Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра МДГиГИС

Реферат по теме

«Методы охраны шахтных стволов и их сопряжений

с подводными выработками в солевых и соленосных породах

от разрушения горным давлением»

Выполнил:

студент гр.РМПИ-10

Колотыгин К. А.

Проверил:

Словьев В. А.

Пермь, 2013

Введение

.

Горное давление в соленых массивах проявляется в форме интенсивной ползучести пород, которая обусловливает конвергенцию контура горной выработки и повышения давления на крепь, а при наличии глинистых или породных прослоев- прогрессирующее расслоение пород. Этим формам проявления горного давления соответствуют определенные формы потери устойчивости пород вокруг выработок: чрезмерные смещения обнаженных поверхностей без видимого разрушения пород вследствие их пластических деформаций; разрушение по поверхностям ослабления; вывалообразование под действием собственного веса обрушающихся пород. Особенно интенсивно горное давление проявляется на больших глубинах и при значительных размерах сопрягающих выработок, например в сопряжениях шахтных стволов с дозаторными камерами и подходными выработками

Проблемы обеспечения устойчивости капитальных горных выработок и их сопряжений в соленых и соленосных породах являются весьма актуальными и решаются как на стадии проектирования горного предприятия, так и в процессе эксплуатации путем выбора рациональных мест расположения стволов на шахтном поле, их сопряжений с подходными выработками и дозаторными камерами, а так же надежных конструкций крепи, обеспечивающих длительную её устойчивость в условиях конвергенции пород.

устойчивость горной выработки зависит от ряда факторов: глубины её залегания от земной поверхности; формы и размеров поперечного сечения и геологического строения пород в пределах зоны (свода) возможного разрушения пород в кровле и (почве) выработки; прочностных характеристик приконтурных пород; расположения сечения выработки относительно слабых слоев и прослоев; изрезанности массива близкорасположенными параллельными (горизонтальными или наклонными) выработками и их сопряжениями.

Чтобы воспрепятствовать развитию чрезмерных напряжений в массиве горных пород и предотвратить разрушение горных выработок применяют различные конструкции, которые называются крепью, а процесс их возведения и установки — креплением.

Виды крепления горных выработок в солевых породах

1. Анкерное крепление

2. Металлическая арочная и рамная крепь

3. Бетонная крепь

4. Железобетонная крепь

Анкерное крепление

Анкерная крепь - система установленных и закреплённых в шпурах (скважинах) анкеров, расположенных определенным образом в окружающих выработку породах и предназначенных для повышения устойчивости обнажений массива и горных выработках благодаря скреплению различно деформированных зон, слоев или породных блоков.

В отличии от других видов крепи анкерная крепь (система анкеров) армирует породный массив в зоне, непосредственно примыкающий к выработке, и, используя несущую способность приконтурных пород, создает систему «крепь-порода».

Анкерную крепь применяют в зависимости от категории устойчивости пород как самостоятельную, так и в комбинации с крепями поддерживающего типа. В соленых и соленосных породах анкерная крепь, как правило, применяется в качестве самостоятельной.

Анкеры различают [1]:

- по материалу крепи – металлические, деревянные, железобетонные, сталеполимерные, сталеполимербетонные;

- по условию закрепления в шпур – двухконтактные анкера, взаимодействующие с вмещающими породами в забое шпура его устье; анкеры со сплошным контактом закреплённые по всей длине шпура; многоконтактные анкеры с закреплением в нескольких местах вдоль шпура;

- по принципу работы в породном массиве – натяжные (двухконтактные, замковые) и закрепляемые по всей длине шпура (контактные); последние могут воспринимать не только растягивающие, но и срезывающие усилие;

- по конструкции замков – клинощелевые, распорные, с винтовым или полимерным замком;

При эксплуатации рудников ВКМКС для крепления горных выработок применяют распорные (натяжные) и винтовые анкеры.

Натяжной анкер с разрезным распорным замком КАС закрепляют в шпуре расклиниванием конусной части стержня с помощью двух сухарей (полумуфт).

Несущая способность анкера и податливость замка зависят от разности диаметров замка и шпура, прочности пород и качества установки анкера. Прочность закрепления такого анкера в соленых породах составляет 0,05-0,06МН. Оптимальный диаметр шпура для установки анкера составляет 41-43мм. Металлические анкера типа КАС обладают высокой деформируемостью, что следует рассматривать как их недостаток. Извлечение анкеров распорного типа и повторное использование не рекомендуется.

Достоинства анкеров с разрезным распорным замком:

1. Простота конструкции;

2. Вступление на работу практически сразу после установки;

Недостатки анкеров с разрезным распорным замком:

1. Ограниченная несущая способность;

2. Большая податливость замков;

3. Необходимость применения установочной трубы и высокая трудоемкость крепления;

4. Сложность механизации процесса установки крепи;

5. Снижение натяжения анкеров во времени вследствие реологических процессов, протекающих как в самом стержне, так и в соленых породах под рапорными;

Натяжной клинораспорный анкер КРА-16 закрепляют в шпуре расклиниванием трех щечек (сухаре).

Несущая способность анкера зависит от разности диаметра замка и шпура, прочности пород и величины натяжения анкера. Прочность закрепления такого анкера в соленых породах составляет 0,055-0,065МН. Оптимальный диаметр шпура для установки анкера составляет 41-43мм. Клинораспорный анкер КРА-16 по сравнению с анкером с разрезным распорным замком обладает:

1. Большей (на 10%) несущей способностью;

2. Меньшей (на25-30%) металлоемкостью;

3. Простотой труда и меньшими затратами труда при установке;

4. Возможность механизации процесса установки крепи;

Винтовой анкер закрепляют за счет внедрения витков резьбы специального профиля в стенки шпура. Необходимо чтобы диаметр шпура был меньше диаметра анкера по наружной резьбе на 4-6 мм. Прочность закрепления винтового анкера при заданных шаге и диаметре винта, угле профиля витков и прочности горных пород зависит от глубины завинчивания.

Преимущества винтовых анкеров:

1. Вступает в совместную работу с приконтурными работами сразу после установки;

2. Сцепление с породами по всей активной длине и работа в режиме среза;

3. Возможность полной механизации процесса крепления;

Недостатки винтовых анкеров:

1. Необходимость применения специальных бурильных машин или установочных механизмов и бурового инструмента на диаметр 25-27мм;

2. Необходимость весь точного соотношения диаметра анкера и диаметра шпура;

Агрегат для возведения анкерной крепи СК-25 предназначен для механизации работ по возведению винтовой анкерной крепи в горных выработках калийных рудников. Станок представляет собой самоходную установку на пневмошинном ходу, оснащенную длинноходовой двухшпиндельной бурильной машиной вращательного действия, установленной на стреловом манипуляторе. Буровой станок обеспечивает бурение шпура и установку в него винтового анкера при разворотах бурильной машины.

На ходовой части размещается электрическая маслостанция для обеспечения энергоснабжения всех гидроэлементов станка. Для продувки шпуров и выноса бурового штыба в процессе бурения служит компрессорная установка. Управление станком осуществляется дистанционно, с выносного пульта.