1.3.3. Конструкции крепи в условиях зонального разрушения пород

Комбинированные конструкции крепи с податливым слоем

Конструкция крепи, предназначенная для крепления горизонтальных горных выработок в условиях малопрочных пород на большой глубине, разработана в [98].

Для этого при проведении выработки В1 в ней устанавливают рамы постоянной крепи 2 (податливые из взаимозаменяемого профиля СВП, предпочтительно замкнутые), состоящей из элементов, соединенных между собой узлами податливости. Причем элементы крепи соединяют при минимальной проектной величине нахлестки, которая соответствует максимальному сечению в свету до осадки. Производят повышение рабочего сопротивления движению узлов податливости, для чего в местах соединения размещают дополнительные скрепляющие элементы 8, например, в виде хомутов с планками. Такое усиление крепи производят на всем участке выработки, где формируют камуфлетные полости 9. Выработку В1 проводят избыточным сечением. В пространство между контуром выработки и постоянной крепью устанавливают забутовочные элементы 3 в виде рукавов, заполненных вспенивающемся полимерным материалом. С отставанием от забоя В1 между рамами постоянной крепи 2 за зону 11 трсщиноватости в плоскости, перпендикулярной оси В1, бурят веера шпуров 4. В окружающем массиве формируют грузонесущую зону из пород, упрочненных связующим раствором через пробуренные шпуры 4 и податливую зону. Заряжают шпуры 4 у их дна зарядами 5 ВВ, а в остальной части размещают твердеющий закрепляющий раствор 7. Затем взрывают заряды 5 ВВ, после чего восстанавливают первоначальную податливость ПК 2. Для обеспечения требуемой скорости "закрывания" образовавшихся при взрыве зарядов ВВ камуфлетных полостей 9 их заполняют вспененным полимерным составом. После взрывания происходит обжатие элементов крепи 2 слоем полимерного материала 3 за счет оседания контура выработки I.

Для условий зонального деформирования, когда контур вмещающих пород может изменяться,, как в выработку, так и в глубь массива, с интенсивностью несколько сантиметров в сутки, конструкция такой крепи неспособна обеспечить должную совместную работу массива и крепи и обеспечить безопасность, что является се главным недостатком. Так же недостатками этой конструкции является ее чрезмерная громоздкость и сложность изготовления и возведении.

Поэтому одним из вариантов является формирование податливого слоя непосредственно на месте крепления. Наиболее предпочтительным является использование заранее сформированных элементов. Это позволяет производить все операции по возведению крепи аналогично принятым. u

Рис 1.10. Конструкция комбинорованной крепи горных выработок: 1-горная выработка круглого сечения; ^постоянная крепь; 3-забутовочные элеменгы; 4-шпуры; 5-заряды (ВВ); 6-прслохранитсльныс пробки; 7-твсрдсющий закреп нын раствор; 8-дополнительные скрепляющие элементы; 9-камуфлстныс полости; Ю-аиксра; 11-зона трещиноватости Податливые элементы формируют в трубчатых формах (приготавливаемых из труб диаметром 15-25 см, что позволяет исключить расход высокопрочного прорезиненного рукава) методом заливки

пенополиуретановых смесей. (Сформированные заготовки разделяют на куски, длиной, обеспечивающей удобство их доставки к забою. Перед возведением рамы крепи забутовочныс элементы закрепляют в желобах верхняка и стойки (проволочными скрутками), после чего производят сборку и установку верхней части крепи, за комбайном производят установку элементов обратного свода.

Повышение податливости массива обеспечивается за счет формирования в массиве полостей и заполнения их вспенивающимся полимерным составом (пенополиуретаном), обладающим большой податливостью (см.рис.1.10).

После заряжания шпуров осуществляется взрывание зарядов в веерах. Для замедления процесса закрывания податливой полости целесообразно производить заполнение податливого слоя материалом, обеспечивающим отпор смещениям. Процесс заполнения полостей податливым материалом следующий: с отставанием от забоя выработки на 30-40 м осуществляется бурение шести скважин в одной плоскости так, чтобы их забои пересекли образующуюся в результате выполнения БВР криволинейную щель обратного свода, заполненную разрушенной породой. Аналогично располагая шпуры, бурят их во иметь постоянное второй плоскости на расстоянии 5 м (через веер) от первой и так далее, охватывая участок выработки длиной 40-50 м. Таким образом, наиболее удаленная полость веера шпуров должна отставать от забоя на 80-90 м.

Таким образом предложена эффективная технология крепления капитальных выработок в сложных горно-геологических условиях больших глубин. Повышение податливости массива обеспечивается за счет формирования в нем полостей и последующим заполнением их пенополиуретаном.

Основной недостаток крепи - невозможность контролировать величину податливости внешнего слоя, которая может быть исчерпана в результате случайных причин, не связанных с проявлениями горного давления.

Анкерная крепь. Конструкции анкерной крепи для условий зонального разрушения пород рассмотрены в работах [99-102]. Рассматриваются условия крепления анкеров с учетом зональной структуры массива, параметры анкерной крепи и способы ее расчета. Заметим, что анкерная крепь может рассматриваться в качестве временной крепи в условиях зонального разрушения массива. Этот круг вопросов выходит за рамки представленной работы.

В целом конструкции крепи для условий зонального разрушения массива разработаны недостаточно.