CC BY
57
44
Ю.В. Бурков
УДК 622.257.1
Ю.В. Бурков
СОКРАЩЕНИЕ ПОТЕРЬ УГЛЯ В ОХРАННЫХ ЦЕЛИКАХ ПУТЕМ УПРОЧНЕНИЯ ПОРОДНЫХ МАССИВОВ ВОКРУГ ВЫРАБОТОК
Капитальные горные выработки (вертикальные и наклонные стволы, выработки околостволь-ных дворов, уклоны и бремсберги, квершлаги, полевые штреки и др.) имеют сроки службы шахт или горизонтов. Поэтому их охране и обеспечению устойчивости уделяется серьезное внимание. Выход из строя таких выработок по причине потери устойчивости влечет за собой остановку шахты или крыла, т.е. значительному ухудшению техническо-экономических показателей шахт.
Одним из основных мероприятий, обеспечивающих длительное сохранение устойчивости горных выработок, является оставление охранных целиков из полезного ископаемого с различных сторон горных выработок. При этом размеры охранных целиков по простиранию и падению регламентируются указаниями ВНИМИ [1] по рациональному расположению и охране горных выработок. Следует отметить, что еще более значительные потери полезных ископаемых в охранных целиках имеют место вокруг протяженных пластовых выработок (откаточные штреки, участковые бремсберги и уклоны). Извлечение запасов из охранных целиков после отработки этажей и горизонтов сопряжено с повышенными рисками
К настоящему времени разработан ряд мероприятий по бесцеликовой отработке полезных ископаемых (укладка бутовых полос, в том числе с пропиткой твердеющими смесями, установка поддерживающих тумб, костров и т.д.). Это чаще всего касается выемки охранных целиков вокруг подготовительных выработок. А что касается охранных целиков вокруг капитальных горных выработок, то по снижению потерь в них делаются лишь первые робкие шаги. Основной причиной этого является боязнь потери устойчивости породных массивов вокруг горных выработок с их деформацией, а возможно и обрушением.
В направлении обеспечения устойчивости капитальных горных выработок в различных горногеологических и горнотехнических условиях выполнен комплекс экспериментальных исследований в лабораторных натурных условиях [2,3], показавших возможность упрочнения породных массивов твердеющими смесями. Результаты экспериментальных исследований тампонажных растворов и тампонажного камня с учетом отфиль-тровывания из растворов жидкой фазы под действием давления нагнетания приведены в табл. 1.
Установка реперных станций в выработках на участках упрочнения породных массивов и длительные наблюдения за ними показали, что после набора прочности твердеющими смесями смещения породных массивов прекращаются. Эксплуатация горных выработок с мощными конструкциями крепей (металлобетонные, тюбинговые и т.д.), деформированных в результате воздействия горного давления, после упрочнения окружающих породных массивов твердеющими смесями осуществляются в течение длительного времени без признаков деформации крепи. Предварительные расчеты показывают, что грузонесущая способность упрочненных породных массивов превышает 500 т/м2.
Для реализации высказанных предложений необходимо разработать программу проведения лабораторных, аналитических и натурных исследований эффективности использования упрочненных породных массивов вокруг капитальных горных выработок и на их основе разработать мероприятия по уменьшению или исключению оставления охранных целиков. Экономический эффект предлагаемого технического решения очевиден и заключается в снижении потерь запасов в охранных целиках по сравнению с затратами на упрочнение породных массивов твердеющими смесями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР./Ленинград, ВНИМИ, 1986, 210с.
2. Хямяляйнен В.А. Формирование цементационных завес вокруг капитальных горных вырабо-ток./В.А. Хямяляйнен, Ю.В. Бурков, П.С. Сыркин/ М., Недра, 1996, 400с.
3. Бурков Ю.В. Комбинированные инъекционные крепи/Ю.В. Бурков, В.А. Хямяляйнен, Г.С. Фран-кевич//Кемерово, КузГТУ, 1999, 298с.
□ Автор статьи:
Бурков Юрий Васильевич, докт. техн. наук, проф. каф. теоретической и геотехнической механики КузГТУ Email: [email protected]
Таблица 1.Характеристики тампонажных растворов
Марка цемента Характе- ристика раствора Ц:В Добавка Водоцементное отношение Уменьшение водоцементного отношения в результате отфильтровы-вания Выход тампонажного камня, % Уменьшение выхода тампонажного камня в результате уплотнения, % Увеличение прочности тампонажного камня в результате уплотнения, %
осадка, отстоявшегося в обычных условиях осадка раствора после отфильтровы- вания в обычных условиях после отфильтровы- вавания
Портландцемент М500 Топкинс-кого завода 1:05 0,5 Без добавок и с добавкой 3 % хлористого кальция 0,48 0,24 50 68 28 100
4 % бентонитового глинопорошка 0,49 0,28 43 98 73,5 25 100
4 % жидкого стекла 0,49 0,28 43 98 78,5 20 200
1:1 1 Без добавок и с добавкой 3 % хлористого кальция 0,62 0,24 61 62 42 32 240
4 % бентонитового глинопорошка 0,69 0,28 60 68 44 35 240
4 % жидкого стекла 0,74 0,28 62 75 53 28 380
1:3 3 Без добавок и с добавкой 3 % хлористого кальция 0,82 0,24 71 26 12 54 280
4 % бентонитового глинопорошка 0,97 0,28 71 32 13,5 58 280
4 % жидкого стекла 1,27 0,28 78 42 19 55 460
Порт- ланд- цемент М400 Ящкин- ско- го завода 1:0,5 0,5 Без добавок и с добавкой 3 % хлористого кальция 0,48 0,21 56 95 61 36 -
4 % бентонитового глинопорошка 0,49 0,25 49 98 69 30 -
4 % жидкого стекла 0,49 0,25 49 98 74 25 -
Примечание. В числителе - концентрация раствора Ц:В, знаменателе - его водоцементное отношение
44 Ю.В. Бурков
