Организация непрерывного контроля за состоянием анкерной крепи горных выработок на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс» Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© О.И. Казанин, Е.П. Ютяев, А.Ю. Ермаков, 2013

УДК 622.268.2

О.И. Казанин, Е.П. Ютяев, А.Ю. Ермаков

ОРГАНИЗАЦИЯ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ АНКЕРНОЙ КРЕПИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТАХ ОАО «СУЭК-КУЗБАСС»

На примере угольных шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс» обоснована необходимость организации непрерывного контроля за состоянием анкерной крепи горных выработок, определены задачи соответствующей службы.

Ключевые слова: угольные шахты, выработки, анкерная крепь, контроль состояния.

Применение анкеров в качестве основного средства крепления является ключевым элементом технологии проведения выработок на современных угольных шахтах и одним из условий обеспечения своевременного воспроизводства фронта очистных работ при интенсивной отработке угольных пластов. На шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс», добившихся наивысшей в угольной отрасли России производительности очистных забоев, ежегодно проводится более 90 км выработок. При этом, наряду с требованиями по скорости проходки, не менее важным является обеспечение устойчивого эксплуатационного состояния выработок, закрепленных анкерной крепью, в течение всего срока службы. Данное требование становится особенно актуальным при реализации структуры «шахта-лава» (8 из 10 шахт компании), когда вся угледобыча шахты сконцентрирована в одном очистном забое и любые остановки лавы вследствие сбоев в каком-либо из технологических звеньев приводят к значительным финансовым потерям.

Подготовка выемочных участков рабочих пластов на шахтах компании

производится спаренными выработками. Выработки проводятся, как правило, прямоугольной формы, сечением в свету до 20 м , закреплены сталеполимерной анкерной крепью. В ряде случаев, в качестве крепи усиления используются канатные анкера. В зависимости от параметров устойчивости кровли производится выбор средств механизации подготовительных и очистных работ, паспортов крепления и управления кровлей, оцениваются темпы проведения подготовительных выработок и скорости подвигания очистных забоев. Оценка и прогноз устойчивости осуществляется с учетом принятой технологии ведения горных работ, строения и свойств вмещающих пород. В качестве основных принимаются технологические признаки: размер устойчивых обнажений за исполнительным органом комбайна и продолжительность устойчивого состояния обнажений кровли. Эти признаки позволяют решать задачи о допустимости отставания процесса крепления от процесса выемки, о требованиях к параметрам временной и постоянной крепи.

Несмотря на успешное применение сталеполимерной анкерной крепи

а — конв. штрек 52—03 шахты «Котин-ская»

б — вент. штрек 67-03 шахты «Талдинская-Западная 1»

Рис. 1. Формы нарушений устойчивости выработок

в — вент. штрек 17-29 шахты «Комсомолец»

на шахтах компании, в отдельных случаях наблюдались нарушения устойчивости выработок (рис. 1, а, б, в), потребовавшие проведения ремонтных работ.

Нарушения устойчивости проявлялись в виде разрушения бортов, а также пучения почвы выработок. В связи с увеличением глубины ведения горных работ, актуальность задач корректного выбора параметров паспорта крепления выработок, непрерывного контроля их состояния будет возрастать.

В большинстве рассматриваемых практических задач горные породы вокруг выработок в области, наибо-

лее интересующей исследователя, претерпевают стадии не только упругого и пластического деформирования, но и разрушения как по поверхностям напластования и трещинова-тости, так и по поверхностям, не совпадающим с ними. В связи с этим горный массив во многих случаях должен рассматриваться с позиций механики дискретной среды, для которой методы аналитических расчетов в виду их сложности разработаны в значительно меньшей степени, чем для сплошных сред.

При этом напряженно-деформированное состояние горного массива и его взаимодействие с крепью выра-

боток является временным процессом, зависящим как от реологических характеристик пород и крепи, так и от размеров и взаимного расположения горных выработок и их изменения при ведении горных работ во времени и пространстве.

Таким образом, в связи с невозможностью получения всей требуемой информации о напряженном состоянии горного массива и его свойствах, а также большой сложностью достаточно полного учета влияния многих переменных факторов задачи горного давления относятся к такому типу задач, в которых аналитические расчеты, основанные на использовании методов теории упругости, пластичности, предельного равновесия и других аналогичных методов, могут лишь в первом приближении дать ответ о количественных параметрах проявлений горного давления для определенного класса горно-геологических и горнотехнических условий. Решение задач горного давления в конкретных условиях должно, как правило, производиться с помощью экспериментально-аналитических (инженерных) методов с комплексным использованием в них как теоретических положений и зависимостей о механизме процессов, так и эмпирических коэффициентов и зависимостей количественного влияния различных факторов.

Следовательно, при постановке комплексных исследований роль и значение шахтных экспериментальных исследований являются первостепенными, ибо они обеспечивают получение фактического достоверного в количественном отношении материала о проявлениях горного давления в данных конкретных условиях, на основании которого, во-первых, могут быть сделаны кон-

кретные практические рекомендации для аналогичных условий; во-вторых, установлены эмпирические зависимости проявлений горного давления от основных горно-геологических и горнотехнических факторов и сделаны конкретные рекомендации для исследованного диапазона условий, и в третьих, может быть произведена проверка и уточнение исходных теоретических положений и зависимостей, а, следовательно, разработаны приемлемые для практики инженерные методы расчета.

В целях повышения безопасности и эффективности применения анкерной крепи на угольных шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс», в июле 2010 г. на базе института ОАО «Сибнииуглеобо-гащение» была создана Технологическая служба крепления выработок, которая осуществляет работы по ведению мониторинга состояния выработок на шахтах компании.

Среди перечня задач, выполняемых сотрудниками Технологической службы крепления выработок, особо выделим следующие:

1. Организация системного мониторинга за состоянием горных выработок угольных шахт силами предприятия и Технологической службы крепления выработок на основе накопленного опыта применения анкерной и других видов крепей в широком спектре горно-геологических и горнотехнических условиях шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс».

2. Расчетное обоснование применения анкерной крепи во всех выработках угольных шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс»; контроль качества разрабатываемых паспортов крепления.

3. Организация контроля качества крепления горных выработок и соблюдения технологической дисциплины

посредством создания и оптимизации работы шахтовых технических служб контроля за анкерной крепью.

4. Систематизация работ по контролю применения анкерной крепи на угольных шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс».

5. Оптимизация области применения анкерной крепи на шахтах посредством использования накопленного опыта крепления выработок в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

6. Разработка и внедрение стандартных программ расчета и выбора параметров анкерной крепи горных выработок (в зависимости от горногеологических условий шахт).

7. Расчетное обоснование и контроль применения анкерной крепи вне области действия нормативных документов (канатные и составные анкеры; крепление монтажных и де-монтажных камер; крепление в опасных зонах - ПГД, обводненность и др.).

8. Разработка элементов анкерной крепи из качественно новых материалов, и согласование технической документации на их применение в разрешительной системе.

9. Внедрение передового зарубежного опыта применения новых способов и средств крепления горных выработок и контроля их состояния на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс».

Технологическая служба крепления выработок оснащена необходимыми приборами и оборудованием для ведения работ по контролю за состоянием горных выработок. Всего за год функционирования вышеуказанной службы обследованы более 40 км выработок шахт ОАО «СУЭК-Кузбасс» с выдачей рекомендаций по приведению их в безопасное состояние, подтвержденные актами.

Таким образом, созданное подразделение органически вписывается в организационную структуру компании, полученные результаты натурных исследований и разработанные рекомендации способствуют повышению качества возведения анкерной крепи и безопасности ведения горных работ на шахтах. В связи с увеличением нагрузок на очистные забои, скорости проходки выработок в условиях роста глубины разработки, роль технологической службы крепления выработок в обеспечении общей эффективности и безопасности работы шахт будет возрастать. Е2Е

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Казанин Олег Иванович — доктор технических наук, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», [email protected],

Ютяев Евгений Петрович — кандидат технических наук, генеральный директор ОАО «СУЭК-Кузбасс»,

Ермаков Анатолий Юрьевич — исполнительный директор ОАО «Сибнииуглеобогащение», е-таП: [email protected]

_Д