Специалистами Института геотехнической механики имени Н. С. Полякова HAH Украины, НИИОМШС, НТЦ «Подземиндустрия» Академии горных наук Украины и трестом «Донецкшах-топроходка» разработано «Руководство по геофизической диагностике состояния « крепь-породный массив» вертикальных стволов». Оно разработано в качестве дополнения к «Пособию по восстановлению крепи и армировки вертикальных стволов. РД 12.18.073-88». Документ регламентирует выполнение отдельных видов геофической диагностики при комплексном обследовании состояния закрепленных и незакрепленных участков вертикальных стволов. Применены методы диагностики: виброакустический, электрометрический, регистрация естественного электромагнитного излучения.
Результаты обследования ствола оформляются протоколом. В протоколе должны быть отражены следующие сведения: дата обследования, наименование и назначение ствола, его диаметр и глубина; краткая характеристика и время проходки (углубки); дата ввода ствола в эксплуатацию; количество и вместимость подъемных сосудов; толщина и материал крепи; количество горизонтов (рабочих и нерабочих) и их отметки; агрессивность воды (химический состав); тип армировки (жесткая, гибкая); профиль расстрелов и проводников, шаг армировки; состояние и характер нарушений; характеристика пород, пересекаемых стволом. В протоколе приводятся результаты визуального осмотра, инструментальной проверки и контроля состояния крепи и армировки: характер и размеры (объем, площадь) нарушений, привязка их по глубине ствола, характеристика пород в местах нарушений, состояние крепи, сопряжений, камер, заключение о ранее проводимых ремонтах и др. В протоколе приводится оценка состояния крепи и армировки ствола и даются рекомендации по дальнейшей эксплуатации ствола.

Многообразие возможных сочетаний элементов состояний и взаимодействий системы «крепь ствола-породный массив» предопределило выбор комплексного метода геофизических исследований и долговременных непосредственных измерений смещений пород в полость ствола. Лабораторными экспериментами обоснована целесообразность применения для шахтных исследований виброакустического, электрометрического методов и метода регистрации естественного электромагнитного излучения.

Определена совокупность основных информативных параметров геоматериалов бетона, которые отражают изменение среды и конструкции в процессе воздействия механических напряжений, а также других естественных и техногенных факторов и могут быть прямо или опосредствованно определены при геофизической диагностике в натурных условиях:

- электрическое сопротивление,

- уровень естественного электромагнитного излучения,

- амплитуда и спектральный состав свободных колебаний,

- диэлектрическая проницаемость среды.

Экспериментальная и фундаментальная геомеханические предпосылки определяют обоснование применения анкерных натяжных (стяжных) крепей для повышения устойчивости породного массива в цилиндрической части ствола и его сопряжении с примыкающей горизонтальной выработкой при различных типах основного крепления. Учитывая особенности деформирования приконтурных к стволу пород, выбор управляющих воздействий на них для повышения устойчивости должен быть связан с использованием регулятивных элементов, которые обеспечили бы после обнажения пород активное принудительное влияние на массив и долговременное воздействие на него в процессе эксплуатации стволов. К числу таких конструкций относятся анкерные стяжные системы. Шахтные исследования показывают, что дилатансия пород вокруг ствола, проявляющаяся в образовании столбчатых структур, бочкообразного выпирания пород в ствол, образовании сводообразующих полостей в массиве, приводит к существенному изменению свойств и состояния приконтурных пород. Известно, что сохранить в большей мере остаточную прочность массива, повысить трение между слоями, предотвратить его расслоение и вывалообразование можно применением различных конструкций анкерных крепей.
Технологии и средства ремонта крепи осуществляют в зависимости от ее вида, осуществляют обычно с временных полков, укладываемых на расстрелы. Получил распространение ремонт крепи вертикальных стволов шахт набрызгом-бетоном. Шахта имени А. Ф. Засядько затрачивала дополнительно немало ресурсов для ликвидации данных нарушений, для возведения временной крепи на особо опасных участках, для восстановления армировки и работоспособности ствола. Ученые института УкрНИМИ (г. Донецк) указали на значительный уровень концентрации напряжений в окружающем массиве пород, обусловленный ведением очистных работ у околоствольного целика, большой глубиной расположения горизонта 1235м и слабыми вмещающими породами (коэффициент крепости f= 2-4). В этих условиях напряжения в массиве достигают и превышают предел прочности пород, когда последние переходят в...
Проведенные шахтные исследования убедительно подтверждают, что условия поддержания вертикальных стволов в неоднородных породах существенно отличаются от типичных сложностью и многообразием, усилением влияния структуры и прочности чередующихся пород на величину и асимметрию нагрузок на крепь, особенностями формирования в массиве дезинтеграционных трибогеомеханических зон, что в совокупности определяет специфику управления горным давлением в стволах. Две главные предпосылки - технологическая и геомеханическая - предопределяют исходную базу и ориентацию требований на создание способов крепления стволов. Сущность первой: повышение уровня эффективности и технологичности крепления шахтных стволов в неоднородных породах предполагает преимущественное применение комбинированных способов с максимальным управляемым использованием свойств массива и обеспечением субоптимальных условий его работы с основной крепью и регулятивными элементами. Сущность второй: комплексное совершенствование технологии проектирования, строительства и эксплуатации стволов может быть достигнуто за счет полной и достоверной оценки условий сооружения стволов на базе предложенного нами литолого-геомеханического тренда и учета установленных закономерностей взаимодействия системы «крепь-породный массив», выявленных на базе шахтных и аналитических исследований.
По мере расширения области применения механизированных комплексов в очистных выработках, особенно при переходе на узкозахватную технологию выемки угля, значительно увеличивается площадь незакрепленного пространства между забоем и первым рядом стоек крепи, в связи с чем возрастает актуальность проблемы предотвращения обрушения пород кровли.
На склонность пород непосредственной кровли к обрушению в призабойное пространство влияют: состав и механическая прочность пород, степень их нарушенности, слоистость, величина площади и продолжительность обнажения кровли до установки крепи.