Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива
Установлены зависимости смещений контура выемочного штрека и деформирования вмещающих пород от жѐсткости околоштрековых полос на всех этапах эксплуатации выработки – до начала влияния очистных работ, в зоне опорного давления впереди лавы, а также в зонах интенсивных и установившихся смещений за лаво...
Saved in:
| Published in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138052 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива / С.А. Курносов, В.В. Задерий, В.И. Пилюгин, А.Г. Демиденко, А.А. Цикра, Д.И. Аверкин, А.Г. Силищев // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 121. — С. 160-171. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859650252971180032 |
|---|---|
| author | Курносов, С.А. Задерий, В.В. Пилюгин, В.И. Демиденко, А.Г. Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Силищев, А.Г. |
| author_facet | Курносов, С.А. Задерий, В.В. Пилюгин, В.И. Демиденко, А.Г. Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Силищев, А.Г. |
| citation_txt | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива / С.А. Курносов, В.В. Задерий, В.И. Пилюгин, А.Г. Демиденко, А.А. Цикра, Д.И. Аверкин, А.Г. Силищев // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 121. — С. 160-171. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехнічна механіка |
| description | Установлены зависимости смещений контура выемочного штрека и деформирования вмещающих пород от жѐсткости околоштрековых полос на всех этапах эксплуатации выработки – до начала влияния очистных работ, в зоне опорного давления впереди лавы, а также в зонах интенсивных и установившихся смещений за лавой. Результаты исследований показали высокую эффективность жѐстких полос – доказана возможность повторного
использования конвейерного штрека в качестве вентиляционного при разработке смежного
выемочного столба путѐм применения комбинированной крепи, включающей бетонную пакетированную полосу и рамно-анкерную крепь. Для исключения необходимости подрывки
почвы выработки, рекомендовано применение двойной полосы: первый, ближний к штреку
ряд, состоит из накатных костров, т.е. является податливым, а второй ряд – жѐсткая бетонная
полоса.
Встановлено залежності зміщень контуру виїмкового штреку і деформування вміщуючих порід від жорсткості навколоштрекових полос на всіх етапах експлуатації виробки – до початку
впливу очисних робіт, в зоні опорного тиску попереду лави, а також в зонах інтенсивних і сталих
зміщень за лавою. Результати досліджень показали високу ефективність жорстких полос – доведена
можливість повторного використання конвеєрного штреку в якості вентиляційного при розробці суміжного виїмкового стовпа шляхом застосування комбінованого кріплення, що включає бетонну пакетовану полосу і рамно-анкерне кріплення. Для виключення необхідності підривки підошви виробки, рекомендовано застосування подвійної полоси: перший, ближній до штреку ряд, складається з
накатних кострів, тобто є податливим, а другий ряд – жорстка бетонна полоса.
Dependences between displacement of the gate contour, deformation of enclosing rocks and
rigidity of the rib-side track were studied at all stages of the tunnel running: before winning operations impacting,
in zones with bearing pressure ahead of the longwall and in zones with intensive and steady-state
displacements behind the longwall. The findings showed high effectiveness of the rigid tracks, and it was
proved that a belt entry with combined (concrete packed track plus bolt-and-arch support) supports could be
reused as an air roadway when mining an adjoining panel. In order to escape bottom ripping, it is recommended
to apply a double track where the first, nearest to the entry, row consists of the formed chocks (i.e.
yielding track), and the second row is a rigid concrete track.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:32:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
160
УДК 622.268.13: 622.268.7
Курносов С.А., д-р техн. наук, ст. научн. сотр.,
Задерий В.В., магистр
(ИГТМ НАН Украины),
Пилюгин В.И., д-р техн. наук,
Демиденко А.Г., магистр
(ООО «ДТЭК Энерго»),
Цикра А.А., канд. техн. наук,
Аверкин Д.И., магистр
(ООО «Минова Украина»),
Силищев А.Г., магистр
(ООО «ДТЭК Ровенькиантрацит»)
ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКОСТИ ОКОЛОШТРЕКОВЫХ ПОЛОС НА
КОНВЕРГЕНЦИЮ КОНТУРА ВЫЕМОЧНОГО ШТРЕКА И
СОСТОЯНИЕ ВМЕЩАЮЩЕГО МАССИВА
Курносов С.А., д-р техн. наук, ст. наук. співр.,
Задерій В.В., магістр
(ІГТМ НАН України),
Пілюгін В.І., д-р техн. наук,
Демиденко О.Г., магістр
(ТОВ «ДТЕК Енерго»,
Цікра О.А., канд. техн. наук,
Аверкін Д.І., магістр
(ТОВ «Мінова Україна»),
Балдін В.В., магістр,
Силищев О.Г., магістр
(ТОВ «ДТЕК Ровенькиантрацит»)
ВПЛИВ ЖОРСТКОСТІ НАВКОЛОШТРЕКОВИХ ПОЛОС НА
КОНВЕРГЕНЦІЮ КОНТУРУ ВИЇМКОВИХ ШТРЕКІВ І СТАН
ВМІЩУЮЧОГО МАСИВУ
Kurnosov S.A., D.Sc. (Tech.), Senior Researcher,
Zaderiy V.V., M.S (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine),
Pilyugin V.I., D.Sc. (Tech.),
Demidenko A.G., Master of Science
(«DTEK Energo» OJSC),
Tsikra A.A., Ph. D. (Tech.),
Averkin D.I., Master of Science
(«Minova Ukraine» LTD),
Baldin V.V., M.S (Tech.),
Silishchev A.G., M.S (Tech.)
(«Rovenkiantracit» OJSC)
© Курносов С.А., Задерий В.В., Пилюгин В.И., Демиденко А.Г., Цикра А.А., Аверкин Д.И., Силищев А.Г., 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
161
HOW RIB-SIDE TRACK RIGIDITY IMPACTS ON THE GATE
CONTOUR CONVERGENCE AND ECLOSING ROCK STATE
Аннотация. Установлены зависимости смещений контура выемочного штрека и дефор-
мирования вмещающих пород от жѐсткости околоштрековых полос на всех этапах эксплуа-
тации выработки – до начала влияния очистных работ, в зоне опорного давления впереди ла-
вы, а также в зонах интенсивных и установившихся смещений за лавой. Результаты исследо-
ваний показали высокую эффективность жѐстких полос – доказана возможность повторного
использования конвейерного штрека в качестве вентиляционного при разработке смежного
выемочного столба путѐм применения комбинированной крепи, включающей бетонную па-
кетированную полосу и рамно-анкерную крепь. Для исключения необходимости подрывки
почвы выработки, рекомендовано применение двойной полосы: первый, ближний к штреку
ряд, состоит из накатных костров, т.е. является податливым, а второй ряд – жѐсткая бетонная
полоса.
Ключевые слова: жѐсткость околоштрековых полос, деформирование контура штрека и
вмещающих пород
Технологическим фактором, существенно отличающим условия поддер-
жания выемочных штреков от других выработок, является наличие сопряжения
с лавой. В результате выемки угольного пласта устраняется опора под подрабо-
танными породами кровли, что провоцирует их прогиб, расслоение и разруше-
ние. С увеличением мощности породного слоя, подвергшегося необратимым
деформациям, возрастает нагрузка на крепь штрека. Наиболее эффективным
способом уменьшения мощности деформируемого слоя кровли является свое-
временное создание надлежащего отпора прогибающимся породам. На сопря-
жении лавы со штреком данную функцию выполняет охранная полоса. При
всѐм многообразии применяемых полос, их основным параметром является
жѐсткость, т.е. степень усадки под воздействием нагрузки. Увеличение жѐстко-
сти полосы способствует повышению эффективности еѐ работы в качестве об-
резной крепи, а, следовательно, и снижению нагрузки на крепь штрека. Однако
такая полоса является концентратором сжимающих напряжений в надработан-
ной почве пласта, что обусловливает повышение растягивающих напряжений в
почве штрека [1]. Поэтому, важным в обеспечении устойчивости выемочных
штреков является обоснованный выбор способа и параметров охраны их со-
пряжения с лавой.
Целью исследований являлось установление влияния жѐсткости око-
лоштрековых полос на напряжѐнно-деформированное состояние вмещающего
массива и конвергенцию контура штрека в процессе ведения горных работ.
Исследования проводились в условиях конвейерного штрека лавы № 12
пласта h7 шахты им. Ф.Э. Дзержинского ШУ «Ровеньковское». Средняя ско-
рость подвигания лавы составляла 3 м/сут. Глубина заложения выработки
1045 м, угол падения пласта – от 15 до 19, вынимаемая мощность – порядка
1,1 м, крепость угля (по М.М. Протодьяконову) – f=1,5-2,0. Кровля пласта пред-
ставлена сланцем песчаным средней крепости, f=7-9, мощностью (10,0-18,0) м.
По классификации ДонУГИ кровля отнесена к среднеобрушаемой с эпизодиче-
скими проявлениями свойств труднообрушаемой (А2-3). В почве пласта – сла-
нец песчаный, мощностью 6,0 м, склонный к пучению, f=5-6.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
162
В соответствии с требованиями [2], по рекомендациям ИГТМ НАН Укра-
ины, осуществлялось анкерование кровли и боков выработки. При проходке
штрека, подрывка его почвы относительно почвы угольного пласта составляла
1,3 м, в связи с этим, для предотвращения разрушения образующейся бровки
[3, 4], предусмотрено еѐ укрепление анкерами.
Сопряжение конвейерного штрека с лавой, в зависимости от поставок ле-
соматериалов, охранялось накатными кострами (НК) из шпального бруса, либо
кругляка 150 мм или 250 мм. Костры шириной 1,0 м выкладывались на рас-
стоянии 0,7 м от рам арочной крепи АП3/13,8 (профиль СВП 22), установлен-
ных с плотностью 0,8 шт./п.м.
На участке конвейерного штрека, протяжѐнностью 110 м, в соответствии
с рекомендациями ИГТМ НАНУ, был применѐн способ охраны сопряжения с
лавой, предусматривающий сооружение бетонной пакетированной полосы
(ПП), технология которого заключается в следующем. Перед укладкой ПП, с
минимальным отставанием от забоя лавы, под защитой обратных консолей
двух нижних секций 2КД-90Т, устанавливалась оконтуривающая полосу крепь
из деревянных стоек Ø 150 мм (со стороны штрека – 3 стойки на погонный
метр, а со стороны выработанного пространства лавы – органный ряд). Это
обусловлено необходимостью предотвращения разрушения бетона до набора
ним необходимой прочности. Между рядами ограждающих стоек, по принципу
кирпичной кладки, укладывались слои пакетов с сухой цементно-минеральной
смесью Текхард [5] до подпора полосой подработанной кровли угольного пла-
ста. Пакеты наполнялись водой из шахтного водовода путѐм прокалывания и
нагнетания игольчатым инъектором, оборудованным краном и подводящим ру-
кавом. Ширина бетонной полосы составляла 1,1 м.
Таким образом, горно-геологические и горнотехнические условия отра-
ботки, а также параметры размещения относительно контура штрека и перво-
начальные геометрические размеры бетонной и деревянных полос были прак-
тически идентичны, что повысило достоверность оценки влияния прочностных
свойств полосы и технологии еѐ сооружения на состояние подготовительной
выработки в процессе ведения горных работ.
Для исследования глубины и степени расслоения подработанных пород
кровли, на различных участках штрека оборудованы замерные станции, каждая
из которых состояла из трѐх глубинных индикаторов перемещения горных по-
род (ИППГ) конструкции ИГТМ НАН Украины, установленных в скважины
длиной 6,0 м. Каждый ИППГ содержал 6 якорей, зафиксированных по глубине
измерительной скважины с интервалом 1 м, что позволило определять величи-
ну расслоения пород кровли на различном удалении от контура выработки. При
этом 4 замерные станции (ЗС 765 м, ЗС 774 м, ЗС 808 м и ЗС 821 м) находились
на участке штрека с бетонной полосой, а 2 станции (ЗС 847 м и ЗС 861 м) – на
участке с кострами из лесоматериалов. Направление скважин выбрано таким
образом, чтобы измерения расслоения пород охватывали кровлю штрека, а
также кровлю угольного пласта над прилегающим нетронутым массивом (ниж-
ний борт штрека) и над сопряжением с отрабатываемой лавой (верхний борт).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
163
Кроме того, на рамной крепи сде-
ланы засечки, позволившие опре-
делять смещения кровли и почвы
штрека по мере подвигания лавы.
Исследованиями охвачены
все стадии деформирования выра-
ботки – до начала влияния очист-
ных работ, в зоне опорного давле-
ния впереди лавы, а также в зонах
интенсивных и установившихся
смещений за лавой.
На рисунок 1 – рис. 3 при-
ведены результаты исследований
расслоения пород кровли штрека
на высоту до 6 м, в зависимости
от расстояния до очистного забоя,
соответственно, в центральной
части штрека, со стороны отраба-
тываемой лавы и со стороны не-
тронутого массива. Анализ гра-
фиков показывает, что до начала
влияния очистных работ и в зоне
опорного давления впереди лавы,
наибольшие расслоения происхо-
дят в центральной части штрека, а
в его верхнем и нижнем бортах
деформации пород практически
одинаковы и в 2,5-3,0 раза мень-
ше, чем в центре. Незначительные
деформации в боковых частях
штрека до подхода лавы объясня-
ются наличием нетронутой опоры
(угольного пласта), а более интен-
сивные в центре выработки – от-
сутствием забутовки между арками крепи и породами кровли.
При охране сопряжения бетонной ПП, в интервале (0-100) м за очистным
забоем, скорость расслоения кровли в центре выработки (рис. 1) несколько ин-
тенсифицируется и достигает максимальных значений порядка 2 мм/сут. При
последующем удаления забоя, наступает период установившихся смещений со
скоростью, не превышающей 1 мм/сут. В целом, расслоения исследуемой ше-
стиметровой толщи пород кровли в центральной части штрека незначительны
(на расстоянии 400 м за замерными станциями, в среднем, не превышают
150 мм) и подчиняются линейной зависимости
Рисунок 1 – Зависимость расслоения пород
кровли в центральной части штрека от расстоя-
ния до очистного забоя
Рисунок 2 – Зависимость расслоения пород
кровли штрека со стороны лавы от расстояния
до очистного забоя
Рисунок 3 – Зависимость расслоения пород
кровли штрека со стороны нетронутого массива
от расстояния до очистного забоя
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
164
. 0,2 60кр центр лавh l , 2 0,98R , (1)
где
.кр центрh – расслоения пород кровли в центре штрека, мм;
лавl – расстояние
до забоя лавы, м.
В боковых частях штрека за очистным забоем наблюдается иной характер
деформирования кровли.
При применении ПП, подработка кровли со стороны лавы в начальный
период (0-100 м за забоем) интенсифицирует расслоение еѐ пород по экспонен-
циальной зависимости (рис. 2)
0,01
. . 18,5 ,лавl
кр лавh е
2 0,95R , (2)
однако, деформации довольно быстро стабилизируются и далее подчиняются
линейной зависимости
. . 0,3 24кр лав лавh l , 2 0,99R , (3)
где . .кр лавh – расслоения пород кровли со стороны лавы, мм.
Скорость расслоений, при этом, не более 1 мм/сут. В среднем, при при-
менении бетонной ПП, расслоения пород кровли со стороны лавы на расстоя-
нии более 400 м за еѐ забоем не превышают 150 мм.
Со стороны нетронутого массива (рис. 3) в начальный после прохода ла-
вы период интенсификации расслоений не наблюдается, что объясняется нали-
чием опоры (угольного пласта), и они подчиняются линейной зависимости
. . 0,3 13кр мас лавh l , 2 0,99R , (4)
где . .кр масh – расслоения пород кровли со стороны нетронутого массива, мм.
Однако, по мере удаления забоя, нагрузка от консоли зависающих со сто-
роны лавы пород возрастает и на расстоянии порядка 100-120 м за забоем рас-
слоения со стороны массива сначала интенсифицируются 2,0-2,5 раза, а затем
затухают по параболической зависимости
2
. . 0,0006 0,8 34кр мас лав лавh l l , 2 0,99R . (5)
На расстоянии 500 м за лавой расслоения пород составляют, в среднем,
220 мм, что в 1,5 раза больше, чем со стороны лавы. Более существенные рас-
слоения кровли в нижнем борту штрека объясняются меньшей несущей спо-
собностью краевой части угольного пласта по сравнению с бетонной полосой.
При применении НК из лесоматериалов (рис. 2), обрушение пород кровли
происходит на расстоянии (140-150) м за забоем. Это обусловливает высокие
длительные нагрузки на крепь и в интервале (0-160) м за лавой кровля в верх-
нем борту штрека интенсивно расслаивается по параболической зависимости
2
. . 0,02 4,7 27кр лав лав лавh l l , 2 0,98R . (6)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
165
Далее скорость расслоений снижается, и они подчиняются линейной за-
висимости
. . 0,17 318кр лав лавh l , 2 0,99R . (7)
Расслоения кровли со стороны нетронутого массива также подчиняются
линейной зависимости
. . 0,7 7кр мас лавh l , 2 0,99R , (8)
однако, их значения в 1,5-2 раза выше, чем при использовании бетонной ПП.
На рис. 4, рис. 5 приведены результаты исследований пучения почвы
штрека. Анализ графиков показывает, что смещение почвы интенсифицируется
в зоне опорного давления впереди лавы, активное влияние которой распростра-
няется до 50 м. При этом величи-
на и характер поднятия почвы до
подхода лавы практически иден-
тичны по обоим бортам штрека.
Максимальная интенсивность пу-
чения достигается в период
нахождения очистного забоя на
линии замерных станций, причѐм
в верхнем борту штрека скорость
пучения всего на 15-20 % выше,
чем в нижнем.
За лавой характер передачи
нагрузки от пород подработанной
кровли к породам почвы обуслов-
лен прочностными свойствами
околоштрековых полос.
При креплении сопряжения
бетонной ПП, в начальный период
удаления забоя, наблюдается ин-
тенсивное пучение почвы штрека
со стороны лавы (рис. 4), дости-
гающее 6 мм/сут. Это объясняется
высокой жѐсткостью бетонной
полосы, которая практически без
усадки, сразу передаѐт нагрузку
от подработанной кровли на по-
роды почвы. В результате, в ин-
тервале (0-100) м за забоем, сме-
щения почвы штрека возрастают
по параболической зависимости
ЗС 765 м, ЗС 774 м, ЗС 808 м и ЗС 821 м – на
участках штрека с ПП; ЗС 847 м и ЗС 861 м – на
участках с НК
Рисунок 4 – Зависимость пучения почвы штре-
ка со стороны лавы от расстояния до очистного
забоя
ЗС 765 м, ЗС 774 м, ЗС 808 м и ЗС 821 м – на
участках штрека с ПП; ЗС 847 м и ЗС 861 м – на
участках с НК
Рисунок 5 – Зависимость пучения почвы штре-
ка со стороны нетронутого массива от расстоя-
ния до очистного забоя
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
166
2 2
. . 0,01 2,5 208, 0,99,п лав лав лавU l l R (9)
где
. .п лавU – смещения почвы штрека со стороны лавы, мм.
При последующем удалении лавы интенсивность смещений существенно
снижается, пучение приобретает установившийся характер и подчиняется ли-
нейной зависимости
2
. . 0,19 340, 0,96.п лав лавU l R (10)
Со стороны нетронутого массива (рис. 5) также прослеживаются два пе-
риода деформирования почвы. Однако, даже в период интенсивных смещений
(0-100 м за лавой), их максимальная скорость не превышает 4 мм/сут и пучение
подчиняется экспоненциальной зависимости
0,009
. . 57 лавl
п масU e , 2 0,99R , (11)
где
. .п масU – смещения почвы штрека со стороны нетронутого массива, мм.
Далее интенсивность пучения падает в 5 раз и смещения описываются
линейной зависимостью
. . 0,14 136п мас лавU l , 2 0,94R . (12)
В результате, при использовании ПП, после удаления лавы на расстояние
порядка 500 м, пучение почвы в нижнем борту штрека составило порядка
200 мм.
При применении НК, за счѐт их существенной податливости, нагрузка от
подработанной кровли на породы почвы передаѐтся не сразу, а нарастает по-
степенно, по мере уплотнения полосы. В результате, поднятие пород почвы в
верхнем борту штрека в начальный период ((0-100) м за забоем) увеличивается
монотонно по линейной зависимости (рис. 4)
. . 0,77 205п лав лавU l , 2 0,96R . (13)
Скорость пучения, при этом, составляет порядка 2 мм/сут, т.е. в 3 раза
меньше, чем при использовании ПП. Однако, существенная усадка НК прово-
цирует расслоение подработанной кровли на значительную высоту, в результа-
те чего увеличивается вес пород, давящих на полосу. Поэтому, после оконча-
тельного уплотнения НК, нагрузка на породы почвы под полосой значительно
возрастает, пучение в верхнем борту штрека интенсифицируется и подчиняется
параболической зависимости
2
. . 0,005 4,9 126п лав лав лавU l l , 2 0,99R . (14)
В итоге, при использовании НК, пучение со стороны лавы достигает бо-
лее 1000 мм, т.е. в 2,5 раза больше, чем при ПП.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
167
На участке выработки с НК,
в нижнем борту штрека (рис. 5), в
отличие от верхнего борта, суще-
ственная интенсификация пуче-
ния происходит практически сра-
зу за лавой и на расстоянии от за-
боя порядка (50-70) м, скорость
смещений достигает максималь-
ных значений на уровне (15-
20) мм/сут. При этом период ин-
тенсивного пучения в 3 раза про-
должительнее, чем при охране со-
пряжения бетонной полосой и в
интервале (0-300) м за лавой сме-
щения почвы подчиняются пара-
болической зависимости
2
. . 0,01
6,1 119
п мас лав
лав
U l
l
,
2 0,99R . (15)
Далее деформации пород
несколько стабилизируются и пу-
чение подчиняется линейной за-
висимости
. . 0,62 866п мас лавU l ,
2 0,98R . (16)
Однако и в этот период ско-
рость смещений почвы довольно высокая и составляет порядка 3 мм/сут.
По результатам исследований построены схемы, отражающие состояние
крепи штрека и прилегающего массива за проходческим забоем, а также в зоне
установившихся деформаций за забоем лавы, при охране сопряжения бетонной
ПП и НК из кругляка 150 мм (рис. 6). Относительная усадка ПП, в среднем,
составила 13 % от первоначальной высоты, а НК 150 мм – 65 % (рис. 7,а,г).
При этом происходило вдавливание ПП в породы надработанной почвы на 200-
300 мм.
Преимуществом пакетированной полосы является также технология еѐ
сооружения: пакеты с сухой смесью выкладываются вплотную к породам под-
работанной кровли, что создаѐт распор. В то же время, при сооружении НК,
форма лесоматериалов обусловливает технологический зазор, в среднем, по-
рядка 100 мм. В результате, просадка арочной крепи в замковых соединениях
при использовании ПП в 2 раза меньше, чем при НК. При этом в целом по сме-
а – при использовании бетонной пакетирован-
ной полосы;
б – при использовании накатных костров из
кругляка 150 мм
––––– – внешний контур крепи до влияния
очистных работ; – – – – контур пород до вли-
яния очистных работ; – – – – – контур крепи и
пород в период установившихся смещений за
лавой
Рисунок 6 – Схемы смещений контура штрека и
деформирования вмещающих пород
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
168
щениям контура выработки, более
существенное значение имеют
деформации почвы.
На участках штрека с НК из
шпального бруса и кругляка
250 мм измерения расслоений
пород кровли не проводились, од-
нако осуществлялись замеры
смещений арочной крепи, усадки
околоштрековых полос, а также
пучения почвы. Усадка НК из
шпального бруса и кругляка
250 мм в период установивших-
ся смещений составила, соответ-
ственно, 40 и 60 % (рис. 7,б,в). НК
из кругляка имеют высокий ко-
эффициент пустотности, при раз-
давливании пустоты заполняются
деформирующейся древесиной,
что обусловливает более суще-
ственную податливость данного
вида крепи.
Установлено, что жѐсткость
околоштрековых полос является
определяющей в характере пуче-
ния почвы выработки (рис. 8). С
увеличением податливости поло-
сы, площадь поперечного сечения
вспученных пород (Sпуч, м
2
) воз-
растает по линейной зависимости
(рис. 9)
2
0,07 0,13,
0,99.
пуч полS h
R
(17)
Породы почвы довольно хрупкие (сланец песчаный, f=5-6), в результате
чего, по линии максимальных растягивающих напряжений практически на всей
протяжѐнности штрека образовывалась трещина. Расстояние (b, м) до данной
трещины от линии сопряжения с лавой со снижением жѐсткости полосы увели-
чивается по параболической зависимости (рис. 9)
3 2 30,9 10 4,7 10 0,09,пол полb h h 2 0,99R . (18)
Наиболее эффективным, в данных условиях, способом снижения пучения
и улучшения состояния выработки, в целом, является сооружение двойной по-
а – бетонная пакетированная полоса на рассто-
янии 800 м за лавой; б – накатные костры из
шпального бруса в (200-300) м за лавой; в –
накатные костры из кругляка 250 мм в (200-
300) м за лавой; г – накатные костры из кругля-
ка 150 мм в (200-300) м за лавой
Рисунок 7 – Характерное состояние различных
видов околоштрековой полосы
1 – при бетонной ПП; 2 – при НК из шпального
бруса; 3 – при НК из кругляка 250 мм; 4 – при
НК из кругляка 150 мм
Рисунок 8 – Схема пучения почвы штрека в пе-
риод установившихся смещений за лавой
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
169
лосы [4, 6]. Первый, ближний к штреку
ряд, шириной 1,0 м, выкладывается на
расстоянии порядка 1,0 м от рам арочной
крепи и состоит из накатных костров, т.е.
является податливым, а второй ряд –
жѐсткая бетонная полоса шириной 1,0 м,
сооружаемая вплотную к первому ряду.
Такая схема позволит, во-первых, отда-
лить жѐсткую полосу (концентратор сжи-
мающих напряжений) от контура выра-
ботки и, тем самым, сместить максимум
растягивающих напряжений в надрабо-
танной почве за пределы полости штрека.
Во-вторых, податливый ряд будет частич-
но воспринимать на себя негативное дей-
ствие растягивающих напряжений и, тем
самым, существенно снизит деформации
пород почвы выработки. Такая схема ис-
ключит затраты на подрывку почвы штре-
ка, однако увеличит расход лесоматериалов, поэтому решение должно прини-
маться исходя из финансово-экономических соображений.
Таким образом, в процессе исследований получены следующие результа-
ты:
установлены зависимости смещений контура выемочного штрека и деформи-
рования вмещающих пород от жѐсткости околоштрековых полос на всех эта-
пах эксплуатации выработки – до начала влияния очистных работ, в зоне
опорного давления впереди лавы, а также в зонах интенсивных и установив-
шихся смещений за лавой;
установлено, что по мере увеличения относительной усадки полосы с
13 до 65%, площадь поперечного сечения вспученных пород возрастает по
линейной зависимости в 4,0 раза, а расстояние максимума растягивающих
напряжений в почве штрека от линии сопряжения с лавой увеличивается по
параболической зависимости; при этом смещения кровли выработки возрас-
тают в 2 раза.
При использовании бетонной пакетированной полосы, состояние конвей-
ерного штрека позволяет, после частичной подрывки почвы (со стороны верх-
него борта), повторно использовать его в качестве вентиляционного при отра-
ботке смежного выемочного столба.
Исключить необходимость подрывки почвы штрека в данных условиях
можно применением двойной полосы: первый, ближний к штреку ряд, состоит
из накатных костров, т.е. является податливым, а второй ряд – жѐсткая бетон-
ная полоса, сооружаемая вплотную к первому ряду.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Взаимодействие элементов комбинированного способа поддержания газосборных выработок с
1 – расстояние максимума растягива-
ющих напряжений в почве штрека от
сопряжения с лавой (b, м); 2 – пло-
щадь поперечного сечения вспучен-
ных пород (Sпуч, м
2
)
Рисунок 9 – Влияние относительной
усадки околоштрековой полосы на
характер деформирования почвы вы-
работки
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
170
углевмещающим массивом / А.Ф. Булат, С.А. Курносов, И.Н. Слащев [и др.] // Геотехническая меха-
ника: Межвед. сб. науч. трудов / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2007. – Вып. 68. – С. 24-
36.
2. Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із анкерним
кріпленням. Загальні технічні вимоги: СОУ 10.1.05411357.010:2008. – [Чинний від 2008-01-12]. –
Офіц. вид. – К.: Мінвуглепром України, 2008. – 83 с. – (Нормативний документ Мінвуглепрому
України. Стандарт).
3. Временный технологический регламент по охране подготовительных выработок угольных
шахт литыми полосами из твердеющих материалов / А.Ф. Булат, М.А. Ильяшов, Б.М. Усаченко [и
др.]. – Днепропетровск: РИА «Днепр-VAL», 2004. – 33 с.
4. Технологический регламент поддержания повторно используемых выемочных штреков ком-
бинированными охранными системами» / А.Ф. Булат, М.А. Ильяшов, Б.М. Усаченко [и др.]. – Дне-
пропетровск: РИА «Днепр-VAL», 2009.
5. Опыт применения сборной охранно-изолирующей полосы из быстротвердеющей смеси
«TEKHARD» / С.А. Курносов, В.В. Задерий, А.А. Цикра [и др.] // Геотехническая механика: Межвед.
сб. науч. трудов / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2013. – Вып. 112. – С. 267-280.
6. Байсаров, Л.В. Геомеханика и технология поддержания повторно используемых горных выра-
боток / Л.В. Байсаров, М.А. Ильяшов, А.И. Демченко. – Днепропетровск: «Лира», 2005. – 239 с.
REFERENCES
1. Bulat, A.F., Kurnosov, S.A., Slaschev, I.N. (et al.) (2007), “Interaction of the combined method of
maintaining gas collecting developments with the host coal massif”, Geotechnical Mechanics, no. 68, рр. 24-
36.
2. Ukraine Ministry of Coal Industry (2008), 10.1.05411357.010:2008. Systema zabezpechennia
nadiynogo ta bezpechnogo funktsionuvannia girnychyh vyrobok iz ankernym kriplenniam. Zagalni tehnichni
vymogy: Normatyvnyy dokument Minvuhlepromu Ukrainy. Standart [10.1.05411357.010:2008. System to
ensure reliable and safe operation of mining bolting. General specifications: Regulatory Document Coal In-
dustry of Ukraine. Standard], Ukraine Ministry of Coal Industry, Kiev, Ukraine.
3. The Ministry of Fuel and Energy of Ukraine, The National Academy of Sciences of Ukraine,
M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the NAS of Ukraine (2004), "Temporary techno-
logical regulations for the protection of development workings of coal mines cast strips of hardened materi-
als", Dnepropetrovsk-Donetsk, Ukraine.
4. The Ministry of Fuel and Energy of Ukraine, The National Academy of Sciences of Ukraine,
M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the NAS of Ukraine (2009), "Technological regu-
lations maintain reusable drifts excavation combined anchoring systems", Dnepropetrovsk-Donetsk,
Ukraine.
5. Kurnosov, S.A., Zaderiy, V.V., Tsikra, A.A. (et al.) (2013), “Experience in the application security
team-insulating strip of fast-curing mixture “TEKHARD”, Geotechnical Mechanics, no. 112, рр. 267-280.
6. Baysarov, L.V., Ilyashov, M.A. and Demchenko, A.I. (2005), Geomehanika i tehnologiya pod-
derzhaniya povtorno ispolzuemyh vyrabotok [Geomechanics and maintain technology reusable mining de-
velopments], Lira, Dnepropetrovsk, Ukraine.
Об авторах
Курносов Сергей Анатольевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, старший
научный сотрудник в отделе проблем разработки месторождений на больших глубинах Института
геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Укра-
ина, sakurnosov@gmail.com
Задерий Владимир Васильевич, инженер ІІ категории в отделе проблем разработки месторожде-
ний на больших глубинах Института геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины
(ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, vovabbb@yandex.ua
Пилюгин Виталий Иванович, доктор технических наук, начальник отдела по науке и инноваци-
ям департамента технического развития ООО «ДТЭК Энерго», Донецк, Украина,
office.igtm@nas.gov.ua
Демиденко Александр Геннадиевич, инженер, заместитель начальника отдела по науке и инно-
вациям департамента технического развития ООО «ДТЭК Энерго», Донецк, Украина,
office.igtm@nas.gov.ua
mailto:sakurnosov@gmail.com
mailto:vovabbb@yandex.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online), Геотехнічна механіка. 2015. № 121
171
Цикра Александр Анатольевич, кандидат технических наук, технический директор
ООО «Минова Украина», Донецк, Украина, office.igtm@nas.gov.ua
Аверкин Дмитрий Иванович, инженер, заместитель директора ООО «Минова Украина», До-
нецк, Украина, office.igtm@nas.gov.ua
Балдин Вячеслав Валентинович, инженер, заместитель главного инженера по производству
ООО «ДТЭК Ровенькиантрацит», Ровеньки, Украина, office.igtm@nas.gov.ua
Силищев Алексей Геннадиевич, инженер, горный мастер ООО «ДТЭК Ровенькиантрацит», Ро-
веньки, Украина, office.igtm@nas.gov.ua
About the authors
Kurnosov Sergey Anatolyevich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Senior Researcher, Senior
Researcher in the Department of Miberal Mining at Great Dephts M.S. Polyakov Institute of Geotechnical
Mechanics under the NAS of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, sakurnosov@gmail.com
Zaderiy Vladimir Vasilyevich, Engineer in the Department of Miberal Mining at Great Dephts
M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the NAS of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr-
?petrovsk, Ukraine, vovabbb@yandex.ua
Pilyugin Vitaliy Ivanovich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Head of the Department for Science
and Innovation, Department of Technical Development, LLC «DTEK Energo» LTD, Donetsk, Ukraine,
office.igtm@nas.gov.ua
Demidenko Alexander Gennadievich, Master of Science, Deputy Head of the Department for Science
and Innovation, Department of Technical Development, LLC «DTEK Energo» LTD, Donetsk, Ukraine,
office.igtm@nas.gov.ua
Tsikra Alexander Anatolyevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Technical director of
«Minova Ukraine» LTD, Donetsk, Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua
Averkin Dmitry Ivanovich, Master of Science, Deputy Director of «Minova Ukraine» LTD, Donetsk,
Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua
Baldin Vyacheslav Valentinovich, Master of Science, Deputy chief Engineer of the production of
«Rovenkiantracit» OJSC, Rovenki, Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua
Silishchev Aleksey Gennadievich, Master of Science, mining master of «Rovenkiantracit» OJSC,
Rovenki, Ukraine, office.igtm@nas.gov.ua
Анотація. Встановлено залежності зміщень контуру виїмкового штреку і деформування вміщу-
ючих порід від жорсткості навколоштрекових полос на всіх етапах експлуатації виробки – до початку
впливу очисних робіт, в зоні опорного тиску попереду лави, а також в зонах інтенсивних і сталих
зміщень за лавою. Результати досліджень показали високу ефективність жорстких полос – доведена
можливість повторного використання конвеєрного штреку в якості вентиляційного при розробці су-
міжного виїмкового стовпа шляхом застосування комбінованого кріплення, що включає бетонну па-
кетовану полосу і рамно-анкерне кріплення. Для виключення необхідності підривки підошви вироб-
ки, рекомендовано застосування подвійної полоси: перший, ближній до штреку ряд, складається з
накатних кострів, тобто є податливим, а другий ряд – жорстка бетонна полоса.
Ключові слова: жорсткість навколоштрекових полос, деформування контуру штреку і вміщую-
чих порід
Abstract. Dependences between displacement of the gate contour, deformation of enclosing rocks and
rigidity of the rib-side track were studied at all stages of the tunnel running: before winning operations im-
pacting, in zones with bearing pressure ahead of the longwall and in zones with intensive and steady-state
displacements behind the longwall. The findings showed high effectiveness of the rigid tracks, and it was
proved that a belt entry with combined (concrete packed track plus bolt-and-arch support) supports could be
reused as an air roadway when mining an adjoining panel. In order to escape bottom ripping, it is recom-
mended to apply a double track where the first, nearest to the entry, row consists of the formed chocks (i.e.
yielding track), and the second row is a rigid concrete track.
Keywords: rigidity of the rib-side tracks, deformation of the gate contour and enclosing rocks
Статья поступила в редакцию 17.04.2015
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук, проф. В.П. Надутым
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:sakurnosov@gmail.com
mailto:vovabbb@yandex.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
mailto:office.igtm@nas.gov.ua
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138052 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:32:38Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Курносов, С.А. Задерий, В.В. Пилюгин, В.И. Демиденко, А.Г. Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Силищев, А.Г. 2018-06-18T07:30:36Z 2018-06-18T07:30:36Z 2015 Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива / С.А. Курносов, В.В. Задерий, В.И. Пилюгин, А.Г. Демиденко, А.А. Цикра, Д.И. Аверкин, А.Г. Силищев // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 121. — С. 160-171. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138052 622.268.13: 622.268.7 Установлены зависимости смещений контура выемочного штрека и деформирования вмещающих пород от жѐсткости околоштрековых полос на всех этапах эксплуатации выработки – до начала влияния очистных работ, в зоне опорного давления впереди лавы, а также в зонах интенсивных и установившихся смещений за лавой. Результаты исследований показали высокую эффективность жѐстких полос – доказана возможность повторного использования конвейерного штрека в качестве вентиляционного при разработке смежного выемочного столба путѐм применения комбинированной крепи, включающей бетонную пакетированную полосу и рамно-анкерную крепь. Для исключения необходимости подрывки почвы выработки, рекомендовано применение двойной полосы: первый, ближний к штреку ряд, состоит из накатных костров, т.е. является податливым, а второй ряд – жѐсткая бетонная полоса. Встановлено залежності зміщень контуру виїмкового штреку і деформування вміщуючих порід від жорсткості навколоштрекових полос на всіх етапах експлуатації виробки – до початку впливу очисних робіт, в зоні опорного тиску попереду лави, а також в зонах інтенсивних і сталих зміщень за лавою. Результати досліджень показали високу ефективність жорстких полос – доведена можливість повторного використання конвеєрного штреку в якості вентиляційного при розробці суміжного виїмкового стовпа шляхом застосування комбінованого кріплення, що включає бетонну пакетовану полосу і рамно-анкерне кріплення. Для виключення необхідності підривки підошви виробки, рекомендовано застосування подвійної полоси: перший, ближній до штреку ряд, складається з накатних кострів, тобто є податливим, а другий ряд – жорстка бетонна полоса. Dependences between displacement of the gate contour, deformation of enclosing rocks and rigidity of the rib-side track were studied at all stages of the tunnel running: before winning operations impacting, in zones with bearing pressure ahead of the longwall and in zones with intensive and steady-state displacements behind the longwall. The findings showed high effectiveness of the rigid tracks, and it was proved that a belt entry with combined (concrete packed track plus bolt-and-arch support) supports could be reused as an air roadway when mining an adjoining panel. In order to escape bottom ripping, it is recommended to apply a double track where the first, nearest to the entry, row consists of the formed chocks (i.e. yielding track), and the second row is a rigid concrete track. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива Вплив жорсткості навколоштрекових полос на конвергенцію контуру виїмкових штреків і стан вміщуючого масиву How rib-side track rigidity impacts on the gate contour convergence and eclosing rock state Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива Курносов, С.А. Задерий, В.В. Пилюгин, В.И. Демиденко, А.Г. Цикра, А.А. Аверкин, Д.И. Силищев, А.Г. |
| title | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива |
| title_alt | Вплив жорсткості навколоштрекових полос на конвергенцію контуру виїмкових штреків і стан вміщуючого масиву How rib-side track rigidity impacts on the gate contour convergence and eclosing rock state |
| title_full | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива |
| title_fullStr | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива |
| title_full_unstemmed | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива |
| title_short | Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива |
| title_sort | влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138052 |
| work_keys_str_mv | AT kurnosovsa vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT zaderiivv vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT pilûginvi vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT demidenkoag vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT cikraaa vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT averkindi vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT siliŝevag vliâniežestkostiokološtrekovyhpolosnakonvergenciûkonturavyemočnogoštrekaisostoânievmeŝaûŝegomassiva AT kurnosovsa vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT zaderiivv vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT pilûginvi vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT demidenkoag vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT cikraaa vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT averkindi vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT siliŝevag vplivžorstkostínavkološtrekovihpolosnakonvergencíûkonturuviímkovihštrekívístanvmíŝuûčogomasivu AT kurnosovsa howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate AT zaderiivv howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate AT pilûginvi howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate AT demidenkoag howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate AT cikraaa howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate AT averkindi howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate AT siliŝevag howribsidetrackrigidityimpactsonthegatecontourconvergenceandeclosingrockstate |