11 Основное технологическое оборудование

На очистной выемке применяется следующее оборудование:

- доставка горной массы из очистных забоев в рудоспуски – погрузочно-доставочные машины типа ТОРО-400Д; ТОРО-301Д;

- доставка горной массы из очистных забоев (блоков), удаленных от рудоспусков на расстояние более 200-250 м – комплекс, состоящий из автосамосвала типа МоАЗ-74051 и ПДМ типа ТОРО-400Д (ТОРО-301Д);

- бурение скважин – буровые станки типа СОЛО 7-10С, НКР-100М;

- зарядка скважин – зарядная машина типа ЧАРМЕК-6605;

- проветривание погрузочных заездов (заходок) – вентиляторы местного проветривания ВМЭ-6, ВМЭУ-10;

- проходка отрезных восстающих – КПВ-4.

Проведение подготовительных и нарезных выработок осуществляется с применением следующего оборудования;

- самоходных бурильных установок типа Axera, Мономатик 105-40 и Минибур АС-265;

- ПДМ типа ТОРО-301Д, LF-6,3, ТОРО-400Д;

- автосамосвалов МоАЗ-74051;

- проходческих комплексов КПВ-4 для проходки вертикальных выработок.

Для крепления выработок используется самоходная установка Роболт 320-30С.

Для доставки материалов и оборудования предназначена машина 1ВОМ1А.

Перевозка людей осуществляется в машинах типа Фадрома SVT.

12 Крепление подземных горных выработок

12.1 Общие положения

Горную крепь подразделяют:

по основному материалу, из которого она изготовлена – деревянная, металлическая, бетонная, железобетонная и смешанная;

по конструкции – рамная, монолитная, анкерная и комбинированная;

по сроку службы – крепь проходческого периода временная, возведенная после проходки и эксплуатируемая до возведения постоянной крепи, и постоянная;

по характеру взаимодействия с массивом горных пород – поддерживающая, упрочняющая, ограждающая и изолирующая;

по характеру работы – жесткая и податливая.

Крепление горизонтальных и наклонных горных выработок должны производить своевременно и в соответствии с утвержденным паспортом крепления, выполненным в соответствии с рекомендациями и требованиями правил безопасности, отвечающим основным технико-экономическим требованиям, предъявляемым к горной крепи.

В породах весьма слабых и неустойчивых выработки должны проводиться с применением опережающей крепи, например, используя способ крепления по патенту 2215150 58.

Если проведение выработки, подлежащей креплению, остановлено на длительный срок, постоянная крепь должна быть подведена вплотную к забою.

При креплении выработок штанговой крепью в качестве основного типа штанг в породах и рудах следует применять железобетонные штанги.

12.2 Прогноз устойчивости руд и пород в выработках и выбор крепи

Прогноз устойчивости пород и руд производится в два этапа. Первый этап основывается на данных горно-геологического анализа трассы выработки; второй этап – после вскрытия пород и уточнения данных инженерно-геологического строения участка.

Первый этап производится в соответствии с «Единой технологической инструкцией по применению набрызгбетонный, штанговой и комбинированной крепей в капитальных, подготовительных и очистных выработках рудников цветной металлургии» 59.

Инструкция рекомендует при прогнозе устойчивости пользоваться безразмерным параметром:

 = , ( 12.1 )

где Н – глубина заложения выработки, м;

 – плотность пород, т/м³;

 – предел прочности на сжатие пород, т/м².

Если Н^-1 < 0,1 породы устойчивы. При проведении выработок по породам, склонным к выветриванию, необходимо применять набрызгбетонную крепь толщиной 2 – 6 см.

При соотношении 0,1 < Н^-1 < 0,3 породы средне устойчивые. рекомендуемые виды крепи: набрызгбетонная, штанговая, комбинированная.

При соотношении 0,3 < Н^-1 < 0,45 породы неустойчивы. Рекомендуются крепи: бетонная, деревянная, металлическая. Возможно применение смешанных крепей.

второй этап прогноза устойчивости пород и руд в выработках рекомендуется производить, используя многопараметровую геомеханическую классификацию.

Прочность (предел прочности на сжатие) в формуле безразмерного коэффициента принимается для массива:

_сж.м =   _сж.к (12.2)

где _сж.м – предел прочности на сжатие в массиве, т/м²;

_сж.м – предел прочности на сжатие в куске, т/м²;

 – коэффициент структурного ослабления (таблица 12.2).

Таблица 12.1 – Геомеханическая классификация горного массива

а) Оценка в баллах по безразмерному параметру

Безразмерный параметр	0,1 и ниже	0,1-0,2	0,2-0,3	0,3-0,4	0,4 и выше
Оценка в баллах	25	20	15	10	5

б) Оценка в баллах по характеристике трещиноватости

Характеристика трещиноватости	Очень шероховатые поверхности	Шероховатые поверхности	Гладкие поверхности или заполнитель кварц	Зеркало скольжения или заполнитель кальцит	Мягкая глинка трения или заполнитель хлорит, серицит
Оценка в баллах	20	15	12	6	3

в) Оценка в баллах по обводненности

Подземные воды	Отсутствуют	Мочажины	Слабый капеж	Сильный капеж	Струи воды
Оценка в баллах	13	10	7	4	0

г) Оценка в баллах элементов залегания трещин

Простирание трещин	Вкрест оси выработки		По оси выработки		Независимо от простирания трещин
Падение трещин, град.	45-90	20-45	45-90	25-45	0-20
Оценка качественная	очень благоприятное	благоприятное	очень неблагоприятное	удовлетворительное	неблагоприятное
Оценка в баллах	30	20	0	15	5

д) Оценка в баллах по форме блока

Форма блока	Призматическая прямоугольная	Плитчатая	Трапецеидальная	Клиновидная	Бесформенная
Оценка в баллах	20	17	13	8	3

е) Оценка в баллах по сроку службы выработки

Срок службы, лет	1,5	4	7	10	15
Оценка в баллах	8	6	4	2	0

Коэффициент структурного ослабления  зависит от отношения ширины выработки вчерне L и величины структурного блока С (среднее расстояние между трещинами) на которые массив разбит трещинами и определяется по таблице 12.2.

Таблица 12.2 – Величина коэффициента структурного ослабления

	5	10	20	30	40	50
	0,8	0,6	0,4	0,25	0,2	0,15

Таблица 12.3 – Классификация горного массива

Качественная оценка	Весьма устойчивые	Устойчивые	Средней устойчивости	Слабой устойчивости	Неустойчивые
Класс	I	II	III	IV	V
Оценка в баллах	90 и более	90-70	70-50	50-35	35 и менее

По таблице 12.1 производится оценка всех перечисленных факторов. По суммарному показателю устойчивости породного массива определяется их класс устойчивости (таблица 12.3).

Настоящие рекомендации распространяются на капитальные и подготовительные выработки, которые в будущем не попадают в зону влияния выработанного пространства. Для выработок, расположенных в зоне влияния очистных работ указанный показатель должен быть откорректирован. Корректировка исходного показателя устойчивости заключается в его произведении (перемножении) на величины поправок:

– учитывающих воздействие взрывных работ – 0,8;

– возможное изменение и переориентацию нагрузок в зоне влияния выработанного пространства – 0,8.

Рекомендуемые поправки требуют уточнения в ходе опытно-промышленной проверки.

Выбор крепи производится по таблице 12.4.

Таблица 12.4 – Вид крепи в зависимости от класса массива

Характеристика руд и пород по устойчивости	Класс горного массива	Постоянная крепь	Временная крепь
Весьма устойчивые	I	Не требуется	-
Устойчивые	II	Набрызгбетон по кровле, железобетонные штанги по кровле	Не требуется
Средней устойчивости	III	Набрызгбетон по кровле и бокам, железобетонные штанги по кровле и бокам	Набрызгбетон с уменьшенной толщиной слоя и железобетонные штанги с увеличенной сеткой штангования как составной элемент постоянной крепи. Или подвесная предохранительная крепь.
Слабой устойчивости	IV	Набрызгбетон и железобетонные штанги по кровле и бокам. Сетка металлическая по кровле	Набрызгбетон с уменьшенной толщиной слоя и железобетонные штанги с увеличенной сеткой штангования. Сетка металлическая по кровле, как составной элемент постоянной крепи. Или подвесная предохранительная крепь с подхватами.
Неустойчивые	V	Набрызгбетон и железобетонные штанги, сетка металлическая по кровле и бокам или крепь СВП, бетонная, металло-бетонная.	Элементы постоянной крепи с увеличенным шагом, в последующем шаг уменьшают до необходимого при установке постоянной крепи. Опережающая крепь.

Следует отметить, что метод оценки устойчивости горного массива по предлагаемой классификации является эмпирическим. К его достоинствам относятся простота, возможность оперативно оценивать существующую ситуацию, а также при значительном объеме натурных наблюдений корректировать степень устойчивости массива пород.

С целью выбора участков массива с характерными для этих участков значений показателей прочностных свойств пород выполняется анализ горно-геологических условий по трассе выработки по данным разведочных скважин.

С учетом блокового строения и большого числа геологических нарушений массива за характерные участки по трассе выработки рекомендуется принимать:

- зону относительно однородных пород в пределах крупного блока, не включающую области измененных пород в районе геологических нарушений;

- зону геологического нарушения с вторично измененными, сильно трещиноватыми, нарушенными породами.

Основанием для выбора участков, характеристик прочностных и деформационных свойств пород служат геологические погоризонтные планы, составляемые на базе контрольно-стволовых и других разведочных скважин, с учетом данных по строению и нарушенности массива, накопленных геологической службой подразделений комбината при подготовке и выемке запасов месторождения.

Для оценки устойчивости пород массива на характерных участках учету должны подлежать данные:

- тип и состав пересекаемых проектируемой выработкой пород;

- тектоническая нарушенность массива пород;

- характеристика трещиноватости;

- величина структурного блока;

- элементы залегания трещин;

- условия обводнения;

- плотность пород;

- предел прочности на сжатие;

- ширина выработки;

- глубина заложения выработки;

- срок службы выработки;

- форма блока.

В случаях, когда описание пород в геологическом заключении по скважине не содержит сведений по значениям некоторых параметров, недостающие данные выбираются по свойствам пород сходного литологического состава на хорошо изученных участках месторождения.

Пример оценки устойчивости горного массива и выбора крепи.

Первый этап. Исходные данные: Н = 400 м;  = 2,7 т/м3;  = 12000 т/м2.

Безразмерный коэффициент составит

Породы устойчивые. При проведении выработок по породам, склонным к вывалообразованию, набрызгбетонная крепь.

Второй этап. При проходке выработки получено:

- величина структурного блока С = 0,3 м;

- ширина выработки L = 3 м.

Определяем величину коэффициента структурного ослабления. Отношение L к С составляет 10. По таблице 12.2 находим  = 0,6.

Определяем величину безразмерного коэффициента

Находим по таблице 12.1 оценочные баллы по условиям проходки выработки:

- характеристика трещиноватости – шероховатые поверхности стенок трещин – 15 баллов;

- условия обводнения – слабый капеж – 7 баллов;

- срок службы выработки – 7 лет – 5 баллов;

- форма блока – бесформенная – 3 балла;

- безразмерный коэффициент – 0,15 – 20 баллов.

Сумма баллов составляет

5 + 15 + 5 + 7 + 3 + 20 = 55 баллов

По таблице 12.3 определяем, что породы относятся к III классу устойчивости. По таблице 12.4 определяем вид крепи для третьего класса горного массива – это набрызгбетон и железобетонные штанги по кровле и бокам выработки.

Взаимосвязь между перечисленными выше факторами установить весьма трудно. Поэтому на практике выбор крепи в значительной степени определяется предшествующим опытом ее эксплуатации в сравнимых условиях. В сложных горно-геологических условиях для установления критериев качества породы с целью выбора типа крепи необходимо привлекать специализированные исследовательские организации.