Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 1999 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
1999
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189694 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях / И.В. Антипов, В.Г. Ильюшенко, В.Е. Кравченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 56-63. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859800945787928576 |
|---|---|
| author | Антипов, И.В. Ильюшенко, В.Г. Кравченко, В.Е. |
| author_facet | Антипов, И.В. Ильюшенко, В.Г. Кравченко, В.Е. |
| citation_txt | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях / И.В. Антипов, В.Г. Ильюшенко, В.Е. Кравченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 56-63. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| first_indexed | 2025-12-07T15:13:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК ОШ.ИЭ!
УСКОРЕНИЕ КОНВЕРГЕНЦИИ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД В
ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ
д.т.н. Антипов И.В., д.т.н. Ильюшенко В.Г. (Отделение физико-
технических горных проблем ДонФТИ НАНУ), икж. Кравченко В.Е.
(Донецкий государственный технический университет)
Концевые участки очистных забоев, с точки зрения интен
сивности геомеханических процессов, имеют ярко выраженные
особенности по сравнению с серединой лавы. Изучение этих осо
бенностей, а также установление закономерностей протекания гео
механических процессов в массиве позволяет разрабатывать новые)
и совершенствовать существующие средства крепления очистных
забоев. I
Наиболее эффективным методом исследования геомеханиче
ских процессов в горном массиве являются шахтные инструмен
тальные наблюдения в действующих очистных забоях. Такие иссле
дования проводятся на шахтах Донецкого угольного бассейна с
1992 года [1].
Задачи проводимых исследований заключаются в следую
щем:
определить величину конвергенции вмещающих пород на раз
личных участках лавы, а также величину начального распора и
рабочего сопротивления гидравлических стоек механизирован
ной крепи;
установить закономерности протекания геомеханических про
цессов в породном массиве при выполнении технологических!
операций выемки угля и крепления очистного забоя;
построить в единой временной системе координат графики
конвергенции вмещающих пород и фактические рабочие ха
рактеристики механизированных крепей, совместив их с пла
нограммами работ в лаве;
выявить особенности взаимодействия крепи с кровлей на кон
цевых участках лавы и установить новые критерии оценки |
протяженности концевых участков лавы.
На АП «Шахта им. А.Ф.Засядько» наблюдения проводились
на трех пластах: тз, к» и Ь в лавах оборудованных механизирован-*
ными комплексами ЗМКД9 0 и КД80. Горно-геологические условия
залегания пластов и горнотехнические факторы их отработки пред
ставлены в таблице.
56
Таблица. Горно-геологические и горнотехпичп киг услоипи
Показатели
"логическая мощность пласта, м 1 ^ 2 1.7-2,2
мнимаемая мощность пласта, м 1,3-2,2 О,8-1,1
| 'Л падения пласта, град. 4-12 7-14 8-25
луГ)ина разработки, м 1300 910 1000
щцность основной кровли, м 12-17 3-5 17-25
1'ГПОСТЬ основной кровли, Г 5-8 10-13 7-8
тегория основной кровли Аз Аз-'
< лцность непосредственной кровли, м 2,0-4,6 0-3,5 0-6,0
рспость непосредственной кровли, ( 3-4 3-4 3-4
ктория непосредственной кровли БI -2 ,Бз Б 1-2 , Бз Бг, Бз-4
юсть пород почвы, Г 3-5 4-6 3-5
тегория почвы Ш, П2 П2 , Пз п2
,ина лавы, м 235 210 210
1' хш-гизированныи комплекс ЗКД90 КД80 ЗКД90
Рабочее сопротивление крепи, кН/м2 500 480 500
Для проведения инструментальных замеров и визуальных на-
дений в лавах оборудовалась замерная станция на одной из
кций механизированной крепи. На четырех стойках секции через
'■охранительные клапаны устанавливались манометры МП-3,
кязания которых фиксировались дежурным наблюдателем с ин-
Iталами 10 мин., а во время прохода комбайна и перемещения
ций крепи в районе замерной станции - каждую минуту.
Кроме этого на замерной станции выполнялись измерения
конвергенции вмещающих пород. Конвергенция пород измерялась
I гайками СУИ-2 с индикаторами ИЧТ-0,01. Показания индикато-
||>щ и манометров фиксировались одновременно. Схема размеще
ний представлена на рис. 1.
Один раз в смену рулеткой измерялась геологическая и вы
нимаемая мощность пласта. На каждом цикле передвижки крепи
фиксировалось расстояние от груди забоя до точки первого кон-
мжта перекрытия с кровлей, а также толщина породной подушки
мп перекрытии. Визуально и с помощью фотоаппарата фиксирова
лись состояние кровли (заколы, трещины, ступени, вывалы и т.д.), а
|«кже величина устойчивых обнажений пород в выработанном
Пространстве. С точностью до 5 мин хронометрировалась продол
жительность выполнения технологических операций в очистном
■мбое.
На сопряжения лавы с конвейерным штреком оборудовалась
первая замерная станция. Затем станция перемещалась вверх по
ляве и в каждом месте дислокации станции замеры выполнялись до
и после прохода комбайна и передвижки секции крепи. Результаты
наблюдений заносились в специальные формуляры.
57
Условные обозначения
номера манометров МГ1-3 и их
расположение на секции крепи
А -*• — измерительная стойка СУИ-2
с индикатором ИЧТ
Рис. 1. Схема размещения оборудования на замерной стан
ции.
58
По результатам наблюдений в единой временной системе ко
ординат построены графики конвергенции вмещающих пород (Ь,
им), фактические рабочие характеристики механизированных
и|к-пей (К, кН и Р, кН/м2), планограммы работ в лавах (рис. 2), ко-
горые наглядно демонстрируют взаимосвязь между интенсивно-
1 п.ю геомеханических процессов в породном массиве и технологи
ческими операциями в очистном забое.
- ■ ■ и выемка угля комбайном;
-̂ 1 зачистка почвы;
........— передвиж ка секций м е
ханизированной крепи;
I" ■ 1 — п ер едвиж ка става кон
вейера;
Условные обозначения:
—► — передвиж ка концевы х
головок конвейера;
® — *■ — м есто дислок ации за
м ерной станции;
— к — передвиж ка сек ц и й с
зам ерной станци ей.
Рис. 2. Планограмма работ в лаве, графики конвергенции
пород и фактические характеристики крепи.
Наиболее интенсивная конвергенция вмещающих пород про
исходит после прохода комбайна в средней части призабойного
пространства на расстоянии 1,8... 1,9 м от груди забоя лавы. То есть
подтверждается гипотеза о возникновении растягивающих напря-
59
жений в непосредственной кровле при увеличении расстояния от
груди забоя до первой стойки крепи.
В задачи шахтных исследований входила проверка гипотезы
о влиянии ширины бесстоечного призабойного пространства на
характер опускания кровли. Установлено, что при удалении первой
стойки крепи на 2,0...2,5 м линия оцускания пород приближается к
экспоненте, а это приводит к образованию растягивающих напря
жений в нижних слоях, раскрытию трещин и вывалообразованиям.
Расстояние от консолей перекрытия до груди забоя изменя
лось от 0,3 до 0,7 м, составляя в среднем 0,5 м, т.е. превышало
паспортное значение в 1,6 раза. Расстояние от груди забоя до пер
вого контакта консоли перекрытия с кровлей составило в среднем
0,8 м. Причем контактирование в подавляющем большинстве слу
чаев было не сплошным, а точечным, в основном 3-4 точки перед
ней части консоли. Рессорная и жесткая части перекрытия контак
тировали с кровлей через породную подушку толщиной от 3-10 см.
Результаты наблюдений показали, что кривые конвергенции
вмещающих пород на концевых участках и в средней части лавы
заметно разятся (рис. 3). На сопряжении "лава-штрек" наблюдается
постоянная скорость конвергенции пород независимо от пере
движки секций крепи (рис. За). В средней части лавы при пере
движке секции крепи наблюдается резкое увеличение скорости
конвергенции (рис. Зв). Разнятся также фактические рабочие ха
рактеристики секций механизированной крепи на этих участках
лавы (рис. 4).
и) сопряж ение з а о а и и р с к
В рем я, Г
Условны е оАозияченни
• — передвиж ка секций крепи
Рис. 3 Графики конвергенции вмещающих пород на разных
участках лавы.
60
а) сопряжение лава-штрек
в) средняя часть лавы
с
В р ем я .1
Условные обозначения
. . . . — передвиж ка секции крепи
Кр — р абоч ее со п р о т и в л е н и е ,к Н /м 3
К, — начальное сопротивление к р е п и ,к Н /м 3
Рис. 4. Фактические рабочие характеристики крепи на раз
ных участках лавы.
С помощью метода группового учета аргументов [2) были ус
тановлены зависимости конвергенции вмещающих пород (Ь, мм) от
времени (I, мин.) на разных участках лавы. Было получено 180 сис
тем уравнений вида:
Ь., = с.,1 + в1
Ь2 = Ь,12 + с 21 + е2
Ь3 — 6212 + с31 + е3
Уравнениями (1) описываются кривые конвергенции вме
щающих пород на разных участках лавы. Продифференцировав
уравнения из системы (1) можно найти скорость конвергенции по
ро д (V, мм/мин.):
61
(2)
с*Ь
V, = — = С,
Л
V, = — = 2 ЬЛ+с,
А
Уз = ~ = 2ЬЛ + с3
А
<1к
У*
Продифференцировав уравнения (2) находим ускорение кон
вергенции вмещающих пород (а, мм/мин.2):
А> . ,
а. = — = 2 Ь.
1 А 1
Л
а 2 — — — 2 Ьп
А
(3)
По формулам (3) для всех лав были вычислены значения ус
корения конвергенции вмещающих пород (а, мм/мин.2).
В средней части лавы, до передвижки секции крепи, ско
рость конвергенции кровли и почвы увеличивается неравномерно;
после передвижки крепи - неравномерно уменьшается, т.е. сущест
вует ускорение конвергенции вмещающих пород. Начиная от со
пряжения с конвейерным штреком, ускорение конвергенции по
степенно увеличивается по длине лавы, достигая максимального
значения, затем постепенно уменьшается в районе вентиляционно
го штрека (рис. 5). Абсолютная величина ускорения конвергенции
I а | в средней части лавы постоянна и составляет около
0,05 мм/мин2; на концевых участках лавы ускорение изменяется
от 0,01 до 0,05 мм/мин.2.
Таким образом, рассматривая очистной забой с точки зрения
особенностей геомеханических процессов в породном массиве на
разных участках, величину ускорения конвергенции можно при
нять в качестве критерия оценки протяженности концевых участ
ков лавы.
Установлено, что длина концевых участков лав по критерию
ускорения конвергенции пород составляет: около выработок, при
мыкающих к целику 11=12-17 м, к выработанному пространству -
Ь=15-20 м (рис. 5). На этих участках лав механизированная крепь
не выходит в режим рабочего сопротивления (рис. 4а), или выходит
крайне медленно (рис. 46). Работа крепи в режиме рабочего сопро
тивления наблюдается только в средней части лавы (рис. 4в).
Проведенные исследования позволили выявить существова
ние зависимости протяженности концевых участков лавы от мощ
ности пласта - с увеличением мощности пласта увеличивается дли
на концевых участков лавы. Однако, для формализации такой за
висимости необходимы дополнительные натурные наблюдения.
62
Рис. 5. График изменения абсолютной величина ускорения
конвергенции вмещающих пород по длине лавы
Значение ускорения конвергенции вмещающих пород явля
ется геомеханическим критерием оценки протяженности концевых
участков лавы. На этих участках необходимо применять специаль
ные крепи с плавно нарастающим сопротивлением и бесступенча
той податливостью [3], или другие нетрадиционные средства креп
ления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Антипов И.В., Поважный С.Ф. Шахтные исследования особен
ностей взаимодействия механизированных крепей с вмещаю
щими породами // Известия вузов. Горный журнал.- 1994.-
№ 3,- С. 45-50.
2. Антипов И.В. Стратегия и критерии принятия решений.- Про
блемы экологии: ДонГТУ, 1999.- № 1,- С. 70-75.
3. Антипов И.В., Кравченко В.Е. Шахтные испытания механизи
рованной крепи нового уровня / / Известия Донецкого горного
института.- 1999.- № 3,- С. 47-51.
УДК 622.831.325
ПАРАМЕТРЫ НЕТРАДИЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ
ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ
УГОЛЬНЫХ ШАХТ
д.т.н. Гребенкин С.С., к.т.н. Ильин А.И. (Комплексный научно-
исследовательский и проектно-конструкторский институт по
проблемам Центрального района Донбасса (ДонНИИ),
к.т.н. Керкеэ С.Д. (Территориальное управление Госнадзорохран-
труда по Луганской области)
Основой шахтных пневматических конструкций является си
ловой элемент, состоящий из мягкой оболочки, напряжённой избы
точным давлением сжатого воздуха.
63
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-189694 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2664-17716 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:13:05Z |
| publishDate | 1999 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Антипов, И.В. Ильюшенко, В.Г. Кравченко, В.Е. 2023-04-20T16:57:01Z 2023-04-20T16:57:01Z 1999 Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях / И.В. Антипов, В.Г. Ильюшенко, В.Е. Кравченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 56-63. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2664-17716 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189694 622.831 ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях Article published earlier |
| spellingShingle | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях Антипов, И.В. Ильюшенко, В.Г. Кравченко, В.Е. |
| title | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях |
| title_full | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях |
| title_fullStr | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях |
| title_full_unstemmed | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях |
| title_short | Ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях |
| title_sort | ускорение конвергенции вмещающих пород в очистных забоях |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189694 |
| work_keys_str_mv | AT antipoviv uskoreniekonvergenciivmeŝaûŝihporodvočistnyhzaboâh AT ilʹûšenkovg uskoreniekonvergenciivmeŝaûŝihporodvočistnyhzaboâh AT kravčenkove uskoreniekonvergenciivmeŝaûŝihporodvočistnyhzaboâh |