Проанализированы существующие в настоящее время разработки по охране выемочных штреков, изложены методические разработки, а также результаты экспериментальных и теоретических исследований геомеханических процессов, происходящих вблизи выемочных штреков в массиве неустойчивых пород. Выполнено геомеханическое обоснование параметров способов и средств охраны данных штреков, обеспечивающих повторное их использование, а также надежное поддержание кровли на сопряжениях штрех-лава в условиях шахт Западного района Донбасса, отрабатывающих пласты в породах 3-й и 4-й категорий устойчивости.

Освещены технико-экономические аспекты охраны выемочных штреков (ВШ). Проанализированы геомеханические особенности управления горным давлением вокруг ВШ жестко-податливыми охранными конструкциями (ОК), геомеханические модели (ГММ) по расчёту рациональных параметров ОК ВШ. Описан алгоритм повышения устойчивости ВШ, охраняемого литой полосой (ЛП) с разгрузочной полостью (РП). Изучен механизм деформирования пород надугольной толщи вокруг ВШ, охраняемого ЛП с РП. Обоснована ГММ системы породный массив (ПМ) - ВШ - ЛП. Определены закономерности влияния параметров угольного пласта на напряженно-деформированное состояние (НДС) данной системы, влияние структуры пород надугольной толщи на её НДС, изменения разработки угольных пластов на НДС элементов системы, параметров зоны запредельного деформирования пород вокруг ВШ на формирование нагрузки на крепь и ЛП.

Разработан состав минерально-цементной смеси на основе отечественного сырья, обладающий высоким значением механической прочности при сжатии в течение 2 - 6 ч твердения после затворения сухой смеси водой, что позволяет его использовать для возведения несущих околоштрековых полос.

Цель работы - исследование проявлений горного давления в пластовых подготовительных выработках при различных способах охраны с учетом жесткости охранных сооружений. В исследованиях были использованы комплексный подход, включающий анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследований по данной проблеме, натурный эксперимент по изучению устойчивости пластовых штреков при различных способах охраны и обработку экспериментальных данных. В соответствии с результатами выполненных исследований отмечено, что для обеспечения эксплуатационного состояния пластовых подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях, когда должно соблюдаться требование эффективного поддержания боковых пород позади очистного забоя, целесообразно применение податливых охранных сооружений. При определении величины смещений боковых пород в пластовых подготовительных выработках при охране податливыми сооружениями, их жесткость при постоянной нагрузке, может считаться переменной во времени, до момента полного сжатия опоры. В случае применения для охраны пластовых выработок целиков угля, изменение жесткости последних происходит по линейному закону, но с учетом угла падения разрабатываемого пласта. Установлено, что в зонах активного влияния горного давления между конвергенцией боковых пород и изменением жесткости охранных сооружений, не существует однозначной зависимости, а степень ее изменения обуславливается фактором времени, величиной внешней силы и типом охранного сооружения. Эффективность использования последних в конкретных горно-геологических условиях оценивается по изменению устойчивости поддерживаемых подготовительных выработок, но с учетом жесткости охранных сооружений, которая представляет собой величину, характеризующую отношение значения внешней силы к смещению пород кровли разрабатываемого угольного пласта. Для обеспечения эксплуатационного состояния пластовых подготовительных выработок целесообразно применение податливых охранных сооружений.

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.

Індекс рубрикатора НБУВ: И141.145 + И154.5

Рубрики:

Кріплення штреків

Штреки (поздовжні)

Шифр НБУВ: РА428337 Пошук видання у каталогах НБУВ