CC BY
43
--------------------------------------- © А.В. Борисов, Ю.Н. Долоткин, А.И.
Вовк, 2004
УДК 622.283.76
А.В. Борисов, Ю.Н. Долоткин, А.И. Вовк
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАБОТ ПО ПРОВЕДЕНИЮ И КРЕПЛЕНИЮ МОНТАЖНЫХ КАМЕР
Семинар № 10
Одним из условий стабильной работы горного предприятия является своевременное воспроизводство фронта очистных работ для обеспечения запланированного уровня угледобычи. В настоящее время отработку запасов в Воркутском районе Печорского бассейна ведут 6 шахт ОАО «Воркутауголь» и ОАО «Шахта «Воргашорская», обеспечивая суммарную добычу в объеме 12,0-12,9 млн т угля в год, из которых на долю ОАО «Воркутауголь» приходится 8,5-8,9 млн т или порядка 70 % от общей добычи. Указанный объем добычи достигается работой 22-24 лав с суммарной среднедействующей длиной линии очистных забоев 4270-4380 м.
Анализ состояния горно-подготовительных работ за последние 3 года (1999-2001 гг.) показал, что среднегодовой объем проведения горных выработок на 7 шахтах составляет от 35,2 до 38,0 км, в том числе вскрывающих и подготавливающих - 30,7-33,3 км. Подготовка запасов к отработке ведется по 6 пластам Вор-кутского месторождения и пласту Мощному Воргашорского месторождения. Объем проводимых вскрывающих и подготовительных выработок на шахтах ОАО «Воркутауголь» ежегодно составляет 22,8-24,9 км или 73-75 % от общего количества в регионе.
Анализируя и обобщая опыт проведения горных выработок было установлено, что при проходке, в частности, монтажных камер в различных горно-геологических условиях возник ряд проблем, связанных с обеспечением устойчивости кровли при больших площадях ее обнажения, своевременной и качественной установки рамной крепи, исключающей случаи вывалообразований и завалов выработки. В большей степени указанные проблемы проявлялись в выработках шириной 5,5-6,5 м, при этом скорость проведения монтажных камер снижалась до 25-30 м/мес, что, в свою очередь, приводило к срыву запланированных сроков
ввода новых лав в эксплуатацию, потере добычи и экономическому ущербу. Например, задержка по указанной причине ввода в эксплуатацию лавы 832-ю пласта Четвертого на шахте «Воркутинская» на 4 месяца привела к невыполнению плана по добыче на 109 тыс. тик снижению объема реализации продукции на 130,8 млн. руб. Аналогичная ситуация была отмечена при вводе в работу лавы 1012-ю по пласту Тройному на шахте «Северная» - срыв сроков по пуску лавы на 2 месяца в 2002 г. привел к потере добычи 72,5 тыс. т угля.
Для обеспечения достигнутых объемов добычи 12,5-13,0 млн. тонн в год запланированным числом очистных забоев на шахтах ОАО «Воркутауголь» ежегодно проходится 7-9 монтажных камер суммарной протяженностью 1750-1980 м, а на ОАО «Шахта «Воргашорская» - 2-3 камеры длиной 360-570 м.
К анализу по оценке состояния горноподготовительных работ принят опыт проходки 22 монтажных камер по 7 пластам с глубиной заложения выработок от 270 до 1010 м за период с 1999 по 2001 г.
Во всех анализируемых случаях проведение монтажных камер осуществлялось проходческим комбайнов ГПКС различных модификаций с последующей транспортировкой отбитой горной массы скребковыми конвейерами типа СР-70, СР-70М, СП-202 (17 забоев или 77% от общего количества) или с использованием промежуточного ленточного перегружателя ППЛ-1 и скребкового СР-70 или ленточных 1Л-80 конвейеров (5 забоев).
Монтажные камеры проводились, в основном, трапециевидным сечением площадью в проходке от 10,4 до 19,5 м2 При этом необходимо отметить, что 64 % выработок имели сечение свыше 15 м2. На стадии опытнопромышленных испытаний две монтажные камеры имели прямоугольную форму сечения площадью 10,4 и 15,5 м2, закрепленные стале-
полимерной анкерной крепью. Для крепления остальных 20 монтажных камер использовались рамные смешанная трапециевидная крепь КСТ (14 забоев), металлические крепи МТПШ, КМТ (5 забоев) и в одном случае - деревянная крепь НДО. В зависимости от горногеологических условий плотность установки рамной крепи составляла 1,5-3,0 р/м, при анкерной крепи - в основном 1 ряд/м.
Для предупреждения обрушений пород в межрамном пространстве по кровле укладывалась, в основном, металлическая решетчатая затяжка ЗРМ, в отдельных случаях - деревянная затяжка. При проведении 14 монтажных камер затяжка боков не производилась.
Для повышения несущей способности рамной крепи в 17 выработках с отставанием от забоя на 12-20 м дополнительно устанавливались усиливающие деревянные стойки в 1 или 2 ряда (3 монтажные камеры на шах»те «Вор-кутинская»). В 9 монтажных камерах стойки усиления возводились под каждую раму основной крепи, а в остальных 8 - с уменьшенной в 1,5-2 раза плотностью по отношению к плотности установки основной крепи. В 5 монтажных камерах дополнительного усиления не производилось.
К особенностям размеров сечений монтажных камер необходимо отнести увеличенную их ширину по сравнению с линейными подготовительными выработками. Например, при отработке пласта Четвертого механизированными комплексами 2КМ-138, КМТ проектная ширина монтажных камер в проходке изменялась от 6,15 м до 7,0 м (тах), а для монтажа комплексов 20КП-70, 3KM-138, 2КМ700/800 по пласту Тройному - от 5,65 м до 6,25 м. Результаты шахтных замеров, проведенных в отдельных забоях показали, что фактическая ширина выработок, как правило, на 0,2-0,4 м превышает проектную.
С учетом накопленного на шахтах опыта по проведению выработок в раз»личных горногеологических условиях, а также прочностных характеристик и устойчивости пород непосредственной кровли 13 монтажных камер из общего числа обследованных проводились в одну заходку шириной, равной ширине выработки, а глубиной - не более двух шагов установки крепи. При этом площадь обнажения пород кровли в заходках составляла в основном 5,56,4 м , а в отдельных случаях достигала 8,3-9,5 м2. При указанных величинах площади обнажения кровли в определенных горно-
геологических условиях удавалось своевременно и качественно установить рамную крепь и избежать вывалообразований при устойчивых породах. При наличии в кровле тонкослоистых относительно слабых пород (Яс = 2445 МПа) суммарной мощностью до 4-6 м, а так»же при проведении монтажных камер по подработанному пласту Тройному
не»однократно отмечались случаи интенсивных вывалов пород из кровли и даже завалы выработок. Так, например, при проведении монтажных камер 532-ю «бис» и 922-ю «бис» по пласту Чевертому на шахте «Воркутинская» практически постоянно в процессе проходки наблюдались отслоения пород из кровли на высоту 0,4-0,6 м выше контура выработки, а также происходили периодические вывалы до 1,5-2,0 м. При этом проектные площади обнажений кровли при за»ходках составляли, соответственно 6,4 и 8,3 м2.
Проведение монтажных камер 212-ю на шахте «Комсомольская», 332-ю на шахте «Воркутинская» и 912-ю на шахте «Северная» по подработанному пласту Тройному сопровождалось вывалообразованиями пород кровли на высоту до 1,4-2,0 м, а в отдельных случаях до 3,5 м с обрушением угля из боков выработки. По указанным выработкам площадь обнажений кровли при заходках составляла 5,4-5,8 м2
При проходке 7 монтажных камер использовалась технология проведения выработки двумя заходками, причем ширина первой за-ходки составляла 3,2-4,5 м или 0,52-0,6 от ширины монтажной камеры. В этом случае площади обнажения кровли варьировали в пределах от 3,5 до 4,6 м2, что способствовало, как показала практика, лучшей ее устойчивости и повышению безопасности работ в забое.
В зависимости от принятой технологии и паспорта крепления скорости проведения монтажных камер с рамной крепью при устойчивой работе проходческого участка по пласту Тройному составили 58-92 м/мес при усредненном значении 74 м/мес, по пласту Четвертому - 50-70 м/мес (в среднем 61 м/мес), по пластам 114 и ц - 60-98 м/мес (в среднем 70 м/мес), по пласту Мощному (Воргашорское месторождение) - 75-90 м/мес. При проведении монтажных камер с анкерной крепью по пласту Четвертому (123-ю на шахте «Северная» и 834го на шахте «Заполярная») в условиях стабильной работы усредненная скорость проходки составила 70 м/мес или, примерно, на 15Уо выше
аналогичного показателя при проходке выработок с рамной крепью.
Существенным экономическим показателем, характеризующим эффективность горноподготовительных работ, является стоимость проведения 1 м выработки, максимальная составляющая которой приходится на элемент материалы».
С учетом сложившихся в ОАО «Воркутауголь» стоимостных параметров и фактического расхода материалов на крепление монтажных камер установлено, что затраты на материалы в общей стоимости проведения и крепления 1 м выработки рамной крепью МТПШ, например, по пласту Тройному составляют 6742-9549 рублей или 8145 рублей в среднем, а по пласту Четвертому - 5692-10192 рубля при среднем значении 8275 рублей. При использовании смешанной рамной крепи КСТ (деревянные стойки, металлический верхняк) уменьшается расход спецпрофиля СВП-27, что приводит к снижению затрат на материалы до 4284-5602 руб/м (в среднем 4917 руб/м).
Для сравнения объем затрат на материалы при опытно-экспериментальном креплении монтажных камер сталеполимерными анкерами составил в среднем 2137 руб/м или в 3,9 раза меньше аналогичной статьи расходов при применении рамной крепи МТПШ в условиях пласта Четвертого. Необходимо также отметить, что материалоемкость сталеполимерного анкерного крепления не превышала 120 кг/м выработки или в 6,5-9 раз меньше рам»ной крепи, что привело к существенному снижению затрат на транспортировку и трудоемкости работ по доставке элементов крепи в забой.
На основании выполненного анализа работ по проведению и креплению монтажных камер в различных горно-геологических условиях на шахтах ОАО «Воркутауголь» и ОАО «Шахта
«Воргашорская» можно сделать следующие выводы.
1. При проведении монтажных камер в осложненных горно-геологических условиях возникают определенные трудности, связанные с обеспечением устойчивости пород кровли в выработках, качественного крепления и безопасности работ. В максимальной степени эти трудности проявляются при проведении выработок по подработанному пласту Тройному, а также при залегании в кровле слабых тонкослоистых пород суммарной мощностью до 4-6 м.
2. Применяемые рамные крепи устанавливаются, как правило, без контакта с породами кровли, с отсутствием необходимого подпорного воздействия на них, что приводит на первоначальном этапе к расслоению пород кровли и возможности их последующего обрушения.
3. При выборе технологии проведения выработки и параметров ее крепления не в полной мере учитываются физико-механические свойства и текстурные особенности строения пород кровли, что в определенных условиях приводит к преждевременному их расслоению и обрушению еще на стадии формирования за-ходки.
4. Высокие трудоемкость и материальные затраты при креплении монтажных камер рамными металлическими крепями вызывают необходимость широкого применения экономически более эффективных видов крепи, в том числе сталеполимерных анкеров.
5. Для эффективного применения сталеполимерной анкерной крепи необходимо разработать научно-обоснованные технологические параметры и схемы ее установки на основе изучения процессов расслоения и устойчивости пород кровли при их обнажении с учетом временного фактора.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------------
Борисов А.В. - зам. технического директора по горным работам ОАО «Воркутауголь».
Долоткин Ю.Н. - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела филиала СПГГИ (ТУ) Воркутинский горный институт.
ВовкА.И. - главный инженер шахты «Северная» ОАО «Воркутауголь».
