РАЗРАБОТКА КРЕПЛЕНИЯ УСТЬЯ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ШУРФА

DEVELOPMENT OF FIXING THE MOUTH OF THE VENTILATION PIT

Rustem Alzhanov

Doctoral student of the Department of Mineral Deposit Development, Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov,

Kazakhstan, Karaganda

Ravil Mussin

PhD, Associate Professor of the Department of Mineral Deposit Development, Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov,

Kazakhstan, Karaganda

АННОТАЦИЯ

Вентиляционный шурф №3,  рудника Жомарт 2 были пройдены буровой установкой «RHINO 2007 DC». Рассматриваемый шурф пройден в районе панели 37 в восточной части месторождения. Ствол предназначен для подачи воздуха в шахту. Глубина ствола 490,72 м. Нижняя отметка шурфа -142,72 м. Диаметр шурфа 4,5 м. Шурф был пройден в 2017 году. В настоящее время стенки шурфа не закреплены [1].

Цель работы. Рассчитать параметры крепления бортов и устьев шурфа на возможность дальнейшей безопасной эксплуатации для различных целей.

Метод проведения работы. Аналитический, расчетный.

ABSTRACT

Ventilation pit No. 3, Zhomart mine 2 were passed by the drilling rig "RHINO 2007 DC". The considered pit was passed in the area of panel 37 in the eastern part of the field. The shaft is designed to supply air to the mine. The depth of the trunk is 490.72 m . The lower mark of the pit is 142.72 m . The diameter of the pit is 4.5 m. The pit was completed in 2017. Currently, the walls of the pit are not fixed.

The purpose of the work. Calculate the parameters of fixing the sides and the mouth of the pit for the possibility of further safe operation for various purposes.

The method of carrying out the work. Analytical, calculated.

Ключевые слова: Шурф, вертикальный ствол, крепление горных выработок, зона разрушения, анкер.

Keywords: Pit, vertical shaft, fastening of mine workings, destruction zone, anchor.

Параметры крепи основной части ствола зависит от действующих в массиве напряжений. Предварительно выполняется оценка напряженно-деформированного состояния с помощью численных методов моделирования. Определяются размеры потенциальной зоны неупругих деформаций. Длина анкеров выбирается в зависимости от размеров потенциальной зоны неупругих деформаций. Длину анкеров можно определить из выражения:

, м                                                                                  (1)

где  - размеры зоны разрушения в близи ствола, м;

Для рассмотренного примера длину анкеров  следует принимать равной 2м; расстояние между анкерами 0,7 . Так как в крассных аргиллитах или алевролитах по результатам моделирования потенциальные зоны неупругих деформаций распространяются на глубину 1,56 м при GSI=40 и при глубине 500м. В свою очередь, в бурых песчаниках глубина зоны распространения зоны неупругих деформаций не превышает 0,84 м, а в серых песчаниках эта зона распространяется на глубину 0,54 м. С учетом глубины заделки рекомендуется применять анкера длиной не менее 2 м (Рисунок 1) [2].

Рисунок 1. Конструкции устьев стволов

Расчет крепи протяженной части стволов и шурфов следует производить на суммарное действие горизонтального (радиального) давления пород массива Рп и давления остаточного напора подземных вод Рг с учетом технологической и монтажной нагрузок.

Общее давление надлежит определять на момент времени, когда оно является наибольшим.

Расчётное горизонтальное (радиальное) давление пород Р_п, кПа (тс/м²), на крепь протяженной части вертикальной выработка при отсутствии влияния горизонтальных деформаций от воздействия очистных работ следует определять по формуле[3]:

Р_п = пm_уп_нР^н[1+0,1(r₀ - 3)]                                            (2)

где r₀ – радиус выработки в свету, м;

п - коэффициент перегрузки, равный 1,3;

m_y - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 1;

п_н - коэффициент приведения к расчетному (максимальному) давлению при неравномерной эпюре нагрузок, принимаемый по таблице 2.

Таблица 1.

Коэффициент условий работы крепи

Таблица 2.

Коэффициент приведения к расчетному давлению

При этом минимальная величина несущей способности крепи должна приниматься не менее величины расчетного давления на крепь без учета влияния очистных работ.

Примечание. Расчеты давления на крепь, конструктивные элементы защиты крепи вертикальных выработок при скользящих крепях с заполнением закрепного пространства следует производить по методикам специализированных организаций [4,5,6].

При проектировании горных выработок сумма остаточных водопритоков с водоносных горизонтов не должна превышать допустимого водопритока в ствол, установленного в главе СНиП по правилам производства и приемки работ подземных горных выработок.

Рисунок 2. Схема комбинированного крепления бортов шурфа

В породах I категории устойчивости для участков сопряжений ствола, а также в породах II категории устойчивости на протяженных участках ствола толщина набрызгбетонной крепи должна быть не менее 150 мм на глубинах до 500м и 200 мм на глубинах более 500м (Рисунок 3). При использовании торкретбетона крупность заполнителя не должна превышать 0,1-0,15 толщины торкретбетонной крепи.

Рисунок 3. Схема комбинированного крепления сопряжения с подходной

По результатам выполненных исследовательских работ были сделаны следующие выводы:

1. На основе изученных данных была определена технология для крепления бортов и устьев шурфов. По результатам выполенных расчетов были расчитаны и определены длинны анкеров и тощина торкретбетона.
2. Крепь шурфа должна состоять из двух частей: часть ствола от непосредственного устья должно быть закреплена монолитной железобетонной крепью.
3. Основную часть ствола рекомендуется крепить комбинированной крепью (торкрет бетон, сетка, анкерная крепь).

Список литературы:

1. Отчет с подсчетом запасов меднорудного месторождения Жаман-Айбат по состоянию на 01.01.2013 г. Выполненный ТОО КПК «Геолсервис»
2. В.Белый. Справочник инженера шахтостроителя. В 2-х томах. Том 1. М., Недра, 1983. 439с.
3. Методические указания. Геотехнология строительная. Донецк: Донецкий национальный технический университет, 2017
4. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи/ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. – М.: 1983. – 272 с.
5. Правила обеспечения промышленной безопасности для опасных производственных объектов угольных шахт. Приказ Министра по инвестициям и развитию Республики Казахстан от 30 декабря 2014 года № 351. Зарегистрирован в Министерстве юстиции Республики Казахстан 13 февраля 2015 года № 10255
6. Строительство стволов шахт и рудников. Справочник под редакцией О.С. Докукина, Н.С. Болотских. М.Недра, 1991.