Рассмотрены вопросы устойчивости кровли в очистных забоях. Изложены результаты исследований, проведенных в очистных забоях на базе ГХК "Павлоградуголь". Данные результатов анализа состояния комплексно-механизированных забоев показывают основные технологические причины нарушения устойчивости кровли. Проведено компьютерное моделирование на разных моделях, исследовано влияние способа проведения разрезных печей на состояние кровли в очистных забоях. Произведен обзор методов повышения устойчивости кровли очистных и подготовительных выработок.

Работа посвящена вопросам выбора рациональных технологических схем отработки концевых участков выемочных столбов в условиях, когда шахтные поля имеют ограниченную длину и их полное извлечение традиционными способами невозможно. Проведено сравнение различных вариантов ведения работ на основе геомеханического анализа. Исследовано напряженно-деформированное состояние пород в окрестностях очистного забоя при отработке концевых частей, обоснованы критерии рациональности отработки концевых частей выемочных полей. Изложены способы отработки целиков длинными очистными забоями у подготавливающих выработок и устойчивости кровли в очистных забоях.

Руководство посвящено оперативной адаптации применяемых паспортов управления кровлей и креплением лав пластов с углами падения свыше 35 ° с использованием компьютерной техники. Приведены технологические схемы крепления призабойного пространства, управления горным давлением в очистных забоях. Дается типизация горно-геологических условий по технологическим факторам применяемых средств и способов управления кровлей и крепления. Анализируется напряженно-деформированное состояние массива горных пород в окрестности лавы при типовых технологических схемах крепления и управления кровлей.

Розвинуто уявлення про закономірності формування напружено-деформованого стану у вуглепородному масиві, зокрема в ньому виділено чотири характерні зони, які розташовано уздовж лінії очисного вибою, симетричні щодо середини лави та є чергуванням зон підвищених і знижених напружень. Показано, що у разі збільшення навантаження на очисний вибій зменшується імовірність вивалоутворення в покрівлі, збільшуються значення максимуму епюри опорного тиску й тиск на лавове кріплення, активізуються процеси здимання порід у лаві. Установлено, що паралельно лінії очисного вибою в покрівлі пласта формується область аномальних напружень, що змінюється за часом, місце розташування. Величина цієї області визначається положенням і швидкістю переміщення робочого органа комбайна. Показано, що зі зростанням навантаження на очисний вибій зона впливу лави на систему кріплення - масив виймальних штреків зменшується, а область бічних порід, підданих конвергенції, збільшується, за цього характер розподілу тиску у покрівлі має два екстремуми: на сполученні лава - штрек і у зоні посадки покрівлі. Одержано новий розв'язок задачі визначення критичного кроку посадки покрівлі в лаві, за яким враховується шаруватість масиву, його структурна неоднорідність та фактор - швидкість оголення масиву.

Проведено експериментальні дослідження зсування порід покрівлі у процесі відпрацьовування механізованими комплексами пологих вугільних пластів за різних гірничо-геологічних умов. Встановлено закономірності взаємодії секцій кріплення з породами покрівлі у випадку неоднакової потужності пласту. Під час моделювання геомеханічних процесів очисної виїмки вугілля з використанням методу групового обліку аргументів встановлено явище прискорення зсування порід покрівлі. Зазначено, що закономірності його зміни можна використати для визначення дільниць лав, в яких доцільно застосовувати секції механізованого кріплення з різними силовими параметрами. Здійснено науково-технічне обгрунтування модульного принципу побудови механізованого кріплення в очисних вибоях, за якого його секції проектуються для конкретних гірничо-геологічних умов і мають різні силові параметри, що поліпшує їх взаємодію з породами покрівлі за всією довжиною очисного вибою, підвищує рівень безпечного ведення робіт, знижує трудомісткість у зв'язку з відмовленням від індивідуальних засобів кріплення та керування покрівлею у нішах. Розраховано річний економічний ефект використання модульного принципу побудови механізованого кріплення, який складає 18,5 тис. грн. на один очисний вибій.

  Скачати повний текст

Доведено, що шляхом зміни складу робочого тіла м'яких оболонок можливо поширення області й обсягу застосування існуючих пневматичних конструкцій, у т.ч. у вугільних вибоях із складними гірничо-геологічними умовами їх відробки. Встановлено аналітичні залежності, що описують силові параметри м'яких оболонок, які заповнено водно-повітряною сумішшю, з варіюванням робочої характеристики несучого елементу шахтного кріплення від піддатливого до жорсткого включно, без змінювання конструктивно-компонувальних характеристик оболонки в цілому. Вперше визначено числові значення раціональних параметрів розставлення м'яких оболонок, які заповнено водно-повітряною сумішшю, в очисних вибоях похилих та крутопохилих вугільних пластів.

Обгрунтовано параметри технології зміцнення порід нагнітанням скріплювальних речовин на кінцевих ділянках лав. На підставі аналізу технічної літератури та досвіду зміцнення порід на шахтах Донбасу показано, що основною причиною малого обсягу застосування зміцнення є висока вартість цих робіт, яка визначається параметрами технології, доведено необхідність обгрунтування параметрів на геомеханічній підставі. Досліджено властивості масиву порід на кінцевих ділянках лав і попереду очисних вибоїв, а саме: тріщинуватість, проникність, пустотність і деформації. Установлено їх залежності від гірничо-геологічних і гірничотехнічних чинників. Розроблено розрахункову схему для визначення контуру фільтраційного потоку ін'єкції речовини за нагнітання через шнур і запропоновано формулу для визначення витрати скріплювальної речовини на шпур, згідно з якою витрата у три рази менша за встановлену у нормативних документах. Розроблено скріплювальні речовини на основі карбамідної смоли з тривалим терміном ствердіння та досліджено їх технологічні властивості. На базі математичного моделювання, лабораторних і шахтних досліджень обгрунтовано параметри технології зміцнення порід на кінцевих ділянках лав і розроблено методику визначення параметрів, впроваджених на шахті ім. XIX з'їзду КПРС ДП "Луганвугілля".

Обгрунтовано раціональні параметри кріплення нарізних виробок у зонах впливу очисних камер на великих глибинах для геотехнічних умов Південно-Білозерського родовища. На підставі результатів теоретичних, лабораторних і промислових досліджень розроблено технологічні рішення щодо анкерного кріплення нарізних виробок у масиві навколо первинних очисних камер. Розраховано параметри ведення очисних робіт у вторинних камерах, в яких враховано вплив очисного простору первинних камер. Зроблено апробацію запропонованих технологічних рішень раціоналізації кріплення нарізних виробок на шахті "Експлуатаційна" ЗАТ "ЗЗРК" економічний ефект склав близько 193, 46 тис. грн.

Теоретично й експериментально досліджено газодинамічні та геодинамічні процеси, що тривають у гірничих виробках під час ведення очисних робіт спареними лавами. Встановлено закономірності впливу параметрів ведення даних робіт і кріплення на стійкість гірничих виробок та газовиділення на видобувній діляниці. Визначено шляхи управління гірським тиском у зоні ведення очисних робіт, поліпшення провітрювання та підвищення ефективності дегазації. Обгрунтовано параметри системи розробки, кріплення та вентиляційних режимів, що забезпечують безпечний видобуток вугілля спареними лавами. Впровадження результатів роботи дозволило поліпшити безпеку праці на видобувних дільницях шахти, забезпечити стабільні та високі техніко-економічні показники її роботи. Добове навантаження на видобувну дільницю перевищило 1000 тон і шахта цілком перейшла на роботу спареними лавами, що забезпечило річний видобуток вугілля до 1 млн. тонн.

Вирішено задачу забезпечення стійкості підготовчої виробки в процесі її надробки лавою, що примикає до раніше виробленого простору шляхом розробки нового планування гірничих робіт. Здійснено керування конфігурацією суцільного виробленого простору лав, які примикають одна до одної, порядком відпрацювання цих лав і взаємним розташуванням простору та траси надроблюваної виробки, що призводить до мінімізації проявів гірського тиску навколо неї. Досліджено особливості деформування та руйнування виробки в процесі її надробки лавою, що примикає до раніше виробленого простору. Обгрунтовано нове планування очисних робіт. Проведено промислову перевірку та впровадження нового планування.

  Скачати повний текст

Приведены результаты исследований напряженного состояния кровли очистного забоя при ее упрочнении нагнетанием скрепляющих составов.

Обгрунтовано параметри технології комбінованого зміцнення покрівлі в лаві з комплексним урахуванням фізико-механічних властивостей масиву для підвищення безпеки й ефективності роботи лав. Проаналізовано досвід, наявні способи й засоби зміцнення нестійких покрівель у лавах, область їх застосування. Проведено шахтні дослідження деформування поверхні покрівлі в очисному вибої, одержано регресійні рівняння. Для дослідження напружено-деформованого стану покрівлі в очисному вибої розроблено моделі із застосуванням числових методів. На підставі дослідження напружено-деформованого стану покрівлі в лаві розроблено схеми комбінованого зміцнення з обгрунтованими параметрами та визначеною сферою використання.

Вперше на основі натурних вимірювань деформацій породного масиву за допомогою глибинних реперів встановлено закономірність розвитку геомеханічних процесів у ході наближення хвилі опорного тиску до попередньо спорудженої демонтажної камери та визначено відстань початку впливу очисних робіт на стан демонтажної камери. Вперше на основі числового моделювання квазістатичного посування очисного вибою до попередньо спорудженої демонтажної камери встановлено закономірності зміни напружено-деформованого стану оточуючого породного масиву, що дозволяє обгрунтувати параметри кріплення демонтажної камери, підвищити безпеку видобувних робіт і скоротити час монтажу-демонтажу устаткування. Встановлено закономірність зростання зон руйнування в покрівлі камери й очисної виробки на основі використання критерію міцності Хоека - Брауна, що дозволяє визначити навантаження на кріплення за виходу стругового комплексу в демонтажну камеру.

Уделено внимание вопросам разработки экологощадящей технологии отработки тонких и сверхтонких угольных пластов в специфических горно-геологических условиях Западного Донбасса и Львовско-Волынского бассейна. Определены параметры выемки сближенных угольных пластов механизированными комплексами в сложных горно-геологических условиях Львовско-Волынского бассейна. Приведены технологические схемы управления напряженно-деформированным состоянием горного массива при отработке угольных пластов под охраняемыми объектами. Сформулированы рекомендации по совершенствованию технологии крепления рядов с неустойчивой кровлей с использованием бесконсольных механизированных крепей очистных комплексов. Указано, что недрение предлагаемых технологий позволит улучшить экологическую ситуацию в угледобывающих регионах Украины.

Виявлено нові закономірності управління навантаженням елементів кріпильної системи шляхом оптимізації деформаційно-силових параметрів бокових анкерів у зоні стабілізації проявів гірського тиску позаду лави в шаруватому масиві слабких порід для створення ресурсозберігальних умов повторного використання виїмкових виробок. Розроблено механізм навантаження кріпильної системи позаду очисного вибою з деталізацією формування у виїмкових виробках зон граничної рівноваги, що відрізняються різновеликими ділянками знеміцнених порід у боках виробки як по висоті, так і по ширині різних її бортів, а також є інтегральним показником напружено-деформованого стану системи масив - виїмкова виробка від прохідницького вибою до зони стабілізації проявів гірського тиску позаду лави. Обгрунтовано багатопараметричну просторову модель процесів зрушення надвугільної товщі на сполученні лави з виїмковою виробкою, що містить: ділянку попереду очисного вибою, ділянку виробленого простору позаду лави з зонами безладного обвалення, шарнірно-блокового зрушення і плавного прогину шарів без порушення суцільності й ділянку недоторканого масиву з боку суміжного виїмкового стовпа, а також враховує структуру й властивості прилеглих породних шарів вуглевмісної товщі Західного Донбасу. Розроблено алгоритм поетапного проведення багатопараметричного обчислювального експерименту методом скінченних елементів (MCE) з розрахунку напружено-деформованого стану (НДС): неоднорідного тонкошаруватого масиву слабких порід з урахуванням його структури, властивостей, глибини розробки й елементів кріпильної системи за повною діаграмою деформування їх матеріалу. Комплекс багатоваріантних розрахунків НДС кріпильної системи виїмкових виробок за різних гірничо-геологічних умов Західного Донбасу виявив ступінь доцільності застосування кожного вантажонесучого елемента з набором рекомендацій і розрахункових виразів щодо вибору їх раціональних параметрів. Одержано розрахункові вирази, що повністю визначають необхідні параметри: координати встановлення анкерів і їх кут нахилу, довжину анкерів і діаметр несучого стрижня. Обгрунтовано межу областей доцільного застосування бокових сталеполімерних і канатних анкерів. Розроблено й затверджено "Методику розрахунку кріпильної системи виїмкових виробок шахт Західного Донбасу". Розраховано сумарний фактичний економічний ефект від реалізації результатів досліджень на двох шахтах, який складає 12,02 млн грн.

Предоставлена информация об основных инженерных сложностях, с которыми столкнулись проектировщики и строители при реализации объекта Бескидский тоннель. Нахождения путей решения этих проблем. Кратко был описан механизм работы крепи с массивом пород при новоавстрийском способе проходке тоннелей (NATM). Предоставлены основы аналитического подхода к решению задачи определения усилий во временной крепи тоннеля при помощи программного комплекса Plaxis 2D (алгоритм определения давления на крепь с учетом отставания ее устройства в двухмерной постановке задачи).

Мета роботи - оптимізувати параметри розрахунків за просторового моделювання геомеханічних процесів під час посування очисного вибою. У роботі використано статистичний метод дослідження гірничотехнічних і геологічних даних, який спрямовано на збір первинного статистичного матеріалу, обробку, систематизацію та групування за спільними ознаками, від характеристик окремих елементів до узагальнюючих показників у формі абсолютних, відносних або середніх величин упорядкування, обробки й інтерпретації даних. Представлено кластерний аналіз умов по шахтних полях. З-поміж п'ятнадцяти гірничо-технічних та геологічних параметрів, які впливають на крок посадки основної покрівлі, було визначено дві однорідні групи шахтних полів, задля спрощення розрахунків, а у подальшому - пошуку об'єктивних закономірностей. Побудовано дендрограму типізації шахтних полів. На базі зібраних матеріалів технічної документації по вугледобувних підприємствах ПрАТ "ДТЕК Павлоградвугілля", шляхом застосування кластерного аналізу, вперше було виконано типізацію шахтних полів за допомогою гірничотехнічних, а також геологічних умов, що впливають на ефективність видобутку вугілля, задля виконання адекватного опису досліджуваної моделі. Кластерний аналіз надасть змогу значно скоротити обсяг розрахунків у моделюванні геомеханічних процесів, підвищити надійність розрахунків шляхом ймовірнісно-статистичних уявлень про природу та механізм посадки основної покрівлі. Виконання типізації умов у подальшому надасть змогу виконати моделювання покрокового переміщення очисного вибою у просторовій геомеханічній моделі виїмкової ділянки, задля прогнозу впливу гірничо-технічних і геологічних умов на технологію очисного виймання, та підвищити ефективність видобутку кам'яного вугілля в Західному Донбасі.