CC BY
26
УДК. 622.831
К ВОПРОСУ ОХРАНЫ СОПРЯЖЕНИЯ СКИПОВОГО СТВОЛА С ДОЗАТОРНОЙ КАМЕРОЙ ОТ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ НА РУДНИКЕ «ИНТЕРНАЦИОНАЛЬНЫЙ»
С.А. Куимов, РМПИ-02М, ГНФ
Науч. рук. - д-р техн. наук, доцент В.А. Соловьёв Пермский государственный технический университет, г. Пермь, Россия
Данная работа посвящена разработке технических мероприятий, направленных на предотвращение дальнейших нежелательных деформаций сопряжения скипового ствола с дозаторной камерой на руднике «Интернациональный» АК «АЛРОСА».
Крупнейшая в мире алмазодобывающая компания «АЛРОСА» переходит на подземный способ добычи кимберлитовых руд. В настоящее время она ведет добычу кимберлитовых руд подземным способом на единственном в Российской Федерации подземном руднике «Интернациональный». Ведется строительство подземного рудника «Мир».
Одной из основных и наиболее важных проблем добычи алмазов, связанных с подземным способом разработки кимберлитовых месторождений, является проблема обеспечения устойчивости вертикальных стволов и особенно их сопряжений с горизонтальными выработками и камерами загрузочных устройств, располагаемых в солевых породах.
В эксплуатационном отношении стволы шахт относятся к долговременным и главным сооружениям в комплексе горных выработок, обеспечивающим связь всех подземных выработок с поверхностью. Поэтому к ним предъявляются повышенные требования по устойчивости стволов в процессе их эксплуатации [1]. Стволы первыми из всего комплекса капитальных выработок испытывают отрицательное влияние высокого горного давления. Основными причинами потери устойчивости стволов являются:
♦ высокий уровень горного давления на большой глубине;
♦ несоответствие выбранного типа крепи горно-геологическим условиям;
♦ неравномерность давления пород на крепь.
В процессе 10 лет эксплуатации стволов на руднике «Интернациональный» и подходящих выработок отмечено интенсивное разрушение монолитной железобетонной крепи. Особенно большую проблему представляет опасность разрушения сопряжения скипового ствола с дозаторной камерой на глубине 801 м.
Задачей данных исследований является разработка мер по предотвращению дальнейшей деформации сопряжения ствола с дозаторной камерой на руднике «Интернациональный».
Закономерности формирования нагрузки на крепь ствола наиболее полно и достоверно можно установить в результате инструментальных наблюдений за смещением контура горных выработок. Для измерения конвергенции и смещения породного массива горных пород, окружающих горные выработки, используют реперные станции.
Контурные реперные станции состоят из пары реперов, забиваемых при их установке в деревянные пробки, располагаемые в шпурах глубиной около 250-300 мм. Измерения конвергенции породного контура и смещения породного массива производят с использованием рулетки ВНИМИ, оснащенной нониусом. Периодичность измерений 3-4 раза в год.
В работе [2] профессора С.А. Константиновой приводятся результаты инструментальных наблюдений за конвергенцией контура стенок дозаторной камеры скипового ствола на руднике «Интернациональный», которая составляет 17,5 мм/год, что говорит о необходимости принятия мер по предотвращению опасных деформационных процессов, которые неизбежно приведут к необходимости остановки скипового ствола и, соответственно, рудника на капитальный ремонт. Необходимо срочно предпринять профилактические меры по предотвращению дальнейшей деформации сопряжения ствола с дозаторной камерой.
Для прекращения дальнейшей деформации сопряжения ствола с дозаторной камерой в прежней работе предлагалось пробурить вокруг них систему разгрузочных скважин. Скважины должны были буриться в пределах 7 м от ствола [3]. Были определены параметры системы деформационных скважин исходя из скорости смещения боковых пород,
оставшегося срока службы рудника (25 лет), диаметра скважин (250 мм), их количества.
Однако дальнейшая проработка данного вопроса путем решения плоской математической задачи методом конечных элементов (авт. С.А. Чернопазов) показала крайнюю неэффективность данного технического решения. Система скважин не позволит предотвратить дальнейшие деформации сопряжения скипового ствола с дозаторной камерой. В то же время С.А. Чернопазовым был просчитан вариант с использованием метода щелевой разгрузки сопряжения. По данным расчетам эффективность щелевой разгрузки в разы превышает предложенный ранее вариант. Максимальный разгружающий эффект возникает при устройстве щели по всей длине (Ь = 11,5 м) дозаторной камеры на расстоянии 6 м от контура выработки. Проектная ширина щели - 300 мм.
Основная проблема- отсутствие технических решений, позволяющих осуществить щелевую разгрузку узла сопряжения скипового ствола с дозаторной камерой. Предлагаются следующие альтернативные технические решения. С вышерасположенного горизонта под углом 7° комбайном ПК-9Р вокруг скипового ствола непосредственно до уровня конвейерного штрека проходится спиральная выработка (рис. 1). Второй вариант заключается в разгрузке узла сопряжения системой сближенных скважин. Скважины диаметром 0,3-0,8 м бурятся из пройденной вокруг ствола спиральной выработки. Скважины бурят с боковым наложением, тем самым постепенно формируя деформационную разгрузочную щель (рис. 2). Для обеспечения возможности образования непрерывной щели бурение производят с использованием направляющего устройства (рис. 3).
В результате произведенных расчетов, выполненных д. т. н. С.А. Чернопазовым, было установлено, что разгрузка узла сопряжения скипового ствола с дозаторной камерой системой разгрузочных скважин не позволит предотвратить отрицательное влияние высокого горного давления. Вариант, разгрузка сопряжения спиралевидной выработкой, также не позволит устранить существующую проблему. Единственным эффективным вариантом является устройство с трех сторон от сопряжения разгрузочной щели по всей высоте дозаторной камеры на расстоянии 6 м от ствола. При применении метода разгрузки сопряжения ствола с дозаторной камерой обеспечивается практически полное прекращение смещения пород в сторону сопряжения. Использование наклонной выработки вокруг ствола, проходческого
комбайна ПК-9Р и бурения скважин станками В8Ь-800 с использованием направляющего кондуктора позволит образовать щель необходимых параметров. Данное техническое решение направлено в Мир-нинский ГОК для принятия окончательного решения по охране сопряжения от разрушения горным давлением.
Рис. 1. Разгрузка узла сопряжения спиралевидной выработкой
Рис. 2. Разгрузка узла сопряжения системой сближенных скважин
Рис. 3. Конструкция направляющего устройства
Список литературы
1. Геомеханические аспекты устойчивости горных выработок на калийном руднике «Пийло» / Б.Г. Тарасов [и др.] // Шахтное строительство. - 1989. - № 8.
2. Константинова С.А. Результаты натурных наблюдений за смещением пород в окрестности капитальных выработок / С.А. Константинова, В.А. Соловьев, A.C. Кульминский // Известия вузов. Горный журнал. - 2005. - № 4.
3. Парфенов А.П. О сооружении околоствольных выработок на рудниках Калуш-Голынского месторождения калийных солей / А.П. Парфенов, П.Г. Гаркушин // Шахтное строительство. - 1982. -№3.
