Научная статья на тему 'ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СОЛЯНЫХ ПОРОДАХ РАЗНОЙ ПРОЧНОСТИ'

ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СОЛЯНЫХ ПОРОДАХ РАЗНОЙ ПРОЧНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
47
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
глубокозалегающее месторождение / калийно-магниевые соли / сложноструктурное строение / подземная геотехнология / крепление горных выработок / устойчивость / deep-lying deposit / potassium-magnesium salts / complex structure / underground geotechnology / fastening of mine workings / stability

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Рыльникова Марина Владимировна, Сахаров Евгений Михайлович, Есина Екатерина Николаевна

Обеспечение работоспособности крепи горных выработок, поддерживаемых в различных условиях освоения недр, является одной из наиболее важных и сложно решаемых проблем в горнодобывающей отрасли. Причиной низкой устойчивости подземных выработок является недостаточная несущая способность анкеров, особенно при длительном сроке их эксплуатации. Снижение во времени несущей способности анкерной крепи происходит в результате естественных процессов деформирования горных пород, снижения прочности и коррозии элементов крепи в агрессивных средах. При ослаблении несущей способности анкеров растут смещения породного контура выработок, возрастает количество и ширина раскрытия трещин в породах кровли, появляются локальные вывалы пород и местные завалы горных выработок. Показано, что выбор вида, конструкции и параметров анкерной крепи, обеспечивающей устойчивость глубокозалегающих подземных горных выработок в сложноструктурном, разнопрочном, разномодульном массиве слоистых вмещающих горных пород при сложной морфологии и наличии флексурных нарушений пласта сильвинита калийного месторождения, должен производиться дифференцированно с учетом геологического строения массива за контуром выработки, определяющего специфику нагружения элементов комплектующих по длине анкера.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Рыльникова Марина Владимировна, Сахаров Евгений Михайлович, Есина Екатерина Николаевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PERSPECTIVE FOR IMPROVING THE METHODS OF FIXING MINE WORKINGS IN SALT ROCKS OF DIFFERENT STRENGTH

Ensuring the operability of the support of mine workings supported in various conditions of subsurface development is one of the most important and difficult to solve problems in the mining industry. The reason for the low stability of underground workings is the insufficient bearing capacity of anchors, especially with a long service life. A decrease in the bearing capacity of the anchor support over time occurs as a result of natural processes of deformation of rocks, a decrease in strength and corrosion of the support elements in aggressive environments. With the weakening of the bearing capacity of the anchors, the displacements of the rock contour of the workings increase, the number and width of cracks in the roof rocks increases, local rock falls and local blockages of mine workings appear. It is shown that the choice of the type, structure and parameters of the anchor support that ensures the stability of deep-lying underground mine workings in a complex-structured, multi-strength, multimodular array of layered enclosing rocks with complex morphology and the presence of flexural disturbances of the silvinite formation of a potash deposit should be made differentially taking into account the geological structure of the array behind the contour of the workings, which determines the specifics of loading components along the length of the anchor.

Текст научной работы на тему «ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СОЛЯНЫХ ПОРОДАХ РАЗНОЙ ПРОЧНОСТИ»

12. Kirichenko Yu.V., Sarkisyan A.H. Excavator dumps on alluvial bases // Collection of scientific tr. I international conf. "Resource-producing, low-waste and environmental technologies of subsurface development". RUDN, 2002. pp. 269-270.

13. Experience and prospects of using hydraulic excavators for working out coal-saturated zones in Kuzbass sections / L.I. Kantovich, O.I. Litvin, A.A. Horeshok, E.A. Tyu-leneva // GIAB. 2019. No. 4. pp. 152-160. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-04-0-152-160.

УДК 622.2

ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПОСОБОВ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СОЛЯНЫХ ПОРОДАХ

РАЗНОЙ ПРОЧНОСТИ

М.В. Рыльникова, Е.М. Сахаров, Е.Н. Есина

Обеспечение работоспособности крепи горных выработок, поддерживаемых в различных условиях освоения недр, является одной из наиболее важных и сложно решаемых проблем в горнодобывающей отрасли. Причиной низкой устойчивости подземных выработок является недостаточная несущая способность анкеров, особенно при длительном сроке их эксплуатации. Снижение во времени несущей способности анкерной крепи происходит в результате естественных процессов деформирования горных пород, снижения прочности и коррозии элементов крепи в агрессивных средах. При ослаблении несущей способности анкеров растут смещения породного контура выработок, возрастает количество и ширина раскрытия трещин в породах кровли, появляются локальные вывалы пород и местные завалы горных выработок. Показано, что выбор вида, конструкции и параметров анкерной крепи, обеспечивающей устойчивость глубокозалегающих подземных горных выработок в сложноструктурном, разно-прочном, разномодульном массиве слоистых вмещающих горных пород при сложной морфологии и наличии флексурных нарушений пласта сильвинита калийного месторождения, должен производиться дифференцированно с учетом геологического строения массива за контуром выработки, определяющего специфику нагружения элементов комплектующих по длине анкера.

Ключевые слова: глубокозалегающее месторождение, калийно-магниевые соли, сложноструктурное строение, подземная геотехнология, крепление горных выработок, устойчивость.

Введение

Усложнение горно-геологических условий в связи с вовлечением в отработку участков со сложной морфологией, флексурными изменениями и проявлением опасных геодинамических проявлений горного давления ведет к необходимости постоянного совершенствования методов и способов поддержания горных выработок, а также улучшения качества материалов и роста эксплуатационной надежности конструкций применяемых крепей [1 - 4]. Для предотвращения аварийных ситуаций необходима гибкая система геомеханического контроля несущей способности с оценкой

несущей способности и состояния крепи подземных горных выработок, что позволяет учитывать локальные изменения условий разработки и оперативно принимать оптимальные инженерные решения по совершенствованию конструкции крепи и обоснованию параметров паспорта крепления горных выработок.

Систематизация видов и условии закрепления и применения анкерной

крепи в соляных породах

Сложные горногеологические, газо- и гидродинамические условия характерны для разработки Гремячинского месторождения калийных солей. По степени сложности геологического строения Гремячинское месторождение калийных солей отнесено к 1-й группе, что определяется выдержанным по площади распространением основного сильвинитового пласта, его слабой тектонической нарушенностью, умеренно высокой изменчивостью содержания полезных компонентов и вредных примесей [5 - 9]. В границах соленосной толщи калийная залежь плавно погружается в северо-восточном направлении с преобладанием волнистого и куполообразного строения пласта в центральной части шахтного поля. В границах проектируемой первоочередной добычи кровля пласта залегает между гор. -891 м и -1191 м, плавно погружаясь на флангах шахтного поля и образуя несколько сводовых поднятий в его центральной части.

Выполненный анализ состояния горных выработок и крепи, а также перспективных технических решений по поддержанию выработок в устойчивом состоянии на горнодобывающих предприятиях России и за рубежом показал, что в настоящее время наиболее технически оснащенным и эффективным способом обеспечения устойчивости выработок является анкерное крепление приконтурного массива горных пород с применением анкеров различного типа (рис. 1-4).

Рис. 1. Принципиальная схема конструкции клинощелевого анкера: 1 - клин, 2 - опорная шайба; 3 - стальной стержень анкера; 4 - прорезь в стержне; 5 - гайка

Рис. 2. Конструкция железобетонного анкера: 1 - стержень из арматурной стали; 2 - цементный раствор; 3 - хвостовик с проушиной для крепления сетки

Рис. 3. Фрикционный анкер: 1 - стержень анкера; 2 - опорная плита

Рис. 4. Конструкция анкерной полимерной крепи: 1 - композиционная трубка; 2 - армополимерная муфта с наружной трапециидальной резьбой; 3 - армополимерная полусферическая гайка; 4 - полимерная опорная плитка; 5 - шпур; 6 - полимерный состав для закрепления анкера в шпуре

Обобщение применяемых видов анкерной крепи [10-11] показало, что основное отличие состоит в месте и способе закрепления анкеров: в призабойной части шпура или скважины (точечное закрепление) с помощью различных механических замков, либо по всей длине или по значительной части скважины (сплошное закрепление) химическими составами на основе синтетических смол, цементных (песчано-цементных) растворов, а также фрикционное закрепление упругого самозакрепляющегося анкера в массиве горных пород. Фрикционный способ закрепления анкеров обеспечивает рост интенсивности проходки выработок, снижение трудоемкости крепления, улучшение условий безопасности работ за счет набора несущей способности крепи непосредственно сразу после установки анкера.

В качестве факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики и несущую способность анкерной крепи, выделены и оценены:

- горно-геологические условия закрепляемых пород;

- глубина заложения анкера;

- диаметр шпура в соотношении с диаметром стержня и способом установки;

- материал стержня и состав его защитного покрытия;

- обеспечение контроля за режимом работы анкерной крепи горных выработок с проведением соответствующих испытаний в реальных условиях их возведения и эксплуатации;

- выбор параметров крепления в зависимости от горногеологических условий;

- принцип необходимости и достаточности несущей способности

крепи;

- достижение оптимальных и устойчивых эксплуатационных характеристик выбранного вида крепи и параметров паспорта крепления.

Эти факторы учтены при определении категории устойчивости пород в зависимости от предельно допустимых деформаций обнажений: устойчивые, средней устойчивости, неустойчивые, весьма неустойчивые.

Выбор способов охраны и крепления горных выработок при разработке Гремячинского месторождения должен производиться с учетом указанных категорий устойчивости пород и структурного строения пород в крове, почве и стенках выработок.

В кровле выработок встречаются прослои каменной соли, мощностью 1 м, над ними залегают доломиты и ангидритные породы, остаются слои сильвинита, толщиной до 60 см, может подрезаться пласт каменной соли с переменной мощностью, кососекущие прослойки галита (рис. 5).

Это оказывает существенное влияние на несущую способность и эффективность работы анкерной крепи. В результате отслоения пород крепь выдергивается из кровли выработок вместе с опорными плитами и полностью теряет несущую способность (рис. 6).

вные обозначения

Доломит

Смешанная порода доломит-ангидритового состава

Ангидрит

Га лит-ангидритовая порода (ангидрит с включениями галита) Магнезиальная

ангидрит-доломитоваяовая порода Сильвинит

Карналлит-галитовая порода Соль каменная

Прослои галита мощностью до 5 см Прожилки галита

Разделение по типу ангидрит-доломитовых пород с ячейками каменной соли с содержанием менее 10 и до 20 *»

Рис. 5. Примеры геологического строения забоев

Рис. 6. Потеря несущей способности фрикционной крепи в результате

отслоения соляных пород

Выполненная систематизация видов анкерных крепей, их конструктивных особенностей, условий возведения и эксплуатации в ходе подземной разработки месторождений твёрдых полезных ископаемых показала, что преимуществами применения анкеров фрикционного типа являются: набор несущей способности сразу после установки; закрепление по всей длине шпура; возможность установки как при помощи буровой установки, так и при помощи ручных перфораторов приведена в таблице.

Систематизация видов и условия закрепления и применения анкерной

крепи

Вид крепей, конструктивные особенности Условия закрепления Условия применения

Металлический клинощелевой анкер. Представляет собой металлический стержень с резьбой, опорной шайбой на одном конце и на другом - прорезь со вставленным в нее расширяющимся клином При ударе на стержень замковая часть в клине расширяется и распирается в стенке шпура Применяется в крепких породах, обеспечивая высокую несущую способность, простота конструкции, изготавливается только в заводских условиях с высокими требованиями к чистоте и ровности поверхности, что определяет широкое применение и низкую стоимость

Сталеполимерный анкер - армирующий металлический стержень анкера закрепляется в шпуре быстротвердеющими полимерными смолами. Закрепляющая смесь вводится в шпур в ампулах со смолой, наполнителем и отвердителем При вращении или забивании анкера стержень разбивает оболочку с составом смолы и отвер-дителя, перемешивает его, обеспечивая высокое сцепление стержня с породой При применении полимерных смол в соляных породах формируется весьма низкая адгезия солей и полимерных смол, что сдерживает применение этого типа анкеров при разработке соляных месторождений

Железобетонный набивной анкер. Состоит из металлического стержня, изготовленного из арматуры периодического исполнения с пружиной на конце Стержень устанавливается в шпур, заполненный цементно-песчаным раствором, его несущая способность определяется сцеплением, адгезией цементного состава с вмещающими породами и прочностью металлического стержня на растяжение Простота конструкции, высокая несущая способность и долговечность предопределяет использование в широком диапазоне инженерно-геологических условий

Полимерный анкер. Состоит из полимерной композиционной трубки, цилиндрической армополимерной муфты с резьбой, армополимерной гайки и опорной плиты из полимера Низкий вес крепи, малая трудоемкость возведения определяет возможность использования в очистных и подготовительных забоях в качестве опережающей крепи Крепь не подвергается коррозии, обладает высокой податливостью, не требует демпфирующих элементов, элементы легко срезаются исполнительными органами комбайнов, ... низкий риск травматизма, относительно экономична, но имеет относительно короткий срок службы и не высокую несущую способность

Фрикционный клинораспорный анкер (КРА). Представляет собой трубу из специальной стали, имеющей исполнение в виде буквы «С», соединенную с шайбой диаметра, меньшего, чем диаметр анкера, что обеспечивает передачу нагрузки от анкера на горный массив, препятствуя отслоению, сдвигу и разрушению Устанавливается в укреплённый массив, обеспечивая закрепление по всей длине шпура. Возможна установка анкера при помощи буровой установки или ручного перфоратора Набор несущей способности сразу после установки анкера обеспечивает повышение устойчивости обнажения. Применяется для укрепления прочных, трещиноватых пород, установкой анкером горный массив

Самозакрепляющийся анкер фрикционного типа. Представляет собой металлический трубчатый стержень с продольной прорезью, соединенный с опорной плитой цилиндрической втулкой. комплектуется с армокаркасом из металлической сетки Анкер вставляется с помощью ручного перфоратора или буровой каретки в шпур меньшего диаметра, чем диаметр анкера и закрепляется в породах за счет упругих свойств металла стержня анкера Характеризуется высокой производительностью и низкой трудоёмкостью возведения и эксплуатации в прочных трещиноватых породах. За счет специальных покрытий, нанесенных в промышленных условиях, имеют высокую износостойкость в агрессивных средах

Окончание

Усовершенствованная комбинированная самозакрепляющаяся конструкция анкера. Базовая конструкция самозакрепляющегося анкера сохранена, но дополнительно включен «якорь», закрепляющийся в зоне относительно устойчивых пород, имеет вставки в виде деревянных пробок или металлического клина, что обеспечивает укрепление анкера в низкопрочных слоистых массивах При установке требуется тщательный контроль длины шпура, исключающий перебур, и диаметра шпура, особенно вблизи устья, для обеспечения надежного закрепления пород в «якоре» Несмотря на некоторое удорожание себестоимости изготовления анкера, отмечена экономия крепления за счет повышения несущей способности анкера при креплении сложнострук-турного массива с включениями соляных пород

Усовершенствованная комбинированная самозакрепляющаяся конструкция анкера. Базовая конструкция самозакрепляющегося анкера сохранена, но дополнительно включен «якорь», закрепляющийся в зоне относительно устойчивых пород, имеет вставки в виде деревянных пробок или металлического клина, что обеспечивает укрепление анкера в низкопрочных слоистых массивах При установке требуется тщательный контроль длины шпура, исключающий перебур, и диаметра шпура, особенно вблизи устья, для обеспечения надежного закрепления пород в «якоре» Несмотря на некоторое удорожание себестоимости изготовления анкера, отмечена экономия крепления за счет повышения несущей способности анкера при креплении сложнострук-турного массива с включениями соляных пород

Основными этапами контроля состояния горных выработок, закрепленных анкерной крепью, являются:

определение типа кровли и предела прочности пород на сжатие; определение трещиноватости слоев и прослойков, пересекаемых скважиной в массиве пород кровли;

контроль за характеристиками деформационного состояния массива горных пород при помощи аппаратуры постоянного контроля деформационного состояния горных пород;

проверка фактической несущей способности стержней анкерной

крепи;

систематический контроль эксплуатационных характеристик и состояния крепи путем визуальной оценки всех элементов с оценкой величины смятия демпфирующих элементов.

Обоснование принципов анкерного крепления слоистого массива разнопрочных и разномодульных пород

Параметры анкеров определяются исходя из необходимости обеспечения поддержания части потенциально обрушающегося массива в при-контурной зоне выработки за счет скрепления слоистых или трещиноватых пород в этой зоне для обеспечения устойчивости элементов массива горных пород вглубь на прогнозируемую зону развития критических деформаций.

С учетом деформаций (смещений) приконтурной части выработки рекомендуется использовать анкер с комбинированным видом закрепления, позволяющим закрепить породы в устойчивой зоне и при этом обеспечить нормативные смещения пород в приконтурной части выработки без потери несущей способности опорного узла анкера.

При установке клинораспорного анкера в шпур в соляных и слож-ноструктурных породах в районе замка нарушаются условия защемления, и нагрузка от отслоившихся пород передается на опорную плиту и гайку. Конструкция анкера КРА не рассчитана на восприятие этой нагрузки (рис. 7). Происходит выдергивание анкера и обрушение горных пород. За счет того, что конструкция анкера СЗА закрепляется по всей длине стержня и в соляных породах происходит дополнительное увеличение сил горизонтального зажима, несущая способность со временем нагружения растет (рис. 8). Этот факт экспериментально фиксируется в динамике.

Рис. 7. Схема нагружения анкера КРА с формированием закрепления в замковой части: 1 - анкер, 2 - замок, 3 - шайба, 4 - гайка

Рис. 8. Схема нагружения анкера СЗА с закреплением по всей длине стержня: 1 - анкер, 2 — шайба, 3 - армокаркас

В данных условиях работа анкеров на основе закрепления твердеющими составами и клинораспорных анкеров оказывается малоэффективной, поскольку, в результате смещений структурных неоднородностей анкер, не работает в следствии потери связи в системе «замок-опорная плита». При установке клинораспорного анкера в шпур в районе замка формируется защемлённая неподвижная опора. В результате закручивания гайки на опорном узле анкера происходит поджим опорной плиты к поверхности породы, тем самым возникает натяжение анкера и за счет отслоения соляных пород нагрузка от их силы тяжести падает на опорную плиту, конструкция которой обеспечивает несущую способность.

Данный метод работает до тех пор, пока не исчерпан рабочий диапазон раскрепления замковой части. В мягких соляных породах данный диапазон значительно меньше в сравнении с работой анкера в более твердых породах. В указанный промежуток времени соляной сложноструктур-ный массив может находиться в режиме разгрузки или отслоения структурных неоднородностей и, в случае проявления критических деформаций следует ожидать негативных проявлений горного давления и последующего обрушения горных пород.

Обоснованы требования к конструктивным особенностям конструкции комбинированной анкерной крепи в условиях сложноструктур-ных соляных пород с различающимися прочностными и деформационными характеристиками:

- анкер должен иметь «якорь» в зоне относительно устойчивых пород;

- анкер должен обеспечивать закрепление по всей длине при этом не терять сцепление с массивом в результате деформаций;

- должна обеспечиваться связь между опорной плитой и стержнем анкера при передаче нагрузок.

Заключение

Таким образом, установление закономерностей процессов деформирования и разрушения подземных конструкций, направленное на обоснование эффективных технологических решений по сохранению ресурса работоспособности анкерной крепи горных выработок, эксплуатирующейся в условиях воздействия агрессивных сред и газоносности породного массива, обеспечение безопасных условий ведения горных работ при подземной разработке соляных месторождений, связанных с проблемой предотвращения прорыва подземных вод в горные выработки, а также совершенствование на этой основе видов крепи, разработка методов контроля ее напряженно-деформированного состояния в системе «породный массив-крепь» имеет важное значение для теории и практики безопасного освоения георесурсов.

Показано, что при наличии во вмещающем сильвинитовый пласт массиве прочных и достаточно жестких ангидритов и доломитовых пород предпочтительны самозакрепляющиеся или самораскрывающиеся анкеры со стойким защитным покрытием от воздействия агрессивных подземных вод, расчет параметров анкерного крепления производится с учетом механизма нагружения анкера по всей его длине. Установлено, что механизм обеспечения устойчивости горных выработок при слоистости массива раз-нопрочных и разномодульных пород кровли заключается в перераспределении нагрузок между элементами анкерной комбинированной крепи с учетом повышения усилий закрепления анкера в более прочных и жестких

породах и увеличения сил горизонтального распора в мягких соляных породах при нагружении.

Список литературы

1. Калийная промышленность России: проблемы рационального и безопасного недропользования / А.А. Барях, Э.В. Смирнов, С.Ю. Квиткин, Л.О. Тенисон // Горная промышленность. 2022. № 1. С. 41-50.

2. Трубецкой К.Н. Развитие ресурсосберегающих и ресурсовоспро-изводящих геотехнологий комплексного освоения месторождений полезных ископаемых. М.: ИПКОН РАН. 2014. 196 с.

3. Барях А.А., Андрейко С.С., Федосеев А.К. Газодинамическое обрушение кровли при разработке месторождений калийных солей // Записки Горного института. 2020. Т. 246. № 6. С. 601-609.

4. Мониторинг устойчивости вертикальных стволов калийных рудников / Н.М. Качурин, И.А. Афанасьев, В.С. Пестрикова, П.П. Стась // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 3. С. 304-317.

5. Результаты оценки напряжений в нетронутом массиве ангидрит-доломитовых пород / В.Н. Токсаров [и др.] // Горное эхо. 2022. № 2 (87). С. 62-67.

6. Закономерности геодинамических явлений при освоении глубо-козалегающих сложноструктурных месторождений калийно-магниевых солей / М.В. Рыльникова, Е.Н. Есина, Е.М. Сахаров, Р.В. Бергер // Горная промышленность. 2023. № 1. С. 89-94.

7. Геомеханические критерии безопасной отработки Гремячинского месторождения калийных солей / М. А. Иофис, Е. Н. Есина, В. Е. Мараков, А. Н. Чистяков // Маркшейдерский вестник. 2011. № 4. С. 44-52.

8. Исследование деформирования подземных горных выработок в условиях Гремячинского месторождения калийных солей / В. Н. Токсаров, И. А. Морозов, Н. Л. Бельтюков, А. А. Ударцев // Горный информационно -аналитический бюллетень. 2020. № 7. С. 113-124.

9. Морозов И.А., Паньков И.Л., Токсаров В.Н. Изучение устойчивости горных выработок в соляных породах // ГИАБ. 2021, №9. С.36-47.

10. Технологические особенности возведения усиленной комбинированной крепи на подземных рудниках / В.Н. Калмыков [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № S4-2. С. 63-69.

11. Совершенствование конструкции и технологии установки крепей с фрикционным закреплением / А.А. Зубков, А.В. Зубков, И.М. Кутлу-баев, В.В. Латкин // Горный журнал. 2016. № 5. С. 48-52.

Рыльникова Марина Владимировна, д-р техн. наук, проф., гл. научн. сотр., rylnikova@mail.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. акад. Н.В. Мельникова Российской академии наук,

Сахаров Евгений Михайлович, исполнительный директор, rylnikova@mail.ru, Россия, Волгоградская область, Котельниково, ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий»,

Есина Екатерина Николаевна, канд. техн. наук, доцент, esina555alist. ru, Россия, Москва, Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы

PERSPECTIVE FOR IMPROVING THE METHODS OF FIXING MINE WORKINGS IN SALT ROCKS OF DIFFERENT STRENGTH

M.V. Rylnikova, E.M. Sakharov, E.N. Esina

Ensuring the operability of the support of mine workings supported in various conditions of subsurface development is one of the most important and difficult to solve problems in the mining industry. The reason for the low stability of underground workings is the insufficient bearing capacity of anchors, especially with a long service life. A decrease in the bearing capacity of the anchor support over time occurs as a result of natural processes of deformation of rocks, a decrease in strength and corrosion of the support elements in aggressive environments. With the weakening of the bearing capacity of the anchors, the displacements of the rock contour of the workings increase, the number and width of cracks in the roof rocks increases, local rock falls and local blockages of mine workings appear. It is shown that the choice of the type, structure and parameters of the anchor support that ensures the stability of deep-lying underground mine workings in a complex-structured, multi-strength, multi-modular array of layered enclosing rocks with complex morphology and the presence of flex-ural disturbances of the silvinite formation of a potash deposit should be made differentially taking into account the geological structure of the array behind the contour of the workings, which determines the specifics of loading components along the length of the anchor.

Key words: deep-lying deposit, potassium-magnesium salts, complex structure, underground geotechnology, fastening of mine workings, stability.

Rylnikova Marina Vladimirovna, doctor of technical sciences, professor, chief researcher, rylnikova@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources Russian Academy of Sciences,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Sakharov Evgeny Mikhailovich, Executive Director, rylnikova@mail.ru, Russia, Volgograd region, Kotelnikovo, «EuroChem VolgaKaliy» LLC,

Esina Ekaterina Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, esi-na555@list.ru , Russia, Moscow, RUDN University

Reference

1. Potash industry of Russia: problems of rational and safe subsoil use / A.A. Bar-yakh, E.V. Smirnov, S.Yu. Kvitkin, L.O. Tenison // Mining industry. 2022. No. 1. pp. 41-50.

2. Trubetskoy K.N. Development of resource-saving and resource-producing ge-otechnologies for the integrated development of mineral deposits. M.: IPCON RAS. 2014. 196 p

. 3. Baryakh A.A., Andreiko S.S., Fedoseev A.K. Gas-dynamic roof collapse during the development of potash deposits // Notes of the Mining Institute. 2020. vol. 246. No. 6. pp. 601-609.

4. Monitoring the stability of vertical shafts of potash mines / N.M. Kachurin, I.A. Afanasyev, V.S. Pestrikova, P.P. Stas // Izvestiya Tula State University. Earth sciences. 2020. Issue 3. pp. 304-317.

5. Results of stress assessment in an intact array of anhydrite-dolomite rocks / V.N. Toksarov [et al.] // Mountain Echo. 2022. No. 2 (87). pp. 62-67.

6. Regularities of geodynamic phenomena in the development of deep-lying complex-structured deposits of potassium-magnesium salts / M.V. Rylnikova, E.N. Esina, E.M. Sakharov, R.V. Berger // Mining industry. 2023. No. 1. pp. 89-94.

7. Geomechanical criteria for safe mining of the Gremyachinskoye potash salt deposit / M. A. Iofis, E. N. Esina, V. E. Marakov, A. N. Chistyakov // Surveying Bulletin. 2011. No. 4. pp. 44-52.

8. Investigation of deformation of underground mine workings in the conditions of the Gremyachinsky potash salt deposit / V. N. Toksarov, I. A. Morozov, N. L. Beltyukov, A. A. Udartsev // Mining information and analytical Bulletin. 2020. No. 7. pp. 113-124.

9. Morozov I.A., Pankov I.L., Toksarov B.N. Studying the stability of mine workings in salt rocks // GIAB. 2021, No. 9. pp.36-47.

10. Technological features of the construction of reinforced combined support in underground mines / V.N. Kalmykov [et al.] // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2015. no. S4-2. pp. 63-69.

11. Improving the design and technology of installation of supports with friction fastening / A.A. Zubkov, A.V. Zubkov, I.M. Kutlubaev, V.V. Latkin // Mining Journal. 2016. No. 5. pp. 48-52.

УДК 622.281.76

ВЫБОР ТИПА И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АНКЕРНОЙ КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАЛИЙНЫХ

СОЛЕЙ

М.В. Рыльникова, Е.М. Сахаров, С.С. Неугомонов

Представлена специфика условий освоения Гремячинского месторождения калийных солей, влияющих на выбор типа и обоснование конструкции анкерной крепи. Обобщена практика крепления горных выработок в соляных породах на больших глубинах. Систематизированы факторы, влияющие на выбор типа и параметров крепи горных выработок. Обоснованы параметры анкерных крепей на основе установления закономерностей деформирования системы «крепь-массив горных пород» во времени для обеспечения эксплуатационной надежности крепи и устойчивости горных выработок с определением параметров рационального использования усовершенствованных конструкций анкерной крепи.

Ключевые слова: Гремячинское месторождение, анкерная крепь, конструкция, параметры, условия эксплуатации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.