Введение к работе
Актуальность работы. Анализ состояния плэстовых подготовительных выработок в Центральном районе Донбассе, где. производится разработка свит угольных пластов с углами падения более 35, показал, что около 57% от их общего количества находятся в неудовлетворительном состоянии и только в 10# выработок отсутствуют какие либо нарушения, осложнявшие их эксплуатацию.
В связи с углублением горных работ, повышением интенсивности геологических нарушений и негативного влияния проявлений горного давления удельный вес выработок с неудовлетворительным эксплуатационным состоянием возрастает. Причем это наблюдается как при сплои-' ной, так и столбовой системах разработки и различных способах поддержания, в том числе и применительно к выработкам, поддерживаемым в угольном массива при столбовых системах.
Если учесть, что удельный вес столбовых систем в указанной области условий составляет з настоящее время 30? и неуклонно возрастает с глубиной и увеличением степени сложности условий разработки, то изыскание и обоснование оптимальных способов поддержания, повышающих устойчивость выработок при столбовых системах разработки, является актуальной научно-практической задачей, решению которой и посвящена настоящая работа.
Диссертация является составной частью исследований, начатых в 1989 году ВНИМИ с участием автора, по темам:
-
0202104000 - "Разработать рекомендации, обеспечивающие поддержание выработок в эксплуатационном состоянии при разработке сближенных пластов Щ -Подпяток и Кг -Великан шахты "Торецкая". ПО "Дзержинскуголь" (* гос.регистрации 0I9I00I2465);
-
0239134000 - "Исследование способов охраны и поддержания подготовительных выработок на шахтах ЦРД искусственными опорами из быстротвврдеющих смесей" (ft гос.регистрации 01910012397);
-
0202083000 - "Разработать конструктивные элементы и технологические параметры эффективных способов и средств охраны и поддержания подготовительных выработок при отработке пластов {,-j и (,$ на шахте "Торецкая" ПО "Дзержинскуголь." (!fr гос.регистрации 0I9I00I24I2).
Цель работы. Разработать технологические способы и средства, обеспечивающие эксплуатационное состояние подготовительных выработок при столбовых системах разработки на больших глубинах.
Основная идея работы - применение технологических приемов по последовательному разупрочнению и упрочнению краевых частей уголь-
ного пласта, обеспечивавших оптимальное напряженно-деформированное состояние горного массива.
Задачи исследований:
-
установить механизм формирования нагрузок на крепь пластових выработок с учетом состава, строения и физико-механических свойств вмещающих пород и особенностей перераспределения напряжений в горном массиве при влиянии очистных работ;
-
обосновать рациональные параметры технологии разупрочнения и упрочнения краевых частей угольного пласта в окрестности пластовой подготовительной выработки;
У) разработать методику контроля эффективности разупрочнения горного массива;
4) разработать методику выбора и расчета параметров способа поддержания пластовых подготовительных выработок.
Методика исследований включала в себя: обобщение и анализ производственного опыта применяемых на иахтах способов поддержания выработок, применение экспериментальных, преимущественно шахтных, исследований параметров проявлений горного давления и геофизического зондирования массива, обобщение и обработку результатов исследований методами математической статистики с установлением функциональных и эмпирических зависимостей.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
механизм деформирования горного массива пород в окрестности пластовой подготовительной выработки, находящейся под влиянием очистных работ,характеризуется образованием приконтурной зоны раз-руленных пород протяженностью до I м и области накроструктурных разрушений горных пород в зоне повышенных напряжений размером по нормали к напластование я по напластование равным, соответственно, до шести и трех мощностей пласта;
-
способ управления напряженно-деформированным состоянием горного массива и физико-механическими свойствами угольного пласта, основанный на разупрочнении краевых зон пласта с последувщим упрочнением, обеспечивавший равномерный характер ш снижение интенсивности напряжений и деформаций и эксплуатационное состояние подготовительной выработки;
У) рациональные параметры величины разгрузки краевых зон угольного пласта, размеры которых от контура выработки определяются в пределах шести мощностей пласта.
Научная новизна заключается:
І) в установлении зависимости между мощностью пласта и пара-метрами разрушения горного массива, в соответствии с которой размеры
зоны по нормали к напластованії» и во напластованию определяются равными, соответственно, нести и трем мощностям вынимаемого пласта;
-
в установлении допустимого уровня деформации контура выработки по- условиям устойчивости,который достигается при последовательной разупрочнении и упрочнении краевых частей пласта на расстоянии от контура выработки, равном не менее шести мощностей вынимаемого пласта;
-
в установлении геомеханического критерия степени допустимой разгрузки, который выражается зависимостью между скоростью деформирования контура выработки ( Ъш) и размером зоны разгрузки ( Ор ) в виде: р
С" 2-9 — 0 «"/СУТКИ
иих 0.69 0,29 Sp
О < р 4 б Личный вклад автора:
-
разработана комплексная методике и программа аахтных и лабораторных исследований проявлений горного давления применительно к специфике реваеных задач;
-
установлен механизм формирования напряженно-деформированного состояния горных пород в окрестности пластовой выработки в зоне влияния очистных работ;
-
разработан способ поддержания пластовых выработок при столбовых системах разработки на больиих глубинах на основе активных методов управления напряженно-деформированным состоянием горного массива.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом шахтных инструментальных наблюдений на двух шахтопластах (более 5000 замеров), лабораторными исследованиями физико-механических свойств вмещающих пород (более 300 образцов), опытно-промыяленной проверкой разработанных рекомендаций на шахте "Торецкая" и их внедрением на шести иахтопластах ПО "Дзержинск-уголь".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на НТС горного давления и горных ударов ВНИМИ (1989--1992 г.г.), технических совещаниях ПО "Дзержинскуголь" (1990 --1992 г.г.). НТС Донецкого физико-технического института АН Украины (1992 г.).
Научная значимость работы заключается:
І) в установлении закономерностей формирования напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработки при столбовых системах разработки на больших глубинах в процессе проведения и
поддержания одиночной выработки в массива и под влиянием очистных работ при обратном ходе с поддержанием угольными целиками в выработанном пространстве;
-
в разработке методики расчета технологических параметров разупрочнения горного массива в окрестности выработки;
-
в разработке комплексной методики контроля эффективности разгрузки горного массива на основа оценки напряженно-деформированного состояния пород и показателей физико-механических свойств угля.
Практическая ценность работы заключается в разработке технико-технологических приемов и параметров разупрочнения и упрочнения горного массива в окрестности выработки, обеспечивающих эксплуатационное состояние пластовых выработок в течение сроке их службы.
По теме диссертации опубликовано 3 работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 71 стр. текста, 3 табл., 31 рис. Она состоит из введения, 4-х глвв, заключения, списка литературы из 88 наименований и 2-х приложений.
