Запропоновано розв'язок задачі про дію сил ваги поблизу прямокутної горизонтальної виробки, пройденої по шару корисної копалини, розташованої під кутом до горизонту в анізотропному масиві гірських порід. Вироблений простір підкріплений по покрівлі і грунтові. Реакція кріпи моделюється дією зовнішніх сил на стінки покрівлі і грунту. Описано результати числових досліджень розподілу напруг і переміщень.

Розвинуто уявлення стосовно закономірностей формування напружено-деформованого стану в масиві нестійких порід поблизу сполучень лав з виймальними штреками. Уперше розроблено та реалізовано у вигляді обчислювального експерименту тривимірну математичну модель поведінки шаруватого вуглепородного масиву, порушеного сполученням штрек - лава, у пружно-пластичній постановці задачі. Запропоновано новий кількісний критерій оцінки ефективності використання способів і засобів охорони зазначених сполучень в нестійких породах неглибоких шахт. Розроблено геомеханічно обгрунтований спосіб і механізовані засоби, що забезпечують ефективне підтримання покрівлі на сполученнях штрек - лава за умов нестійких порід.

  Скачати повний текст

Наведено результати дослідження зміни межі міцності порід на одновісний стиск у зоні впливу геологічного порушення протяжної виробки. Під час візуального обстеження стану протяжних виробок як об'єкти досліджень обрано шахти "Алмазна" та "Добропільська" ДП "Добропіллявугілля". На підставі натурних інструментальних спостережень і результатів лабораторних експериментів на породних зразках вивчено втрату стійкості протяжної виробки за перетину геологічного порушення. За одержаними результатами розроблено числову модель, використану під час числових експериментів за методом скінченних елементів. Запропоновано спосіб забезпечення стійкості протяжних виробок у зоні геологічних порушень і розроблено методику визначення його параметрів.

Розглядається розрахунковий алгоритм і методика визначення оптимальних параметрів термохімічного закріплення водонасичених порід навколо виробок, що взаємодіють з кріпленням. Методика базується на аналізі тривимірного напруженого стану шаруватого неоднорідного масиву і дозволяє визначити такі параметри термохімічного закріплення (розміри ділянки масиву, що закріплюється, кількість заходок та ін'єкторів, їх довжину і схему розміщення, радіус закріплення порід навколо ін'єктора і кількість закріплюючої сировини), що забезпечують ефективність і безаварійність гірничопрохідницьких робіт і потребують мінімальних витрат на їх реалізацію. Встановлена картина розподілу напруг попереду вибою виробки з урахуванням збурюючого впливу сполучення і визначені розміри ділянки масиву, що закріплюється термохімічним способом для забезпечення безаварійності гірничопрохідницьких робіт. Визначено залежність потужності захисного шару від міцності порід, що регулюється термохімічним способом, а також параметри захисного шару, що запобігає прориву пливуна до виробки.

Індекс рубрикатора НБУВ: И141.145 + И310.16

Рубрики:

Кріплення штреків

Розробка пологих пластів

Шифр НБУВ: РА338950 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Уперше розроблено математичну модель системи забутовка - кріплення, що дозволяє визначити мінімальну товщину укладки пружних елементів у разі заповнення ними закріпного простору. Запропоновано коефіцієнт податливості конструкції забутовки та затяжки, що враховує фізичні властивості забутовочного шару та дозволяє збільшити стійкість кріплення за умов використання забутовки з пружних елементів. Установлено, що під час футерування добовими пружними елементами у випускних вікнах виробок скреперної доставки руди швидкість опускання арок кріплення знижується удвічі, що дозволяє збільшити податливість рам закріплення з футерівкою лобовини удвічі, ніж у рам кріплень без футерівки.

Вперше експериментально встановлено логарифмічну залежність між часом тверднення штучного будівельного матеріалу та величиною стискаючого напруження, за якого відбуваєтсья утворення тріщин у матеріалі. З використанням даної залежності розроблено спосіб визначення напружень у литій смузі за натурних умов. Уточнено наукові уявлення про етапи зміни розподілу навантаження з урахуванням ступеня асиметрії на елементи рамного кріплення виробки залежно від відстані до лави. Вперше теоретично обгрунтовано підхід щодо зниження напружень у масиві, зокрема, у відпрацьованому просторі, шляхом використання комбінованої охоронної системи зростаючого опору у складі рамного й анкерного стяжного кріплення та литої смуги, що містить внутрішні розвантажувальні елементи.

Вивчено особливості водопроявлень у гірничі виробки в зонах тектонічних порушень. Досліджено вплив обводнених порід покрівлі на обсяги обвалень у горизонтальних виробках. Встановлено закономірність розвитку зони непружних деформацій навколо виробок за обводнених умов, розроблено математичну модель зміни напружено-деформованого стану обводнених порід навколо горизонтальних виробок. Розроблено конструкцію "компенсатора" для асиметричного навантаження кріплення. Удосконалено методику розрахунку параметрів перекріплення обводнених горизонтальних виробок із впровадженням в умовах східного розвідувально-дренажного штреку шахти "Комсомольська ДП "Антрацит".

Приведены рекомендации по оценке геомеханических условий поддержания выемочных штреков как основы при выборе конструкции и параметров комбинированных охранных систем. Даны сведения по конструкции и технологии возведения отдельных элементов охранных систем. Освещены особенности применения новых типов рамных крепей: арочных двухъярусных, с циркулярно-линейным верхняком. Определены критерии выбора конструкции литой полосы. Внимание уделено мерам безопасности при выполнении работ по возведению охранных конструкций.

Рассмотрены исследования водопроявлений в горизонтальных выработках в зонах влияния тектонических нарушений, развитие зоны неупругих деформаций в обводненных породах во времени, изменение свойств горных пород, методика расчета параметров перекрепления выработок и технология тампонажа зон дизъюнктивных нарушений. Усовершенствована методика перекрепления горизонтальных выработок на пологих пластах в обводненных условиях с учетом развивающейся нагрузки на крепь путем учета фактического среднего размера зоны неупругих деформаций в условиях обводненности пород кровли. Обоснованы технологические парметры тампонажа зон тектонических нарушений с учетом изменения реологических свойств растворов. Разработаны технологические схемы водоподавления для четырех типов геологических нарушений и усовершенствована технология комплексного метода тампонажа горных пород.

Приведены результаты исследования напряженного состояния обработки перегонного тоннеля с учетом передвижения щита.

Запропоновано способи визначення форм і розмірів перерізів квершлагів для спорудження бетонного кріплення спряжень стволів з квершлагами за допомогою комп'ютерного моделювання.

Предложена методика, которая решает задачу оптимального продвижения линии забоя. Методика предусматривает удовлетворение требованиям системы управления качеством процесса угледобычи, обеспечивающим достижение оптимального уровня производительности за счет минимизации простоев по причине неустойчивости и конвергенции вмещающих пород. Равномерность продвижения линии забоя обеспечивается с учетом фактора времени и фактора жесткой посадки крепи.

Зазначено актуальність дослідження проблеми кріплення штреків анкерними системами з хімічним закріпленням болтів, що є світовим трендом кріплення. Наведено результати числового моделювання змін напружено-деформованого стану (НДС) системи "анкер - закріплювач - масив" залежно від коефіцієнта зчеплення суміші, що закріплює анкерний болт. Аналіз результатів моделювання надав змогу зробити висновок, що для НДС анкерної штанги занадто високе зчеплення анкера з породою небезпечне, оскільки призводить до появи високих локальних розтягуючих напружень і деформацій. Аналіз виникаючих напружень надає змогу оптимізувати анкерні системи.

Визначено актуальність проблеми забезпечення стійкості порід підошви. Наведено результати шахтних візуальних спостережень за станом порід під час ведення підривки. Наведено результати розрахунку параметрів розробленого способу підвищення стійкості виробок методом граничної рівноваги. Визначено необхідний тиск від розширення сумішей для формування укріпленої зони встановленої форми і розмірів.

Указано, что сооружение протяженных горизонтальных горных выработок буровзрывным способом в крепких породах, в условиях Криворожского бассейна, приводит к тому, что фактическая площадь поперечного сечения может существенно превышать проектную, а величина отбитой породы на 15 - 19 % быть больше расчетной, что приводит к дополнительным работам и затратам времени и средств при уборке породы и креплении выработок. Отмечено, что в таких условиях для уменьшения переборов и трещинообразования в массиве целесообразно применение контурного взрывания. На основе разработки программного обеспечения на языке Java, которое выступило в качестве инструмента исследований вопросов организации строительства горных выработок, использованы возможности Swing - библиотеки для создания графического интерфейса, которая содержит ряд графических компонентов, таких как кнопки, поля ввода, таблицы и предоставляет более гибкие интерфейсные компоненты, чем более ранняя библиотека AWT. Получена зависимость параметров размещения шпуров при контурном взрывании от коэффициента крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова, при этом показано, что расстояние между шпурами контурного ряда и линия наименьшего сопротивления в зависимости от f соответственно описываются логарифмической и степенной функциями. Показаны результаты анализа воздействия контурного взрывания на скорость проходки выработок для разных случаев. Отмечено, что интенсивность строительства горизонтальных выработок при контурном взрывании при прочих равных условиях может снижаться в 1,1 - 1,24 раза, при этом более значительное уменьшение скорости работ при росте f объясняется уменьшением производительности средств бурения.

Цель работы - прогнозирование устойчивости откаточных штреков с использованием усовершенствованной математической модели пластовой подготовительной выработки, позволяющей оценить изменение ее поперечного сечения при различных способах охраны, в условиях глубоких шахт, разрабатывающих угольные пласты наклонного или крутого залегания. В исследованиях использован комплексный подход, включающий анализ и обобщение теоретических исследований по прогнозированию устойчивости подготовительных выработок и усовершенствование математической модели пластовой подготовительной выработки, позволяющей оценить потери площади поперечного сечения эксплуатируемого откаточного штрека при различных способах охраны. Рассмотрена устойчивость пластовой подготовительной выработки, как ее способность сохранять заданные размеры и форму в течение всего срока эксплуатации, для типовых условий разработки угольных пластов украинского Донбасса и установлено, что использование податливых охранных сооружений, возводимых над штреком, обеспечивает минимальные потери его поперечного сечения по длине (позади очистного забоя) в сравнении с охраной выработки хрупкими сооружениями. При построении модели, позволяющей оценить потери поперечного сечения пластовых откаточных штреков при различных способах охраны, помимо основных влияющих факторов (глубина горных работ, мощность разрабатываемого угольного пласта, физико-механические свойства боковых пород), учитывается и изменение жесткости охранных сооружений по длине поддерживаемой выработки. Научная новизна исследования заключается в использовании интерполяционных сплайнов как инструмента геометрического моделирования для прогнозирования устойчивости пластовых подготовительных выработок, с учетом изменения жесткости охранных сооружений на протяжении откаточного штрека, в условиях наклонного и крутого залегания угольных пластов. Приведены рекомендации по прогнозированию устойчивости откаточных штреков с учетом применяемых, в конкретных горно-геологических условиях, способов охраны. Отмечено, что для обеспечения эксплуатационного состояния пластовых подготовительных выработок, позади очистного забоя, в условиях глубоких шахт, необходимо ориентироваться на применение податливых охранных сооружений, которые обеспечивают достаточный подпор оседающей породной толще позади очистного забоя.

Цель работы - исследование особенностей формирования напряжённо-деформированного состояния массива за плоскостью забоя при сооружении параллельных горных выработок. Поставленная в работе цель достигнута путем оценки результатов лабораторных исследований, компьютерного моделирования и иных апробированных методов решения геомеханических задач. Научная новизна исследования заключается в установлении зависимостей размеров зоны неравнокомпонентных напряжения за плоскостью забоя от расстояния между параллельными выработками, направленных на совершенствование технологии геостроительства. Полученные зависимости напряженно-деформированного состояния приконтурной области массивов параллельно строящихся выработок, позволяют определить способ проведения сооружения и рациональный тип крепления, для обеспечения должного закрепного пространства и долгосрочного использования подземных объектов. Рассмотрены особенности сооружения горных выработок на шахтах Криворожского бассейна. Определена оптимальная программа, на основе методов конечных элементов позволяющая рассчитать перемещения, деформации, напряжения, внутренние усилия, возникающие в теле под действием статической нагрузки. В ходе исследований доказано, что в процессе выемки породы при проведении выработок происходит перераспределение статических напряжений и в призабойной области массива возникает непосредственно примыкающая к плоскости забоя зона неравнокомпонентного напряженного состояния (зона пластических деформаций растяжения), которая переходит в зону сжатия (естественное напряжённое состояние массива). Проанализированы характерные особенности геомеханического состояния массива пород за плоскостью забоя горизонтальных горных выработок. Приведены результаты компьютерного моделирования распределения напряжений естественного поля для условий шахт Криворожского бассейна. Установлены составляющие элементы зоны неравнокомпонентного напряжённого состояния в приконтурной области массива. Определены фактические размеры зоны пластических деформаций растяжения и сжатия за плоскостью забоя параллельных выработок. Получены закономерности перераспределения полей напряжений впереди забоев в зависимости от расстояния между параллельными выработками. Уточнены фактические размеры целика между однотипными подземными объектами исключающие взаимное влияние на контур сооружений.

Обгрунтовано раціональні параметри геомеханічної системи "кріплення підготовчої виробки - охоронна конструкція - лава", за яких можливий перехід на безціликове відпрацювання вугілля з повторним використанням штреків за суцільної системи розробки. Вперше для гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов ВП "Шахта "Партизанська" встановлено закономірності деформування підготовчих виробок в часі в зоні впливу першої і другої лави, що дозволило обгрунтувати параметри їх кріплення й охорони під час переходу до безціликових способів відпрацювання запасів вугілля. Розроблено нову чисельну модель геомеханічної системи "масив - кріплення виробки - охоронна конструкція - лава", яка включає елементи комбінованого кріплення, охоронну конструкцію та зону зміцнення порід, а також технологію моделювання виробки для повторного використання, що враховує зміну властивостей масиву та включення в роботу опорних елементів стосовно кожного етапу експлуатації підготовчої виробки. Встановлено закономірності деформування геомеханічної системи "кріплення виробки - охоронна конструкція - лава", що дозволило обгрунтувати раціональні параметри підтримки виробок для повторного використання.