Установлено аналітичний взаємозв'язок між параметрами процесу зрушення масиву гірських порід і параметрами очисної виїмки. Досліджено залежності параметрів процесу зрушення від глибини розробки. Визначено середню швидкість розвитку деформацій розтягнень за площиною зрушення для порід різного ступеня метаморфізму, а також тривалість розвитку деформацій розтягнень та її зміну деформаціями стиснення, яка залежить від кроку обвалення основної покрівлі та швидкості посування очисного вибою. Розроблено методику розрахунку тривалості процесу зрушення масиву гірських порід і земної поверхні. На її базі складено методичні рекомендації для виконання лабораторної роботи зі спеціальності "Маркшейдерська справа" для студентів. Виведено аналітичну залежність визначення швидкості посування очисного вибою, за якою зона деформацій розтягнення не досягає водоносного горизонту. Розроблено рекомендації для проектних організацій з розрахунку параметрів процесу зрушення у взаємозв'язку зі швидкістю розвитку деформацій у масиві та швидкістю посування очисного вибою.

  Скачати повний текст

Експериментально досліджено критичний розмір цільного вугільного пласта за різної конфігурації виробленого простору. Установлено, що у разі доробки лав з використанням раніше виробленого простору зі швидкістю 100 м/міс. і більше розмір пласта, за якого відбувається його перша руйнація, залежить від конфігурації оточуючого простору та змінюється у своєму значенні від 0,17 до 0,31 частини глибини розробки. Зазначено, що в момент, коли досягається критичний розмір цільного пласта, відбувається зростання акустичної емісії та збільшується на 18 - 50 % газовиділення з пласту. Виявлено, що після його першого руйнування спостерігається ще від двох до чотирьох аналогічних руйнувань. Однак, підвищення газовиділення має місце тільки після перших двох-трьох руйнувань. Розроблено методику прогнозу критичного розміру цільного вугільного пласта. Запропоновано спосіб зниження додаткового газовиділення. Обгрунтовано раціональне планування очисних робіт, за якого залишається суцільною вугільна смуга вздовж всієї межі регіональної зони розвантаження.

  Скачати повний текст

Розвинуто уявлення про закономірності формування напружено-деформованого стану у вуглепородному масиві, зокрема в ньому виділено чотири характерні зони, розташовані уздовж лінії очисного вибою, симетричні щодо середини лави та являють собою чергування зон підвищених і знижених напружень. Показано, що у разі збільшення навантаження на очисний вибій зменшується імовірність вивалоутворення в покрівлі, збільшуються значення максимуму епюри опорного тиску й тиск на лавове кріплення, активізуються процеси здимання порід у лаві. Установлено, що паралельно лінії очисного вибою в покрівлі пласта формується область аномальних напружень, що змінюється за часом, місце розташування та величина якої визначається положенням і швидкістю переміщення робочого органа комбайна. Показано, що зі зростанням навантаження на очисний вибій зона впливу лави на систему кріплення - масив виймальних штреків зменшується, а область бічних порід, підданих конвергенції, збільшується, за цього характер розподілу тиску у покрівлі має два екстремуми: на сполученні лава - штрек і у зоні посадки покрівлі. Одержано новий розв'язок задачі визначення критичного кроку посадки покрівлі в лаві, за яким враховується шаруватість масиву, його структурна неоднорідність та фактор - швидкість оголення масиву.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності деформації контуру основних транспортних і вентиляційних могістралей. Вирішено науково-технічне завдання підвищення стійкості підземних протяжних виробок вугільних шахт і зниження витрат, пов'язаних з їх експлуатацією. Доведено, що геомеханічні процеси, які розвиваються навколо протяжних похилих виробок, проявляються у формі вертикальної та горизонтальної конвергенції, що змінюються у часі за експоненціальним законом, а їх інтенсивність визначається положенням виробок відносно рівня підошви вугільного пласта, а це припускає можливість оптимізації розташування їх в просторі з метою підвищення стійкості. Встановлено нові закономірності зміни стійкості основних магітралей виробок залежно від їх розташування в просторі щодо підошви вугільного пласта.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему забезпечення стійкості виїмкових виробок за інтенсивної відробки вугільних пластів з малоамплітудною диз'юнктивною порушеністю. Установлено закономірності зміни швидкості зміщень порід у зоні тимчасового опорного тиску та зоні інтенсивних зміщень порід від швидкості посування очисного вибою за наявності у покрівлі пласта потужних монолітних пісковиків. Доведено, що величина зміщень порід у виїмкових виробках прямопропорційно залежить від протяжності зони непружних деформацій та відносної міцності порід, які вміщують виробку. Зі зміною швидкості посування очисного вибою з 1,07 до 8,1 м/добу у зоні тимчасового опорного тиску конвергенція порід покрівлі з підошвою збільшується в 1,8 раза, а у зоні інтенсивного зміщення порід - 1,64 раза. Установлено, що за наявності у покрівлі розроблюваного пласта потужних монолітних пісковиків та за відсутності у межах виїмкової дільниці диз'юнктивних порушень попереду зони тимчасового тиску з'являється розвантажена зона. У цій зоні висота виробки збільшується, а над цією зоною піднімається земна поверхня. Установлено, що у разі створення вздовж периметра перетину вироби диз'юнктивним порушенням у зруйнованих породах порушення зміцненого кільця та зміцнених смуг, які поділяють зруйнований масив на клини, зміщення порід зменшуються у 1,7 - 2,4 раза. Розроблено технологічний регламент забезпечення стійкості виїмкових виробок за інтенсивної відробки вугільних пластів, а також рекомендації та технологію забезпечення стійкості виробок за умов малоамплітудної диз'юнктивної порушеності.

  Скачати повний текст

З урахуванням існуючої математичної аналогії між зрушенням гірських порід і теплопровідністю розв'язано за методом Фур'є диференціальне рівняння для двошарового масиву "наноси - карбон" і одержано нові аналітичні співвідношення, що характеризують напружено-деформований стан у будь-якій точці породного масиву та земної поверхні на завгодно якій стадії розробки вугільного пласта. У цих співвідношеннях ураховано швидкість переміщення очисного вибою та реологічні властивості порід. Жорсткісні параметри породних шарів визначено за методом граничних елементів з використанням розробленого розрахункового алгоритму, в якому застосовано співвідношення задачі С. Крауча для напівплощини, завдяки чому граничні умови на зовнішньому контурі дослідженої області масиву (на земній поверхні) виконуються автоматично та дискретизуються лише внутрішні контури. За допомогою одержаних аналітичних співвідношень для гірничо-геологічних умов шахт Західного Донбасу визначено показники деформації земної поверхні за умов неповної та повної підробки та проаналізовано напружено-деформований стан порід на горизонталі відробки вугільного пласта. Одержано формули для розрахунку максимальних показників деформації земної поверхні. На основі встановлених закономірностей зміни напружено-деформованого стану масиву у разі відпрацювання вугільного пласта за гірничо-геологічних умов шахт даного регіону розроблено методику визначення раціональних параметрів виймання вугілля під об'єктами, що охороняються.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано параметри гідродинамічного способу запобігання газодинамічним явищам під час проведення підготовчих виробок змішаним вибоєм по пологих пластах. Встановлено фізичну суть і механізм руйнування вугілля за газодинамічних явищ (ГДЯ) на газонасичений вугільний масив. Розкрито умови виникнення кавітації на забої свердловини у момент скидання тиску, визначено основні закономірності утворення кольматаційного шару у разі застосування ГДЯ для блокування виходу метану в підготовчу виробку, а також висвітлено експоненційну залежність зміни енергії зв'язку води з зруйнованим вугіллям від його крупності. Розроблено спосіб запобігання ГДЯ у разі проведення підготовчих виробок змішаним вибоєм, виражений у вигляді технологічної схеми, графіку організації робіт, а так само його техніко-економічні показники.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано параметри та розроблено технологію комбінованого способу підтримки повторно використовуваних виїмкових виробок під час відпрацювання пологих вугільних пластів на основі удосконалення схем взаємодії приштрекових литих смуг з матеріалів, що твердіють, з породним масивом, завдяки якому досягається полікомпенсація зміщень порід виробки та необхідна несуча здатність литої смуги, адекватна очікуваним навантаженням. На підставі теоретичних, лабораторних і промислово-експериментальних досліджень встановлено закономірності геомеханічних процесів біля підготовчих виробок і механізм деформування геотехнічної системи "базове кріплення - породний масив - охоронна конструкція". На базі дослідження напружено-деформованого стану системи обгрунтовано параметри розташування та зведення литих смуг залежно від умов їх навантаження, для формування яких розроблено мінеральну суміш. Запропоновано технологічний регламент охорони виїмкових виробок і технологію зведення литих смуг різної конструкції з матеріалів, що твердіють.

  Скачати повний текст

Розроблено алгоритм визначення межових кутових параметрів процесу зрушення двошарового породного масиву, що підробляється, на підставі вимірювань параметрів зрушення на земній поверхні та зміщення кріплення підготовчих виробок на горизонті розробки пласта. Одержано закономірність формування систематичних похибок установлення довжини напівмульди, що викликані наявністю зони зрушення на зазначеному горизонті, та невідповідністю глибини, за умов якої визначено межові кутові параметри, глибині прогнозування зрушень, а також різницею межових і фактичних кутових параметрів процесу зрушення масиву, що підробляється. За результатами експериментальних досліджень параметрів процесу зрушення установлено, що розпділ вертикальних зрушень на горизонті закладення глибинних реперів, як і на земній поверхні, відповідає інтегральній функції нормального розподілення.

  Скачати повний текст

Вирішено важливу науково-технічну задачу вибору й обгрунтовано параметри гідросистеми механізованого кріплення з метою підвищення ефективності їх експлуатації на похилих пластах. Досліджено кінематику переміщення секцій механізованого кріплення на зазначених пластах та установлено, що одним з основних чинників, які стримують їх ефективне використання на похилих пластах є недостатня бічна стійкість і забезпеченість спрямованості пересування даних секцій. Розроблено математичну модель гідросистеми секцій механізованого кріплення й алгоритм її реалізації на ПЕОМ. Досліджено динамічні процеси у гідросистемі у разі виконання кріплення операцій технологічного циклу. Розроблено засоби підвищення надійності ефективності роботи механізованого кріплення на похилих пластах. Проведено стендові та шахтні експериментальні дослідження роботи секцій механізованого кріплення підтверджено результати теоретичних досліджень (розбіжність результатів не перевищує 15 %). Застосування запропонованої гідросистеми механізованого кріплення забезпечує його пересування з підпором 15 - 20 кПа. У разі сполучення операцій розвантаження та пересування швидкість кріплення вибою збільшується у середньому на 25 %. Розроблені рекомендації включені до нормативного документа РД42.027-84 "Кріплення механізоване. Розрахунок стійкості".

  Скачати повний текст

Розроблено й апробовано новий ефективний спосіб охорони підготовчої виробки смугами змінної жорскості, що забезпечують її положення у зоні розвантаження. На основі аналізу напружено-деформованого стану порід навколо підготовчої виробки за комбінованої системи розробки для Чистяково-Сніжнянського геолого-промислового району встановлено лінійні залежності множинної кореляції максимальних вертикальних і горизонтальних деформацій контуру її кріплення від геометричних параметрів охоронних смуг змінної жорскості. Встановлено особливості взаємодії системи "кріплення - бічні породи - охоронні смуги" за шахтних умов під час відробки пологих пластів на великих глибинах. Вперше визначено раціональні параметри охорони смуг змінної жорскості, за яких забезпечується розвантаження кріплення підготовчої виробки та симетричний характер розподілу гірського тиску у досліджуваній області.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності зміни напружено-деформованого стану (НДС) породного масиву поблизу відпрацьованого простору лави, що мають місце у разі послідовного застосування комплексу заходів для захисту підготовчої виробки від негативного впливу гірського тиску за умов здимання порід підошви. На підставі результатів візуальних та інструментальних спостережень за проявами гірського тиску у підготовчих виробках шахти "Комсомолець Донбасу", а також математичного моделювання встановлено, що за розглянутих гірничо-геологічних умов зниження стійкості виробок обумовлено інтенсивним підняттям підошви, що дало змогу розробити новий спосіб захисту підготовчої виробки. З використанням фізичного та математичного моделювання деформаційних процесів навколо сполучення лави та штреку встановлено закономірності зміни НДС масиву залежно від характеристик засобів захисту та визначено раціональні параметри нового комплексного способу запобігання негативному впливу гірського тиску у зоні здійснення очисних робіт.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання обгрунтування раціональних параметрів технологічних схем вузькозахватної виїмки тонких пологих пластів і підвищення ефективності руйнування масиву вугілля шляхом використання потенційних можливостей вибійного обладнання лави та закономірностей його взаємодії з реальним середовищем. Розроблено програму та методику комплексних теоретичних, лабораторних і експериментальних досліджень. Показано, що кінцевою метою випробувань є досягнення ефективної роботи механізованих очисних комплексів обладнання під час виїмки тонких пологих пластів шляхом збільшення коефіцієнта використання проектної ширини захвату виконавчих органів комбайна. Визначено закономірності формування навантажень в системі "вугільний пласт - комбайн - конвейер" у випадку заміни ширини захвату виконавчого органа комбайна, який дозволяє координувати проектні показники очисної виїмки. Розроблено комплекти обладнання зі збільшеною шириною захвату та комбінованим захватом.

  Скачати повний текст

Розроблено метод прогнозу малоамплітудних розривних порушень, який відрізняється тим, що вперше з метою визначення параметрів тектонічних розривів використовується характеристика тріщиностійкості гірничих порід - ефективна поверхнева енергія (ЕПЕ), що дає змогу суттєво підвищити точність прогнозу. Удосконалено спосіб прогнозу викидонебезпечності піщаників за ЕПЕ завдяки урахуванню сінфазності зміни тріщиностійкості та пружних властивостей.

  Скачати повний текст

Встановлено нові кількісні закономірності формування рівня засмічення вугілля, покладені в основу розробки його математичних модей і нового методу прогнозу, який відрізняється підвищеною точністю та надійністю оцінок. Розроблено, апробовано і впроваджено нові методи управління технологією вуглевидобутку, засміченням і зольністю вугілля, що базуються на: оптимізації одержаних математичних моделей за критерієм мінімального засмічення; встановленні середніх і граничних нормативів загальності; складанні й реалізації планів організаційно-технічних і спеціальних технологічних заходів щодо зниження зольності; запропонованій системі матеріального стимулювання підвищення якості праці та вугільної продукції.

  Скачати повний текст

Розвинуто метод опису складчастості залягання похилих (пологих) вугільних пластів, що базується на використанні ступеневих апроксимуючих поліномів, враховує дані експлуатаційної розвідки залягання пластів та передбачає застосування нової процедури визначення оптимального ступеня апроксимуючих поліномів. Уперше обгрунтовано критерій рельєфу залягання пласта (тектонічних напружень у непорушній вмісній товщі), що характеризує величину геометричної суми головної кривизни у точці гірничого масиву, яка розглядається. Експериментально за натурних умов підтверджено істотну взаємозалежність кривизни рельєфу залягання пласта та проявів гірничого тиску під час ведення гірничих робіт (збільшення зміщення порід контуру виробок та відносної площі вивалів порід у лавах, а також локальний взаємозв'язок газодинамічних явищ з зонами високих значень кривини залягання пластів).

  Скачати повний текст

Розроблено технологію створення електронних планів гірничих виробок. З використанням цієї технології та запропонованого методу моделювання рельєфу залягання шахтопластів виконано комплекс робіт для створення 44-х електронних планів 22-х крупних шахт Донбасу. Розкрито взаємозв'язок між формою залягання природного масиву та рівнем діючих напружень, установлено закономірності проявів гірського тиску у виробках. Розроблено програмне забезпечення для експлуатаційної геометризації шахтопластів, а також комплекс заходів стосовно прогнозування місцерозташування аномальних зон тектонічного походження під час розробки положистих вугільних пластів Донбасу.

  Скачати повний текст

Визначено ступінь впливу конструкції та механічних властивостей комбінованої охоронної споруди (КОС) на величину зближень покрівлі та підошви виробок, проведених і підтримуваних за очисним вибоєм, що враховує час підтримки розглянутого перетину виробки, конструкцію та механічні властивості КОС, а також неоднорідність зміщень контуру по довжині виробки. Розроблено метод прогнозу вертикальної конвергенції в будь-якому перетині виробок, проведених за очисним вибоєм, що може бути застосований для проектування кріплення й охорони даного класу виробок, планування обсягу, місця та часу проведення ремонтних робіт у виробках.Отримано залежність для прогнозу конвергенції покрівлі та підошви виробок, де, крім відомих параметрів, враховується розвиток конвергенції в часі, конструкція комбінованого спорудження та нерівномірність зміщень контуру по довжині виробки.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена проблемі підвищення стійкості пластових підготовчих виробок, які підлягають впливу очисних робіт в умовах глибоких шахт. У роботі розвинуто напрям гірничої геомеханіки, заснований на адаптивній взаємодії бокових порід з опорними елементами виробки. Виявлено нові закономірності проявів гірського тиску в сполучених з лавою виробках, установлені параметри їх охорони опорами змінної жорсткості. Розроблені нові способи охорони виробок із застосуванням збірних захисних опор із залізобетонних блоків, спарених податливих ціликів та присічних виробок, що проводяться за лавою. Обсяг упровадження розробок з фактичним економічним ефектом становив 35.17 тис.м у 29 вугільних шахтах Донбасу.

  Скачати повний текст