Поддержание выработок искусственным упрочнением (часть 1)

Необходимость поддержания выработок искусственным упрочнением массива горных пород появляется при выполнении горных работ в сложных горно-геологических условиях. Сложными горно-геологическими условиями считают такие, при которых вести горные работы обычными способами невозможно, и для их применения необходимы предварительные дополнительные специальные технические мероприятия.
Различают гидрогеологические, геомеханические, газодинамические и геотермические сложные горно-геологические условия. Подготовка к ведению основных горных работ предусматривает использование различных способов воздействия на массив горных пород, изменяющих его состояние или механические свойства пород, в результате чего исключаются полностью или частично факторы, создающие трудности при проведении горных выработок или ведении очистных работ. К способам воздействия на массив горных пород в сложных горно-геологических условиях, упрочняющих массив, относят замораживание, тампонаж и физико-химическое воздействие.
Сущность замораживания заключается в том, что до начала горных работ по периметру горной выработки по всей ее длине бурят скважины (рис. 4.35) и оборудуют их замораживающими колонками (рис. 4.36). Замораживающие колонки заполняют хладоагентом — аммиаком, диоксидом углерода, фреоном, жидким азотом — испаряющимся непосредственно в замораживающих колонках при температуре от -35 до -110°С, или прокачивают через них насосами хладоноситеяъ, в качестве которого применяют водные растворы хлоридов кальция, натрия, лития, охлажденные до температуры -20÷ -40°С. В результате непрерывного теплообмена хладоагента или хладоносителя с окружающим породным массивом вода, находящаяся в горных породах, замерзает, и вокруг каждой скважины постепенно образуются ледопородные цилиндры, в дальнейшем смыкающиеся в сплошное ледопородное ограждение, которое способно противостоять внешнему давлению пород и подземных вод. Ледопородное ограждение в этом случае играет роль временной водонепроницаемой ограждающей крепи, обеспечивающей безопасные условия выполнения горных работ в выработке.