Анализ существующих подходов к оценке технического состояния бетонной крепи вертикальных шахтных стволов

Бетонная и железобетонная крепь вертикальных стволов является одним из наиболее важных компонентов шахтной конструкции, обеспечивая ее прочность и безопасность. Состояние бетонной крепи шахтных стволов при длительной эксплуатации, как правило, характеризуется развитием во времени процессов трещинообразования и разрушения, выражаемых в появлении и расширении трещин, заколов и вывалов, общей деформацией (конвергенцией) крепи, понижением остаточной прочности бетона. Процессы деформирования и разрушения бетона определяют уровень работоспособности и безопасности крепи, а также оказывают существенное влияние на жесткую армировку, состоящую из расстрелов и проводников. Поэтому оценка технического состояния бетонной крепи ствола является важной задачей эксплуатации шахтных стволов, обеспечивающей безопасную и эффективную работу всего горнодобывающего предприятия. Рассмотрены существующие методы оценки технического состояния бетонной крепи вертикальных шахтных стволов, разделенные авторами на два основных блока – натурные наблюдения, инструментальные исследования (группа неразрушающих, разрушающих, геофизических и маркшейдерских методов оценки). Рассмотрен метод численного моделирования процессов деформации. Выполнен анализ основных недостатков отдельных видов исследований. В заключение сделан вывод о необходимости развития комплексного подхода к определению текущего технического состояния бетонной крепи шахтных стволов.

Николаев П. В., Тарасов В. В. Анализ существующих подходов к оценке технического состояния бетонной крепи вертикальных шахтных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 9. – С. 17–31. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2024_9_0_17.

Николаев Павел Валентинович¹ — ведущий инженер, e-mail: Pavel.Nikolaev@uralkali.com,
Тарасов Владислав Викторович¹ — канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: Vladislav.Tarasov @uralkali.com, ORCID ID: 0000-0002-3431-7028,
¹ АО «ВНИИ Галургии».

Николаев П.В., e-mail: Pavel.Nikolaev@uralkali.com.

1. Машин А. Н. Концепция комплексной оценки технического состояния шахтных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10. — С. 31—42. DOI: 10.25 018/0236_1493_2023_10_0_31.

2. Chao C., Jian Z., Tao Z., Weixun Y. Evaluation of vertical shaft stability in underground mines: comparison of three weight methods with uncertainty theory // Natural Hazards. 2021, vol. 109, pp. 1—23. DOI: 10.1007/s11069-021-04885-5.

3. Манец И. Г., Грядущий Б. А., Левит В. В. Техническое обслуживание и ремонт шахтных стволов. — Донецк: Юго-Восток, ЛТД, 2008. — 596 с.

4. Казикаев Д. М., Сергеев С. В. Диагностика и мониторинг напряженного состояния крепи вертикальных стволов. — М.: Изд-во «Горная книга», 2011. — 244 с.

5. Киброев И. С., Манжосов А. С., Алексеев А. А., Ханина И. А. Методы неразрушающего контроля при оценке состояния бетонной крепи и закрепного пространства в шахтных стволах Талнаха // Горный журнал. — 2022. — № 10. — С. 77—82. DOI: 10.17580/gzh.2022.10.12.

6. Панкратенко А. Н., Машин А. Н., Насонов А. А., Паринов Д. С. Особенности оценки технического состояния шахтных стволов с большим сроком эксплуатации // Горный журнал. — 2023. — № 1. — С. 20—26. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.03.

7. Жуков А. А. Разработка и адаптация технологии диагностики бетонной крепи шахтных стволов калийных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 8. — С. 245—254.

8. Марысюк В. П., Шиленко С. Ю., Киброев И. С., Ханина И. А. Численное моделирование при оценке состояния бетонной крепи и закрепного пространства методом георадиолокации // Горный журнал. — 2023. — № 6. — С. 26—32. DOI: 10.17580/gzh.2023.06.04.

9. Жуков А. А. Адаптация методов георадиолокации и ультразвуковой томографии для решения горно-геологических задач в условиях калийных месторождений: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2018. — 21 с.

10. Sheng Z., Wenchao H., Yongsuo L., Yuchi Z. Thickness identification of tunnel lining structure by time—Energy density analysis based on wavelet transform // Journal of Engineering Science and Technology Review. 2019, vol. 12, no. 4, pp. 28—37. DOI: 10.25103/jestr. 124.04.

11. Bruneau G., Tyler D. B., Hadjigeorgiou J., Potvin Y. Influence of faulting on a mine shaft — a case study: Part I — Background and Instrumentation // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2003, vol. 40, pp. 95—111. DOI: 10.1016/S1365-1609(02)00115-6.

12. Забродин В. П., Серегин А. А., Суханова М. В., Портаков А. Б. Экспериментальные методы определения напряжений и деформаций. — Зерноград, 2017. — 104 с.

13. Баловцев С. В., Шевчук Р. В. Геомеханический мониторинг шахтных стволов в сложных горно-геологических условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 8. — С. 77—83. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-77-83.

14. Тарасов В. В., Пестрикова В. С., Русаков М. И. Жизненные циклы комплекса сооружений шахтных стволов Верхнекамского месторождения. — Новосибирск: Наука, 2021. — 232 с.

15. Тарасов В. В., Аптуков В. Н. Мониторинг деформации бетонной крепи шахтных стволов с помощью лазерного сканирования // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 5. — С. 188—195. DOI: 10.15372/FTPRPI20220518.

16. Люфт С. К., Бесимбаева О. Г., Бесимбаев Н. Г., Капасова А. З. Использование метода лазерного сканирования для выполнения маркшейдерских работ в шахтном стволе // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2015. — № 2. — С. 204—209.

17. Сентябов С. В. Мониторинг напряженно-деформированного состояния бетонной крепи стволов на Гайском месторождении // Проблемы недропользования. — 2017. — № 2. — С. 119—126.

18. Ермолович Е. А., Яцыняк С. Д., Синица И. В. Геомеханическое обследование воздухоподающего ствола рудника «Таймырский» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2022. — № 4. — С. 419—435.

19. Качурин Н. М., Афанасьев И. А., Тарасов В. В., Стась П. П. Мониторинг устойчивости вертикальных стволов калийных рудников // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2020. — № 4. — С. 304—317.

20. Jendryś M. Analysis of stress state in mine shaft lining, taking into account superficial defects // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2019, vol. 261, no. 1, article 012016. DOI: 10.1088/1755-1315/261/1/012016.