Способ крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли и шахтная крепь для его осуществления

Группа изобретений относится к области горного дела, а именно к способу крепления горных выработок и шахтному креплению, и может быть использована при креплении горных выработок на месторождениях калийной соли. Техническим результатом является уменьшение воздействия паров воды и агрессивных шахтных вод на массив горных пород и горное оборудование, уменьшение затрат на содержание выработок, увеличение срока эксплуатации подземного шахтного оборудования. Способ крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли заключается в установке анкерных болтов с опорными и распорными элементами штанговой крепи, элементы которой выполнены из полимерного материала. Поверхность породы между анкерами закрывают защитным элементом, выполненным в виде полимерного полотна, не пропускающего влагу и пары воды, по крайней мере, в одну сторону. Крепление полимерного полотна к поверхности породы осуществляют путем его прижима к породе посредством опорных элементов. Шахтная крепь для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли содержит выполненные из полимерного материала анкерные болты в виде грузонесущих стержней с опорными и распорными элементами, опорные плиты, установленные между опорными элементами и породой кровли выработки, натяжные гайки и защитный элемент в виде полимерного полотна, не пропускающего влагу и пары воды, по крайней мере, в одну сторону, закрепленного на кровле выработки посредством опорных плит. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

Данное техническое решение относится к горному делу, а именно к способу крепления горных выработок посредством анкерной крепи, и может найти применение для крепления выработок при разработке месторождений калийной соли.

При разработке месторождений калийной соли применяются, как правило, способы крепления с использованием анкерной крепи, имеющей металлические элементы, которые подвергаются воздействию шахтных вод, образующихся при взаимодействии водяных паров, содержащихся в воздухе, подаваемом в выработки, с сильвинитом, составляющим разрабатываемую породу (см., например, патент РФ №2310074).

Известен способ крепления горных выработок с использованием анкерной крепи, содержащей только синтетические материалы и вследствие этого не подвергающейся такой коррозии (см. патент РФ 2234604, М.кл. Е21D 21/00). Однако пары воды, содержащиеся в шахтном воздухе, подаваемом с поверхности, взаимодействуют с сильвинитом, разрушая контур выработки, кроме того, образующиеся агрессивные шахтные воды попадают на применяющееся забойное шахтное оборудование, преждевременно выводя его из строя.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию способа крепления и шахтной крепи для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли, позволяющих исключить или свести к минимуму воздействие паров воды и агрессивных шахтных вод на массив горных пород и горное оборудование, применяемое при ведении горных работ.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в уменьшении затрат на содержание выработок и в увеличении срока эксплуатации и надежности работы подземного шахтного оборудования, применяемого при разработке месторождений калийной соли.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли, заключающемся в установке анкерных болтов с опорными и распорными элементами штанговой крепи, элементы которой выполнены из полимерного материала, поверхность между анкерами закрывают защитным элементом в виде полимерного полотна, не пропускающего влагу и пар по крайней мере в одну сторону, при этом крепление полимерного полотна к поверхности породы осуществляют путем его прижима к породе посредством опорных элементов.

Кроме того, поставленная задача решается созданием шахтной крепи для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли, которая содержит выполненные из полимерного материала анкерные болты в виде грузонесуших стержней с опорными и распорными элементами, опорные плиты, установленные между опорными элементами и породой кровли выработки, натяжные гайки и защитный элемент в виде полимерного полотна, не пропускающего влагу и пар по меньшей мере в одну сторону, закрепленного на кровле выработки посредством опорных плит.

Возможно выполнение шахтной крепи для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли с применением в качестве защитного элемента полимерного полотна с двухсторонней защитой от пропуска пара и влаги.

Предпочтительно применение в качестве защитного элемента полимерного полотна с прочностью на разрыв от 200 до 400 Н/5 см и сопротивлением проницаемости паров воды по ГОСТ 28574 больше 75 м²·ч·Па/мг или 50 м по DIN 52615.

При таком способе крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли порода кровли, на которую приходится максимальное количество обнаженной калийной соли, оказывается защищена от влияния влаги и водяного пара, поступающих вместе со свежим шахтным воздухом, подаваемым с поверхности. В результате не происходит окисления породы и сводится к минимуму образование агрессивных шахтных вод, разрушающих как металлические элементы анкерной крепи в случае их применения, так и элементы забойного шахтного оборудования, используемого при разработке. Для улучшения работы защитного элемента используемое полимерное полотно может быть выполнено с возможным односторонним пропусканием паров воды. В этом случае полотно пропускает пары воды со стороны пород кровли, не допуская образования конденсата на сильвините и препятствуя попаданию паров воды на породу кровли из шахтного воздуха.

Для обеспечения надежности работы защитного элемента крепи полимерное полотно должно иметь прочность на разрыв от 200 до 400 Н/5 см и сопротивление проницаемости паров воды по ГОСТ 28574 больше 75 м²·ч·Па/мг или 50 м по DIN 52615.

Способ осуществляется следующим образом. После зачистки кровли выработки, подлежащей в дальнейшем креплению, производят бурение шпуров под анкерную крепь по закрепляемой поверхности кровли. Затем в пробуренные шпуры устанавливают анкерные болты, закрепляемые в шпурах посредством распорных элементов. Конструкция распорного элемента может быть любой известной. При этом важно только отсутствие металлических элементов в конструкции анкерной крепи. После закрепления анкерных болтов в шпурах производят раскладку защитного полимерного полотна, поставляемого в виде рулонов, вдоль закрепляемого участка кровли. Край полимерного полотна прижимается к поверхности кровли опорным элементом крепи и производится натяжение анкерного болта с прижатием полотна. Для лучшей работы крепи края полотна могут сшиваться. Далее полотно растягивается к следующему анкеру.

Для осуществления указанного способа используется анкерная крепь, которая включает анкерный болт в виде грузонесущего стержня с опорным элементом в виде опорной плиты и натяжную гайку. Все элементы выполнены из полимерного материала и могут быть или литыми, или отформованными с использованием армирующих элементов для повышения прочности. В качестве защитного элемента может быть использовано известное полимерное полотно с параметрами, удовлетворяющими исходным техническим требованиям.

Пример осуществления способа

При разработке пологого калийного пласта с помощью добычного комбайна производят отработку запасов камерами послойно с оставлением междукамерных целиков. При отработке первого слоя по длине камеры производят одновременное крепление кровли анкерной крепью. В качестве защитного элемента используют влаго- и паронепроницаемое полимерное полотно "Delta-Fol DS Peflex" с прочностью на разрыв 350 Н/5 см, сопротивлением проницаемости паров воды >100 м и весом 170 г/м².

Ширина рулонной упаковки указанного полимерного полотна составляет 1,5 м. В соответствии с этим расстояние между рядами анкеров вдоль камеры составляет 1,4 м, а между смежными анкерами в одном ряду - 3 м. При этом каждым анкером удерживаются два соседних защитных элемента, которые закрепляются под опорную плиту анкерной крепи, после чего производится затяжка анкерного болта посредством натяжной гайки.

Применение указанного способа крепления и шахтной крепи предлагаемой конструкции позволит уменьшить затраты на поддержание выработок, продлить срок службы шахтного оборудования и повысить его эксплуатационную безопасность.

1. Способ крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли, заключающийся в установке анкерных болтов с опорными и распорными элементами штанговой крепи, элементы которой выполнены из полимерного материала, отличающийся тем, что поверхность породы между анкерами закрывают защитным элементом в виде полимерного полотна, не пропускающего влагу и пары воды, по крайней мере, в одну сторону, при этом крепление полимерного полотна к поверхности породы осуществляют путем его прижима к породе посредством опорных элементов.

2. Шахтная крепь для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли, содержащая выполненные из полимерного материала анкерные болты в виде грузонесущих стержней с опорными и распорными элементами, опорные плиты, установленные между опорными элементами и породой кровли выработки, натяжные гайки и защитный элемент в виде полимерного полотна, не пропускающего влагу и пары воды, по крайней мере, в одну сторону, закрепленного на кровле выработки посредством опорных плит.

3. Шахтная крепь для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли по п.2, отличающаяся тем, что полимерное полотно выполнено с двухсторонней защитой от пропуска паров воды и влаги.

4. Шахтная крепь для крепления горных выработок при разработке месторождений калийной соли по п.2, отличающаяся тем, что защитный элемент выполнен из полимерного полотна с прочностью на разрыв от 200 до 400 Н/5 см и сопротивлением проницаемости паров воды по ГОСТ 28574 больше 75 м²·ч·Па/мг.