Разработка и обоснование технологии взрывного закрепления горных выработок на удароопасных железорудных месторождения

Железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии в Алтае-Саянской складчатой области разрабатываются на больших глубинах в условиях действия высоких тектонических напряжений и сложных горно-геологических условиях. Руды и породы прочные, хрупко разрушаются под нагрузкой, способны накапливать значительную упругую энергию деформаций; около 90 % пород удароопасны. Развитие горных работ на месторождениях связано с ростом объемов проведения капитальных, подготовительных и нарезных выработок, длина которых на отдельных участках изменяется от сотен до тысяч метров. Крепление выработок в этих условиях является трудоемким, малопроизводительным  и опасным процессом.

Сотрудниками ИГД СО РАН, ВНИМИ, ИПКОН, КНЦ РАН, СПГГУ (ТУ), СФ ВНИМИ, ВостНИГРИ, КузГТУ, МГГУ и служб прогноза и предупреждения горных ударов (ППГУ) выполнен большой объем теоретических и экспериментальных исследований по определению геомеханического состояния массива горных пород с применением различных методов измерения напряжений на рудных месторождениях. Наличие высоких горизонтальных напряжений ( 1) в нетронутом массиве объясняется действием современных тектонических процессов в регионе. Установлено, что вне зоны и в зоне ведения очистной выемки максимальные главные напряжения  1 в 2,5-5,0 раз превышают вертикальные ( 3). Вкрест простирания действуют напряжения ( 2), равные (1,4-2,5)  3. Главные нормальные напряжения в массиве горных пород находятся в соотношении  : : = 2,6:1,4:1,0.

Характерной особенностью тектонических полей напряжений является разрушение горных пород в кровле и почве горизонтальных выработок, а также стенок вертикальных выработок. Величины напряжений и направление их действия оказывают существенное влияние на устойчивость выработок и, как следствие, на выбор типа крепи. 

Поддержание выработок в большинстве случаев осуществлялось за счет применения железобетонной и монолитной бетонной крепей. Однако эти крепи не являются эффективными при возникновении горных ударов с высокой сейсмической энергией, что приводит к их разрушению. Особая роль отводится системе «крепь-порода», включающей применение, например, облегченных крепей, в том числе анкерных. В этом случае возникает необходимость исследования влияния технологии установки и конструкции анкерных крепей на распределение напряжений в приконтурном массиве при различных схемах их расположения  для обеспечения эффективности и безопасности крепления выработок различного назначения. Таким образом, разработка и обоснование технологии крепления выработок в удароопасных условиях является актуальной научной проблемой, имеющей существенное значение в развитии экономики горнорудных предприятий. 

Основные результаты диссертационной работы получены автором при проведении научно-исследовательских работ в соответствии с планами  научных исследований институтов "ВостНИГРИ" и СибГИУ по темам: «Исследование и разработка штангового и комбинированного видов крепей для условий треста "Таштаголшахторудстрой" в качестве постоянных», «Исследование, разработка и внедрение технологии проведения и крепления горных выработок, узлов приготовления набрызгбетонной крепи, обеспыливающих средств заряжания шпуров и упрочнения пород методом инъекции, обеспечивающих повышение производительности труда в 1,3-1,5 раза», «Исследование и разработка рационального вида штанговой крепи и типовых паспортов крепления выработок большого сечения», «Исследование и промышленные испытания техники и технологии проведения и крепления горных выработок на рудниках Сибири в условиях повышенного горного давления», «Разработка и испытание технологии проведения протяженных и крепления подготовительно-нарезных выработок в условиях рудников Сибири», «Проведение и крепление горных выработок в удароопасных зонах железорудных месторождений» (1980-2009 гг.).