При расчетном обосновании параметров анкерной крепи подготовительных выработок угольных шахт используются данные прочностных свойств вмещающих пород, на основании прогнозных данных геологических служб шахт. Расстояние между линиями геологоразведочных скважин достигает 1000 м, между разведочными скважинами до 500 м. При этом прогнозные данные не всегда отражают действительность, так как фактические прочностные свойства вмещающих пород могут значительно различаться даже на смежных выемочных участках, что существенным образом влияет на выбор параметров крепи при разработке паспортов крепления.

Определение фактических прочностных свойств горных пород, залегающих на глубине заделки анкеров, в том числе и канатных, было до настоящего времени трудноосуществимым и не получило должного развития при разработке угольных месторождений подземным способом.

Следует отметить, что существующая нормативно-расчетная база применения анкерной крепи и мониторинг, включающий визуальный осмотр состояния горных выработок и оценку несу-щей способности анкерной крепи штанговыдергивателями, не позволяют разработать паспорт крепления с учетом фактических прочностных свойств вмещающих пород [1, 2, 3]. В этой связи назрела задача определения фактических прочностных свойств вмещающих пород при проектировании анкерной крепи, проведении и креплении выработок угольных шахт.

Для решения данной задачи специалистами ООО  «РАНК  2» был предложен комплекс услуг мониторинга и оптимизации параметров анкерной крепи.

По инициативе директора шахты «Первомайская» комплекс услуг был расширен, и выполнен технический аудит горных вы-аботок, состоящий из следующих этапов:

Результаты аудита рассмотрим  на примере конвейерного штрека No432, который проводился по пласту XXIV с присечкой пород кровли и почвы. При проведении  выработки крепление производится анкерами первого уровня. Для работы без механизированной крепи  сопряжения запланировано усиление  крепи  канатными  анкерами впереди очистного  забоя. По данным геологической службы, основная кровля пласта мощностью 18-20 м представлена среднезернистым крепким песчаником, средняя прочность поды на одноосное сжатие — 83 МПа.

Паспорт крепления конвейерного штрека No432 на участке отбора кернов представлен на рис. 1.

Отбор образцов пород кровли производился в конвейерном штреке No432 на участках (МТ5517 +2 м); (МТ5517 +5 м); (МТ5517 +13 м) путем выбуривания кернов из кровли на глубину до 6 м от контура выработки (см. рис. 1). Полученные керны (рис. 2) испытывали в лаборатории на одноосное сжатие, по методике [2].

По результатам испытаний образцов пород было установлено, что кровля конвейерного штрека No432 представлена песчаником среднезернистым с включениями и прослойками углистых веществ и алевролита, со средневзвешенной прочностью пород на одноосное сжатие 55-60 МПа. В породах кровли установлено присутствие включений и прослойков угольных веществ и алевролита, которые могут способствовать появлению трещин и расслоений. По результатам мониторинга кровлю выработки следует отнести ко II классу средней устойчивости [1]. Как видно из рис. 3, фактические структура и прочностные свойства пород кровли выработок по пласту XXIV существенно отличаются от прогнозных: средневзвешенная прочность пород на одноосное сжатие оказалась на 40 % меньше прогнозной.

На основании результатов оценки фактических прочностных свойств вмещающих пород кровли были разработаны дополнения к паспортам крепления. Согласно расчетам, глубина заложения анкерной крепи в кровле была увеличена до 2,4 м [1], шаг установки крепи — до 1 м. Сравнительные параметры анкерной крепи горных выработок шахты «Первомайская» представлены в таблице.

Сравнительные параметры анкерной крепи горных выработок шахты «Первомайская»

В качестве подхвата было рекомендовано использовать верхняки типа «штрипс» с отверстия-ми диаметром 40 мм для установки анкеров. Анкеры устанавливать под шайбу 180х180 мм. Шаг крепления — 1,0 м. Перетяжку кровли выполнять решетчатой затяжкой размером 1200х1200 мм, так как сеткарабица в данных горногеологических условиях была неэффективна (см. таблицу).

Проведение  технического  аудита  подготовительных выработок, с оценкой фактических прочностных свойств вмещающих пород позволило: