ВВЕДЕНИЕ

Разработка рудных месторождений определяется спецификой горно-геологических условий. Многообразные значения размеров, элементов залегания, форм рудных тел колеблются в очень широких пределах. Непостоянство и изменчивость мощностей и углов залегания рудных тел представляют особую сложность при разработке. Многие руды характеризуются резкой изменчивостью содержания полезных компонентов, а иногда и минералогического состава по всему объему рудной залежи, а также изменением содержания вредных компонентов. Малая достоверность и отсутствие геологической информации о горно-геологических условиях и протекании различных технологических процессов влекут определенные проблемы, требующие нетрадиционных, особых приемов при добыче руд. Контакты руды и вмещающих пород не всегда четко выражены, а для вкрапленных руд распределение, положение контактов визуально установить практически невозможно, в руде присутствуют бессистемно расположенные геологические аномалии и нарушения, пропластки и линзы вмещающих пород, ответвления, раздувы, пережимы, сбросы, сдвиги, зоны смятия, трещины, разломы. Непосредственный контакт с геологическими нарушениями в рудных телах сопровождается: снижением устойчивости руды и вмещающих пород, особенно вблизи трещин; повышенными водопритоками; выделением вредных и взрывоопасных газов. Высокая крепость и абразивность руд предопределяют применение цикличных буровзрывных работ, вовлечение в одновременную разработку нескольких этажей, панелей, блоков, применение различных схем и способов ведения подготовительных и очистных работ, систем разработки (СР) разных классов, схем механизации горных работ. Упомянутые горно-геологические и горнотехнические условия создают неблагоприятную с геомеханической точки зрения обстановку для безопасного управления состоянием массива, ухудшаются условия труда, усложняется добыча руды. В связи с этим вопросы надежного крепления встают особенно остро. Широкий диапазон устойчивости руд и вмещающих пород предопределяет многообразие способов крепления горных выработок, поддержания очистного пространства, включая и применение канатных анкеров глубокого заложения. Компания ООО «РАНК 2» является лидером по производству, поставке, совершенствованию анкерных систем в России. Одним из направлений является предоставление комплексных услуг при креплении горных выработок и ведении горных работ в условиях разработки рудных месторождений.

В работе отражен результат совместного сотрудничества специалистов Компании ООО «РАНК 2» со специалистами рудных шахт, разрабатывающих рудные полезные ископаемые различных геологических формаций (генезис, структура, морфология, минеральный состав), с различными формами рудообразования в различных, включая особо сложные, горно-геологических условиях.

I. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КАНАТНЫХ АНКЕРОВ АК01 ПРОИЗВОДСТВА ООО «РАНК 2» В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ «ЗУН-ХОЛБИНСКАЯ» ОАО «БУРЯТЗОЛОТО»

Зун-Холбинское месторождение, расположенное в Восточных Саянах, в пределах Восточно-Саянского золоторудного района, представлено крутопадающими золотокварцевыми тонкими жильными рудными телами ≤ 0,6 м, реже средней мощности ≤ 3,5 м. В период с 6 по 8 октября 2009 г. на руднике «ЗунХолбинский» специалисты компании ООО «РАНК 2» провели обучение персонала, монтаж и опытно-промышленные испытания (ОПИ) канатных анкеров АК01 в Блоке 1565-С2, гор. 1590 м. Целью данных ОПИ являлась оценка пригодности и работоспособности этого типа крепи для применения в данных горно-геологических условиях при креплении капитальных горных выработок, их сопряжений, боков очистных пространств со стороны кровли и почвы.

Рудное тело «Сульфидное-1» представлено кварцкарбонат-сульфидной жилой мощностью 2 м. Простирание С-З, падение Ю-З, крутое, угол падения – 60-90º. Вмещающие породы лежачего и висячего боков представлены крепкими окварцованными известняками. Со стороны лежачего борта на контакте с рудным телом прослеживаются прослои углеродисто-кварц-карбонатных и кварц-серицитовых сланцев. Рудное тело и вмещающие породы– неустойчивые. Коэффициент крепости рудного тела по шкале проф. М.М. Протодьяконова – 12. Тектоника развитая, горные породы месторождения глубоко метаморфизованы и нарушены системой разрывных нарушений третьего, четвертого порядка, не связанных с тектоникой первого и второго порядка. Водоприток в виде прерывистых струй. Запасы металла на руднике распределены в рудных телах неравномерно, контакты с вмещающими породами нечеткие, на нижних горизонтах имеются локальные обводненные участки и тектонически нарушенные зоны в неустойчивых породах. На нижних горизонтах рудника отмечались вредные проявления горного давления в виде отслоений и обрушений породных блоков, кровли и почвы очистного пространства по естественной трещиноватости, а также нарушении элементов крепления. Несмотря на то, что применяемая система разработки (СР) относится к I классу – с естественным поддержанием очистного пространства, так как рудопородный массив представлен неустойчивыми, тектонически нарушенными зонами, необходимо крепление боков очистного пространства при отбойке и магазинировании руды. В рамках ОПИ были определены фактические горно-геологические условия (физико-механические свойства и структура вмещающих пород и рудной залежи), разработана техническая документация крепления боков очистного пространства анкерами глубокого заложения АК01. Для повышения устойчивости боков открытого очистного пространства со стороны вмещающих пород при использовании с магазинированием руды применялись анкеры глубокого заложения и буровое оборудование для их установки (табл. 1).

Порядок установки анкеров глубокого заложения АК01:

• бурение шпуров диаметром 41 мм, длиной 4 м перфоратором ПП-63, установленным на буровую установку ЛКР;
• замачивание ампул АМК с минеральной композицией на протяжении 30-40 с. перед размещением в шпуре;
• размещение готовых к использованию ампул АМК в шпуре с досылкой до упора в дно шпура;
• навинчивание на муфту анкера АК01 специального переходника;
• присоединение анкера АК01 с переходником к буровому станку СБР-СП;
• установка анкера АК01 в шпур на заданную глубину посредством продольной подачи с одновременным вращением;
• демонтаж переходника;
• предварительное натяжение анкера.

Порядок установки анкера с закреплением ампулами АП-470 с полиэфирной смолой аналогичен описанию установки анкеров с ампулой АМК. Предварительное натяжение анкера производится после полного затвердевания полиэфирного состава (3 мин). В случае установки вертикальных анкеров необходимо поддерживать анкер от выпадения. Всего установлено шесть анкеров длиной l = 4 м. В четырех случаях использовались ампулы АМК с минеральной композицией, в двух случаях – ампулы АП-470 с полиэфирной смолой. После установки анкеры были испытаны на нагрузку. Испытания проводились штанговыдергивателем ПКА-1. При прикладываемых нагрузках смещений и выхода анкеров из шпуров не зафиксировано.

ВЫВОДЫ

1. Установка канатных анкеров в условиях шахты вполне технологична, не требует больших трудовых и временных затрат.
2. Область применения канатных анкеров: крепление боков очистных пространств при отработке системами разработки с магазинированием руды со шпуровой и со скважинной отбойкой; крепление сопряжений горных выработок; крепление капитальных горных выработок.
3. Для установки анкеров требуется минимальный комплект дополнительного оборудования.
4. Преимущество ампул с минеральной композицией АМК перед ампулами с полимерной смолой заключается в следующем: ампулы АМК не выделяют вредных испарений (пары стирола и т.д.), что исключает возможное токсическое отравление персонала; сроки хранения ампул АМК – до трех лет в любых условиях при условии сохранения целостности упаковки (срок хранения ампул с полиэфирной смолой – 6 мес. при температуре до +20, в летнее время гарантийный срок хранения – 3 мес.); время отвердевания состава ампул АМК более продолжительно (полное до 4 ч), что позволяет проводить работы по креплению более качественно, без брака.
5. Применение канатных анкеров и ампул АМК в условиях шахты «Зун-Холбинская» целесообразно.
6. Использование анкеров глубокого заложения возможно и экономически целесообразно при безопасной отработке рудных залежей в сходных горно-геологических условиях не только на данном предприятии но и на других с использованием систем разработки разных классов, при переходе горных работ на бóльшие глубины: с магазинированием отбитой руды с шпуровой и скважинной отбойкой; подэтажно-камерной с оставлением целиков; с обрушением руды и вмещающих пород; подэтажной отбойкой уступным забоем; подэтажной отбойкой с закладкой очистного пространства.

II. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ И ШАХТНЫХ ИСПЫТАНИЙ АНКЕРНОЙ КРЕПИ АК01 В УСЛОВИЯХ ОАО «БЕЛАРУСЬКАЛИЙ»

Старобинское месторождений калийных солей, открытое в 1949 г. в Белоруссии, является одним из крупнейших в мире. В настоящее время разработку месторождения ведет ОАО «Беларуськалий», расположенное в городе Солигорске в Минской области. ОАО «Беларуськалий» обеспечивает около 14-15% мирового производства калийных минеральных удобрений и занимает второе место в мире по объему производства калия. Основными формами проявления горного давления в выработках Старобинского месторождения калийных солей являются ползучесть вмещающих их приконтурных пород, а также происходящие на ее фоне расслоения и отслоения по глинистым прослойкам.

При переходе на бóльшие глубины разработки меняется не только интенсивность, но и характер деформирования массива, увеличиваются размеры зон возможного разрушения приконтурного массива вокруг выработок. Все это требует пересмотра подходов к выбору способов охраны и средств крепления выработок для их устойчивого состояния. Для решения этих вопросов в период с 10.08.2010 г. по 23.09.2010 г. проводились испытания канатных анкеров АК01 производства ООО «РАНК 2» (табл. 2). Лабораторные испытания крепи АК01 проводились в испытательном центре ЗАО «СИПР с ОП» на гидравлической разрывной машине МРГ-600. В лабораторных условиях было испытано два образца анкера АК01 (рис. 1).

При увеличении нагрузки на анкеры свыше 170-220 кН отрывались проволочные шнеки, происходило раскручивание проволок каната, после чего следовал поочередный их обрыв. Во всех опытах при обрыве каждой новой проволоки сопротивление анкера нагрузке снижалось. Максимальное удлинение анкеров составило 65-80 мм. Максимальная несущая способность анкера АК01 составила 220 кН (рис. 2).

Шахтные испытания анкерной крепи проводились в выработках околоствольного двора, технологической сбойке участка ПУРВ и гор. -440 м рудника 4 РУ БВР (рис. 3).

Форма закрепляемой выработки – арочная, ширина – 3м, высота – 3 м. Кровля выработки привязана под защитной пачкой 0,1м каменной соли, подстилающей нижний сильвинитовый слой. Геологическое строение пород кровли получено при бурении керноотборной разведочной скважины. Для испытаний были использованы четыре анкера типа АК01 (опыты №№ 1-4). Шпуры под анкеры бурили с помощью бурового станка 063-1И, диаметр шпуров составил 30 мм. Все анкеры закреплялись в шпурах с помощью цементно-минеральной композиции, размещенной в ампулах АМК. На рис. 4

приведены результаты шахтных испытаний анкеров АК01. Из рис. 4 следует, что в опытах №№ 1-3 анкеры были извлечены из шпуров. В опытах №1 и №2, проведенных через одни сутки после установки анкеров, максимальная нагрузка составила соответственно 75 и 125 кН. Разница объясняется тем, что в опыте №1 для закрепления анкера использовали две ампулы, в опыте №2– три ампулы АМК. В опытах № 3 и № 4, проводившихся через 9 и 44 сут. после установки анкера, усилие извлечения анкера возросло соответственно до значений 170 и 210 кН.

ВЫВОДЫ

1. Проведенные лабораторные испытания канатных анкеров АК01 показали соответствие силовых и конструкционных параметров паспортным характеристикам крепи.

(МГК), (анкер АК01) обладает большей надежностью и несущей способностью на разрыв по сравнению со сварным соединением.

4. Результаты лабораторных и шахтных испытаний анкерной крепи производства ООО «РАНК 2» показали, что эта крепь может быть использована при креплении капитальных выработок Солигорских калийных рудников.
5. Необходимы дальнейшие ОПИ анкерной крепи в сложных горно-геологических условиях с содержанием глинистых прослойков в породах.

III. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КАНАТНЫХ АНКЕРОВ АК01–121 В УСЛОВИЯХ ООО «ЕВРОХИМ-ВОЛГАКАЛИЙ», ГРЕМЯЧИНСКИЙ ГОК, ДЛЯ ПОДВЕШИВАНИЯ СТАВА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ С НЕУСТОЙЧИВЫМИ ПОЧВАМИ

Гремячинское месторождение калийных солей является одним из крупнейших в России с утвержденными запасами 1,6 млрд т калийных солей (сильвинитовых руд) и располагается в 170 км к юго-западу от г. Волгограда и в 20 км к северо-востоку от районного центра г. Котельниково. Одной из горнотехнических проблем в калийных шахтах ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий» является пучение почвы горных выработок, связанное с деформациями пород почвы в виде выдавливания их внутрь выработок. Соляные породы вследствие пластичности и гигроскопичности склонны к прогрессирующей ползучести и проявлениям конвергенции боков внутрь горных выработок с увеличивающейся скоростью. Это проявление горного давления усложняет ведение горных работ, например использование горных выработок в качестве транспортных – конвейерных.

Данное явление оказывает негативное влияние на состояние горных выработок, ограничивает или совсем исключает возможность их использования. Поэтому на предприятиях вынуждены проводить затратные мероприятия по предупреждению и/или ликвидации проявлений конвергенции кровли, боков и почв выработок. В 2024 г. ООО «РАНК 2» и ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий», Гремячинский ГОК, было заложено начало сотрудничеству по внедрению и использованию анкеров глубокого заложения при разработке калийных солей подземным способом. При выполнении ОПИ была реализована возможность подвешивания ленточного конвейера КЛ 1200 канатными анкерами АК01–121 (рис. 5) .

Данный тип анкеров разработан для возможности работы при воздействии динамических и циклических нагрузок на массив и с конструктивными особенностями для подвеса ленточных конвейеров, использования в широком диапазоне горно-геологических условий. С целью противодействия распространению коррозионного износа крепи в условиях эксплуатации соляных месторождений разработан канатный анкер АК01–125 в антикоррозионном исполнении (рис. 6).

Схема подвешивания ленточного конвейера КЛ 1600 к кровле горной выработки приведена на рис. 7

. Жесткий став ленточного конвейера 1 подвешен через круглозвенную цепь 2 к канатным анкерам АК01–121 3 установленным в кровле выработки 4. Вертикальное выравнивание става выполняется талрепами 5. Для выравнивания става в горизонтальной плоскости дополнительно используются регулируемые растяжки. Подвеску конвейеров выполняют как полную, так и частичную.

ВЫВОДЫ

Использование анкерной канатной крепи положительно зарекомендовало себя в горно-геологических и горнотехнических условиях рудника Гремячинского месторождения калийных солей и позволило получить следующие преимущества:

1. Исключение смещения секций става относительно оси, тем самым уменьшается износ ленточного полотна и количество аварийных остановок;
2. Сокращение времени аварийных простоев вследствие остановок при транспортировке горной массы от просыпи и порыва конвейерного полотна из-за деформации конвейерного става при пучении почвы;
3. Оптимизация рабочего пространства на почве горной выработки;
4. Возможность монтажа конвейера на участках с неровной почвой и при проявлениях интенсивного пучения почвы;
5. Упрощается выполнение работ по зачистке подконвейерного пространства от просыпи и при расштыбовке конвейера;
6. Удобство обслуживания и более комфортный доступ к нижней рабочей ветви конвейера;
7. Упрощенный и облегченный монтаж и демонтаж конвейера, особенно при использовании быстроразъемных соединений;
8. Улучшаются условия выполнения напочвенных транспортных операций;
9. Увеличение темпов проведения подготовительно-нарезных выработок;
10. Снижение требований к контуру выработки при эксплуатации;
11. Упрощается выполнение ремонтно-восстановительных работ в конвейерной горной выработке (при поддире почвы под конвейером при интенсивных проявлениях пучения почвы).

IV. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АКТИВНОЙ, ПАССИВНОЙ АНКЕРНОЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ КРЕПИ ПРИ КРЕПЛЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ ДОБЫЧЕ ХРОМОВОЙ РУДЫ В ШАХТЕ «10-ЛЕТИе НЕЗАВИСИМОСТИ КАЗАХСТАНА» (ДОНСКОЙ ГОК, КАЗАХСТАН)

Начало открытий месторождений хромовой руды в северо-западной части Казахстана в районе г. Хромтау было положено в 1930 годах. Открытые в разные периоды месторождения «Алмаз-Жемчужина», «Миллионное», «№ 21», «Первомайское», «Западная залежь» по величине подтвержденных суммарных балансовых запасов являются одними из самых перспективных промышленных месторождений в мире. В настоящее время разработка месторождений осуществляется Донским горно-обогатительным комбинатом, шахтой «10-летие независимости Казахстана» (ДГОК, ШДНК). С точки зрения оценки качества, добываемая и перерабатываемая хромовая руда не имеет аналогов в мире. В структуре балансовых запасов 92,8% пригодны для подземного способа добычи. При многолетней эксплуатации хромовых месторождений предприятиями подземным способом проявился ряд общих характерных особенностей природного и техногенного характера, следствием которых является аварийное состояние горных выработок:

• весьма неустойчивый, отличающийся по прочностным и деформационным характеристикам рудопородный массив;
• многочисленная разномасштабная тектоническая нарушенность рудопородного массива;
• присутствие структурных блоков различных масштабно-иерархических уровней;
• замещение трещин слабым заполнителем, выполняющим роль смазки между породными блоками при их смещении.

Названные особенности создают определенные трудности при проведении, креплении и поддержании горных выработок на всех стадиях разработки хромовых месторождений подземным способом:

• большие смещения рудопородного массива в направлении очистного пространства вследствие применяемых систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород;
• значительный объем работ по ремонту, восстановлению, перекреплению возведенных конструкций крепей с целью поддержания подготовительно-нарезных горных выработок в рабочем состоянии сдерживает и снижает показатели по добыче руды;
• снижается безопасность ведения горных работ.

Решение проблемы эффективного проведения, крепления и поддержания горных выработок в сложных горногеологических условиях требует учета многих факторов, влияющих на устойчивость рудопородного массива, разработку эффективных способов проведения, крепления и поддержания горных выработок. Учитывая проблематику крепления и поддержания горных выработок на предприятиях ДГОКа, специалистами ООО «РАНК2» были выполнены ОПИ по внедрению активных, пассивных и комбинированных методов крепления горных выработок на участках развития опорного давления [19]. В ходе ОПИ для оценки работоспособности крепи в различных условиях при креплении опытных участков горных выработок использовались различные комбинации конструкций анкерной и торкретбетонной крепи (см. табл. 2). Опытный участок № 1, БДШ-9 гор. -175 м. На опытном участке были применены два варианта крепления. Вариант №1 (0-15 м) – Активная анкерная крепь глубокого заложения ВАУ4 (АК01-30ПН) с предварительным натяжением до 10 т и торкретбетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510 (рис. 8).

Вариант № 2 (16-30 м) – Двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, неподатливых канатных анкеров глубокого заложения АК01-21Н(У) с полным заполнением шпура полимерной двухкомпонентной смолой (второй уровень) и торкретбетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510 (рис. 9).

Также была внедрена и реализована зона постепенного перехода от одного вида крепи к другому на закрепляемом опытном участке выработки. Опытный участок № 2, ДШ-1 гор. -175 м. В выработке ДШ-1 применены два варианта комбинированного крепления: Вариант № 2 (0-15 м) – Двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, неподатливых канатных анкеров глубокого заложения АК01-21Н(У) с полным заполнением шпура полимерной двухкомпонентной смолой (второй уровень) и торкретбетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510 (рис. 10).

Вариант № 3 (16-30 м) – Активная анкерная крепь глубокого заложения ВАУ4 (АК01-30ПН) с предварительным натяжением до 10 т, анкерная крепь первого уровня АКМ20.01-АВ и торкретбетонная крепь толщиной 100 мм марки MasterRoc STS 1510 (рис. 11).

Опытный участок № 3, РО-81 гор. ±0 м. На опытном участке (0-30 м) применен один вариант крепления № 4: Вариант № 4 – двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, канатных анкеров глубокого заложения АК01-21Н(У) с полным заполнением шпура полимерной двухкомпонентной смолой (рис. 12).

Опытный участок № 4, ШС-3 гор. ±0 м. На опытном участке применен один вариант крепления № 5 – двухуровневая анкерная крепь, состоящая из анкеров первого уровня АКМ20.01-АВ, канатных анкеров глубокого заложения ВАУ4 (АК01-30ПН) с предварительным натяжением до 10 т и ампульным закреплением (рис. 13).

ВЫВОДЫ

На основании результатов ОПИ различных вариантов крепления горных выработок в условиях ШДНК-1 на горизонтах -175 м и ±0 м установлено: В условиях горизонта -175 м: при креплении подготовительных выработок (пройденных как по вмещающим породам, так и по рудному телу) варианты крепления № 1, 2 и 3 работоспособны; при креплении очистных выработок (технология торцевого выпуска) вариант № 2 работоспособен; при креплении очистных выработок (технология торцевого выпуска) вариант № 1 ограниченно работоспособен (требуется увеличение плотности установки анкеров); для повышения работоспособности крепи в условиях очистных работ рекомендуется оптимизация параметров крепления боков (увеличение количества анкеров, усиление поверхностной крепи); для снижения трещинообразования торкретбетона, повышения прочности и долговечности, продолжения обеспечения опоры после образования трещин, улучшения сцепления и снижения вероятности отслоения рекомендуется его дополнительное фиброармирование. В условиях горизонта ±0 м: при креплении подготовительных выработок (пройденных по рудному телу) вне влияния очистных работ варианты крепи № 1 и № 2 работоспособны; при креплении подготовительных выработок (пройденных по рудному телу) в зоне влияния очистных работ (система разработки с самообрушением) варианты № 1 и № 2 ограниченно работоспособны (отмечаются повышенные деформации и повреждения элементов крепи). На сегодняшний день для решения проблемы ограниченной работоспособности креплений и поддержания горных выработок в зонах повышенных проявлений горного давления (ППГД), а также в зонах дизъюнктивных нарушений с дроблеными и обводненными породами (на горизонтах -175 м, варианты №1 ±0 м, варианты №1 и №2) разработан канатный анкер глубокого заложения АК01- 21НМ(Т) с полным ампульно-нагнетательным заполнением шпурового пространства (минеральная ампула АМК и минерально-композиционная смесь МКСС), что позволяет анкеру сохранять несущую способность 21 т по всей длине шпура при различных жестких воздействиях, в том числе и на срез (рис. 14).

V. ОПЫТ ПОДДЕРЖАНИЯ ШИРОКОПРОЛЕТНЫХ СОПРЯЖЕНИЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК АНКЕРАМИ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ РУДНИКА АЙХАЛ АЙХАЛЬСКОГО ГОК АК «АЛРОСА» (ПАО)

Кимберлитовая трубка «Айхал», открытая в 1960 г., находится в Республике Саха (Якутия), в 395 км к северу от г. Мирный. Трубка представляет собой крутопадающее сплюснуто-трубчатое тело северо-восточного простирания. Первоначально, начиная с 1961 г., верхняя часть месторождения была отработана открытым способом, по достижении предельной глубины карьера, в 1997 г., были начаты подземные горные работы. С каждым годом горные работы переходят на глубокие горизонты. Углубление горных работ, как правило, связано с усложнением геодинамической и геомеханической ситуации на месторождении из-за наличия действия высоких тектонических напряжений, изменения геолого-структурных особенностей и физико-механических свойств пород горного массива. Рост производительности и глубины разработки влечет за собой увеличение размеров горных выработок для транспортировки оборудования и обеспечения вентиляции забоев рудника «Айхал» Айхальского ГОК АК «АЛРОСА» (ПАО). Условия отработки рудника «Айхал» осложняются тем, что первоначально горный массив в пределах месторождения имеет отрицательную температуру, и по мере эксплуатации пройденной выработки происходит растепление горных пород, приводящее к непрогнозируемому вывалообразованию. Вывалообразования наиболее часто проявляются на сопряжениях горных выработок. Службой геотехнического мониторинга Айхальского ГОКа совместно со специалистами ООО «РАНК 2» и ООО НИЦ-ИПГП «РАНК» было принято решение о проведении опытно-промышленных испытаний технологии усиления крепи сопряжения слоевого заезда гор. +60 м с камерой перегруза гор. +53 м при помощи многофункциональных анкеров АК01-25 длиной 4,5 м, (рис. 15)

с целью исключения новых вывалообразований, а также снижения финансовых и трудовых затрат на возведение крепи. Для осуществления опытно-промышленных испытаний были разработаны «Рекомендации...» , при разработке которых учитывался многолетний опыт расчетов параметров анкерной крепи для угольных шахт и рудников России, основанный на применении различных методик расчета, в том числе и зарубежных. Крепление кровли сопряжения осуществлялось по двухуровневой схеме в период с 09.12.2016 г. по 16.12.2016 г.:

• крепление кровли при проведении горных выработок осуществляется анкерами первого уровня (типа СЗА или АКМ20.01)
• усиление крепи кровли осуществляется анкерами глубокого заложения АК01-25 с глубиной закрепления за сводом ожидаемого вывала пород не менее 1,1 м (рис. 16).
  
  

Многофункциональный анкер АК01-25 предназначен для:

• усиления крепи выработок, закрепленных анкерной, трапециевидной, арочной, набрызгбетонной и бетонной крепью
• крепления монорельсовых подвесных дорог
• монтажа ленточных конвейеров
• подвешивания различного вида грузов и оборудования
• использования в комбинации: монтажа подвесного монорельсового пути и усиления крепи.

Многофункциональный анкер АК01-25 имеет повышенную несущую способность (до 25 тс), в отличие от аналогов (до 21 тс), и работает в условиях как статических, так и динамических нагрузок. Анкер АК01-25 закрепляется ампульным способом ампулами с полиэфирной смолой или быстротвердеющей минеральной композицией (АМК, АМК ДК). Учитывая, что горные выработки рудника «Айхал» проводятся в многолетнемерзлых породах, а температура струи воздуха не превышает +4°С, для закрепления анкеров было рекомендовано применение ампул с минеральной композицией. Рассматриваемое сопряжение пройдено по породам онхойюряхской свиты верхнего кембрия, представленных тонким и средним переслаиванием доломитов, доломитов глинистых, плотных, крепких, тонкокриптозернистых f = 6-7, средней устойчивости (II) и мергелей, мергелей доломитистых, плотных, тонкослоистых, тонкоплитчатых, сильнотрещиноватых по напластованию f = 4-5, неустойчивых (III) до весьма неустойчивых (IV) при растеплении, мощность слоев от 0,4-0,6 м до 0,8-1,2 м, редко – до 1,6 м. Залегание пород субгоризонтальное. Массив пород характеризуется трещиноватой нарушенностью (от 2-4 до 5 трещин на погонный метр), коэффициент снижения прочности пород Kc= 0,4, обводненность отсутствует. Ширина пересекающихся выработок составляет: слоевого заезда гор. +60 м – до 8,5 м; камеры перегруза гор. +53 м – до 8,3 м; высота выработок на сопряжении – до 4,3 м.

Закрепление анкеров осуществлялось в шпурах диаметром 30 мм тремя ампулами длиной 470 мм. В качестве опорного элемента использовались подхваты ПГК15 и ПГК15А длиной 3200 мм. Для осуществления контроля возможного смещения пород кровли в центре сопряжения был установлен глубинный репер РГ3 на глубину 6 м, 3,5м и 1,5 м. За состоянием сопряжения велось непрерывное наблюдение. В период эксплуатации сдвижений кровли зафиксировано не было.

ВЫВОДЫ

1. применение технологии крепления данного широкопролетного сопряжения при помощи многофункциональных канатных анкеров позволяет полностью отказаться от возведения рамной крепи сопряжения (камерной рамы);
2. усиление крепи сопряжения канатными анкерами позволит снизить материальные затраты (до 80%) и металлоемкость (снижение массы материалов в 10 раз);
3. снижается трудоемкость выполнения работ по усилению крепи канатными анкерами на 33% по сравнению с возведением рамной крепи;
4. увеличение темпов формирования сопряжения за счет сокращения времени производства работ;
5. обеспечивается повышение безопасности труда за счет более качественного крепления сопряжений, исключения возможных обрушений кровли горных выработок;
6. снижение издержек за счет нарушения технологического цикла в связи с простоем спецтехники при перекреплении выработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В представленном материале рассмотрены результаты практического опыта применения канатных анкеров глубокого заложения производства ООО «РАНК 2» для крепления и поддержания горных выработок в особо сложных горно-геологических условиях при освоении рудных месторождений;
2. Результаты успешных ОПИ охватывают разнообразные по генезису рудные месторождения с учетом горно-геологических, геомеханических, динамических, гидрогеологических, физико-химических, технологических, температурных, климатических факторов;
3. Эффективность спроектированных и внедренных технических решений крепления горных выработок подтверждается безаварийной и безремонтной эксплуатацией горных выработок на всем протяжении эксплуатации;
4. Комплексный подход к креплению и поддержанию подземных горных выработок канатными анкерами глубокого заложения позволяет: прогнозировать и минимизировать риски возникновений неблагоприятных событий при проактивном (упреждающем, превентивном) рискменеджменте, нацеленном на предотвращение неблагоприятных событий (инцидентов) и/или уменьшение масштаба вероятных последствий; повысить эффективность применения канатных анкеров в зонах влияния очистных работ, на сопряжениях горных выработок; снизить совокупную стоимость владения на протяжении всего периода жизнедеятельности выработки, получив значительную экономию средств; повысить безопасность, эффективность и комфортность ведения горных работ; снизить затраты на крепь и трудоемкость ее монтажа в сравнении с другими видами крепи;
5. По всем представленным примерам проведенных ОПИ получены положительные заключения и рекомендации о целесообразности применения испытанных видов крепи в конкретных и схожих горно-геологических условиях.