Вдосконалення параметрів буропідривної технології проведення вертикальних стволів для підвищення стійкості породних оголень і кріплення

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуального науково-технічного завдання вдосконалення параметрів буропідривної технології проведення вертикальних стволів за суміщеною схемою проходки для підвищення стійкості породних оголень і міцності монолітного бетонного кріплення. Комплекс виконаних натурних та аналітичних досліджень дозволив встановити закономірності зміни випадкових факторів, що визначають стійкість породних оголень і міцність монолітного бетонного кріплення в стволах. Запропонована нова схема відбійки порід з уступною формою вибою, перевагою якої є зменшення руйнування бокових порід у нижній частині заходки і, для конкретних умов проходки ствола, обґрунтовані ефективні її параметри. Розроблені паспорт буропідривних робіт для уступної форми вибою ствола і «Рекомендації щодо зниження величини руйнувань контуру ствола, переборів і об'єму бетону» впроваджені при проведенні повітряподаючого ствола №3 ШУ «Покровське».

Диссертация посвящена решению актуального научно-технического задания совершенствования параметров буровзрывной технологии проведения вертикальных стволов по совмещенной схеме проходки для повышения устойчивости породных обнажений и прочности монолитной бетонной крепи. Лабораторными исследованиями показано, что соблюдение требований при приготовлении, транспортировке и укладке бетонной смеси, обеспечение благоприятных условий для набора прочности бетоном позволяют снизить неоднородность бетонной смеси (коэффициента вариации) в 2,5-3 раза. Установлено, что толщина бетонной крепи обладает изменчивостью, обусловленной характером величины переборов при сооружении крепи. С увеличением крепости пород средняя величина переборов возрастает по логарифмической зависимости, а их относительная вариация возрастает по экспоненциальной зависимости. Доказано, что наибольшее влияние на величину коэффициента запаса прочности крепи оказывают: отклонение породного контура от проекта и фактическая прочность бетона. Остальные факторы систематического воздействия не оказывают. Установлено, что степень изломанности внешнего контура крепи n р повышается по экспоненциальному закону с увеличением коэффициента вариации V величины отклонений фактического контура ствола, что приводит к росту количества точек разрушения бетонной крепи и требует обоснования рациональных параметров буровзрывных работ по технологии контурного взрывания. Предложена новая схема отбойки пород с уступной формой забоя. Преимуществом данной схемы является повышение качества оконтуривания стен ствола, уменьшение разрушения боковых пород в нижней части оконтуривающих шпуров за счет смещения их дна из самой удаленной от устья шпуров зоны, уменьшения расстояния до обнаженной поверхности при уступной форме забоя и увеличения длины заряда при рассредоточенной его форме. Разработана численная модель призабойного участка вертикального ствола, позволяющая определять оптимальную высоту уступа при заданных параметрах буровзрывной технологии проходки ствола, включая динамическое воздействие взрыва зарядов оконтуривающих шпуров. По результатам численного моделирования установлено, что максимальный эффект при уступной форме забоя для ствола диаметром вчерне Ø = 8 м достигается при высоте уступа h у = 0,9 м. Зависимость коэффициента устойчивости от высоты уступа имеет линейный характер. Для максимального снижения разрушений на контуре ствола в донной части оконтуривающих шпуров, k у должно быть близким к 1,0 и не превышать это значение. Выполнена опытно-промышленная проверка предложенного способа отбойки пород при проходке воздухоподающего ствола № 3 на ШУ «Покровское». Применение предложенных параметров позволило снизить переборы пород в нижней части заходки, улучшить качество оконтуривания стен ствола, сохранить высокий КИШ и темпы проходки ствола. Коэффициент вариации значений отклонений координат контура ствола уменьшился с 33% до 16% (в 2 раза), а величина КИС снизилась с 25% до 9 %. Ожидаемый экономический эффект от использования нового способа отбойки пород за счет снижения объема погрузки разрушенной породы, снижения объема бетона для постоянной крепи и уменьшения трудоемкости и времени погрузки и бетонирования составит 7264 грн. на 1 м ствола.

Thesis deals with the current scientific and technical task of improving the parameters of drilling and blasting technology of driving the vertical shafts for a combined scheme of penetration to increase the stability of rock outcrops and the strength of monolithic concrete lining. It is made the complex of field and analytical studies which have revealed patterns of change in the random factors that determine the stability of the rock outcrops and strength of reinforced concrete lining in the shafts. It is proposed a new scheme of breaking rocks with benching shape face, the advantage of which is to reduce the destruction of the wall rocks in the bottom of thestope and, for the specific conditions of penetration of the shaft, its reasonable effective parameters are substantiated. The passports of blasting the ledge forms of the shaft face are designed and "Recommendations to reduce the magnitude of the devastation of shaft contour, strumming and volume of the concrete" are introduced during the drive of air supply shaft №3 of Mine office "Pokrovs’ke".