Описание
ТЕХНОЛОГИИ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ПОЭТАПНОГО И ПОЭТАПНОГО ПРОВЕДЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ ВЫРАБОТОК
Актуальность:
- Низкие темпы и безопасность проведения горных выработок при ведении работ в сложных горно-геологических условиях (обводненные породы, активный водоприток, повышенная трещиноватость, в зоне влияния нарушений). Повышенная материало- и трудоемкость крепления.
- Разрыв очистного фронта и отставание показателей от плановых при использовании типовых схем проведения и крепления капитальных и подготовительных выработок.
Область рационального применения:
Опережающее поэтапное крепление (ОПК) проведение и крепление капитальных и подготовительных горных выработок в условиях неустойчивых и весьма неустойчивых кровель с трещиноватыми горными породами.Поэтапное крепление (ПК) проведение и крепление капитальных и подготовительных горных выработок в условиях устойчивых и весьма устойчивых кровель со слаботрещиноватыми горными породами.
Описание технологии ОПК с анкерами АК01-21Н(м), АК01-08, АК01-30ПН
- Опережающее крепление 1 шаг. Бурение скважин в прикровельной части груди забоя с углом наклона к горизонтальной оси выработки 2-3º и установка армирующих стержней длиной 12 м (арматура 32/36/40 мм или анкер типа АБ).
- Опережающее крепление 2 шаг. Нагнетание в массив скрепляющих составов.
- Проходческий этап 3 шаг. Проведение выработки на глубину 1,0 м и установка двух рядов канатных анкеров с шагом 0,4-0,5 м в призабойной части. Анкеры устанавливаются совместно с общим опорным элементом швеллер / ПГК15.
- Проходческий этап 4 шаг. Проведение выработки на глубину 5,0 м и установка двух рядов канатных анкеров с шагом 0,4-0,5 м в призабойной части. Анкеры устанавливаются совместно с общим опорным элементом швеллер / ПГК15.
- Проходческий этап 5 шаг. Проходка выработки на глубину 5,0 м и установка канатных анкеров на ранее пройденном незакрепленном участке L=10 м (см. схему крепления). Анкеры устанавливаются совместно с индивидуальными опорными элементами – полусферические шайбы 300х300х8 мм.
- Начало нового цикла соответствует выполнению шагов 1-2 параллельно с выполнением крепления ранее пройденного участка в соответствие с шагом 5.
Первый шаг: Монтаж опережающей крепи
Второй шаг: Опережающее упрочнение массива
Третий шаг: Установка первой подвесной опоры балки
Четвертый шаг: Установка второй подвесной опоры балки
Пятый шаг: Установка дополнительной и опережающей крепи
Дополнительное упрочнение кровли (при необходимости)
Принципиальная технологическая схема ОПК (вид в плане)
Технологическая схема №1
Обеспечивает минимальные смещения при использовании в качестве основной крепи анкеров глубокого заложения. В качестве основной крепи используются канатные анкеры АК01-21Н(М) (21т со сниженной податливостью).
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
|
1 |
Анкер АК01-21Н(М) (L=6,5 м) |
шт |
37 |
|
2 |
Подхват швеллер или ПГК15, L=5,0 м |
шт |
4 |
|
3 |
Решетчатая затяжка |
м*2 |
60,5 |
|
4 |
Шайба 300х300х8 мм |
шт |
21 |
|
5 |
Арматура Ø32 мм |
м/тонн |
240/1,52 |
|
6 |
Ампула полимерная (L=1,0 м) или минеральная композиционная АМК (L=0,4м*3) |
шт |
74/111 |
|
7 |
Анкеры АКМ20.01-АВ (L=1,8 м) |
шт |
60 |
Таблица времени выполнения технологических операций на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №1 (КП-21)
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
Время, час. |
|
1 |
Бурение скважин под опережающую крепь |
шт/м.п. |
20 / 240 м.п . |
4,6 |
|
2 |
Установка армирующих стержней и герметизация скважин |
шт |
20 |
1,0 |
|
3 |
Выемка горной массы проходческим комбайном (S = 20.9 м2, L = 11 м) |
м*3/т |
209 / 272
|
4,4 |
|
4 |
Крепление кровли (I и 2 этап) |
м.п. |
11 |
4,55 |
|
5 |
Крепление кровли (3 этап)* |
м.п. |
11 |
3,15 |
|
|
Всего: |
17,7 ч |
||
Таким образом получаем скорость проходки 423 м.п. / мес.
*Крепление кровли на третьем этапе частично совмещается с бурением скважин под опережающую крепь следующего 10 м цикла проходческих работ. Таким образом фактическая продолжительность цикла может быть сокращена.
** Крепление боков выработок не отражено, так как выполняется с отставанием.
Таблица времени выполнения технологических операций на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №1 (JOY, Sandvik)
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
Время, час. |
|
1 |
Бурение скважин под опережающую крепь |
шт/м.п. |
20 / 240 м.п. |
4,6 |
|
2 |
Установка армирующих стержней и герметизация скважин |
шт |
20 |
1,0 |
|
3 |
Выемка горной массы проходческим комбайном (S = 20.9 м2, L = 11 м) |
м3/т |
209 / 272
|
1,2 |
|
4 |
Крепление кровли (I и 2 этап) |
м.п. |
11 |
4,55 |
|
5 |
Крепление кровли (3 этап)* |
м.п. |
11 |
3,15 |
|
|
Всего: |
14,5 ч |
||
Таким образом получаем скорость проходки 546 м.п. / мес.
*Крепление кровли на третьем этапе частично совмещается с бурением скважин под опережающую крепь следующего 10 м цикла проходческих работ. Таким образом фактическая продолжительность цикла может быть сокращена.
** Крепление боков выработок не отражено, так как выполняется с отставанием
Технологическая схема №2
Применима для проведения выработок в условия весьма трещиноватых горных пород, а так же при их повышенной обводнённости нарушенных пород. В качестве основной крепи применяются канатные анкеры АК01-30ПН (27т) с возможностью нагнетания скрепляющих составов.
Таблица объемов и стоимости материалов на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №2
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
|
1 |
Анкер АК01-30ПН (L=6,5 м) |
шт |
33 |
|
2 |
Подхват швеллер или ПГК15 (L=5,0 м) |
шт |
4 |
|
3 |
Решетчатая затяжка |
м*2 |
60,5 |
|
4 |
Шайба 300х300х8 мм |
шт |
21 |
|
5 |
Арматура Ø32 мм |
м/тонн |
240/1,52 |
|
6 |
Ампула полимерная (L=1,0 м) или минеральная композиционная АМК (L=0,4м*3) |
шт |
66/99 |
|
7 |
Смола полиуретановая или минеральная композиция для АК01-30ПН |
кг |
720 |
|
8 |
Анкеры АКМ20.01-АВ L=(1,8 м) |
шт |
60 |
Таблица времени выполнения технологических операций на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №2 (КП-21)
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
Время, час. |
|
1 |
Бурение скважин под опережающую крепь |
шт/м.п. |
20 / 240 м.п. |
4,6 |
|
2 |
Установка армирующих стержней и герметизация скважин |
шт |
20 |
1,0 |
|
3 |
Нагнетание полиуретановой смолы или минеральной композиции |
шт |
20 |
5,0 |
|
4 |
Выемкагорной массы проходческим комбайном (S = 20.9 м2, L = 11 м) |
м*3/т |
209 / 272
|
4,4 |
|
5 |
Крепление кровли (I и 2 этап) |
м.п. |
11 |
2,7 |
|
6 |
Крепление кровли (3 этап)* |
м.п. |
11 |
2,6 |
|
|
Всего: |
20,3 ч |
||
Таким образом получаем скорость проходки 390 м.п. / мес.
*Крепление кровли на третьем этапе частично совмещается с бурением скважин под опережающую крепь следующего 10 м цикла проходческих работ. Таким образом фактическая продолжительность цикла может быть сокращена.
** Крепление боков выработок не отражено, так как выполняется с отставанием.
Таблица времени выполнения технологических операций на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №2 (JOY, Sandvik)
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
Время, час. |
|
1 |
Бурение скважин под опережающую крепь |
шт/м.п. |
20 / 240 м.п. |
4,6 |
|
2 |
Установка армирующих стержней и герметизация скважин |
шт |
20 |
1,0 |
|
3 |
Нагнетание полиуретановой смолы или минеральной композиции |
шт |
20 |
5,0 |
|
4 |
Выемка горной массы проходческим комбайном (S = 20.9 м2, L = 11 м) |
м*3/т |
209 / 272
|
1,2 |
|
5 |
Крепление кровли (I и 2 этап) |
м.п. |
11 |
2,7 |
|
6 |
Крепление кровли (3 этап)* |
м.п. |
11 |
2,6 |
|
|
Всего: |
17,1 ч |
||
Таким образом получаем скорость проходки 463 м.п. / мес.
*Крепление кровли на третьем этапе частично совмещается с бурением скважин под опережающую крепь следующего 10 м цикла проходческих работ. Таким образом фактическая продолжительность цикла может быть сокращена.
** Крепление боков выработок не отражено, так как выполняется с отставанием
Технологическая схема №3
Позволяет сократить объем крепления на первом этапе на 25% и увеличить темп проходческих работ, в сравнении с ТС №1 и №2. В качестве основной крепи используются анкеры АК01-08 (32т).
Таблица объемов и стоимости материалов на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №3
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
|
1 |
Анкер АК01-08 (L=6,5 м) |
шт |
33 |
|
2 |
Подхват швеллер или ПГК15 (L=5,0 м) |
шт |
4 |
|
3 |
Решетчатая затяжка |
м2 |
66 |
|
4 |
Шайба 300х300х8 мм |
шт |
21 |
|
5 |
Арматура Ø32 мм |
м/тонн |
240/1,52 |
|
6 |
Ампула полимерная (L=1,0 м) или минеральная композиционная АМК (L=0,4м*3) |
шт |
66/99 |
|
7 |
Анкеры АКМ20.01-АВ (L=1,8 м) |
шт |
60 |
Таблица времени выполнения технологических операций на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №3 (КП-21)
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
Время, час. |
|
1 |
Бурение скважин под опережающую крепь |
шт/м.п. |
20 / 240 м.п. |
4,6 |
|
2 |
Установка армирующих стержней и герметизация скважин |
шт |
20 |
1,0 |
|
3 |
Выемка горной массы проходческим комбайном (S = 20.9 м2, L = 11 м) |
м*3/т |
209 / 272
|
4,4 |
|
4 |
Крепление кровли (I и 2 этап) |
м.п. |
11 |
2,7 |
|
5 |
Крепление кровли (3 этап)* |
м.п. |
11 |
2,6 |
|
|
Всего: |
15,3 ч |
||
Таким образом получаем скорость проходки 517 м.п. / мес.
*Крепление кровли на третьем этапе частично совмещается с бурением скважин под опережающую крепь следующего 10 м цикла проходческих работ. Таким образом фактическая продолжительность цикла может быть сокращена.
** Крепление боков выработок не отражено, так как выполняется с отставанием.
Таблица времени выполнения технологических операций на 1 цикл проходки (11 м) Технологическая схема №3(JOY, Sandvik)
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Кол-во |
Время, час. |
|
1 |
Бурение скважин под опережающую крепь |
шт/м.п. |
20 / 240 м.п. |
4,6 |
|
2 |
Установка армирующих стержней и герметизация скважин |
шт |
20 |
1,0 |
|
3 |
Выемка горной массы проходческим комбайном (S = 20.9 м*2, L = 11 м) |
м*3/т |
209 / 272
|
1,2 |
|
4 |
Крепление кровли (I и 2 этап) |
м.п. |
11 |
2,7 |
|
5 |
Крепление кровли (3 этап)* |
м.п. |
11 |
2,6 |
|
|
Всего: |
12,1 ч |
||
Таким образом получаем скорость проходки 654 м.п. / мес.
*Крепление кровли на третьем этапе частично совмещается с бурением скважин под опережающую крепь следующего 10 м цикла проходческих работ. Таким образом фактическая продолжительность цикла может быть сокращена.
** Крепление боков выработок не отражено, так как выполняется с отставанием
Сводная таблица
|
|
Технологическая схема 1 АК01-21Н(М) |
Технологическая схема 2 АК01-30ПН |
Технологическая схема 3 АК01-08 |
|
Скорость проведения выработки с комбайном избирательного действия (типа КП-21), м/мес. |
423 |
390 |
517 |
|
Скорость проведения выработки с комбайном непрерывного действия (типа Joy, Sandvik), м/мес. |
546 |
463 |
654 |
Поэтапное крепление (ПК)
Сущность поэтапного крепления выработок заключается в разделении процесса крепления кровли во времени и пространстве на два или несколько этапов, то есть в забое устанавливают минимально необходимую часть крепи для обеспечения временной устойчивости, с последующим доведением ее до паспортной, на некотором расстоянии от забоя.
При поэтапном креплении обычно выделяют 2 основных этапа:
1 этап – работы в призабойной зоне проходческого цикла и установка временной крепи (длина проходческого цикла зависит от допустимой площади и длительности обнажения кровли).
2 этап – работы выполняющиеся с отставанием от проходческого забоя, сопряженные с установкой элементов постоянной крепи (доведение параметров крепи до паспортных).
Снижение плотности установки анкеров на первом этапе крепления, относительно требуемой в «Инструкции…», ведет к снижению безопасности ведения горных работ, и требует обоснования и предварительного исследования устойчивости пород кровли.
Для определения и обеспечения возможности применения поэтапного крепления для проводимой выработки необходимо определить:
- расстояние от забоя и время сохранения устойчивости кровли без крепи до обрушения;
- величины смещений кровли в выработке закрепленной лишь частью паспортной крепи в функции расстояния от забоя и времени;
- сопоставить величины смещений кровли и деформации анкеров и определить допустимое расстояние и время поддержания кровли этой крепью.
Схема 1 – крепление выработок с применением первого и второго уровня;
Схема 2 – крепление выработки с применением крепи глубокого заложения в качестве основной и промежуточной установкой крепью первого уровня.
Поэтапное крепление (типовая схема)
Поэтапное крепление (Схема 1)
ЭТАП 1 ЭТАП 2
|
ПЕРВЫЙ ЭТАП |
||
|
КРОВЛЯ |
||
|
1 |
Тип анкеров |
АКМ20.01-АВ L=2400 |
|
2 |
Количество анкеров в ряду |
4 шт. |
|
3 |
Шаг установки анкеров |
1,0 м |
|
4 |
Опорный элемент |
Швеллер-8 или ПГ4 (5 м) |
|
5 |
Перетяжка |
металлическая решетчатая затяжка |
|
ВТОРОЙ ЭТАП |
||
|
КРОВЛЯ |
||
|
1 |
Тип анкеров |
АК21-01Н L = 5000 м |
|
2 |
Количество анкеров в ряду |
2 шт. |
|
3 |
Шаг установки анкеров |
1,0 м (в промежутке между основной крепью) |
|
4 |
Опорный элемент |
шайбы 300х300х8мм |
|
БОКА |
||
|
1 |
Тип анкеров |
АКМ20.01-АВ L=1800 мм |
|
2 |
Количество анкеров в ряду |
4 шт. |
|
3 |
Шаг установки анкеров |
1,0 м |
|
4 |
Опорный элемент |
шайбы 300х300х5мм |
|
5 |
Перетяжка |
металлическая решетчатая затяжка либо полимерная сетка |
Поэтапное крепление (Схема 2)
ЭТАП 1 ЭТАП 2
|
ПЕРВЫЙ ЭТАП |
||
|
КРОВЛЯ |
||
|
1 |
Тип анкеров |
АК01-21Н(М) L = 5000 м |
|
2 |
Количество анкеров в ряду |
3 шт. |
|
3 |
Шаг установки анкеров |
2,0 м |
|
4 |
Опорный элемент |
ПГК15А 6 метров 3-шт устанавливаемые продольно |
|
5 |
Перетяжка |
металлическая решетчатая затяжка |
|
ВТОРОЙ ЭТАП |
||
|
КРОВЛЯ |
||
|
1 |
Тип анкеров |
АКМ20.01-АВ L=2400 мм |
|
2 |
Количество анкеров в ряду |
4 шт. |
|
3 |
Шаг установки анкеров |
2,0 м (в промежутке между основной крепью) |
|
4 |
Опорный элемент |
шайбы 300х300х8мм |
|
БОКА |
||
|
1 |
Тип анкеров |
АКМ20.01-АВ L=1800 мм |
|
2 |
Количество анкеров в ряду |
4 шт. |
|
3 |
Шаг установки анкеров |
1,0 м |
|
4 |
Опорный элемент |
шайбы 300х300х5мм |
|
5 |
Перетяжка |
металлическая решетчатая затяжка либо полимерная сетка |
Сводная таблица
|
|
Технологическая схема 1 |
Технологическая схема 2 |
|
Скорость проведения выработки с комбайном непрерывного действия (типа Joy, Sandvik), м/мес. |
630 |
700 |