дополнительные мероприятия осложняют нормальный производственный ритм. При этом их эффективность зависит от тщательности выполнения работ. Чем в большей степени внедрены средства механизации работ по креплению, тем большие осложнения вносят дополнительные мероприятия. Поэтому высокая надежность прогноза проявлений горного давления является необходимой предпосылкой для создания как оптимальных с точки зрения механики горных пород и экономичных видов крепей, так и средств механизации работ по креплению. Понятие надежности распространяется, во-первых, на прогноз геомеханических условий, и, во-вторых, на технические и технологические средства и способы управления горным давлением.

Существенной причиной значительных различий в проявлениях горного давления являются различные отступления от проектов горных работ. Скопления воды на почве сводят на нет все усилия по улучшению состояния выработки. То же относится и к пустотам за крепью, и к недостаточной кинематической связи в элементах податливости арочных рам. Понятие надежности относится, таким образом, и к исключению возможности ошибок при выполнении работ по креплению. Повышение надежности в этом смысле неизбежно потребуется при дальнейшем увеличении глубины горных работ, где придется встретиться с более интенсивными проявлениями горного давления.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна