Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ
Наведено результати досліджень зрушення породного масиву над виробленим простором та особливостей формування гірського тиску під час ведення очисних робіт. The results of research into rock mass movement above the worked coal face and the features of rock pressure development around moving longwall...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2014
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99551 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ / Н.И. Лобков // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 308-314. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860118223929737216 |
|---|---|
| author | Лобков, Н.И. |
| author_facet | Лобков, Н.И. |
| citation_txt | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ / Н.И. Лобков // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 308-314. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Наведено результати досліджень зрушення породного масиву над виробленим простором та особливостей формування гірського тиску під час ведення очисних робіт.
The results of research into rock mass movement above the worked coal face and the features of rock pressure development around moving longwall are given.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:37:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
308
УДК: 622.831.27
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГОРНОГО
ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЕДЕНИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ
Лобков Н. И.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Наведено результати досліджень зрушення породного ма-
сиву над виробленим простором та особливостей формування
гірського тиску під час ведення очисних робіт.
The results of research into rock mass movement above the
worked coal face and the features of rock pressure development
around moving longwall are given.
Проявления горного давления при ведении очистных работ
играют решающую роль в обеспечении безаварийных условий
выемки угля подземным способом. Первое место среди травм с
летальным исходом занимает травматизм из-за обрушения кров-
ли в очистных и подготовительных выработках. Кроме вопросов
безопасности, горное давление определяет поведение пород и в
основном технологические параметры очистных работ. Решение
вопросов управления горным давлением, упрочнения, разупроч-
нения пород, крепления кровли, определения длины лавы нахо-
дятся в прямой зависимости от условий формирования горного
давления. Существующие расчетные методы не позволяют про-
гнозировать давление на крепь выработок с достаточной надеж-
ностью, что особенно актуально при ведении горных работ на
большой глубине.
Интенсивность проявлений горного давления зависит от
условий его формирования. В очистных забоях и подготовитель-
ных выработках горное давление проявляется преимущественно
в виде деформирования крепи и краевой части пласта и эти де-
формации вызываются в основном действием опорного давления.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
309
Результаты исследований [1] показывают, что опорное дав-
ление на краевую часть пласта формируется за счет изгиба по-
родных слоев над выработанным пространством. Величина его
впереди очистного забоя не является постоянной и изменяется по
мере подвигания лавы [2]. Размер зоны опорного давления изме-
няется в пределах от 40 м до 120 м на глубине 1000–1200 м.
Результаты замеров деформаций подготовительных вырабо-
ток впереди забоя лав Торезско-Снежнянского, Донецко-
Макеевского и Красноармейского районов показывают следую-
щее. При залегании в кровле пласта мощных породных слоев
размер зоны опорного давления не превышает 40 м при работе
одиночной лавы в массиве угля и впереди второй лавы, примы-
кающей к выработанному пространству, особенно до первичной
посадки основной кровли. После первичной посадки основной
кровли, особенно при значительном развитии горных работ (по-
следовательная отработке более трех лав) размер зоны опорного
давления увеличивается до 0,1Н (где Н – глубина ведения работ),
наблюдаются колебания напряжений в породах кровли, вызван-
ные изгибом и обрушением различного числа породных слоев.
Натурные наблюдения за сдвижением породных слоев над
выработанным пространством путем бурения скважин с поверх-
ности [3, 4], представляют собой довольно сложный эксперимент,
требующий больших материальных и временных затрат. Поэтому
характер поведения породных слоев над выработанным про-
странством и механизм формирования опорного давления пред-
ставляется возможным исследовать на моделях из эквивалентных
материалов.
Целью исследований является изучение особенностей
формирования горного давления в выемочном поле лавы.
Моделирование процессов сдвижения вмещающего массива
над выработанным пространством производилось согласно мето-
дике [5]. В моделях № 1 и № 2 принимались условия разработки
соответственно пласта h8 шахты «Прогресс» и пласта d4 шахты
«Красноармейская-Западная № 1». В модели № 1 (рис. 1) велась
отработка последовательно трех лав, при управлении кровлей
полным обрушением, так как масштаб моделирования был при-
нят 1:300, а длина лавы 180 метров. Отработка первой лавы (вы-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
310
емка слоя, заменяющего пласт) производилась с учетом масштаба
времени. После выемки пласта выдерживалось время равное в
масштабе времени подвигания лавы на сто метров. За это время,
как предполагалось, интенсивные сдвижения пород кровли,
включающие в себя первичную посадку основной кровли, долж-
ны закончиться. Также должна сформироваться область сдвиже-
ния пород.
Рис. 1. Общий вид модели № 1
Смещение пород в модели осуществлялось методом фото-
фиксации. Изменение напряжений между слоями фиксировалось
тензодатчиками. На рисунке 2 показаны области сдвижения по-
родных слоев при выемке одной (1), двух (II) и трех (ІІІ) лав.
Рис. 2. Схема сдвижения породных слоев при отработке
трех лав
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
311
На схеме: I – область сдвижения пород при отработке одной
лавы; II – область сдвижения пород при отработке двух лав; ІІІ –
область сдвижения пород при отработке трех лав.
Установлено, что при отходе лавы от разрезной печи на 94 м
(в пересчете на натуру) породы кровли, представленные прочным
слоем 2, мощностью 17 м, зависают и обрушаются вместе со сло-
ями № 3; 4. Слой № 5, представленный 9-ти метровым песчани-
ком, зависает и обрушается после отхода лавы еще на тридцать
метров. На рисунке 2 показано, что при выемке первой лавы,
длиной 180 м, в сдвижение пришли семь породных слоев. Вось-
мой слой завис не прогибаясь. В область сдвижения над первой
лавой (I), входят обрушившиеся слои № 2–5, и прогнувшиеся
слои № 6 и № 7. Зона обрушения слоев ограничена линиями об-
рушения, наклоненными к горизонту под углом обрушения ψ, зо-
на изгиба слоев ограничена линиями изгиба, наклоненными к го-
ризонту под углом изгиба φ. Углы ψ и φ находятся в пределах со-
ответственно 76°–80° и 45°–46°. Образовавшаяся область полных
сдвижений кровли, подтвердила сделанные ранее предположе-
ния.
При выемке последовательно второй лавы длиной 180 м
размер зоны сдвижения пород увеличивается. Обрушаются над
выработанным пространством слои № 2–10 и зависает, прогнув-
шись, слой № 11. Вышележащие слои также зависают, передавая
пригрузку на слой № 11.
Величина опорного давления Роп в модели изменяется по
мере обрушения слоев. Значение величины опорного давления
над пластом соответствовало сумме давлений слоев, находящих-
ся в области сдвижения.
Отмечено, что породные слои в области сдвижения делятся
на группы слоев. В группу входят прочный несущий слой и бо-
лее слабые породные слои, прогибающиеся и обрушающиеся
вместе с несущим слоем.
Особый интерес представляет развитие области сдвижения
пород до первичной посадки кровли.
На рисунке 3 приведена область сдвижения пород перед
первичной посадкой, построенная с учетом углов обрушения и
прогиба породных слоев.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
312
По мере подвигания очистного забоя от точки А к точке В,
слой № 2 прогибается, формируя опорное давление на краевую
часть пласта. Вместе с ним прогибаются обрушенные, более сла-
бые слои № 3 и № 4. В момент первичной посадки обрушается
слой № 2 со слоями № 3 и № 4. Вышележащие слои № 5 и № 6
прогибаются не обрушаясь. Область АДСВ представляет собой
область сдвижения пород, без учета слоев пригрузки. Область
АДЕС1Е1Д1В1 – это область сдвижения пород с учетом слоев при-
грузки. Учет слоев пригрузки приводит к изменению шага обру-
шения кровли, в сторону уменьшения, на 15…18 % (рис. 3).
Рис. 3. Развитие области сдвижения пород перед первичной
посадкой кровли
Таким образом, в результате моделирования установлено:
− по мере увеличения выработанного пространства проис-
ходит последовательный изгиб породных слоев в направлении от
пласта к поверхности;
− по мере сдвижения, породные слои делятся на группы,
где присутствуют прочный несущий слой и залегающие сверху
него более слабые слои пригрузки;
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
313
− линии изгиба и обрушения породных слоев наклонены к
плоскости пласта соответственно под углами φ = 45°–46° и ψ =
76°–80°;
− количество породных слоев, участвующих в формирова-
нии опорного давления определяется областью сдвижения пород,
которая ограничена линиями изгиба и обрушения пород;
− величина опорного давления перед первичной посадкой
определяется суммой давления групп слоев на опору.
Результаты моделирования позволяют определять величину
максимального опорного давления из выражения:
max
,
1
n
оп оп i
i
P P
=
=∑ , МПа,
где ,оп iP – опорное давление группы слоев, входящей в об-
ласть сдвижения, определяемое, как давление жестко защемлен-
ных балок на опору, МПа.
Результаты исследований позволяют прогнозировать вели-
чину опорного давления при первичной посадке кровли.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Ильяшов М. А. Уточнение особенностей геомеханики и зако-
номерностей сдвижения породного массива над очистным за-
боем / М. А. Ильяшов, Н. И. Лобков, Е. Н. Халимендиков. ––
В кн. Горный информационно-аналитический бюллетень № 8,
Москва, МГГУ, 2008, С. 20––23.
2. Антипов И. В. Исследования изменения опорного давления
впереди очистных забоев пологих пластов. / И. В. Антипов,
Н. И. Лобков. –– В сб. Физико-технические проблемы горного
производства / Вып. № 6. Под общей редакцией А. Д. Алексе-
ева. –– Донецк : ООО «Апекс», 2003. –– С. 78––80.
3. Канлыбаева Ж. М. Закономерности сдвижения горных пород
в массиве. / Ж. М. Канлыбаева. –– Изд-во «Наука», 1968. ––
С. 108.
4. Хохлов И. В. Комплексное исследование массива горных по-
род. / И. В. Хохлов. –– М. : Наука, 1986. –– 163 с.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
314
5. Насонов И. Д. Моделирование горных процессов /
И. Д. Насонов. –– Изд. 2, «Недра», 1978. –– С. 256.
6. Лобков Н. И., Порубай В. В. Геодинамическое обоснование
характера обрушения кровли в очистных забоях. Сб. Физико-
технические проблемы горного производства / Вып. № 7. Под
общей редакцией А. Д. Алексеева. –– Донецк : ИФГП НАНУ,
2004. –– С. 181––187.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99551 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:37:29Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лобков, Н.И. 2016-04-30T09:19:24Z 2016-04-30T09:19:24Z 2014 Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ / Н.И. Лобков // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 308-314. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99551 622.831.27 Наведено результати досліджень зрушення породного масиву над виробленим простором та особливостей формування гірського тиску під час ведення очисних робіт. The results of research into rock mass movement above the worked coal face and the features of rock pressure development around moving longwall are given. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ Features of Rock Pressure Development around Moving Longwall Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ Лобков, Н.И. |
| title | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ |
| title_alt | Features of Rock Pressure Development around Moving Longwall |
| title_full | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ |
| title_fullStr | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ |
| title_full_unstemmed | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ |
| title_short | Особенности формирования горного давления при ведении очистных работ |
| title_sort | особенности формирования горного давления при ведении очистных работ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99551 |
| work_keys_str_mv | AT lobkovni osobennostiformirovaniâgornogodavleniâprivedeniiočistnyhrabot AT lobkovni featuresofrockpressuredevelopmentaroundmovinglongwall |