Шахтные исследования состояния наклонных выработок
Наведена методика виконання шахтних досліджень. Наведені результати візуальних та інструментальних шахтних досліджень стану похилих виробок ТДВ «Шахта Білозерська». Виявлено основні види деформацій приконтурного масиву та кріплення. Отримані залеж- ності стійкості похилих виробок за глибиною. В...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33577 |
| 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: | Шахтные исследования состояния наклонных выработок / Ю.М. Халимендик, В.Ф. Панибратченко, Р.Н. Терещук, Е.А. Колесниченко, А.Е. Григорьев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33577 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-335772025-02-09T20:16:14Z Шахтные исследования состояния наклонных выработок Mining research of state of inclined workings Халимендик, Ю.М. Панибратченко, В.Ф. Терещук, Р.Н. Колесниченко, Е,А. Григорьев, А.Е. Наведена методика виконання шахтних досліджень. Наведені результати візуальних та інструментальних шахтних досліджень стану похилих виробок ТДВ «Шахта Білозерська». Виявлено основні види деформацій приконтурного масиву та кріплення. Отримані залеж- ності стійкості похилих виробок за глибиною. Виконано аналіз отриманих залежностей. A method for the implementation of mining research is shown. These results of visual and instrumental study of the state of inclined workings of mining company "Mine Belozerskaya" are given. The basic types of deformations of the surrounding array and roof supports are defined. The resulting dependence of the stability of inclined workings on depth are achieved. The analysis of the obtained dependences is done 2011 Article Шахтные исследования состояния наклонных выработок / Ю.М. Халимендик, В.Ф. Панибратченко, Р.Н. Терещук, Е.А. Колесниченко, А.Е. Григорьев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33577 622.016.4.001.55 ru Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Наведена методика виконання шахтних досліджень. Наведені результати візуальних та
інструментальних шахтних досліджень стану похилих виробок ТДВ «Шахта Білозерська».
Виявлено основні види деформацій приконтурного масиву та кріплення. Отримані залеж-
ності стійкості похилих виробок за глибиною. Виконано аналіз отриманих залежностей. |
| format |
Article |
| author |
Халимендик, Ю.М. Панибратченко, В.Ф. Терещук, Р.Н. Колесниченко, Е,А. Григорьев, А.Е. |
| spellingShingle |
Халимендик, Ю.М. Панибратченко, В.Ф. Терещук, Р.Н. Колесниченко, Е,А. Григорьев, А.Е. Шахтные исследования состояния наклонных выработок Геотехническая механика |
| author_facet |
Халимендик, Ю.М. Панибратченко, В.Ф. Терещук, Р.Н. Колесниченко, Е,А. Григорьев, А.Е. |
| author_sort |
Халимендик, Ю.М. |
| title |
Шахтные исследования состояния наклонных выработок |
| title_short |
Шахтные исследования состояния наклонных выработок |
| title_full |
Шахтные исследования состояния наклонных выработок |
| title_fullStr |
Шахтные исследования состояния наклонных выработок |
| title_full_unstemmed |
Шахтные исследования состояния наклонных выработок |
| title_sort |
шахтные исследования состояния наклонных выработок |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33577 |
| citation_txt |
Шахтные исследования состояния наклонных выработок / Ю.М. Халимендик, В.Ф. Панибратченко, Р.Н. Терещук, Е.А. Колесниченко, А.Е. Григорьев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT halimendikûm šahtnyeissledovaniâsostoâniânaklonnyhvyrabotok AT panibratčenkovf šahtnyeissledovaniâsostoâniânaklonnyhvyrabotok AT tereŝukrn šahtnyeissledovaniâsostoâniânaklonnyhvyrabotok AT kolesničenkoea šahtnyeissledovaniâsostoâniânaklonnyhvyrabotok AT grigorʹevae šahtnyeissledovaniâsostoâniânaklonnyhvyrabotok AT halimendikûm miningresearchofstateofinclinedworkings AT panibratčenkovf miningresearchofstateofinclinedworkings AT tereŝukrn miningresearchofstateofinclinedworkings AT kolesničenkoea miningresearchofstateofinclinedworkings AT grigorʹevae miningresearchofstateofinclinedworkings |
| first_indexed |
2025-11-30T10:24:49Z |
| last_indexed |
2025-11-30T10:24:49Z |
| _version_ |
1850210560118882304 |
| fulltext |
УДК 622.016.4.001.55
Ю.М. Халимендик, заведующий кафедры маркшейдерии
(ГВУЗ «Национальный горный университет»),
В.Ф. Панибратченко, генеральный директор
( ООО «ДТЭК Добропольеуголь»),
Р.Н. Терещук, доцент кафедры строительства и геомеханики
(ГВУЗ «Национальный горный университет»),
Е.А. Колесниченко, генеральный директор
(ОДО «Шахта Белозерская»),
А.Е. Григорьев, ассистент кафедры строительства и геомеханики
(ГВУЗ «Национальный горный университет»)
ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ НАКЛОННЫХ
ВЫРАБОТОК
Наведена методика виконання шахтних досліджень. Наведені результати візуальних та
інструментальних шахтних досліджень стану похилих виробок ТДВ «Шахта Білозерська».
Виявлено основні види деформацій приконтурного масиву та кріплення. Отримані залеж-
ності стійкості похилих виробок за глибиною. Виконано аналіз отриманих залежностей.
MINING RESEARCH OF STATE OF INCLINED WORKINGS
A method for the implementation of mining research is shown. These results of visual and in-
strumental study of the state of inclined workings of mining company "Mine Belozerskaya" are
given. The basic types of deformations of the surrounding array and roof supports are defined.
The resulting dependence of the stability of inclined workings on depth are achieved. The
analysis of the obtained dependences is done.
Введение. Увеличение глубины разработки пластовых полезных ископае-
мых и соответственно рост горного давления требует разработки принципи-
ально новых подходов к обеспечению устойчивого состояния подземных гор-
ных выработок.
Наблюдениями за изменением состояния наклонных выработок ОДО
«Шахта Белозерская» во время эксплуатации установлена неадекватность
проявления горного давления при различных видах крепи и способах их под-
держания.
В связи с этим более детальные натурные исследования вышеуказанного
факта и обоснование способа повышения устойчивости наклонных выработок
за счет выбора рационального вида крепи и способов их поддержания являет-
ся актуальной задачей.
Цель работы – изучить закономерности деформирования породного мас-
сива в окрестности наклонных выработок и определить их показатель устой-
чивости от глубины.
Материалы и результаты исследований. Анализ результатов изучения
горно-геологических и горнотехнических условий разработки ОДО «Шахта
Белозерская» позволил выбрать объект исследований: зона отработки шахт-
ного поля вокруг уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м.
І. Южный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м.
Способ проведения согласно паспорту проведения и крепления – комбай-
новый, сверху-вниз. Выработка проведена по угольному пласту мощностью
m=2,16 м с подрывкой кровли и почвы, породы которых представлены аргил-
литами.
Угол наклона – 10…13 град. Применяемая крепь КМПА3К-13,4 (площадь
сечения в свету Sсв=13,4 м
2
, Sвч=15,07 м
2
). Шаг установки рам крепи – 0,5 м.
Тип применяемой затяжки – железобетонная. Длина пикета – 20 м.
На участках перекрепления шаг установки рам крепи – 0,8 м при деревян-
ной затяжке.
ІІ. Уклон №1 пласта l8 горизонта 550 м.
Способ проведения согласно паспорту проведения и крепления – комбай-
новый, снизу-вверх. Выработка проведена по угольному пласту мощностью
m=2,14 м с подрывкой кровли и почвы, породы которых представлены аргил-
литами.
Угол наклона – 10…13 град. Применяемая крепь КМПА3К-13,4 (площадь
сечения в свету Sсв=13,4 м
2
, Sвч=15,07 м
2
). Шаг установки рам крепи – 0,5 м.
Тип применяемой затяжки – железобетонная. Длина пикета – 20 м.
На участках перекрепления шаг установки рам крепи – 0,8 м при деревян-
ной затяжке.
ІІІ. Северный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м.
Способ проведения согласно паспорту проведения и крепления – комбай-
новый, снизу-вверх. Выработка проведена по угольному пласту мощностью
m=2,08 м с подрывкой кровли и почвы, породы которых представлены аргил-
литами.
Угол наклона – 10…13 град. Применяемая крепь АП-13,8 (площадь сече-
ния в свету Sсв=12,8 м
2
, Sвч=15,9 м
2
). Шаг установки рам крепи – 0,5 м. Тип
применяемой затяжки – железобетонная. Длина пикета – 20 м.
На участках перекрепления шаг установки рам крепи – 0,8 м при деревян-
ной затяжке.
Обследование выработок предполагает:
визуальные наблюдения за деформациями горных пород и элементов
крепи;
осуществление измерений, не требующих специального приборного ос-
нащения;
выполнение зарисовок;
фотографирование.
Непосредственно обследованию предшествует сбор информации о выра-
ботке:
1) наименование выработки;
2) длина выработки, площадь сечения;
3) глубина расположения выработки (для наклонных – устье…забой);
4) крепь по паспорту (типоразмер; вид крепи; шаг установки; вид затяж-
ки);
5) выкопировка из плана горных работ с местоположением выработки.
Непосредственно в выработке выполняется попикетное обследование, ко-
торое включает следующие пункты.
1. Общее состояние выработки на пикете.
a. Общая качественная оценка состояния выработки в пикете;
b. Общее количество рам на пикет / количество деформированных рам на
пикет.
К рамам в неудовлетворительном состоянии относить те, где отслежива-
ются следующие дефекты:
– значительные деформации верхняка;
– деформации стоек, сведение стоек внутрь выработки;
– деформации или разрыв замков, срыв гаек на замках;
– значительные деформации затяжек;
– разрушение затяжек;
– просадка верхняка в замках свыше паспортного значения;
– разрывы тела верхняков и стоек.
2. Проявления горного давления на пикете.
a. Наиболее характерные смещения, их величина (вертикальная и гори-
зонтальная конвергенция) – при визуально наблюдаемых проявлениях, нару-
шенной крепи;
b. Наличие, характер и величина пучения пород почвы;
c. Наличие, количество и величина подрывок, когда проводились от мо-
мента обследования;
d. Наличие и количество перекрепок, чем перекреплялось, когда проводи-
лись от момента обследования;
e. Характерное поведение пород в обнажениях (распадается на блоки
(размер), системы трещин, осыпания, обрушения, опускания и т.п.).
3. Состояние рамной крепи.
a. Состояние элементов рам (верхняки, стойки), характерные виды де-
формаций, степень просадки в замках;
b. Наличие нужного количества замков, их состояние;
c. Качество установки рам – контакт с породным контуром; расклинка;
забутовка; наличие расстрелов;
d. Наличие и величина пустот (зазоров) между рамой и породным конту-
ром;
e. Состояние и характер деформирования затяжек.
Оценка состояния протяженных выработок по показателю устойчи-
вости ω.
Основным параметром, определяющим состояние выработки в произволь-
ном сечении, полагается отношение несущей способности крепи к действую-
щей нагрузке – коэффициент устойчивости Ку. В каждый конкретный момент
времени в выработке по длине можно выделить участки двух типов.
К первому типу относятся такие, в пределах которых Ку больше единицы.
Здесь устойчивость выработки на данный момент можно считать обеспечен-
ной.
Второй тип – это участки, на которых действующая нагрузка превышает
предельно допустимую величину (Ку < 1). Устойчивость выработки здесь не
обеспечивается, в пределах участка могут иметь место разрушения крепи и
путевого хозяйства разной степени. Распределение коэффициента Ку по длине
выработки носит случайный характер. Схематически зависимость Ку от про-
дольной координаты S представлена на рисунке 1.
z
y
R1
S1
L1
q1
q'1
z
y
R2
S2
L2
q2
q'2
z
y
Ri
Si
Li
qi
q'i
z
y
Rn
Sn
Ln
qn
q'n
x(S)
Ky
Kпр
Kпр
ΔS1
ΔL1
ΔS2
ΔL2
ΔSi
ΔLi
ΔSn
ΔLn
S
L
2
1
Рис. 1 – Стохастическая модель протяженной горной выработки
Заштрихованные участки соответствуют значениям Ку < 1, они требуют
выполнения ремонтных работ. Отношение суммарной длины не требующих
ремонта участков S к полной длине выработки S – параметр, характеризую-
щий в интегральном смысле состояние выработки в целом:
,
S
S
называемый показателем устойчивости.
При выполнении обследования выработки на участках, длина которых
равна длине пикета, показатель устойчивости имеет вид:
,
1
n
nn Ky
где n – суммарное количество рам на пикете, шт; 1Kyn – суммарное коли-
чество деформированных рам на пикете, шт.
Величина ω изменяется в пределах от 0 до 1. Выработка обладает полной
устойчивостью при ω = 1 или полностью разрушена при ω = 0.
Длительная устойчивость протяженной выработки зависит от множества
факторов, каждый из которых в конкретных условиях эксплуатации вносит
определенный вклад. Тем не менее, в целом ряде случаев можно оценивать
состояние выработки по какому-либо одному, комплексному параметру.
Таким комплексным, интегральным показателем, который характеризует
воздействие внешних факторов на поведение системы «вмещающий массив-
обнажение-крепь», может служить смещение контура выработки.
Как отмечается в [1, 2], абсолютная величина смещений на контуре опре-
деляет параметры крепи, нагрузку и развитие зоны неупругих деформаций.
Кроме того, интенсивность смещений контура указывает на характер прояв-
ления горного давления во времени в зависимости от различных факторов.
По мере развития деформационных процессов вокруг выработки, разви-
вающиеся смещения приводят к деформациям крепи. В силу того, что коэф-
фициент устойчивости вдоль выработки Ку носит случайный характер, в оп-
ределенных сечениях выработки его величина будет снижаться, вызывать
разрушение элементов крепи (Ку < 1) и выходу их строя некоторых участков
выработки.
Основные виды деформаций пород и крепи в обследуемых выработках.
1. Коррозия верхняков (рис. 2).
2. Искажение геометрической конфигурации выработки (рис. 3).
3. Прогиб верхняков (рис. 4).
4. Разрыв стоек на уровне замков (рис. 5).
5. Разрыв хомутов в замках (рис. 6).
6. Смещение хомутов (рис. 7).
7. Пучение почвы (рис. 8).
Рис. 2 – Северный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м ПК 9…10
Рис. 3 – Южный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м ПК 58
Рис. 4 – Северный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м ПК 38-10 рам
Рис. 5 – Южный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м ПК 67…65
Рис. 6 – Южный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м ПК 74
Рис. 7 – Южный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м. ПК 58-10 рам
Рис. 8 – Южный ходок уклона №1 пласта l8 горизонта 550 м ПК 52-8 рам
Во всех обследованных выработках главного направления наблюдается
пучение, интенсивность и величина которого возрастает с глубиной.
Обследование северного ходка пл. l8 горизонта 550 м ниже сопряжения его
с конвейерным штреком 4-ой северной лавы не выполнялось в связи с
уменьшением сечения (пучение – высота выработки менее 40 см, ширина ме-
нее 60 см) (непроходимостью).
На южном ходке пл. l8 горизонта 550 м в районе пикетов 65…68 осущест-
вляется подрывка пород почвы на глубину до 1 м.
На участке северного ходка пл. l8 горизонта 550 м между ПК8 и ПК10 на-
блюдается коррозия рам крепи вплоть до появления разрывов сплошности
профиля.
В результате выполненных шахтных обследований выработок получены
зависимости изменения устойчивости выработки (ω) и высоты выработки (h)
от глубины (H) (рис. 9…14).
y = -0,0029x + 2,5267
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
535 545 555 565 575 585 595 605 615 625 635 645 655 665 675 685 695 705 715 725
ω
H , м
Перекреплен
ный участок
Перекреплен
ный участок
Подрывка
почвы
Рис. 9 – Зависимость изменения устойчивости северного ходка пл. l8 горизонта 550 м
от глубины
y = -0,0114x + 9,6448
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
535 545 555 565 575 585 595 605 615 625 635 645 655 665 675 685 695 705 715 725
Н , м
h , м
Рис. 10 – Зависимость изменения высоты северного ходка пл. l8 горизонта 550 м от
глубины
0.98
0.985
0.99
0.995
1
550 574 598 622 646 670 694 718 742 766 790 814 838 862
Н, м
ω
Рис. 11 – Зависимость изменения устойчивости уклона №1 пл. l8 горизонта 550 м от
глубины
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
550 574 598 622 646 670 694 718 742 766 790 814 838 862
Н, м
h, м
Рис. 12 – Зависимость изменения высоты уклона №1 пл. l8 горизонта 550 м от глубины
y = -0.0011x + 1.4364
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
715 725 735 745 755 765 775 785 795 805 815 825 835 845 855 865
Н , м
ω
Участок,
пройденный
в 2011 году
Рис. 13 – Зависимость изменения устойчивости южного ходка пл. l8 горизонта 550 м от
глубины
y = -0,0045x + 5,6329
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
715 725 735 745 755 765 775 785 795 805 815 825 835 845 855 865
Н , м
h, м
Рис. 14 – Зависимость изменения высоты южного ходка пл. l8 горизонта 550 м
от глубины
Выводы. Анализ полученных зависимостей изменения устойчивости вы-
работок от глубины показывает, что при увеличении глубины, этот показа-
тель снижается существенно для ходков:
северный ходок пл. l8 горизонта 550 м – с 0,97 до 0,45 и описывается
линейной зависимостью y = -0,0029x + 2,5267;
южный ходок пл. l8 горизонта 550 м – с 0,64 до 0,5 и описывается ли-
нейной зависимостью y = -0,0011x + 1,4364.
Зависимости изменения высоты выработок от глубины отражают умень-
шение высоты выработок по мере увеличения глубины, также характерное в
большей степени для ходков:
северный ходок пл. l8 горизонта 550 м – с 3,5 м до 1,4 м и описывается
линейной зависимостью y = -0,0114x + 9,6448;
южный ходок пл. l8 горизонта 550 м – с 2,4 м до 1,75 м и описывается
линейной зависимостью y = -0,0045x + 5,6329.
Таким образом, шахтные исследования показывают, что значительная
часть наклонных выработок находится в неудовлетворительном состоянии,
наиболее характерными видами проявлений горного давления в выработках
являются деформации и повреждения крепи и пучение пород почвы. Резуль-
таты натурных исследований являются исходными данными для разработки
методов и средств обеспечения устойчивости горных выработок ОДО «Шах-
та Белозерская», которые будут использованы при создании лабораторных и
математических моделей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт
Донецкого бассейна / Заславский Ю.З. – М.: Недра, 1966. – 180 с.
2. Усаченко Б.М. Свойства пород и устойчивость горных выработок / Усаченко Б.М. – Киев: Наук. дум-
ка, 1979. – 136 с.
|