CC BY
38
35-
30-
25-
2,0-
и
8.
I
1992 1994
1 -Изменение объема карьерных вод.
1996 1998 2000 2002
Потери аммиачной селитры.
Динамика потерь аммиачной селитры из заряда ВВ в карьерных водопритоках ХК “Кузбассразрезуголь "
ной из скважинных зарядов ВВ (рисунок), вносит в загрязнение карьерных вод около 0,1 мг/л азотистых соединений.
Выводы.
1. На основании проведенных исследований установлено,
что потери до 3,4 тыс. т /год аммиачно-селитренных ВВ при растворении в обводненных условиях разрезов оказывают влияние на загрязнение подземных вод азотистыми соединениями.
2. Для снижения контакта подземных вод со скважинными зарядами ВВ необходимо в массивах с притоками до 250- 300 л/ч и со скоростями фильтрации до 0,45 м/сутки применять, например, предварительное осушение скважин смесью сжатого воздуха с пенообразующим веществом, обеспечивающим впоследствии гидрофобизацию заряда ВВ.
3. Для предотвращения потерь воды, извлекаемой из скважин при их осушении, и в целях рационального использования водных ресурсов, необходимо из этой воды готовить пеногелевую забойку, которая, как известно, позволяет снизить концентрацию вредных примесей пылегазового облака более чем на половину.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Буровзрывные работы на угольных разрезах / Под ред. Н.Я.Репина - М.: Недра, 1987. 254 с.
2. Репин Н.Я., Волобуев В.К., Белое В.И. Эффективность взрывных работ в обводненных породах разрезов Кузбасса // Обзор ЦНИЭИуголь, - М., 1979.
3. Паначев И.А., Бирюков А.В. Оценка обводненности вскрышных пород угольных разрезов//Горный журнал. Изв.вузов № 8, 1990. С. 36-37.
4. МецЮ.С. Взрывные работы в сложных гидрогеологических условиях. - К.: Техшка, 1979. 109 с.
5. Справочник по осушению горных пород / Под редакцией И.К. Станченко. - М.: Недра, 1984. 572с.
6. Катаное И.Б. и др., указанные в описании. А.С. № 836995 «Гриф Т» Лабораторная установка для определения характеристик гидроизолированных зарядов взрывчатых веществ.
7. Волобуев В.К.,Катанов И.Б., Матренин В.А. Результаты испытаний осушающей установки МО -1
// Уголь, 1979. №6. С. 40-41. .
□ Автор статьи:
Катанов Игорь Борисович
- канд.техн.наук, доц. каф. открытых горных работ
УДК 622.831: 622.016
А.Г. Шендрыгин
ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОХРАНЫ И КРЕПЛЕНИЯ КАМЕР, СООРУЖАЕМЫХ ВНУТРИ ВЫЕМОЧНЫХ ПОЛЕЙ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
На шахтах Кузбасса постоянно возрастают объемы проведения камер для перегрузки угля на ленточные конвейеры в уклонах и бремсбергах, подъемных машин, водоотлива, электроподстанций и других внутри выемочных полей. Так,
за 1998-2001 г.г. проведено около 50 камер, из них подавляющее большинство составляют камеры приводных станций высокопроизводительных ленточных конвейеров и водоотлива. Длина камер в основном 8-70 м, площадь сечения в проходке 25-
70 м2, ширина 6-18 м, высота 46 м. Камеры сооружают и эксплуатируется вне зоны и в зоне влияния очистных работ.
Камеры проводят в зависимости от площади сечения и геометрических параметров сплошным забоем, уступным
А.Г. Шендрыгин
18
забоем по высоте камеры, уступным забоем по ширине камеры, двумя слоями в нисходящем порядке и передовой выработкой с последующим ее расширением до проектных размеров камеры. Подавляющее большинство камер проводят с подрывкой пород кровли.
Пока геомеханически слабо обоснованы технология проведения, охраны и крепления камер, в особенности камер площадью сечения более 30 м2 и шириной свыше 9-10 м. Исходя из этого, автором проводились в последние 6 лет на шахтах бассейна исследования геомехани-ческих процессов в углепородных массивах в окрестности камер и устойчивости камер с типичными горно-
геологическими и горнотехническими условиями.
Выполненными натурными и лабораторными исследованиями установлено, что главными факторами, влияющими на геомеханические процессы в углепородных массивах вокруг камер внутри выемочных полей и на их устойчивость в течение всего времени эксплуатации, являются строение и прочность вмещающих пород, мощность пласта, площадь сечения, ширина, соотношение ширины и высоты и глубина расположения камеры, место размещения камеры и проведение ее во времени относительно примыкающих и соседних подготовительных и очистных выработок, ширина предохранительного целика от воздействия очистных работ, типа и плотности крепи.
Инженерно-геологические условия проведения и поддержания камер внутри выемочных полей на шахтах Кузбасса ха-растеризуются четырьмя группами условий: первая - очень благоприятные, вторая - благоприятные, третья - неблагоприятные, четвертая - очень неблагоприятные условия.
Основные признаки группы очень благоприятных условий -породы вокруг камер сложены однородными сухими песчани-
ками или алевролитами мощностью в кровле и в почве не менее ширины камеры, коэффициент текстурного ослабления пород кос > 0,9 и предел прочности их при сжатии асж > 70 МПа; группы благоприятных условий - вмещающие породы сухие песчаники, алевролиты или их переслаивания мощностью не менее ширины камеры, кос = 0,8, асж = 50-70 МПа; группы неблагоприятных условий - вмещающие породы разнотипны различной мощности, сухие и мокрые, кос = 0,4-0,5, &сж = 30-50 МПа; группы очень неблагоприятных условий -вмещающие породы разнотипны различной мощности, сильно трещиноватые, тонкослоистые, расстояние между поверхностями ослабления менее 0,2 м, асж < 30 МПа.
В камерах, проводимых в очень благоприятных условиях и не испытывающих влияния очистных работ, смещение кровли и почвы за срок их службы не превышает 40-50 мм, в камерах с благоприятными условиями - 60-70 мм, в камерах с неблагоприятными и очень неблагоприятными условиями смещение пород кровли и почвы составляет от 100 до 160 мм и зависит, главным образом, от ширины камеры, типа и плотности крепи. В камерах, проводимых в очень благоприятных и благоприятных условиях, процесс деформаций и смещений пород происходит, в основном, в течение 1-1,5 мес. после их обнажений, в камерах с неблагоприятными и очень неблагоприятными условиями -в течение 2,5-3 мес.
Величина и скорость смещений пород кровли посредине камеры, при прочих равных условиях, в 1,5-2 раза больше, чем со стороны боков, причем увеличение ширины камеры более 9-10 м и снижение прочности пород кровли приводит к резкому увеличению соотношения этих параметров.
При увеличении прочности пород кровли и почвы на сжа-
тие от 40 до 70 МПа, их смещение в камерах вне зоны влияния очистных работ снижается, при практически одинаковых других условиях, в 1,6-1,8 раза, при увеличении прочности пород от 80 до 110 МПа - в 1,1-1,2 раза.
Так, в камерах высотой 44,5 м и шириной 11-12 м на глубине 230-270 м вне зоны влияния очистных работ, при увеличении прочности вмещающих пород на сжатие от 45 до 75 МПа наблюдалось (в течение двух лет) уменьшение смещений пород кровли и почвы в среднем на 42 мм - от 96 до 54 мм, а в интервале увеличения прочности пород от 80 до 105 МПа - в среднем на 5 мм, от 50 до 45 мм.
В интервале глубины расположения камер от 100 до 500 м смещение пород кровли и почвы в них происходит, при прочих равных условиях, в 1,5-3 раз медленнее, чем рост глубины. Соотношение между этими показателями существенно уменьшается с увеличением прочности вмещающих.
Сооружение камер под приводные станции ленточных конвейеров и для других целей путем расширения ранее пройденных (обычно через 10-12 мес и больше) уклонов, бремсбергов и прочих выработок по пластам со слабыми и малоустойчивыми породами кровли (асж < 40 ^ 48 МПа, коэффициент кос < 0,4) сопряжено, в основном, с повышенными и опасными деформациями пород кровли и зачастую вывалами их на высоту до 0,8-1,2 м.
Аналогично происходит процесс деформаций пород кровли при сооружении камер вблизи сопряжений и пересечений ранее пройденных выработок. Наиболее сильно проявляются эти процессы при устройстве камеры на расстоянии менее 10-15 м от узла сопряжения выработок при ответвлении примыкающей выработки под углом менее 40-45°. На расстоянии более 20-25 м от узла сопряжения влияние сопрягаю-
щихся выработок на состояние камер не наблюдается.
В настоящее время из всего объема поддерживаемых камер внутри выемочных полей около 80 % закреплено металлической арочной и трапециевидной рамной крепью, 10 % - монолитной бетонной, 2 % - анкерной и 8 %
- другими видами крепи (металлическая рамная в сочетании со сталеполимерной, металличе-
ская рамная, замоноличенная бетоном).
Крепление камер рамной и монолитной бетонной крепью, в особенности при ширине их выше 7-8 м, высоты - 4 м сопряжено с большими расходами крепежных материалов и весьма трудоемко. В наибольшей мере это касается металлической рамной крепи. В камерах шири-
□ Автор статьи:
Шендрыгин Александр Григорьевич
- горный инженер-технолог, исполнительный директор ЗАО «Кокс»
ной более 6-7 м в сочетании с рамами почти повсеместно применяют усиливающие прогоны, балки двутавровые № 36, 40, швеллеры № 27, 30 и др. В последние годы отдельные камеры площадью сечения 24-26 м2 в благоприятных условиях успешно крепят сталеполимерными анкерами длиной 2,2-2,4 м. Со значительным эффектом используют частично сталеполимерные анкеры в сочетании с металлической рамной крепью. Однако вопросы крепления и поддержания анкерной крепью камер шириной более 6-7 м, обоснования и выбора их параметров требуют выполнения дальнейших исследований.
Результаты выполненных исследований могут быть использованы для повышения эф-
фективности охраны и устойчивости камер, проводимых внутри выемочных полей по угольным пластам в условиях шахт Кузбасса. Они показывают
возможность крепления камер, сооружаемых в очень благоприятных (группа условий I) и благоприятных (группа II) инженерно-геологических условиях, анкерной крепью вместо очень материалоемких металлических рамных и железобетонной крепей. Установленные закономерности геомеханических процессов во вмещающих углепородных массивах являются также исходной базой для оснований технологии и технологических схем сооружения камер внутри выемочных полей вне зоны и в зоне влияния очистных работ.
