В настоящее время в Кузбассе при участии ООО «РАНК 2» успешно применяется технология усиления крепи штреков угольных шахт канатными анкерами АК01 и АК02 для работы очистного забоя без механизированных крепей сопряжения, в целях вентиляции и организации запасных выходов, а также повторного использования выработок.

При разработке проекта крепления штреков для их сохранения с целью повторного использования смежной лавой геомеханической основой расчета являются следующие положения:

• формирование несущей балки анкерами первого уровня (рис. 1);
• породы кровли выработки за пределами естественного свода давления имеют меньшие смещения и большие сопротивления нагрузкам, чем породы в своде;
• смещения пород кровли за лавой приводят к увеличению пролета свода давления на величину возможного разрушения боков выработки и, соответственно, существенному увеличению размеров естественного свода давления;
• связывание приконтурного массива пород в естественном своде давления с вышерасположенными породами при помощи анкеров глубокого заложения, приводит к подвеске сформированной несущей балки пород к устойчивому массиву и уравновешивании нагрузки на крепь выработки.

В результате усиления крепи канатными анкерами АК01 возрастает прочность приконтурного массива пород кровли на сопряжении лавы со штреком, в зонах опорного давления от очистного забоя и влияния отработанного пространства, а также происходит перераспределение нагрузки на крепь штрека. Связывание массива пород анкерами глубокого заложения обеспечивает запаздывание его смещения, а после посадки кровли
за механизированным комплексом наблюдается подпор упрочненного массива разрушенными породами.

При этом анкерная крепь рассчитывается таким образом, чтобы обеспечивались безопасные условия работы на сопряжении очистного забоя со штреком, а впоследствии сохранение выработки для повторного использования и безремонтное ее поддержание на весь срок эксплуатации.

Усиление крепи штреков канатными анкерами для их сохранения и работы очистного забоя без механизированных крепей сопряжения успешно используется на шахтах, отрабатывающих угольные пласты малой и средней мощности (табл. 1). По предлагаемой технологии сохранено более 50 км выработок.

Сохранение штреков с помощью канатных анкеров АК01 и АК02 на пластах малой и средней мощности позволило добиться следующих
результатов:

• снижение проявлений опережающего горного давления на устойчивость штреков;
• повторное использование штреков для целей вентиляции (вентиляционный штрек, газодренажный канал, комбинированная схема проветривания очистного забоя) и обеспечения запасных выходов;
• реализация бесцеликовой схемы отработки панели (снижение объемов проведения подготовительных горных выработок примерно в два раза, увеличение коэффициента извлечениязапасов);
• обеспечение работы механизированного комплекса без крепи сопряжения и повышение нагрузки на забой за счет сокращения времени концевых операций;
• исключение горных ударов и внезапных выбросов угля и газа из межстолбовых целиков.
  

Схема крепления выработки по пластам малой и средней мощности, сохраняемой для повторного использования на границе с выработанным пространством: 1 — анкерная крепь первого уровня; 2 — канатные анкеры; 3 — полимерные анкеры; 4 — посадочно-защитная крепь; 5 — выработанное пространство; mв — вынимаемая мощность пласта; В — ширина выработки; bP — величина возможного разрушения боков выработки.

При участии специалистов ООО «РАНК 2» накоплен значительный опыт применения усиления крепи штреков для работы
очистного забоя без механизированных крепей сопряжения на пластах средней и большой мощности (табл. 2).

Последующий мониторинг состояния выработок показал, что смещения пород кровли штреков полностью затухают на расстоянии 150-200 м после прохода лавы. Это позволяет сделать вывод о технической возможности сохранения штреков с целью повторного использования в данных горнотехнических условиях. Большинство угольных пластов Кузбасса мощностью 3-5 м склонны к самовозгоранию. Одним из основных положений успешной профилактики эндогенных пожаров в очистных забоях, отработанных пространствах и процессов самонагревания угля является бесцеликовая выемка запасов в панели (этаже) снизу вверх при бремсберговой схеме проветривания. Для этого необходимо обеспечить комплекс мероприятий:

• применение газообразного и жидкого азота и антипирогенов;
• изоляция горного массива от выветривания, окисления, разрушения, самонагревания путем набрызга специальных латексно-цементных составов и химических ингибирующих веществ для образования пленкообразующих композиций, экранирующих активные центры и предотвращающие доступ кислорода к реагирующей поверхности угля;
• сокращение утечек воздуха через выработанное пространство по его контуру путем возведения изолирующих полос (органная крепь уплотненная изолирующими негорючими/слабогорючими материалами) (рис. 2).