CC BY
61
--------------------------------------------- © В.Н. Шаляпин, 2009
УДК 622.272 В.Н. Шаляпин
УКРЕПЛЕНИЕ ГОРНОГО МАССИВА ВОКРУГ ОЧИСТНОГО ПРОСТРАНСТВА
звестные в настоящее время способы искусственного поддержания очистного пространства -применение закладки, инъекционное упрочение пород, различные способы создания искусственных потолочин -чрезвычайно трудоемки и дорогостоящи и, кроме того, в большинстве случаев, требуют коренного изменения технологического процесса.
Предлагаемый нами принципиально новый способ укрепления массива вокруг очистных камер (А.С. № 1398530) позволяет без каких-либо изменений в технике и технологии производства работ, с весьма незначительными дополнительными затратами существенно повысить несущую способность массива, окружающего выработанное пространство и предотвратить тем самым преждевременные вывалы и разрушение целиков различного назначения.
Способ заключается в укреплении массива за контуром камеры трубчатыми анкерами, закрепляемыми силой взрыва и осуществляется следующим образом:
- определяется расчетная длина анкеров и расстояние
Рис. 1. Схема бурения скважин:
1- буровая выработка; 2 - проектный контур камеры; 3 - перебу-ренные на величину укрепляемого слоя взрывные скважины
между ними;
- в паспорте буровзрывных работ, в соответствии с произведенными расчетами, намечают скважины, подлежащие перебуриванию за проектный контур камеры (рис. 1);
- после обуривания такого веера, в намеченные скважины посредством рабочего органа бурового станка посылается трубчатый анкер клинощелевой конструкции (рис. 2).
При нормальной работе станка (подача + удар) в торце скважины происходит предварительное закрепление анкера. Во избежание попадания взрывчатого вещества между стенкой скважины и анкером, хвостовая его часть предварительно развальцовывается до диаметра скважины. Следует отметить, что на этом этапе анкер не испытывает нагрузки от давления окружающего массива, а лишь удерживается в торце скважины. Собственно крепление массива осуще-
ствляется одновременно с отбойкой руды. Зарядка скважин производится гранулированным взрывчатым веществом.
При этом в скважину с размещенным в ней анкером посылается зарядный шланг с обязательным вводом его в полость анкера (рис. 3), что контролируется длиной зарядного шланга. В случае если техническим расчетом на взрыв предусматривается конструкция заряда с размещением в забое скважины патрона взрывчатого вещества, или по всей ее длине необходимо протянуть детонирующий шнур, то перед посылкой патронированного ВВ или нити ДШ, предварительно закачивают порцию гранулита в объеме, обеспечивающим заполнение полости анкера и 0,5-1,0 м скважины за анкером. Наличие в веерах скважин с анкерами на порядок ведения взрыв-
Рис. 2. Конструкция анкера: 1 - трубчатый анкер; 2 - клин; 3 - развальцовка
ных работ, очередность взрывания и интервалы замедления не влияет.
Взрывание вееров скважин приводит к отбойке руды в проектном контуре камеры и закреплению трубчатого анкера, плотно контактирующего по всей своей длине с породами.
Трубчатая анкерная крепь, закрепляемая в породах энергией взрыва, по сравнению с другими видами анкеров создает непосредственный контакт материала анкера с породой по всей поверхности скважины, чем достигается максимум нагрузки, при которой анкер не будет иметь скольжения.
Развальцованную в скважине взрывчатым веществом трубу можно принять как элемент, армирующий породу, так как по характеру связи с породой этот элемент аналогичен арматуре железобетона. Заармированная толща пород вокруг обнажения будет представлять собой железопородную конструкцию.
Разработанный способ расширяет область применения анкерной крепи, т.к. позволяет крепить очистные камеры, запасы которых отбиваются скважинами, при любой мощности рудного тела. Кроме того, весьма важным преимуществом предложенного способа, по сравнению с известными, является минимальное время ввода крепи в работу после образования обнажения, что при прочих равных условиях, снижает радиус трещиноватости приконтурного слоя от действия зарядов взрывчатого вещества и создает предварительное натяжение анкеров. Учитывая равномерное закрепление анкера по всей длине скважины, применении поддерживающих элементов в виде различных опорных плит необязательно.
Рис. 3. Зарядка скважины с расположенным в ней анкером: 1 - скважина; 2 - клин; 3 -трубчатый анкер; 4 - развальцовка; 5 - зарядный шланг; 6 - гранулированное ВВ
шкале Протодьяконова; X коэффициент структурного ослабления.
Расстояние между анкерами составляет:
а =
Ра
Длина анкеров определяется из выражения
¡а = ¡3 + ¡0
где ¡з - величина заглубления штанги в устойчивую зону массива; на основании опытных данных ¡3 =0,5 + 1,0 м; ¡0 - высота свода обрушения, м;
1 а ¡0 =-----, м
0 /Л
где а - полупролет выработки, м; Г -коэффициент крепости пород по
где Ра - расчетная несущая способность анкера, кН.
Опытно-промышленные эксперименты по внедрению «Способа укрепления массива вокруг очистных камер» проводились на руднике Анзоб.
Взрыванием труб различного диаметра установлена возможность применения труб диаметром 89 и 76 мм с толщиной стенок 4 мм. После развальцовки взрывом таких труб в скважинах, пробуренных станком НКР-100М, их извлечение невозможно.
Для исключения преждевременного расклинивания замка анкера передовая часть клина имеет сужение в 1,5-2 раза меньше диаметра скважины.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет без изменений в технике и технологии производства работ существенно повысить несущую способность массива, окружающего выработанное пространство, предотвратить преждевременные вывалы и разрушение целиков и, как следствие, снизить потери и разубоживание руды. ГГЩ
м
— Коротко об авторе ---------------------------------------------------------------
Шаляпин В.Н. - кандидат технических наук, профессор кафедры «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» ЮРГТУ.
Рецензент д-р техн. наук, проф. П.К. Гаркушин, кафедра «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» ЮРГТУ.
