Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы
Розглянуто способи охорони і підтримки підготовчих виробок у зоні впливу лави. За допомогою методу еквівалентних матеріалів визначені раціональні заходи щодо підтримки підготовчих виробок у стійкому стані в умовах шахти “Шахтарська-Глибока”. The ways of protection and maintaining of development wo...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32991 |
| 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: | Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы / А.В. Наумович, Р.Н. Терещук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-32991 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Наумович, А.Н. Терещук, Р.Н. 2012-05-26T16:26:03Z 2012-05-26T16:26:03Z 2009 Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы / А.В. Наумович, Р.Н. Терещук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32991 622.261.27 Розглянуто способи охорони і підтримки підготовчих виробок у зоні впливу лави. За допомогою методу еквівалентних матеріалів визначені раціональні заходи щодо підтримки підготовчих виробок у стійкому стані в умовах шахти “Шахтарська-Глибока”. The ways of protection and maintaining of development workings in a band of influence of longwall are surveyed. With the help of a method of equivalent materials the rational measures on a roadway maintenance in an inconvertible state in conditions of mine “ShakhterskayaGlubokaya” are determined. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы Research of stability of the development working on deep horizonts in a band of longwall influence Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы |
| spellingShingle |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы Наумович, А.Н. Терещук, Р.Н. |
| title_short |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы |
| title_full |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы |
| title_fullStr |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы |
| title_full_unstemmed |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы |
| title_sort |
исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы |
| author |
Наумович, А.Н. Терещук, Р.Н. |
| author_facet |
Наумович, А.Н. Терещук, Р.Н. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Research of stability of the development working on deep horizonts in a band of longwall influence |
| description |
Розглянуто способи охорони і підтримки підготовчих виробок у зоні впливу лави. За
допомогою методу еквівалентних матеріалів визначені раціональні заходи щодо підтримки підготовчих виробок у стійкому стані в умовах шахти “Шахтарська-Глибока”.
The ways of protection and maintaining of development workings in a band of influence of longwall are surveyed. With the help of a method of equivalent materials the rational measures on
a roadway maintenance in an inconvertible state in conditions of mine “ShakhterskayaGlubokaya” are determined.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32991 |
| citation_txt |
Исследование устойчивости подготовительных выработок глубоких горизонтов в зоне влияния лавы / А.В. Наумович, Р.Н. Терещук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT naumovičan issledovanieustoičivostipodgotovitelʹnyhvyrabotokglubokihgorizontovvzonevliâniâlavy AT tereŝukrn issledovanieustoičivostipodgotovitelʹnyhvyrabotokglubokihgorizontovvzonevliâniâlavy AT naumovičan researchofstabilityofthedevelopmentworkingondeephorizontsinabandoflongwallinfluence AT tereŝukrn researchofstabilityofthedevelopmentworkingondeephorizontsinabandoflongwallinfluence |
| first_indexed |
2025-11-27T03:52:51Z |
| last_indexed |
2025-11-27T03:52:51Z |
| _version_ |
1850798055963492352 |
| fulltext |
"Геотехническая механика"
УДК 622.261.27
А.В. Наумович,
Р.Н. Терещук, к.т.н., доц..
(Национальный горный университет)
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ
ВЫРАБОТОК ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЛАВЫ
Розглянуто способи охорони і підтримки підготовчих виробок у зоні впливу лави. За
допомогою методу еквівалентних матеріалів визначені раціональні заходи щодо підтримки
підготовчих виробок у стійкому стані в умовах шахти “Шахтарська-Глибока”.
RESEARCH OF STABILITY OF THE DEVELOPMENT WORKING ON
DEEP HORIZONTS IN A BAND OF LONGWALL INFLUENCE
The ways of protection and maintaining of development workings in a band of influence of
longwall are surveyed. With the help of a method of equivalent materials the rational measures on
a roadway maintenance in an inconvertible state in conditions of mine “Shakhterskaya-
Glubokaya” are determined.
Введение.
В связи с переходом подземных горных работ на глубокие горизонты значи-
тельно ухудшаются горно-геологические условия разработки пластов в основных
угольных бассейнах страны.
На глубоких шахтах значительно увеличиваются расходы на ремонт и перекре-
пление подготовительных выработок, усложняются мероприятия по борьбе с
внезапными выбросами угля и газа, горными ударами и по снижению высокой
температуры. Наибольшее влияние на проявления горного давления в подгото-
вительных выработках оказывают увеличение глубины разработки и усложнение
горно-геологических условий, что выражается прежде всего в возрастании сме-
щений пород вокруг выработок. В некоторых выработках смещения пород кров-
ли на контуре за весь срок службы достигают 1000-1500 мм [1]. Рост величи-
ны смещений пород приводит к уменьшению площади поперечного сечения
выработок и необходимости проведения работ по их ремонту и восстановлению.
Несмотря на определенные достижения в области управления горным давле-
нием в подготовительных выработках, их состояние продолжает оставаться не-
удовлетворительным, особенно на участках, примыкающих, к очистным забоям.
Подготовительные выработки используют повторно в широком диапазоне
горно-геологических условий: при мощности пласта до 2 м, углах падения до 35°,
вмещающих породах различной устойчивости, на пластах различной метано-
обильности, на опасных и не опасных по выбросам угля и газа, различной глуби-
не разработки. Эффективность этого мероприятия зависит, главным образом, от
мощности пласта и устойчивости пород, при этом около 80% повторно исполь-
зуемых выработок приходится на пласты мощностью до 1,2 м.
Нормальные условия эксплуатации подготовительных выработок в зоне влия-
ния очистных работ определяются правильным выбором способа их охраны и ти-
пов крепи. Широкое распространение для охраны подготовительных выработок
шахт получили породные бутовые полосы и деревянные костры, однако общим
Выпуск № 82
недостатком этих охранных сооружений является то, что они оказывают доста-
точное сопротивление опусканию пород только после значительной осадки.
Для увеличения жесткости околоштрековых ограждений при труднообру-
шающихся кровлях с целью обрыва консоли зависших пород применяют ко-
стры из шпального бруса, заполненные породой. Большая трудоемкость их
возведения и отсутствие начального распора не позволяют использовать эти
средства в широком диапазоне горно-геологических условий.
В последние годы для охраны выемочных выработок получили распро-
странение опоры высокой прочности и ограниченной податливости (тумбы из
железобетонных блоков БЖБТ), способные воспринимать усилие до 100 кН
на 1 м выработки.
Хорошие результаты в зарубежной и отечественной практике показал спо-
соб охраны выработок литыми околоштрековыми полосами из твердеющих
материалов [2, 3].
Цель работы.
Исследование устойчивости подготовительных выработок и разработка
рациональных способов их охраны и поддержания в зоне влияния лавы с по-
мощью метода эквивалентных материалов.
Материалы и результаты исследований.
С целью исследования устойчивости подготовительной выработки выпол-
нено лабораторное моделирование с использованием эквивалентных мате-
риалов для условий 1-го западного конвейерного штрека УП ЦБ пласта h8
шахты “Шахтерская-Глубокая”.
Этот метод является одним из наиболее освоенных и широко применяе-
мых исследовательских приемов, позволяющий получить достаточно полную
качественную картину процессов, происходящих в горном массиве под воз-
действием внешних нагружений. Методика проведения эксперимента доста-
точно подробно изложена в работах [4, 5], рекомендации которых использо-
ваны при выполнении настоящих исследований. Моделирование выполнено в
лаборатории кафедры строительства и геомеханики НГУ.
В качестве эквивалентного материала была принята песчано-парафино-
графитовая смесь с добавлением технического вазелина. Такой состав наибо-
лее полно отвечает физико-механическим характеристикам исследуемых по-
род в реальных условиях. При этом было испытано 15 различных составов
эквивалентного материала. Для каждого состава было проведено 6 серий ис-
пытаний. Остановились на 3-х составах, наиболее полно воспроизводящих
свойства пород шахты “Шахтерская-Глубокая”.
Работы по моделированию проводили на специальном стенде, представ-
ляющем собой плоскую камеру с прозрачной передней стенкой из оргстекла и
систему рычажных домкратов. Масштаб моделирования принят 1:50. При ис-
пытаниях в камеру закатывали разогретый эквивалентный материал. После
его остывания под нагрузкой переднюю стенку снимали, наносили мерную
сетку и производили “проходку” выработки. В выработке устанавливали со-
ответствующую крепь. Затем камеру закрывали оргстеклом и с помощью ры-
"Геотехническая механика"
чажных домкратов загружали моделируемый массив. Нагрузку, являющуюся
показателем уровня напряжений в моделируемом материале, задавали с ин-
тервалом в 1 кг. Возникающие при этом деформации мерной сетки регистри-
ровали на каждом этапе нагружения с помощью фотоаппарата, установленно-
го в фиксированном положении на время всего эксперимента. Качественную
картину поведения массива строили на основании изучения измерения опре-
деленных квадратов мерной сетки на фотоснимке.
Для исследования были определены 3 основные ситуации (11 вариантов):
1. Подготовительная выработка, закрепленная арочной податливой крепью
+ дополнительно установлены: один анкер со стороны массива на высоте 2 м
от почвы под углом 30
0
к горизонтали; второй анкер со стороны лавы на вы-
соте 3 м от почвы под углом 45
0
и третий в кровле со смещением от оси вы-
работки в сторону массива на 0,5 м под углом 15
0
к вертикали, при проходе
лавы. Длина анкеров 3 м (рис. 1) (вар. 1).
2. Так как и в ситуации 1, только со стороны лавы установлены тумбы из
железобетонных блоков шириной 1…3 м (рис. 2, 3) (вар. 2-6).
3. Так как и в ситуации 2, только со стороны массива установлены тумбы
из железобетонных блоков шириной 1…3 м (рис. 4, 5) (вар. 7-11).
C учетом отладки процесса моделирования и числа продублированных ва-
риантов испытано 33 модели.
По результатам исследования построена зависимость изменения величины
горизонтальной и вертикальной конвергенции от варианта крепления выра-
ботки (рис. 6).
Анализ результатов показывает следующее:
– использование рамно-анкерной крепи (рис. 1, вар. 1) в подготовительной
выработке в зоне влияния очистных работ не позволяет сохранить ее эксплуа-
тационное состояние;
– из рис. 6 видно, что наибольшие изменения величины горизонтальной и
вертикальной конвергенции наблюдаются в варианте 1, наименьшие – вари-
анты 10 и 11. Использование тумб из железобетонных блоков приводит к уве-
личению ее устойчивого состояния;
– из рис. 6 видно, что увеличение размеров жесткого ограждения в раскос-
ках (вар. 10 и 11) не приводит к значительному улучшению геомеханической
ситуации вокруг подготовительной выработки, поэтому принят как наиболее
рациональный способ поддержания подготовительной выработки в условиях
шахты “Шахтерская-Глубокая” вариант 10;
– при размерах жестокого ограждения более 2,5 м в кровле лавы наблюда-
ется трещинообразование (рис. 3-5);
– при размерах жестокого ограждения до 1,5 м наблюдается поднятие
почвы в выработке в 2 раза больше по сравнению с остальными вариантами;
Выпуск № 82
а) б)
Рис. 1 – Начало (а) и конец (б) нагружения модели (вар. 1)
а) б)
Рис. 2 – Начало (а) и конец (б) нагружения модели (вар. 2)
а б
а) б)
Рис. 3 – Начало (а) и конец (б) нагружения модели (вар. 5)
"Геотехническая механика"
а) б)
Рис. 4 – Начало (а) и конец (б) нагружения модели (вар. 8)
а) б)
Рис. 5 – Начало (а) и конец (б) нагружения модели (вар. 10)
Рис. 6 – Зависимость изменения величины горизонтальной 1 и вертикальной 2
конвергенции от варианта
Выпуск № 82
– параметры способа поддержания подготовительной выработки: арочная
податливая крепь + дополнительно установлены: один анкер (l = 3 м) со сто-
роны массива на высоте 2 м от почвы под углом 30
0
к горизонтали; второй
анкер со стороны лавы на высоте 3 м от почвы под углом 45
0
и третий в кров-
ле со смещением от оси выработки в сторону массива на 0,5 м под углом 15
0
к
вертикали, со стороны лавы и массива в раскосках установлены тумбы из же-
лезобетонных блоков шириной 2,5 м.
Выводы.
В условиях шахты “Шахтерская-Глубокая” представляется возможным
обеспечить эксплуатационное состояние подготовительных выработок в зоне
влияния лавы для повторного их использования при выполнении мероприя-
тий, предложенных в данной работе.
Поскольку моделирование с помощью метода эквивалентных материалов
дает качественную картину, то в дальнейшем, для получения количественных
характеристик, следует выполнить математическое моделирование ситуаций,
рассмотренных в данной работе, и провести шахтные испытания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Черняк И.Л, Бурчаков Ю.И. управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких
шахт. – М.: Недра, 1984. – 304 с.
2. Повышение устойчивости подготовительных выработок угольных шахт / И.Ю. Заславский, В.Ф. Ком-
панец, А.Г. Файвишенко, В.М. Клещенко / Под ред. И.Ю. Заславского. – М.: Недра, 1991. – 235 с.
3. Скляренко А.А., Поздняков М.А. Применение природного ангидрита для охраны выемочных штреков
на шахтах Донбасса // Науковий вісник НГАУ. – 1999. – №5. – С. 56-60.
4. Кузнецов Н.Г. Экспериментальные методы исследования вопросов горного давления // Тр. совещания
по управлению горным давлением. – М.: Углетехиздат, 1948. – С. 9-149.
5. Шашенко А.Н. Устойчивость подземных выработок в неоднородном породном массиве: Дисс… д-ра
техн. наук: 05.15.04. – Днепропетровск, 1988. – 507 с.
Рекомендовано до публікації д.т.н. А.І. Шашенком 23.06.09
|