Обоснование несущей способности крепи вертикальных стволов при совмещенной схеме проходки

Вертикальные шахтные стволы являются капитальными горными выработками, которые должны функционировать на протяжении всего срока службы шахты, следовательно, от них во многом зависит эффективность и безопасность работ на подземных рудниках. Строительство стволов – это один из самых важных, трудоемких и дорогостоящих этапов освоения месторождения. На их проходку приходится до 20% общей стоимости и 50 - 60% продолжительности строительства рудника в целом, так как только после проходки стволов можно приступать к подготовке горизонтов и последующей отработке полезных ископаемых.

Глубина разработки полезных ископаемых с каждым годом становится все больше. В настоящее время рудники вынуждены вести добычу на глубинах около 1000 м и более. Столь большие глубины характеризуются ухудшением геомеханических и горно-геологических условий во вмещающем иерархически блочном массиве горных пород, что приводит к росту негативных проявлений горного давления, вызывающих ряд технических проблем.

Например, в процессе строительства ствола шахты «Новая Капитальная» Таштагольского рудника деформировалась бетонная крепь в западном борту на глубине 414 – 419 м от поверхности. С северо-восточной стороны ствола образовались продольные трещины в бетонной крепи шириной 1 – 3 мм и длиной 7 – 10 м, что повлекло за собой вывал кусков бетона размером 250 × 150 мм. По мере проходки ствола продолжали образовываться новые трещины в юго-западном направлении. Нарушения бетонной крепи ствола были устранены путем перекрепления 112 метрового участка ствола железобетонной крепью толщиной 500 мм. Повышение прочностных характеристик крепи не решило проблему, и она вновь была деформирована при дальнейшем возобновлении проходки ствола [1,2]. <...>