Геомеханічне забезпечення стійкості сполучень вертикальних стволів на глибоких горизонтах

Abstract

Дисертація присвячена актуальному науково-прикладному завданню вдоско- налення способів і засобів охорони і підтримання сполучень стволів на глибоких горизонтах з метою забезпечення їх надійної експлуатації на весь термін служби. На основі обстеження станів 156 (понад 500 зон) сполучень стволів за умов пологого і похилого залягання пластів були встановлені основні причини пошко- джень кріплення й армування. Одержані кількісні оцінки стану сполучень за зона- ми та видами кріплення від комплексу факторів, які впливають, що включають практично всі геомеханічні, гірничо-геологічні і гірничотехнічні умови охорони і підтримання сполучень. При проведенні візуальних та інструментальних досліджень в районах спо- лучень стволів на 12 спостережних станціях визначені просторові і часові парамет- ри деформування кріплення і породного масиву, при яких виключається вплив при- ствольних виробок на ствол під час їх проведення, збійки і перекріплення. Результати виконаних досліджень з'явилися науковою базою для розробки структурно-логічної схеми застосування способів і засобів охорони і підтримання сполучень стволів на глибоких горизонтах, що включає: вибір місця розташування сполучення при проектуванні з урахуванням оцінки його стану і зіставлення з до- пустимою; у разі перевищення розрахункової оцінки над допустимою - застосуван- ня заходів щодо забезпечення стійкості сполучень.

Диссертация посвящена актуальной научно-прикладной задаче совершенст- вования способов и средств охраны и поддержания сопряжений стволов на глубо- ких горизонтах с целью обеспечения их устойчивой эксплуатации на весь срок службы. На основе обследования состояний 156 (более 500 зон) сопряжений глубоких стволов в условиях пологого и наклонного залегания пластов были установлены основные причины повреждений крепи и армировки. Впервые установлены зави- симости состояния сопряжений по зонам и видам крепи от комплекса влияющих факторов, включающих практически все геомеханические, горно-геологические и горнотехнические условия охраны и поддержания сопряжений. Проведены инструментальные исследования в районах сопряжений стволов на 12 наблюдательных станциях с целью установления закономерностей деформи- рования крепи и породного массива. В результате определены пространственные и временные параметры, при которых исключается влияние околоствольных вырабо- ток на ствол при их проведении, сбойке и перекреплении. Это дает возможность установить рациональную последовательность проведения околоствольных выра- боток в период строительства горизонта. Результаты проведенных исследований явились научной базой для разработ- ки структурно-логической схемы применения способов и средств охраны и под- держания сопряжений стволов на глубоких горизонтах, как при проектировании, так и при эксплуатации. При проектировании решается задача выбора рациональных способов и средств расположения, охраны и поддержания сопряжений стволов, их параметров, обеспечивающих устойчивость сопряжений в течение всего периода их эксплуата- ции. При этом изначально выбор места расположения сопряжения осуществляют исходя из технологических соображений, рассчитывая при этом оценку его состоя- ния по впервые полученным зависимостям от влияющих факторов. Если она не превышает допустимой оценки, принимают данный вариант. В случае превышения допустимой оценки, переносят место расположения сопряжения в возможных пре- делах, добиваясь минимальной оценки состояния. Если при выборе места располо- жения сопряжения допустимая оценка состояния не выдерживается, применяют одно или несколько мероприятий, обеспечивающих устойчивость сопряжений. Вид мероприятий, их количество, объем применения выбирают исходя из технико- экономического расчета по минимуму затрат. Разработаны автором следующие организационно-технические мероприятия: выбор расположения выработок, сводящий к минимуму их взаимовлияние; регла- мент проведения и крепления выработок во времени и пространстве в районах со- пряжений стволов; предварительное использование временной крепи в выработках в сложных геомеханических условиях; определение рациональной величины рассе- чек сопряжений ствола, выполненных при его проходке, регламент сбоек. При эксплуатации решаются оперативные вопросы, связанные с охраной и поддержанием сопряжений в случаях: повреждений крепи или армировки; прове- дения выработок в зоне влияния на сопряжения; изменения порядка ведения очист- ных работ в зоне влияния на сопряжения и т. д., применяя при этом одно или не- сколько мероприятий, сверяя оценку состояния с допустимой. Экономический эффект от внедрения результатов работы составляет около 500 тыс. грн. для одного сопряжения ствола.

The thesis deals with the urgent scientific-applied problem to improve methods and means of protection and maintenance of shaft linking at deep levels with the aim of en- suring their stable operation during the whole life cycle.

Based of the state survey of 156 shaft linkings (more than 500 sections) in condi- tions of flat and inclined occurrence of seams the main causes of the damage of shaft lin- ing and equipment were determined. Quantitative estimates of the state of linking by sec- tions and types of lining versus a set of influencing factors including practically the whole of geo-mechanical, geological and mining conditions of protection and maintenance of linking are obtained. Instrumental survey and visual observation were conducted in the areas of shaft linking in order to determine regularities of lining and rock mass deformation. As a result space and time parameters at which impact of shaft siding on the shaft is excluded in dri- vage, linkage and re-lining are determined. The outcomes of the investigations were scientific backgrounds for development of the structural log-frame of using methods and means for protection and maintenance of shaft linking at deep levels that consists in selection of linking location during planning, taking into account estimate of its state, and comparison with the allowable one. If calcu- lated estimate exceeds the allowable one, measures for maintenance of linking stability shall be used.