Применение современных технических средств мониторинга для оценки соответствия проектных параметров анкерной крепи изменяющимся условиям проведения подземных выработок
Анкерная крепь широко используется в различных условиях угольных шахт и рудников. При этом необходим постоянный мониторинг для контроля за состоянием вмещающих пород и крепи горных выработок. На сегодняшний день мониторинг, как правило, включает следующие мероприятия:
Оценка состояния выработки и крепи в целом показала соответствие проектным параметрам. Испытания анкеров на фактическую несущую способность подтвердили соответствие требованиям нормативной документации [1, 2]. Известно, что структура и прочностные свойства пород кровли могут существенно различаться даже на смежных выемочных участках. Поэтому на основе данных горно-геологического прогноза (рис. 1, а) определить глубину расслоений пород кровли с учетом изменчивости горно-геологических условий весьма затруднительно. Для установления величины и участков расслоений пород кровли конвейерного штрека №42 были проведены видеоэндоскопические обследования шпуров (рис. 2).
-
осмотр состояния горных выработок и качества установки крепи;
- контроль деформаций вмещающих пород выработки при помощи глубинных реперов;
- испытания анкеров на фактическую несущую способность.
Прогнозные данные геологических служб шахт не всегда отражают горно-геологические условия проведения конкретных выработок, поэтому из-за неопределенности и изменчивости условий проходки вопросы обеспечения устойчивости и контроля за состоянием подготовительных выработок остаются актуальными.
В связи с этим ООО «РАНК 2» расширяет комплекс услуг по мониторингу состояния подземных горных выработок. Эффективность этих мероприятий можно рассмотреть на примере шахты «Березовская» и ШУ «Карагайлинское».
Конвейерный штрек №42 шахты «Березовская» запланировано сохранить для повторного использования в качестве вентиляционного при отработке следующего выемочного столба. Выработка закреплена сталеполимерной анкерной крепью АСП-20 длиной 2,4 м (5 шт. в ряду) в сочетании с опорными элементами (швеллер №10), решетчатой и сетчатой затяжкой. Усиление крепи — канатные анкеры АК01 длиной 6 м.
Было установлено, что зона повышенной трещиноватости пород кровли распространяется в массив на глубину от 0,1 до 0,7 м (см. рис. 1, б). Максимальная глубина, на которой были вы-явлены каверны и трещины пород кровли находится в пределах 4,26-5,1 м. По результатам проведенных работ было подтверждено, что:
-
фактическая глубина расслоений пород кровли соответствует расчетным параметрам свода естественного равновесия, определенным по новой инструкции [3], которая в настоящее время находится на согласовании в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору;
-
канатные анкеры закреплены за пределами зоны расслоения пород кровли;
-
паспортные параметры крепи конвейерного штрека №42 шахты «Березовская» обеспечивают надежность поддержания выработки.
Аналогичные мероприятия были проведены в условиях конвейерного штрека No6-04-Ю ШУ «Карагайлинское» для установления фактических глубины расслоений и структуры пород кровли (рис. 3, 4). По результатам шпурового обследования видеоэндоскопом в породах кровли на глубине 4,1-5,25 м установлено наличие расслоений пород и прослойков трещиноватых углистых аргиллитов (см. рис. 3, 4). Конвейерный штрек №6-04-Ю закреплен на анкеры типа АСП-20 длиной 2,4 м. В соответствии с расчетами по инструкции [3] для усиления крепи достаточно канатных анкеров АК01 длиной 5 м. Однако после уточнения фактической структуры пород кровли выяснилось, что при такой длине канатные анкеры закрепляются в слабых несвязных породах (см. рис. 4, б). Поэтому по рекомендации ООО «РАНК 2» было принято решение увеличить глубину заложения анкеров АК01 до 6,5 м, чтобы обеспечить их закрепление в устойчивых породах кровли.
Выводы
-
Предложенный комплекс мероприятий с применением современных технических средств мониторинга позволяет определить фактическую структуру вмещающих пород подземных горных выработок при их проведении и эксплуатации.
-
На основании фактических горно-геологических условий появляется возможность подтвердить правильность выбора параметров анкерной крепи либо обоснованно их скорректировать для обеспечения безремонтного поддержания выработок.