Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Несмотря на большое количество разработанных средств и способов обеспечения стойчивости выработок, проблема сохранения их эксплуатационного состояния в зонах нтенсивного проявлешм горного давления остается актуальной. Наиболее типичными [пуациями является надработка полевых или групповых выработок и отработка лав обратным одом при столбовой и комбинированной системе разработки. С учетом сложившегося состояния эрных работ на угольных шахтах Украины, характеризующегося высокой степенью развития чистных работ как правило на нескольких сближенных угольных пластах, вышеуказанные отнчные ситуации, в которых поддерживаются подготовительные выработки, встречаются все мце и чаще. Так около 15% всех полевых выработок попадают под влияние прямой или эсвешюй надработки в течение своего срока службы. Более 60% выемочных штреков и ходков ;пытьгвзют воздействие динамического опорного давления, перемещающегося впереди шжущихся очистных забоев. На практике обеспечение устойчивости таких выработок достигают іще всего применением стоечных крепей усиления в зонах интенсивного воздействия горного івления. Однако опыт показывает, что стоечные крепи усиления выполняют свои функции [овлетворительно только в 30% случаев. Чаще всего крепи усиления не выдерживают нагрузки и (маются. С другой стороны при низкой прочности (30-40МШ) породы разрушаются и іьігрьівают стойки усиления, образуя вывалы. Оба случая весьма опасны и нарушают хнологию очистных работ в целом. Другие способы обеспечения устойчивости выработок, нованные на локальной разгрузке применяются в практике весьма редко и не определяют юштабы массового применения. Тзким образом, необходимость разработки нового способа еспечення устойчивости подготовительной выработки в зоне интенсивного воздействия горного вления очевидна.
Связь диссертации с планами научной работы.
Выполненная работа является составной частью научных исследований, традиционно лолняемых при п. о. Донецкуголь, в той числе с участием Донецкого горного инстшута по натике обеспечения устойчивости подготовительных выработок.
Целью работы является разработка способа обеспечения устойчивости подготовительной работки в зоне интенсивного проявления горного давления на основе локального воздействия вмещающие породы.
Идея работы состоит в управлении состоянием подготовительной выработки путем центрированного воздействия на локальные участки вмещающего выработку массива горных ?од.
2 Научная новизна результатов диссертации состоит в следующем:
-
Впервые показано, что обеспечение устойчивости подготовительной выработки в зо* интенсивного (yH/R>0,55) проявления горного давления с использованием широк применяемых средств усиления крепи и вмещающих пород может быть реально достигну] лишь путем сочетания локального комбинированного концентрированного воздействия і наиболее опасные участки разрушающихся пород,
-
Установлены особенности влияния крепи усиления, отличающиеся тем, что она благоприяти перераспределяет горизонтальные нормальные и касательные напряжения в наиболее опасны зонах локального разрушения пород и практически не влияет їй вертикалыгую компонсні нормальных напряжений. При этом уменьшается уровень растяпгвающих напряжешш, или он исчезают совсем и снижаются касательные напряжения. Ото приводит к некоторому (на К 15%) уменьшению площади разрушения вмещающих выработку пород. Однако в целом зон разрушения остаются и могут быть использованы в роли локальной разгрузки.
-
Обоснован теоретически и подтвержден экспериментально новый принцип обеспечет устойчивости выработок в зоне интенсивного проявления горного давления, отличающийся с известных тем, что он использует совмещение отпора усиливающей крепи, ее податливости ограничение степени свободы разрушенной породы в опасной зоне.
Обоснованность и достоверность основных результатов работы подтверждены теоретическом плане совпадеішем результатов численного моделирования процессов зарождени и развития локальных зон разрушений с помощью нелинейной процедуры метода конечны элементов и методом дискретных сред В экспериментальном плане достоверность фаю локальности разрушения и эффективности концентрированного воздействия на него подгверждег результатами обследования рассечек перекрепляемых выработок и наблюдениями за сдвижение вмещающих пород с помощью глубинных реперов.
Практическое значение полученных результатов состоит в следующем:
-
Разработана новая комбинированная крепь усиления, состоящая из трех анкерої установленных веерообразно в шпуры, пробуренные из одной точки в центре опасно области. Концевые участки анкеров, выступающие в полость выработки скреплены меж,д собою планкой, под которую устанавливается гидравлическая стойка обеспечивающая отпор управляемую податливость разрушенных пород.
-
Установлены рациональные параметры комбинированной анкерно-стоечной кустовой крен усиления: взаиморасположение анкеров, их длина, диаметр и тип закрепления; рекомендуема несущая способность крепи в целом и ее составляющих компонент в отделыюсп Проведенная опытно-ггоомьшшегагая проверка новой крепи подтвердила ее эффективность сложных горно-геологических условиях.
3. Установлены коэффициенты учета влияіпія крепи усиления на смещения кровли выработки в зоне опорного давления впереди лавы в зависимости от несущей способности крепи и область ее применения. Установленные коэффициенты дают возможность подбирать параметры комбинированной усиливающей крепи в практике работы технологов и проектировщиков.
Реализация выводов и рекомендаций работы осуществлена на шахте Южно-Донбасская Ksl при обеспечении устойчивости полевых штреков гор. 480м в зоне интенсивного влияния смежных очистных работ. Годовой экономический эффект от реализации новой крепи усиления доставляет 75 тысяч гривен.
Апробация результатов диссертации проведена на Международной конференции по -еомеханической поддержке горного производства (София, Болгария, 3-7 шоня 1997); на Обилейной научно-технической конференции механико-машиностроительного факультета ГГАУ Днепропетровск, 24-25 октября 1996); на ежегодных научных конференциях ДонГТУ по мссмотрению закотгченных научно-исследовательских работ. Кроме того отдельные части работы укладывались на научно-технических совещаниях п.о. Донецкуголь, а также шахт Южно-Ірнбасская №1 it Дзержинская.
Публикации основных положений диссертации осуществлены в двух статьях Известий Донецкого горного института ДонГТУ, трудах международной конференции и одной іецензированной брошюре (всего 4 полноценные публикации).
Структура работы: диссертация содержит введение, заключите, 5 разделов, 2 іриложеїтя. Изложена в рукописи на 134 стр. текстз и содержит ^2 рисунков найстр., 2 таблиц и 2 стр. и2&тр. приложения, а также список использованных источников їв V ^/наименований.
Автор выражает благодарность д. т. it Назимко Е.И. за помощь и консультации при роведении компьютерного численного моделирования распределения напряжений и годелирования кинетики сдвижений пород вокруг выработки под действием интенсивного орного давления (разделы 2, 3 диссертации).