Сложность обусловлена присутствием ослабленных контактов непосредственной кровли, также сопротивление пород на одноосное сжатие менее 25 МПа, характерно для многих подземных угольных шахт. В современном мире такие локальные места крепят на рамную крепь или просмаливают кровлю выработки и доводят крепость до 25 МПа. Таким схемы крепления: трудозатратны, металоемки, потеря времени и экономически не эффективны.
На шахте Есаульская в горной выработке Минусового штрека 29 – 30 было выявлено ослабление пород кровли. Нашей компаний ООО «РАНК2» была проведена научно -исследовательская работа по определению параметров анкерной крепи Минусового штрека 29 – 30 в ослабленных породах. С целью определения параметров анкерной крепи, проводимой в зоне, где сопротивление пород на одноосное сжатие составляет менее 25 МПа, были выполнены ряд работ:
-
по визуальной оценке состояния приконтурного массива;
-
видеоэндоскопического исследования слоев вмещающих пород кровли;
-
определение фактических физико-механических свойств пород кровли;
-
акустическое исследование массива вмещающих слоев пород кровли.
- Согласно выполненным испытаниям образцов керна, строение пород кровли Минусового штрека 29 – 30 на МТ 10+13м на глубину 8 м представлено преимущественно аргиллитом, со средней прочностью пород на одноосное сжатие 20,04 МПа. Средний коэффициент крепости по шкале профессора Протодьяконова М.М. ʄ=2, см рис.1.
Рисунок 1. Образцы пород Керна.
Сводная таблица исследуемых образцов.
|
Интервал от устья скважины, м |
№ образца |
Описание горной породы |
Разрушающая нагрузка, Р, кН |
Площадь раскола образца, S,см2 |
Предел прочности на растяжение, σр, МПа |
Предел прочности при сжатии σсж, МПа |
Средне значение предела прочности при сжатии σсж ср, МПа |
|
0,0-0,5 |
1. |
Аргиллит |
1,23 |
5,9 |
1,24 |
19,81 |
13,74 |
|
2. |
0,92 |
7,2 |
0,80 |
12,76 |
|||
|
3. |
0,43 |
4,4 |
0,54 |
8,63 |
|||
|
0,5-1,0 |
4. |
Аргиллит |
0,92 |
7 |
0,81 |
13,04 |
11,32 |
|
5. |
0,79 |
7,1 |
0,69 |
11,07 |
|||
|
6. |
0,68 |
6,8 |
0,62 |
9,85 |
|||
|
1,0-1,5 |
7. |
Аргиллит |
0,68 |
6,9 |
0,61 |
9,74 |
11,76 |
|
8. |
0,79 |
7,1 |
0,69 |
11,07 |
|||
|
9. |
0,91 |
6 |
0,90 |
14,47 |
|||
|
1,5-2,0 |
10. |
Аргиллит |
1,06 |
7,2 |
0,92 |
14,70 |
14,46 |
|
11. |
1 |
6 |
0,99 |
15,91 |
|||
|
12. |
0,91 |
7,1 |
0,80 |
12,76 |
|||
|
2,0-2,5 |
13. |
Аргиллит |
0,78 |
6,2 |
0,76 |
12,10 |
12,90 |
|
14. |
0,91 |
8,4 |
0,70 |
11,25 |
|||
|
15. |
1,06 |
6,8 |
0,96 |
15,35 |
|||
|
2,5-3,0 |
16. |
Аргиллит |
0,95 |
7,2 |
0,82 |
13,18 |
12,97 |
|
17. |
0,79 |
6,6 |
0,73 |
11,70 |
|||
|
18. |
0,98 |
6,9 |
0,88 |
14,04 |
|||
|
3,0-3,5 |
19. |
Аргиллит |
0,93 |
7,3 |
0,80 |
12,77 |
14,32 |
|
20. |
0,89 |
5,8 |
0,91 |
14,52 |
|||
|
21. |
1,13 |
7,2 |
0,98 |
15,68 |
|||
|
3,5-4,0 |
22. |
Аргиллит |
0,98 |
6,1 |
0,96 |
15,40 |
21,69 |
|
23. |
1,98 |
6,7 |
1,81 |
28,99 |
|||
|
24. |
1,49 |
7,2 |
1,29 |
20,67 |
|||
|
4,0-4,5 |
25. |
Аргиллит |
1,98 |
8,6 |
1,50 |
24,04 |
22,83 |
|
26. |
1,46 |
7,2 |
1,27 |
20,25 |
|||
|
27. |
1,67 |
6,8 |
1,51 |
24,18 |
|||
|
4,5-5,0 |
22. |
Аргиллит |
1,45 |
7,6 |
1,21 |
19,32 |
21,48 |
|
23. |
1,76 |
6,8 |
1,59 |
25,49 |
|||
|
24. |
1,43 |
7,3 |
1,23 |
19,63 |
|||
|
5,0-5,5 |
25. |
Алевролит |
1,78 |
7,2 |
1,54 |
30,87 |
25,46 |
|
26. |
1,49 |
6,7 |
1,36 |
27,27 |
|||
|
27. |
0,94 |
6,2 |
0,91 |
18,23 |
|||
|
5,5-6,0 |
25. |
Алевролит |
1,39 |
4,3 |
1,77 |
35,48 |
35,49 |
|
26. |
2,51 |
6,8 |
2,27 |
45,43 |
|||
|
27. |
1,27 |
5,9 |
1,28 |
25,57 |
|||
|
6,0-6,5 |
28. |
Алевролит |
1,51 |
9,1 |
1,10 |
21,97 |
25,81 |
|
29. |
1,96 |
7,8 |
1,60 |
32,01 |
|||
|
30. |
1,31 |
6,9 |
1,17 |
23,45 |
|||
|
6,5-7,0 |
31. |
Алевролит |
0,99 |
6,6 |
0,92 |
18,33 |
25,96 |
|
32. |
1,86 |
7,3 |
1,60 |
31,92 |
|||
|
33. |
1,56 |
7 |
1,38 |
27,63 |
|||
|
7,0-7,5 |
34. |
Алевролит |
1,68 |
8,8 |
1,25 |
25,06 |
24,33 |
|
35. |
1,36 |
6,7 |
1,24 |
24,89 |
|||
|
36. |
1,37 |
7,5 |
1,15 |
23,04 |
|||
|
7,5-8,0 |
37. |
Алевролит |
1,32 |
6,9 |
1,18 |
23,63 |
26,15 |
|
38. |
1,46 |
7,3 |
1,25 |
25,06 |
|||
|
39. |
1,68 |
7 |
1,49 |
29,75 |
Рисунок.2 Видеоэндоскопическое исследование скважины.
3. Исходя из результатов обработки акустических сигналов зафиксированы ослабления контактов в породах кровли до 30м, наиболее плотная интенсивность ослабления до 5,0м. см рис.3
Рисунок.3 График геофизического прибора Рипас.
Выполненные исследования слоев вмещающих пород кровли Минусового штрека 29-30 показывают, что условия проведения и поддержания данной горной выработки являются сложными. Сложность обусловлена присутствием ослабленных контактов непосредственной кровли на глубине до 5,0м, а так же сопротивлением пород на одноосное сжатие менее 25МПа. Применение анкерной крепи для поддержания кровли и боков Минусового штрека 29-30 в безопасном состоянии возможно, при условии крепления приконтурного массива с применением двухуровневой схемы анкерного крепления. Специалистами компании ООО НИЦ ИПГП «РАНК», были выполнены расчеты и разработана схема крепления с полным заполнением анкеров первого уровня. Согласно выполненных расчетов анкерной крепи минусового штрека 29-30 устанавливались анкера первого уровня длинной не менее 2,5м в количестве 7 шт в ряду, с шагом установки 1м. При этом 5 анкеров устанавливались под поперечный подхват, а 2 “плечевых” анкера под единый опорный элемент (шайба 250х250х6мм).
Для обеспечения полного заполнения шпуров скрепляющим составом полиэфирных ампул, необходимо использовать буровые коронки диаметром не более 28мм.
Для крепления боков выработки устанавливались по 3 анкера длинной 1,6м.
В качестве опорного элемента предусматривается шайба (250х250х2мм), устанавливаемые совместно с шайбами 100х100х6мм.
К установке в качестве крепи усиления принимаются неподатливые анкеры глубокого заложения типа АК01-21Н(неподатливые) длиной 6,5м. Количество анкеров в ряду 3шт, шаг установки 1,0м. При этом центральный анкер устанавливается вертикально , а боковые под углом 75˚.
В качестве опорных элементов применялись бесконечные продольные подхваты из СВП22(27), совместно с металлическими шайбами 125х125х8мм. Закрепление канатных анкеров АК01-21Н производились одной полимерной ампулой длинной 1200мм.
