S&T (Super Tehnology)

На шахте им. Героев Космоса одной из основных проблем поддержания выработок в рабочем состоянии является большие смещения как пород почвы, так и кровли. Количество выработок, в которых состояние крепи не отвечает проектному (паспортному), превышает половину от всех поддерживаемых. Решению данной проблемы посвящены многие исследования, результаты которых показали, что наиболее эффективным направлением обеспечения устойчивости выработок является сбалансированный учет геомеханических, деформационно - силовых параметров охранных конструкций и технологических факторов.

Сооружение и поддержание горных выработок на шахте осуществляется в очень тяжелых условиях. Горные породы, обладающие низкой прочностью, слабой устойчивостью, теряющие свою прочность при насыщении их водой, склонные к пучению, а также наличие ряда геологических нарушений - все эти факторы в полной мере отражаются на состоянии протяженных выработок. В большинстве подготовительных выработок еще до ввода их в эксплуатацию выполняется частичное перекрепление и подрывка пород почвы на величину до 800 мм.

В 2005-2006 гг. при проведении 951-го бортового штрека пласта С9 шахты им. Героев Космоса проводились экспериментальные работы, связанные с изменением поперечного сечения выработки; параллельно ставилась цель исследовать влияние этого мероприятия на интенсивность смещений пород в выработке. Выработка проводилась по пласту С9 (рис. 1) с помощью проходческого комбайна 1ГПКС. Первоначально в штреке применялась крепь КШПУ- 14,4 с шагом установки 0,8 м (до 16-го пикета), далее крепление выработки производилось КШПУ-11,7 с шагом установки 0,8 м.

Анализ горно-геологических условий разработки и свойств вмещающих пород показывает, что исследуемая выработка находится в достаточно сложных условиях эксплуатации: средняя глубина ведения работ, слабые вмещающие породы, наличие развитой сети мелких тектонических нарушений и тектонических зон отрицательно сказывается на ее состоянии. К этому следует добавить влияние очистных работ, что существенно усложняет поддержание выработки в эксплуатационном состоянии.

Наиболее надежным инструментом получения исходных данных для оценки характера и механизма проявлений горного давления, критерием проверки аналитических решений и базой разработки инженерных расчетных методов являются шахтные измерения.

Инструментальные наблюдения за проявлением горного давления позволяют получить наиболее достоверную и полную информацию о его поведении, установить основные закономерности процесса смещения породного контура; образования, формирования и пространственного положения зоны нарушенных пород в зависимости от их прочности и угла падения глубины разработки, направления проведения выработки, ее формы и размеров, частоты переслаивания вмещающих пород различного литологического состава, наличия очистных работ и других факторов.

Структурная колонка пласта С9:
1 - песчаник; 2 - аргиллит или алевролит;
3 - песчаник; 4 - уголь;
5 - аргиллит; 6 - алевролит или песчаник

При инструментальных маркшейдерских исследованиях с помощью замерных станций (рис. 2), которые устанавливались в соответствии с принятой методикой на расстоянии 9.11 м от забоя, фиксировались смещения кровли ЛН1, почвы ЛН2 и ширины выработки Ь на высоте 1,8 м на участках выработки с различной площадью поперечного сечения и типоразмерами крепи. Результаты замеров на участке с крепью КШПУ-11,7 представлены на рис. 3, а на участке с крепью КШПУ-14,4 - на рис. 4.

Из рис. 3 и 4 видно, что величина поднятия почвы на момент окончания наблюдений (77-е сутки) на первом участке выработки (пикет №24 с крепью КШПУ-11,7) составила 689 мм, а на втором участке (пикет №16 с крепью КШПУ-14,4) - 342 мм.

На первом участке (пикет №24) процесс пучения наиболее интенсивно развивался в первые 14 суток, при этом скорость смещений пород почвы достигла величины 30,0 мм/сут. В дальнейшем наблюдалось незначительное затухание интенсивности пучения и в период между 14-ми и 77-ми сутками наблюдений средняя скорость смещений пород почвы составила 4,5 мм/сут.