Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ
Розглянуто зміни стану гірського масиву при розвитку очисних робіт біля конвеєрного 
 ходка, розташованого у виїмковому полі, та деформації гірничих виробок і робочого простору лави. Changes of rock massif conditions during stoping near the conveyor passway located in the 
 extracted...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33593 |
| 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: | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ / А.М. Кузьменко, А.А. Козлов, А.В. Хейло // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860171610367983616 |
|---|---|
| author | Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В. |
| author_facet | Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В. |
| citation_txt | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ / А.М. Кузьменко, А.А. Козлов, А.В. Хейло // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Розглянуто зміни стану гірського масиву при розвитку очисних робіт біля конвеєрного 
ходка, розташованого у виїмковому полі, та деформації гірничих виробок і робочого простору лави.
Changes of rock massif conditions during stoping near the conveyor passway located in the 
extracted field and deformation of mine workings and work space of a lava are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:58:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622. 112.4: 622.013.362
А.М. Кузьменко, д. т. н., проф.
(ГВУЗ «Национальный горный университет»),
А.А. Козлов, директор,
А.В. Хейло, зам. директора
(ООО «Краснолиманское»)
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ
ГОРНОГО МАССИВА В ЗОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ГОРНЫХ
ВЫРАБОТОК ПРИ ПРИБЛИЖЕНИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ
Розглянуто зміни стану гірського масиву при розвитку очисних робіт біля конвеєрного
ходка, розташованого у виїмковому полі, та деформації гірничих виробок і робочого прос-
тору лави
STRAIN-STRESS STATE OF ROCK MASSIF WITHIN THE ZONE OF
DISPOSITION MINE WORKINGS DURING STOPE APPROACH
Changes of rock massif conditions during stoping near the conveyor passway located in the
extracted field and deformation of mine workings and work space of a lava are considered.
1 Введение
На шахтах Донбасса использование имеющегося ресурса очистных меха-
низированных комплексов сдерживается природными и техногенными обра-
зованиями структур вмещающих пород. Для эффективного их применения и
интенсификации технологии очистной выемки требуется увеличение разме-
ров выемочных полей, что неизбежно приводит, в отдельных случаях, к пере-
сечению ранее пройденных подготовительных выработок или проведения но-
вых секущих выработок (ходок) для проветривания и безопасности ведения
горных работ.
2 Рассматриваемый вопрос
Наличие горных выработок на пути движения очистного забоя является
одним из техногенных образований. Их переход очистными работами требует
дополнительных затрат и создает трудности, но при этом не теряется работа
по пласту и механизированный комплекс не подвергается демонтажно-
монтажным работам. Это важно для сохранения работоспособности высоко-
производительного оборудования.
Техническую задачу по переходу очистными работами 2-й северной лавы
флангового конвейерного ходка уклона №1 необходимо было решать на шах-
те ООО «Краснолиманская» при столбовой системе разработки по простира-
нию угольного пласта. Длина выемочного столба составляла 2700 м, длина
лавы – 250 м. Лава оборудована очистным механизированным комплексом
типа ДМ, в состав которого входил очистной комбайн УКД-200 и забойный
конвейер СП-301М/90УЗ.
Конвейерный ходок предназначался для ведения аварийно-спасательных
работ (АСР) и делил уклонную часть шахтного поля на части. Форма арочная,
сечение 21,0 м
2
. После осадки выработки сечение в свету сократилось до 17,8
м
2
при ширине ходка 5,25 м и высоте 3,67 м. В выемочном поле конвейерный
ходок расположен диагонально к выработкам.
3 Постановка задачи
Исходными данными для расчета напряженно-деформированного состоя-
ния (НДС) вмещающих пород принят стратиграфический разрез и физико-
механические свойства угольных пластов m4
2
и литологических разностей по
данным разведочной скважины.
На глубине ведения горных работ 520 м пласт m4
2
имеет мощность 0,99-
1,26 м, залегает под углом падения до 10
о
. Вмещающие породы представлены
толщей чередующихся слоев песчаника, алевролита и аргиллита, угольные
пласты, прослои и известняки. Преобладающими породами в свите являются
песчаники, которые составляют 51%.
На сопряжении откаточного штрека с конвейерным ходком кровля уголь-
ного пласта m4
2
представлена известняком мощностью 1,5 м. Над ним залега-
ет глинистый сланец мощностью 5 м и песчанистый сланец мощностью 6 м. В
почве пласта залегают сланцы: глинистый мощностью 6 м, песчанистый - 5 м
и глинистый - 5 м.
Откаточный штрек 2-й северной лавы имеет арочную форму и закреплен
металлическим спецпрофилем СВП-27, шаг установки крепи 1,0 м.
Для решения поставленных задач использован метод математического мо-
делирования, в основу которого положены теоретические разработки, изло-
женные в работах [1-3]. Геомеханическая модель учитывает особенности
сдвижения горного массива с его послойным делением и участие каждого
слоя в формировании нагрузок на крепь горных выработок. Учитывается по-
слойный изгиб пород с расслоением и образованием полостей, подвижки от-
дельных фрагментов слоев относительно друг друга.
В расчетной схеме представлено сопряжении откаточного штрека с флан-
говым конвейерным ходком под углом 85
0
(Рис. 1).
Зависание массы пород кровли у границы массива зависит от пролетов со-
прягающихся выработок и угла сопряжения.
Величина расчетного предельного пролета (lm ) и плотности пород (γ) оп-
ределяется из выражения
)
2
cos()
2
cos(
a
bb
b
aalm
где а и b – соответственно ширина откаточного штрека и конвейерного ходка,
м; θ – угол встречи откаточного штрека и конвейерного ходка, град;
)
2
sin(6,01(
).
Рис.1 - Расчетная схема к определению предельного пролета
на сопряжении откаточного штрека и конвейерного ходка
4 Результаты исследования
Поперечное сечение сопряжения ходка с откаточным штреком деформи-
руется во времени независимо от приближения очистных работ. В расчетной
схеме степень деформации ходка после проходки принята равной, происхо-
дящей за 200 суток.
Анализ результатов расчета показывает, что за этот период времени опус-
кание кровли ходка над серединой сопряжения с откаточным штреком не
превышает 120 мм. Зона опорного давления имеет ширину до 8 м, и макси-
мальное значение нормальной нагрузки составляет около 34 МПа. Обе выра-
ботки находятся в нормальном эксплуатационном состоянии. Характер рас-
пределения эквивалентных напряжений по длине породных слоев и в средней
части ходка приведен на рис. 2.
Из анализа этих графиков можно констатировать, что максимальные эк-
вивалентные напряжения в основной кровле не превышают прочности поро-
ды на одноосное сжатие. В непосредственной кровле эквивалентные напря-
жения имеют максимальное значение вблизи плоскости забоя лавы, и есть
высокая вероятность образования трещины.
При наличии угольного целика по падению, оставленного между камерой
и очистным забоем, эквивалентные напряжения будут меньше. Для оставле-
ния целика в этом случае необходимо сбойку переходить под углом.
На сопряжении выработок почва представлена породами глинистого
сланца мощностью 2,7 м, который расслаивается на пачки мощностью от 0,5
м до 0,9 м. Максимальная величина поднятия почвы достигает 350 мм над
серединой выработки, а в верхней ее пачке возникают вертикальные трещины
глубиной до 1899 мм.
0
20
40
60
80
100
120
-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Расстояние от конвейерного ходка до очистного забоя, м
Э
кв
и
в
а
л
е
н
тн
ы
е
н
а
п
р
я
ж
е
н
и
я
,
М
П
а
1 - в основной кровле; 2 - в непосредственной кровле; 3 – над ходком.
Рис.2 – Графики изменения эквивалентных напряжений в породных слоях кровли пла-
ста и над ходком
При сокращении расстояния между очистным забоем и конвейерным ход-
ком их опорные зоны накладываются друг на друга. Характер распределения
нормальных нагрузок меняется на сопряжении выработок. Происходит нало-
жение нормальных нагрузок от конвейерного ходка и очистного забоя. В зоне
влияния опорного давления на сопряжении сбойки с откаточным штреком
максимальные опускания кровли сбойки увеличились в 2 раза. Заметно уве-
личились поднятия почвы. На сопряжении выработок поднятия почвы дости-
гают 410 мм, а глубина разрушения пород над серединой конвейерного ходка
достигает практически 3 м (вертикальная трещина).
Из анализа полученных результатов математического моделирования сле-
дует, что при приближении линии очистного забоя к сопряжению откаточно-
го штрека и конвейерного ходка опускание пород кровли увеличивается в 1,5
раза, а поднятие почвы выработки в 1,7 раза. Глубина развития трещины на
средине выработки увеличивается от 1,26 до 2,0 раз.
При приближении очистного забоя к конвейерному ходку максимальные
опускания непосредственной кровли достигнет 530 мм у границы выработан-
ного пространства. При вынимаемой мощности пласта 1, 26 м минимальная
высота комплекса должна быть не менее 770 мм. Если вблизи места пере-
движки комплекса со стороны падения будет находиться целик шириной 1,5-
2,0 м, то опускание непосредственной кровли уменьшится с 400 мм до 320
мм, а у границы выработанного пространства уменьшится с 530 мм до 470
мм.
Следовательно, для безопасного ведения горных работ и уменьшения по-
2
1
3
садки комплекса «на жестко» переход конвейерного ходка следует осуществ-
лять под углом к очистному забою.
Для предотвращения вывалообразования в зоне наложения динамической
зоны опорного давления лавы и стационарного опорного давления конвейер-
ного ходка необходимо заменить крепь флангового конвейерного ходока с
арочной металлокрепи КМП-А3-18,3 на смешанную крепь, состоящую из ме-
таллического верхняка СВП-27 и деревянных стоек усиления 180-200 мм.
Дополнительно устанавливать усиливающую полимерно-анкерную крепь, и
усиливающие деревянные стойки.
В обе стороны от места перекрепления на расстоянии 5 м, под брус и на
брус, устанавливать не менее 2 стоек комлем вверх. Длина для каждой стойки
определяется индивидуально в месте ее установки.
Выводы
В зоне влияния опорного давления на сопряжении сбойки с откаточным
штреком максимальные опускания кровли сбойки увеличились в 2 раза.
Необходимо заблаговременно производить перекрепление горной выра-
ботки, которая находится на пути подвигания лавы, и делать ее форму удоб-
ной для вхождения очистного механизированного комплекса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Савостьянов А.В., Клочков В.Г. Управление состоянием массива горных пород. - К. : УМК ВО, 1992. -
276 с.
2. Савостьянов А.В., Кузьменко А.М. К вопросу о теории сдвижения слоистого горного массива при
подземной разработке угольных месторождений. //Материалы международной конференции «Форум горня-
ков – 2006». –Д.: Национальный горный университет, 2006. – С. 112-117.
3. Кузьменко О.М., Савостьянов О.В., Рябічев В.Д. Вплив технологічних параметрів виймання вугілля
на структурні зміни гірського масиву/ Сб. наук. праць ІІ Міжнародної наук.-практ. конф. 05-12 жовтня 2008
р. – Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2008. – С.113-116.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33593 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:58:40Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В. 2012-05-28T18:01:00Z 2012-05-28T18:01:00Z 2011 Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ / А.М. Кузьменко, А.А. Козлов, А.В. Хейло // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33593 622. 112.4: 622.013.362 Розглянуто зміни стану гірського масиву при розвитку очисних робіт біля конвеєрного 
 ходка, розташованого у виїмковому полі, та деформації гірничих виробок і робочого простору лави. Changes of rock massif conditions during stoping near the conveyor passway located in the 
 extracted field and deformation of mine workings and work space of a lava are considered. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ Strain-stress state of rock massif within the zone of disposition mine workings during stope approach Article published earlier |
| spellingShingle | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В. |
| title | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ |
| title_alt | Strain-stress state of rock massif within the zone of disposition mine workings during stope approach |
| title_full | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ |
| title_fullStr | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ |
| title_full_unstemmed | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ |
| title_short | Напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ |
| title_sort | напряженно-деформированное состояние горного массива в зоне расположения горных выработок при приближении очистных работ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33593 |
| work_keys_str_mv | AT kuzʹmenkoam naprâžennodeformirovannoesostoâniegornogomassivavzoneraspoloženiâgornyhvyrabotokpripribliženiiočistnyhrabot AT kozlovaa naprâžennodeformirovannoesostoâniegornogomassivavzoneraspoloženiâgornyhvyrabotokpripribliženiiočistnyhrabot AT heiloav naprâžennodeformirovannoesostoâniegornogomassivavzoneraspoloženiâgornyhvyrabotokpripribliženiiočistnyhrabot AT kuzʹmenkoam strainstressstateofrockmassifwithinthezoneofdispositionmineworkingsduringstopeapproach AT kozlovaa strainstressstateofrockmassifwithinthezoneofdispositionmineworkingsduringstopeapproach AT heiloav strainstressstateofrockmassifwithinthezoneofdispositionmineworkingsduringstopeapproach |