Анализ типовых форм деформаций приконтурного углепородного массива и особенности восстановления крепления горных выработок

Abstract

Актуальность. В настоящее время более 75 % проводимых подземных горных выработок поддерживаются при помощи анкерного крепления. В процессе длительной эксплуатации выработок возникают деформации приконтурного массива пород и элементов крепи. Актуальной научно-практической задачей представляется выявление типовых форм деформаций пород и элементов крепи с целью разработки проектных решений и обоснования параметров крепи при производстве текущего ремонта или восстановления подземных выработок. Цель: разработка проектных решений и обоснование параметров анкерного крепления при ремонте и восстановлении подземных горных выработок. Методы: натурные исследования, статистическая обработка результатов экспериментальных исследований. Результаты. Приведено описание, причины возникновения и формы проявления геомеханических процессов в приконтурном углепородном массиве горных выработок, закрепленных анкерной крепью. На основе длительных натурных наблюдений установлено шесть форм типовых деформаций приконтурного массива. Процесс сводообразования в кровле выработок начинается с разуплотнения приконутрного слоя, которое служит причиной расслоения пород под действием гравитационных сил, а также образования полостей. Отжим угля из боков выработок и вывалы угля происходят в связи с образованием вокруг выработки зон неупругих деформаций, где уголь и породы находятся в несвязанном состоянии и удерживаются в равновесии за счёт сил трения и отпора крепи. Ширина зоны неупругих деформаций зависит от многих факторов. Существенное влияние оказывают ширина выработки и угол внутреннего трения. При увеличении ширины выработки увеличивается коэффициент концентрации напряжений в боках. Разработаны проектные решения по усилению крепления или полной перекрепке поврежденных участков горных выработок при геомеханических процессах локального вывалообразования. Они включают в себя: схему установки, обоснование параметров и номенклатуру применяемых элементов крепи-усиления, технологию работ, список применяемого оборудования.

Relevance. More than 75 % of underground mine workings are supported by anchorage nowadays. In the case of long-term mine workings maintenance the deformations of surrounding rock massif and anchoring elements occur. The surrounding rock massif typical forms deformations determination in order to develop the design solutions and substantiate anchorage parameters is currently urgent scientific and practical task. Especially it is important in case of mine workings support repair or recovery stages. The main aim is mine working anchorage design solutions and parameters substantiate during the repair and recovery stages. Methods: field measurements, statistical processing of results. Results. The paper introduces the description, causes of occurrence and manifestation forms of geomechanical processes in surrounding rock massif supported by anchorage. Based on the long-term field measurements six forms of rock massif typical deformations have been established. The roof bridging begins with decompaction of rocks, which causes rocks stratification under the influence of gravity. This results in cavities formation and lower layers separation from upper ones. Because of formation of the plastic deformation zone around mine workings the extraction and dumping coal from walls occur. Coal and rocks are in an unbound state and are kept in balance due to the forces of friction and resistance of the support in the zones of plastic deformations. Its width depends on many factors such as the working width and the internal friction angle. The coefficient of stress concentration in the walls rises up due to growth of mine working widht.