Библиотечный каталог авторефератов Украины

Рис. 3. Розрахункова схема (ситуація 7):

1 – сліди від камуфлетного висадження;

2 – розкіска;

3 – сталеполімерні анкери.

Зміни НДС масиву залежно від змодельованої ситуації оцінювалися величиною так званих еквівалентних, тобто приведених до одновісьового стану, напружень ?е, які визначаються шляхом розв’язання рівняння (1) щодо величини Rc.

Послідовний аналіз розподілу еквівалентних напружень навколо виробки для кожної із змодельованих ситуацій показав, що наявність очисної виробки призводить до значного збільшення напружень навколо підготовчої виробки (в підошві на 90 %, в покрівлі на 61 %) (рис. 4). При камуфлетному висадженні величина напружень в характерних місцях в підошві підготовчої виробки знижується на 37 %. При цьому напруження в покрівлі підготовчої виробки практично не змінюються (ситуації 2, 3, 5, 6, 7). Внаслідок утворення розкіски максимальні напруження в підошві підготовчої виробки зміщуються в бік масиву.

Рис. 4. Зміна величини ?е/Rс навколо підготовчої виробки залежно від даної ситуації

Встановлення анкерів не вносить змін в напружений стан, але значно зменшує зміщення покрівлі виробки (рис. 5).

Рис. 5. Зміни величин зміщення контуру підготовчої виробки залежно від даної ситуації:

1 – вертикальна конвергенція;

2 – горизонтальна конвергенція;

3 – зміщення покрівлі;

4 – зміщення підошви.

В цілому аналіз переміщень точок покрівлі й підошви виробки показав (рис.5), що послідовне включення в схему охорони всіх запропонованих елементів (ситуація 7, рис. 5), призводить до зменшення величини вертикальної та горизонтальної конвергенції порід на 30 %.

Таким чином підтверджується доцільність виконання всього комплексу заходів щодо охорони підготовчої виробки, який запропонований в даній роботі.

Подальші розрахунки були направлені на визначення найраціональніших параметрів кожного з елементів комплексного способу охорони.

Зокрема, для визначення раціональної ширини розкіски lp – величина змінювалася в розрахунках в діапазоні lp = 0,5...5,0 м (10 варіантів) в розрахунковій схемі, відповідно до ситуації 7.

Встановлено, що при збільшенні ширини розкіски від 2,0 до 2,5 м зміщення в підготовчій виробці приростають незначно, тобто при lp > 2,0 м наступає стабілізація приросту зміщень (рис. 6). Тому величину lp = 2,0...2,5 м можна вважати найраціональнішою.

Рис. 6. Зміна величини вертикальної конвергенції в підготовчій виробці залежно від ширини розкіски

Для визначення місця й кута встановлення анкерів в розрахунковій схемі, відповідно до ситуації 7, моделювалося розташування анкерів під різними кутами до горизонталі (11 варіантів взаємного розташування анкерів).

Встановлення двох сталеполімерних анкерів жорстко зв'язаних з аркою з боку лави під кутом 300 на висоті 2,0 м і з боку цілика під кутом 450 на висоті 2,5 м від підошви виробки (ситуація 7, варіант 10), за всіх інших рівних умов, призводить до якнайменшої вертикальної конвергенції в підготовчій виробці (рис. 7). Таке розташування анкерів є найраціональнішим.

Для перевірки ефективності запропонованого способу охорони в шахтних умовах були вибрані експериментальна і контрольна ділянки (по 40 м кожна) в конвейєрному штреку 7-ої південної лави, що проводився по пласту l4.

Дані вимірювань показали, що тривалість періоду інтенсивних зміщень контуру підготовчої виробки для експериментальної ділянки складає 1...2 дні, а для контрольної – 2...3 дні. Швидкості зміщень контуру виробки в інтенсивному періоді складають: для експериментальної ділянки – 22 см/доб, а для контрольної – 31см/доб. Таким чином, запропонований комплексний спосіб охорони підготовчої виробки зменшує швидкість зміщення в 1,4 рази.

Рис. 7. Зміна величини вертикальної конвергенції в підготовчій виробці в залежності від кількості, місця й кута встановлення анкерів

Результати, що отримані при натурних вимірюваннях, фізичному і математичному моделюванні не відрізняються більш ніж на 15 % (рис. 8). Це підтверджує правильність вибору розрахункових моделей і загальної методики досліджень.

Рис. 8. Зміна величини вертикальної конвергенції в підготовчій виробці залежно від даної ситуації:

1 – результати математичного моделювання;

2 – результати фізичного моделювання;

3 – результати шахтних спостережень.

Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованого способу охорони та підтримки підготовчих виробок складе по шахті “Комсомолець Донбасу” 25,3 тис. грн на 1000 п.м.

На основі виконаних в роботі лабораторних, аналітичних і натурних досліджень отриманий відповідний патент, а також розроблені та затверджені рекомендації зо підвищення стійкості підготовчих виробок з підошвами, що здимаються, у зоні впливу очисних робіт для шахти “Комсомолець Донбасу”.

ВИСНОВКи

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій на основі уперше встановлених закономірностей зміни напружено-деформованого стану породного масиву при здійсненні комплексу заходів, що спрямовані на зниження негативного впливу підвищеного гірського тиску, вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення стійкості підготовчих виробок з породами підошви, що здимаються, у зоні впливу очисного простору.

       Основні наукові та практичні результати роботи полягають у наступному:

       1. На основі виконання сукупності візуальних й інструментальних спостережень за проявами гірського тиску в підготовчих виробках шахти “Комсомолець Донбасу”, а також математичного моделювання встановлено, що в розглянутих гірничо-геологічних умовах зниження стійкості виробок обумовлено інтенсивним підняттям підошви з періодичністю, що збігається з періодичністю обвалення покрівлі лави, та для умов шахти “Комсомолець Донбасу” складає 35...40 м, що дозволило розробити комплекс заходів щодо охорони підготовчих виробок від негативного впливу гірського тиску в зоні здійснення очисних робіт.

       2. На основі моделювання породного масиву еквівалентними матеріалами встановлено, що здійснення повного комплексу запропонованих заходів зменшує деформації контуру виробки, а саме: розпушення порід у боках виробки внаслідок підриву камуфлетних зарядів зменшує величину горизонтальної конвергенції на 20 %, а вертикальної – на 11 % у порівнянні з існуючим на шахті способом охорони; встановлення анкерів зменшує і горизонтальну і вертикальну конвергенцію у виробці на 30 %, а в розкісці – на 65 %, що підтверджує ефективність запропонованого комплексного способу охорони виробоки в умовах здимання порід підошви.

3. На основі математичного моделювання деформаційних процесів навколо сполучення лави та штреку встановлені закономірності зміни напружено-деформованого стану масиву в залежності від характеристик засобів охорони підготовчої виробки, що дозволило для умов шахти “Комсомолець Донбасу” визначити раціональні параметри нового комплексного способу запобігання негативного впливу гірського тиску в зоні здійснення очисних робіт, а саме: глибина шпурів для камуфлетного висадження – 2,2…2,5 м; відстань між шпурами – 2,0 м, ширина розкіски з боку масиву – 2,0…2,5 м; кути встановлення анкерів – 450 з боку масиву та 300 з боку лави, висота встановлення анкерів від підошви – 2,5 і 2,0 м відповідно, довжина анкерів – 2,5 м.

4. На основі виконаних досліджень отриманий патент України, а також розроблені й затверджені рекомендації з підвищення стійкості підготовчих виробок з підошвою, що здимається, у зоні впливу очисних робіт, які використані при підтримці конвейєрного штреку 7-ої південної лави пласту l4 горизонта 418 м шахти “Комсомолець Донбасу”.

Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованого способу охорони та підтримки підготовчих виробок по шахті складе 25,292 тис. грн на 1000 п.м.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ

ДИСЕРТАЦІЇ

1. Лозовский С.П. Исследование процесса пучения почвы на шахте “Комсомолец Донбасса” // Сборник научных трудов НГУ. – Днепропетровск: РИК НГУ. – Т. 2, №17. – 2003. – С. 70-74.
2. Лозовский С.П. Изучение характера поведения горного массива вокруг подготовительных выработок в зоне влияния лавы на моделях // Науковий вісник НГУ. – 2004. – №1. – С. 42-44.
3. Лозовский С.П., Терещук Р.Н. Разработка рациональных способов охраны и поддержания подготовительных выработок в зоне влияния лавы // Науковий вісник НГУ. – 2004. – №2. – С. 44-46.
4. Лозовский С.П. Прогноз установившегося шага обрушения основной кровли // Разработки рудных месторождений. – Кривой Рог: КТУ. – 2004. – С. 188-192.
5. Лозовский С.П. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния пород вокруг подготовительных выработок // Наукові праці КДПУ. – Кременчук: КДПУ. – 2004. – Вип. 1 (24). – С. 76-78.
6. Лозовский С.П. Шахтні дослідження нового способу охорони та підтримання підготовчих виробок // Вісник ЖІТІ. – 2004. – №2(29). – С. 240-243.
7. Сдвижкова Е.А., Терещук Р.Н., Лозовский С.П. Исследование напряженно-деформированного состояния приконтурного массива на сопряжении “лава-штрек” и определение наиболее рациональных мероприятий по поддержанию подготовительных выработок // Гірничовидобувна промисловість України і Польщі: Актуальні проблеми і перспективи: Матеріали Українсько-Польського форуму гірників. – Дніпропетровськ: НГУ. – 2004. – С. 289-299.
8. Пат. 69235 А Україна, МПК Е 21 D 13/02, Е 21 С 41/16. Спосіб підвищення стійкості підготовчої виробки: Пат. 69235 А Україна, МПК Е 21 D 13/02, Е 21 С 41/16 / Шашенко О.М., Лозовський С.П., Терещук Р.М.; Заявл. 18.12.03; Опубл. 16.08.04; Бюл. №8. – 4.156 с.
9. Гапеев С.Н., Лозовский С.П., Рязанцев А.П. Компьютерное моделирование процесса пучения пород почвы в подготовительных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2003. – №10. – С. 99-101.
10. Лозовский С.П. Анализ смещений контуров крепи конвейерной выработки гор. 418 м в условиях ОАО “шахта “Комсомолец Донбасса” // Прогрессивные технологии строительства, безопасности и реструктуризации горных предприятий. Материалы республиканской научно-практической школы-семинара. – Донецк: “НОРД - пресс”. – 2004. – С. 154-158.
11. Лозовский С.П., Терещук Р.Н., Виниченко М.О. Способ охраны и поддержания подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ // Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Тезисы докладов научно-технической конференции. – Донецк: “НОРД - пресс”. – 2004. – С. 56-58.

Особистий внесок здобувача в роботах, написаних у співавторстві: [3, 11] – формулювання мети, основних задач та проведення лабораторних досліджень, аналіз результатів, [7] – формулювання мети, розробка розрахункових схем, аналіз результатів, [8] – розробка способу та проведення натурних досліджень, аналіз результатів, [9] – розробка методики і виконання аналітичних досліджень, аналіз результатів.

АНОТАЦІЯ

Лозовський С.П. Обгрунтування параметрів способу підвищення стійкості підготовчих виробок з підошвою, що здимається, у зоні впливу очисних робіт. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.04 – “Шахтне та підземне будівництво”. Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2004.

У дисертації встановлені закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву поблизу відпрацьованого простору лави, що відбуваються при послідовному застосуванні комплексу заходів для охорони підготовчої виробки від негативного впливу гірського тиску в умовах здимання порід підошви.

На основі виконання сукупності візуальних й інструментальних спостережень за проявами гірського тиску в підготовчих виробках шахти “Комсомолець Донбасу”, а також математичного моделювання встановлено, що в розглянутих гірничо-геологічних умовах зниження стійкості виробок обумовлено інтенсивним підняттям підошви, що дозволило розробити новий спосіб охорони підготовчої виробки.

На основі фізичного та математичного моделювання деформаційних процесів навколо сполучення лави та штреку встановлені закономірності зміни НДС масиву залежно від характеристик засобів охорони підготовчої виробки, що дозволило для умов шахти “Комсомолець Донбасу” визначити раціональні параметри нового комплексного способу запобігання негативного впливу гірського тиску в зоні здійснення очисних робіт.

Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованого способу охорони та підтримки підготовчих виробок по шахті складе 25,292 тис. грн на 1000 п.м.

Результати досліджень опубліковано в 11 наукових працях.

Ключові слова: підготовча виробка, шарувате середовище, позамежне деформування гірських порід, обвалення основної покрівлі, хвилеподібне підняття порід підошви, спосіб охорони та підтримки.

АННОТАЦИЯ

Лозовский С.П. Обоснование параметров способа повышения устойчивости подготовительных выработок с пучащей почвой в зоне влияния очистных работ. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.15.04 – “Шахтное и подземное строительство”. Национальный горный университет Министерства образования и науки Украины, Днепропетровск, 2004.

       В диссертации установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния породного массива вблизи выработанного пространства лавы, которое происходит под воздействием последовательного применения комплекса мер по охране подготовительной выработки от негативного влияния горного давления в условиях пучения пород почвы.

На основе выполнения совокупности визуальных и инструментальных наблюдений за проявлениями горного давления в подготовительных выработках шахты “Комсомолец Донбасса”, а также математического моделирования установлено, что в рассматриваемых горно-геологических условиях снижение устойчивости выработок обусловлено интенсивным поднятием почвы с периодичностью, которая совпадает с периодичностью обрушения кровли лавы, и для условий шахты “Комсомолец Донбасса” составляет 35...40 м, что позволило разработать комплекс мероприятий по охране подготовительной выработки от негативного воздействия горного давления в зоне влияния очистных работ, который заключается в следующем: при проведении выработки формируют раскоску, арочную крепь усиливают путем установки анкеров, а перед отработкой лавы создают податливое ограждение со стороны массива и со стороны лавы путем взрывания камуфлетных зарядов вне зоны опорного горного давления. После отработки лавы раскоску заполняют породами от подрывки почвы выработки.

На основе моделирования породного массива эквивалентными материалами установлено, что осуществление полного комплекса предложенных мероприятий уменьшает деформации контура выработки, а именно: разрыхление пород в боках выработки вследствие камуфлетного взрывания уменьшает величину горизонтальной конвергенции на 20 %, а вертикальной – на 11 % по сравнению с существующим на шахте способом охраны; установка анкеров уменьшает и горизонтальную и вертикальную конвергенцию в выработке на 30 %, а в раскоске – на 65%, что подтверждает эффективность предложенного комплексного способа охраны выработки в условиях пучения пород почвы.

На основе математического моделирования деформационных процессов вокруг сопряжения лавы и штрека установлены закономерности изменения НДС массива в зависимости от характеристик средств охраны подготовительной выработки, что позволило для условий шахты “Комсомолец Донбасса” определить рациональные параметры нового комплексного способа предотвращения негативного воздействия горного давления в зоне влияния очистных работ, а именно: глубина шпуров для камуфлетного взрывания – 2,2…2,5 м; расстояние между шпурами – 2,0 м, ширина раскоски со стороны массива – 2,0…2,5 м; углы установки анкеров – 450 со стороны массива и 300 со стороны лавы, высота установки анкеров от почвы – 2,5 и 2,0 м соответственно, длина анкеров – 2,5м.

На основе выполненных исследований получен патент Украины, а также разработаны и утверждены рекомендации по повышению устойчивости подготовительных выработок с пучащей почвой в зоне влияния очистных работ, которые использованы при поддержании конвейерного штрека 7-ой южной лавы пласта l4 горизонта 418 м шахты “Комсомолец Донбасса”.

Ожидаемый экономический эффект от реализации предложенного способа охраны и поддержания подготовительных выработок по шахте составит 25,292 тыс. грн на 1000 п.м.

Результаты исследований опубликованы в 11 научных работах.

Ключевые слова: подготовительная выработка, слоистая среда, запредельное деформирование горных пород, обрушение основной кровли, волнообразное поднятие пород почвы, способ охраны и поддержания.

THE SUMMARY

Lozovskiy S.P. The substantiation of parameters of a way of a stability improvement of development workings with heaving ground in an extraction influence working area. – Manuscript.

       The dissertation on obtaining a scientific degree of the candidate of engineering science in specialty 05.15.04 – “Mine and Underground Construction”. National Mining University of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipropetrovsk, 2004.

In a thesis the regularity of a modification of a tense – deformed state (TDS) of a rock massif in a wall working area effect zone which happens under affecting of sequential application of a complex of measures on protecting development working from negative effect of a rock pressure in conditions of a rock heaving of ground are established.

On the basis of accomplishment of assemblage of visual and instrumental observations over rock pressure expression in development workings of mine “Komsomolets Donbassa”, and also mathematical modelling it is established, that in observed geological conditions decrease of sustainability of developments is stipulated by an intensive heaving of ground that has allowed to develop a new complex way of protecting of development working.

On the basis of physical and mathematical modelling of deformation processes around of mating a wall and a roadway the regularities of changes of the TDS of a massif are established depending on performances of tools of protection of development working that has allowed to determine rational parameters of a new complex way of prevention of negative affecting of a rock pressure in an extraction influence working area for conditions of mine “Komsomolets Donbassa”.

Expected economic effect of implementation of the suggested way of protecting and maintaining of development workings on mine will make 25,292 thousand grn. on 1000 m.

Results of investigations are published in 11 scientific articles.

Keywords: development working, a laminated massif, an overstressed rock deformation, a roof fall of a main roof, an undulating heaving of rock ground, a way of proteting and maintaining.