Введение к работе
Актуальность работы. Применяемые а настоящее время ка пахтал Донбасса технические решения по сохранению в рабочем состоянии откаточных штреков, з тем число в зонах влияния очистных работ, не обеспечивают безремонтну» их эксплуатацию, Особеьно это характерно для шахт Центрального района Донбасса (.ЦРД), на которых деформировано более 60 подготовительных выработок, а требуют неотложного ремонта (перекрепления) не менее 2Ь-30%, находящихся в аварийном состоянии.
Откаточные штреки крутых пластов после приближения, а затем и отхода лавы полностью перекрепляются на расстоянии 20-150 м от лавы, а за весь срок эксплуатации еще два и иногда три раза. На капдый километр штреков после прохода лавы расходуется до 70 т металла, до 400 и3 леса. Трудозатраты достигают 2,Ь-3,0 тыс.человеко-дней на 1 км выработки. Для шахт - это ежедневное отвлечение до №-1Ъ% подземных рабочих.
Только за последние 5 лет (І9УІ-95г,р.) общая протяженность перекрепленных выработок на шахтах производственных объединений (ПО) Артемуголь и Дзеряинскуголь составила 6Ь,9 км, т.е. в среднем за год 13,4 км.работы по перекреплению выработок елояны, практически на 100$ являются ручными и очень опасными. В первую очерздь это относится к операции извлечения отдельных деформированных элементов крепи, затем к выпуску разрушенной породы, особенно находящейся над проектным контуром выработки, и, наконец, к возведения новой крепи и заполнению за нею пустот.
Не менее опасно передвижение трудящихся по подготовительным выработкам, оборудованным, как правило, рельсовым транспортом» Размеры в них зазоров, ширина проходов и высота выработок нередко но соответствуют Правилам безопасности, чем, в первую очередь и обусловливается опасность передвинения.
На шахтах ПО /ізержинскуголь в 1990-9зг.г, число травмированных на протяжении выработок составило ЗІЬУ їв среднем t>3d человека еяегондно), смертельно травмированных 27. На пахтах По Артем-уголь 'за этот ке период соответственно 5У7о (в среднем 99b), смертельно травмированных 30.
Иысокин уровень травматизма, значительная протяженность выработок, ежегодно перекрепляемых на шахтах ЦРД, отрицательно влияющих на технико-экономические показатели и организацию работы добкч-ных участков сзхт, доказывают как неудовлетворительный уровень
соответствия современных научно-технических решений требованиям производства, так и высокую актуальность выбранной темы диссертации.
Цель работы.. Обосновать параметры способа сохранения усшойчи-восги откаточных штреков крутых пластов, основанные на учете реальности деформаций обратной ползучести, состоящего в образовании компенсационных углублений при проведении выработок.
Идея работы заключается в использовании для сохранения устойчивости выработок склонности осадочного горного массива к деформациям обратной ползучести при разгрузке для изменения их направления за счет проведения компенсационных углублений.
Методы исследований. В диссертации используется комплексный метод, включающий наряду с аналитическими исследованиями рассмотрение опыта применения предложенных ранее способов охраны подготовительных выработок; экспериментальные работы,выполненные в шахтных и лабораторных условиях; оценку их результатов, основанную на использовании фундаментальных положений теории вероятностей и сопоставлении с данными практики, не допускающих расхождений, превы-цшхцих 20% „
Основные_научные положения,„вшосимые^на зан}итуА и их_новизна:
~ способность к деформациям обратной ползучести при разгрузке у пород разной прочности, представленных различными диалогическими разностями, неодинакова и возрастает в горно- геологических условиях шахт Донбасса от песчаников к глинистым сланцам. Именно иьа определяет устойчивость откаточных штреков крутых пластов и направление деформации их контура, а не напряженность массива;
- впервые экспериментально в шахтных условиях установлено
уменьшение деформирования откаточных штреков крутых пластов, со
держащих предварительно образованные компенсационные углубления,
в зоне влияния движущейся лавы, подтверждают/е реальность изменения направления деформирования пород в подготовительную выработку;
- експериментально в лабораторных условиях доказано, что эк-
еивалетные материалы обладают способностью re только неупруго де
формироваться при напряжениях одноосного сжатия меньших предель
ных, но и' склонностью к деформациям обратной ползучести при раа-
грузке, что позволяет моделировать временной процесс потери устой
чивости подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ;
- деформирование контура осадочного горного массива, умещаю
щего откаточные штреки крутих пластов, зависит как от склонности
к деформациям обратной ползучести пород, непосредственно вмещающих выработку, так и залегающих на расстояниях от нее до полутора наибольших размеров их проектного поперечного сечения.
Обоснованііость_и_достове]}ность_научних_положенийі выводов
и екомендации_работы доказывают:
совпадение результатов изучения природы деформирования породного массива при разгрузке с классическими положениями о суга-ностн деформаций обратной ползучести;
удовлетворительная сходимость результатов аналитических исследований и шахтных инструментальных измерений смещений контура обкаточного штрека, ке превышающая 20%;
положительные результаты - сохранение устойчивости откаточного штрека, при проведении которого проводились компенсационные углубления, на весь срок их использования.
Научное эначение_работы заключается в том,что впервые для сохранения в рабочем состоянии откаточных штреков крутых пластов предложено принципиально новое решение, основанное на представлении о том, что осадочный углепородный массив, вмещающий подготовительные выработки, деформируется в зависимости от того, какие породы находятся на их контуре и на расстоянии от него, составляющем не менее полутора максимальных размеров поперечного сечения выработки.
Основано решение на представлении о том,что причиной деформаций контура выработки, а,следовательно, и крепи являютсл деформации обратной ползучести, возникающие и происходящие после разгрузки участка массива, примыкающего к выработке.
Основной, выдвинутый и доказываемый в данной работе принцип их создания, останется справедливым для различны:: горно-геологических условий: образование компенсационных углублений, имеющих ілз-меры и .ориентировку максимально способствующих деформированию осадочного массива в направлении углублений, а не контура выработки, в которой они проводятся.
Практическое значение_работы состоит в обосновании параметров
способа или одного из вариантов способа сохранения в рабочем состо
янии откаточных штреков крутых пластов в зоне ялияния очметнкх ра
бот.
4 еалиэация_резу_льтатов_работы заключается:
в успешном применении способа сохранения устойчивости откаточного штрека протяженностью 205 и пласта ІС* Мачеха на вахте "Южная" UU Дзержинскуголь в зоне влияния очистных работ;
в решении НЮ НО Дзержинскуголь о применении способа на шахтах объединения ( 111);
в применении способа на шахтах им.Дзержинского (участок ?5, Каменка Kt - восток гор.1и20 м) и "Северная" (участок 65, Пугачеву ij ~ восток гор.1160 м ) в эонах влияния очистных работ.
Ап]эобацид аботых Основные положения и отдельные результаты исследования докладывались и обсуждались на научно-технических советах производственных объединений Дзержинскуголь и Артемуголь,уче них советах ДонНИМ, ДонічУ.
Цубликациид Основные результаты исследования опубликованы в сдной брошюре и трах статьях.
Объем и стцукту_ра цаботьь Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Она содержит 102 страницы, в числе которых 7У машинописного текста, 23 риоунка, 4 таблицы, список .литературу из 73 наименований и одного прилокения на 2 страницах.
иСНиЬШй СидЫ^ДАЛИ^ f АШШ Многочисленные научно-исследовательские работы, мойра в л em-ио на сохранение рабочего состояния подготовительных выработок, укруп-ненно по состоянию к началу девяностых годов могут быть раздолен» на две группы. Сущность исследований обеих групп заключается в изучении формирования и проявления горного давлення при и после пропе-дения выработок.ини выполняется :сак для определения нагрузок на крепь, которые являются научной основой создания различних ее конструкций, так и для разработки способов повышения устойчивости протяженных выработок за счет укрепления пли разгрузки вмесаюяего породного массива,,
Публикации, относяаиеся к этим вопросам и выполненные о начала шестидесятых годов, принадлежат И.И. Наклапо.ву,А.А.Борисову, Н.С.Булычеву, ЬЛ'.Глуико, Е.Б.Друнко, Ю.З.Заславскому, М.П.ЗСор-пшку, Б.А.Картозия, К.В.Копгелеву, М.А.Комиссарову, А.Н.Максшюву, В.ЬоНазішко, А.0.Новикову, Ю.АЛІетронко, И.АЛ'урчашшозу, И.Л.Черняку, У» Якоби и ду„
При увеличении глубшш разработки после ЬСУ-бОО н ретггсая роль формирования горного давления' отдается напрятанному состоянии породного массива.
Рлиболее чассо применяемая на пахтах ЦРД арочная трелзвенизя податливая крепь дако при значительной кесуше/і способности,полученной расчетными методами, не позволяет обеспечить безремонтное под-деигагею подготовительных выработок на протяжении всего периода" эксплуатации.
Напрашивался вывод, что только за счет крепи добиться надег-ного поддержания выработок в течение всего срока слуабы невозможно. Необходимо применение дополнительных мероприятий для сохранения их устойчивости»
Выбору таких способов охрани горных выработок било уделано . значительное внимание.
Предложено и испытано значительное количоотзо локальных способов разгрузки массива, Емеаишдого выработку, от покоенных напряжений.
В цэлсм они херактеризуются сравнительно небольшой ірудоем-костью, выполняются непосредственно з проходческом эабоо ИЛИ О HS-большим отставанием (3-5 м) от него, не тробуют дополнительном оборудования. Но на шахтах ЦРД в настоящее время (девяноста raw'
их не ЩІИМОНЯЮТ.
Представление о том,что устойчивость выработки определяется про'-чостными, деформационными, б том числе реологическими свойствами пород, вмещающих выработку, полностью соответствовало механике сплошных сред.Именно с этих позиций решались вопросы конструкций крепи и материалов для них, создания способов локальной разгрузки. -Но это, можно сказать, с одной стороны. С другой стороны,-основное (господствующее) представление о природе деформирования и разрушения горного массива, вмещающего выработку, удовлетворительно не объясняло некоторые случаи разрушения или сохранения целостности выработок.В частности, это относилось к изменению устойчивости одиночных выработок после перекрепления, на основании которого проф., д.т.н. Кошелевыы К.В. был предложен способ охраны выработок, получивший название двойной проходки.
С классических позиций механики горных пород такие результаты было трудно объяснить, так как физико-механические свойства пород, форма выработок, определяющая вид и концентрацию напряжений; глубина разработки, формирующая исходную напряженность породного массива, оставались неизменными.
іЗ конце шестидесятых годов МакНШ, выполняя исследование механизма выбросов песчаников и газа, приходит к выводу о том, что выброс происходит не из-за повышенных наполнении, а из-за создания самой выработкой условий, в которых при выемке пород имеют место деформации упругого восстановления, упругого последействия и обратной ползучести, по природе своей являющихся деформациями растя-аения. Они - причина выбросов в выбросоопасных зонах и причина разрушения выработок, пройденных в породах, склонных к деформациям обратной ползучести.
Геальность проявлений деформаций обратно!! ползучести в осадочном массиве, приводящих к ^зрушенню полевых выработок,наиболее очевидно доказал ,лшт ведения горных ^абот на шахте им.Окочинскогэ ho данецкуголь, на которой в ІУУ2 г. разгрузочной 6-й западной лавой пласта Смоляниновский были надработаны западные полевые штреки № 1 и $ 2, при проведении которых в 1971-1973 г.г. происходили DUdpocvi породы и газа. Через примерно 1,0-1,5 мес. после завершения наработки деформации в штреке » 2 не превышали нескольких милли-м гров, Еггрек D I на участке длиной примерно 100 м приведен в нерабочие состояла за счет деформаций пучения.
Причиной деформирования песчаников, вмещающих штрек № I,явилась разгрузка глинистых сланцев, залегавших от его подошвы на расстоянии б,Ь м. lttn расстоянии до этого же глинистого сланца 14,1 м от подошвы штрека № 2 деформирование практически не имело места.
.С позиций изложенного цель работы была сформулирована как обоснование параметров способа сохранения устойчивости откаточных штреков крутых пластов , основанных на учете реальности деформаций об -ратной ползуче сти.
Основными задачами работы, обеспечивавшими достижение ее цели, являются следующие.
Практики давно обратили внимание на то,что при разработке угольных пластов (как крутых, так и пологих) интенсивное деформирование какого-то определенного участка подгоювительных выработок происходит еще при приближении к нему лавы. Этот процесс в течение многих лет объяснялся наличием впереди двияушейся лавы области концентрами напряжений. И хотя такому объяснению природы деформирования не соответствовало то, что еше более интенсивно деформировались подготовительные выработки уже и после прохода лавы, т.о. при практическом отсутствии напряжений, оно оставалось основном. Первая задача поэтому определяется как исследование природы процесса деформирования контура откаточного штрека при прі Ііихеиии к нему лавы, позволяющее оценить минимально необходимое расстояние от лавы до участка подготовительной выработки, на котором следует создавать углубления на стадии ее проведения или через некоторое время после него.
Разрушение песчаников подошвы штрека, вызванное деформациями- обратной ползучести глинистого сланца, как уже говорилось, имело кесто при надработко, когда расстояние от подошвы до сланца было 6,5 м, ко при расстоянии до этого сланца 14,1 м деформации не превзошли 0,3-0,4 м, что обусловливает постановку второй задачи . как изучение зависимости деформирования контура откаточного штрека от расстояния до него слоев пород, склонных я деформациям обратной ползучеоти.
Реальность и природа деформаций обратной ползу^оти требупг.
дополнительных исследований, которче планирувтся как третья зада
ча. ; , ,' ' 7
'** і
Идея ДонЛУ о проведении компенсационной выработки в сланцах пахты им.Скочинского для изменения направленности деформаций об-
ратной ползучести и сохранения за счет этого от разрушений полевого штрека кажется заслуживавшей развития. Оно состоит в том,что если выработка проведена в породах, склонных к деформациям обратной ползучести при разгрузке, то изменить их направленность можно за счет образования компенсационных углублений различных размеров и прост -ранствеиной ориентировки еше на этапа проведения откаточного штрека Таким образом, четвертая задача состоит как в разработка принципиал ной схемы создания компенсационных углублений, так и в испытании е частных решений, относящихся к размерам и пространственной ориентировке углублений.
Моделирование метрдов эквивалентных материалов, разработанное проф. І'.Н.Кузнецовым, широко используется в течение почти 00 лет при решении различных задач механики горных пород. Новое представление о разруиении осадочного массива при разгрузке требует, по крайней мере, на первом этапе экспериментального изучения склон -нооти эквивалентных материалов к деформациям обратной ползучести, пятая задача поэтому состоит в изучении склонности материалов, зкві валетных глинистому сланцу, к деформациям ползучести как при постоянной нагрузке, так и к деформациям обратной ползучести при разгру: ке.
/з многолетнего личного опыта и опыта работы шахт ЦҐД следует что ухудшение состояния определенного участка откаточных итреков-интенсивное деформирование их крепи начинается тогда, когда рассто яние от него до лавы уменьшается примерно до 10-20 м„ Сразу Ее пос ле перехода лавой погрузочных люков или отхода ее от них на 10-15м состояние этих участков штрека во многих случаях становится ава -рийныи.
Уникальные эксперимйгальные работы, которые помогут решить первую задачу исследования, были выполнены Н.Л.Зайцевым и М.Н.Рапс портом еще в пятидесятые годы на гор.500 м шах'.'ы им.К.Маркса пи 0^ даоникидзеуголь (пласты Uaayp и Газовый).
Из результатов их измерений следует, чїг в первый период времени 12V-42 суток) впереди лавы пласта Мазур скорость газовыделот из скважин закономерно снижалась.
По мере приближения очистного забоя к контрольным скважинам < нврухиваотоя резкий рост газовыделения, в среднем составляющий щ мерно два порядка. Начало заметного роста газовыделения отмечено ,
всех трех скважин на расстоянии от лавы, возрастающем снизу вверх от 15,4 м до 20 м.
На пласте Газовый получены принципиально такие г.е результаты: на первом этапе уменьшение газовкделення, а затем его увеличение, но при меньшем расстоянии до лавы (7-IU и) и менее интенсивное.
Из анализа выполненных ранее измерений в работе делается два Еывода.
Первый: решая задачу определения участка, начиная с которого следует применять способ сохранения устойчивости ятрека, могло утверждать, что для различных условий оно изменяется в пределах 7...25м и поэтогду вполнз может быть с запасом определено как не менее 30-40м.
Второй: о соответствии с исследованиями, выполненными ранее, в том числе в шестидесятые - восьмидесятые годы, причиной разрушения является зона опорного давления впереди движущейся лавы. Но в соответствии с результатами,полученными в девяностые годы, они могут трактоваться принципиально иначе. Из них очевидно, что в зоно повипешшх напряжений впереди двикушейсл лапы деформации угольного пласта незначительны, а скорость газовыделенил закономерно уменьп -ется во времени так аз , как и при отсутствии влияния очистных работ. И тольпо при уменьшении расстояния до лавы, состаиллетом 10-20 к, скорость газовыделеі к я резко возрастает, но происходит это не из-зга разруезний, обуслозлешшх ростем напряженности (сип уяо были, но приводили к снижения газовыделеиил), а из-за эффекта ^азгрузкн пласта.
Насэ ціедзташіениз о природо процессов, сбусловивпих рост газовыделенил, подтвердили но виз результаты, получокнкз ДскПУ на шахто пм.Скочпнскогз при надработке 7-й зосточноа лавой восточного полового птрст, апторы которых установил!!, что процесс этот связан с разгрузкой я проявлением з связи с этим временных' деформаций обратной ползучести. Именно они обусловили увеличение проницаемости угольно-породного осадочного массива и рост скорости газовыделенил.
При исследовании природы деформации обратной ползучести в забое откаточного штрека пласта К*}' Нзчеха-зяпад гор.360 м на сахто "Шная" ПО Дзеггшнскуголь в сторону почвы пласта, представленной глинистым сланцем,были пробурены дьв карповые скваотни ДЛИНОЙ по он. Из керкогсго материала изготовлялись образцы - цилиндры .ьиамегром 30мм и длиной 41-7-.
Часть из изготовленных образцов (8) через 4-7 суток после выбури
вания кернов прозвучивалась на установке ^Нб-IU для изыерэния ско
ростей прохождения ультразвуковых волн и изменения их величин во
времени, по остальным пята измерялся индикаторами часового типа
(точность отсчета и.ииі мм) рост во времени деформации обратной
ползучести. _
Зависимость среднего относительного удлинения образцов С от
времени Ь описывается прямолинейной (при коэффициенте вариации
- 0,У6) зависимостью: _
где -Z)v/4> - относительное удлинение образца;
- время, прошедшее после выбуривания кернов, &...Ь2 сут
Ирозвучивание, производившееся в точение 10Ь сут., показало, что средняя скорость прохождения продольной волны на частоте ІБикГ, снизилась о 3,52 IU3 до 1,9о 1U3 м/с, т.о. в 1,2 раза, (іпедова -тельно, образцы увеличились в объеме, глинистый сланец как бы разуплотнился. Полученное уменьшение скорости проховдонип продольной ультразвуковой волны вполне подтверждает физическую сущность дефор маций обратной ползучести как разуплотнение.
Наряду с условиями,в которых глинистые сланцы находятся на -посредственно в штреке, есть горно-геологичоокио условия, в которых глинистые сланцы находятся за предельна проокткэго (поперечного) сечания выработки. Ыоеот оказаться, что использование благо-причтных условий расположения выработок в песчаниках, кап покаоал опыт вахты им.икочинокого, но будет еффоктиишк, поэтому допустимо безопасное расстояние до глинистого сланца долено уточняться.
Сотрудники ДрнПУ, прогнозируя устойчивость восточного полового строка # 2 гаахты им. Сочинского, приманили зкспсрішантально-аналитическик метод, который заключался в расчато уволичонля пучения из-за уменьсания длины балки, т.о. ояол песчаника сысо глинис-того сланца. Ныл сделан вывод о том,что при уменьшении длины разгрузочной 7-а восточной лаЕы о 200 до 7и ц деформации пучония по-доаву crpesa Р 2 на превзойдут U,b-0,6 м.Позаз штрек был надработа дефолиации пучения но превысили 0,4м.
їсдао радкоо совпадение прогнозных величин о действительными псгвелдао испаг зоєать 'в работе тот ка. эколериментально-йналитичва
метод для оценки минимальной толщины балки, в частном случае представленной песчаником, при которой откаточный штрек не будет приводиться в нерабочее состояние. Сделан вывод о том,что сохранение выработки возможно при толщине слоя пеачаника ниже подошвы (кровли, стенки) штрека примерно 9-IU м, что соответствует полутора максимальным размерам поперечного сечения полового штрека. Следовательно, если при надработка откаточного штрека, в том число вследствие приближения и удаления очистных работ от определенного его участка,ояа-ватсяо что на таком или большем расстоянии от контура штрека залегает глинистый сланец, то деформации обратной ползучести не смогут парусіть устойчивость выработки, пройденной в песчаника.
Моделирование методом эквивалентных материалов используется при изучении характера деформирования и разрусения пород, вметающих подготовительные выработки.
Подготовка материала, эквивалентного глинистому сланцу ша-хты "Югная", и изготовление из ного образцов строго соответствовали методика ВНИМИ. Деформации ползучеоти измерялись при одноосном скатнії, когда напрязепия составляли от предельного 0,6...0,9.
Испытания прекратились после того, как в течение но менее чем двух суток увеличение деформаций не регистрировалось.
Затем образец разгружался, измерялись как деформации упругого Еосотаноллешш, упругого последействия, таї: и обратной ползучеоти. Результаты чзмзрений докапали склонность материалов, зквивалентныз глинистому сланцу, как к деформациям ползучести при постоянной нагрузке, так п обратной ползучести при разгрузке.
Ути свойства аналогичны свойствам многих осадочных пород, что позволяет качественно по-новому проводить моделирование проявлений горного давлэния на эквивалентных материалах.
Вопрос отот заслуживает самостоятельного изучения.
Деформирование крепи откаточных штреков на небольиом расстоя
нии от забоя штрэка '.lO-ZUu) не является практически значительным,
дана если штрек проводится сметанным забоем, а вмешаваио плаої по
роды представлош углмсто-песчано-глинистыми разностями. Но ко вре-
мзни,приближения лавы к конкретному участку штрэка деформирование
кропи интзисифицируеюя, ' ' -, '
Сущность научных основ способа, как об этом уже говорилось, состоит d том,что предотвратить деформации обратной ползучести невозможно, но изменить их направление вполне реально. Для достижения эффекта в работе было предложено при проведении откаточного штрека в породах почвы (кровли) пласта образовывать ниши и траншеи, наз- V {ые компенсационными. Смысл образования двух представленных разновидностей углублений заключается в том,что при их наличии глинистый сланец будет деформироваться не только в сторону пройденной выработки, но и в сторону образованных углублений. Разрушенная порода из компенсационной траншеи не убирается, неполностью она убирается и из компенсационных ниш, которые практически не крепятся. Ііри остающемся неизменным общем запасе энергии неупругого деформирования глинистого сланца теперь только часть ого будет расходоваться на деформироаание крепи. Особенно значительное деформирование пород со стороны подошвы откаточного штрека пласта Мачеха н правой, если смотреть на забой, стенки выработки, нередко приводящих даже к опрокидыванию вагонов, обусловило предложение "наклонить" подошву ниши на 20 по отношению к подошве штрека.
При обосновании параметров способа было высказано предполоаз-ние, что объем компенсационных ниш и траншеи должен соответствовать или несколько превосходить объем пород почвы пласта,разрушенных к моменту первого перекрепления выработки. Уто предполокеше и обусловило выбор параметров траншеи, ниа и расстояний между нишами равным 3 м при сохранении расстояния мевду кропью, принятом ранее равным 1м. Не исключался вариант увеличения расстояния ыоаду крепью до 1,25-1,50 м.
После отработки на гор. 4Уи и Ь20 м запасов пласта Иачеха-за-пад в ІУУ2 и ІУУЗг.г. продолжалась отработка запасов отого плаота на гор.Зоим. Через некотороо время после остановки лавы у того г.з дизъюнктивного геологического нарушения, у которого были остановлены \: лавы двух нижележащих горизонтов, принято решение об отработке запасов пласта за зоной геологического нарушения. В соответствии о этим решением пройдены откаточный и вентиляционный штреки,разрезной гезенк. Ко времени сдачи лавы в эксплуатацию и до начала про-шшленкых испытаний способа откаточный штрек был дважды перекрап-лен. Промышленный эксперимент заключался в иледуюшем.
В забое откаточного штрека, проходившегося буровзрывным способом, образовывалась с помощью оуровзрывных комле; сацмонная траншея шириной 1,Й и глубиной 1,2м. Взрывные работы для ее создания
ІЗ производились одновременно о выполнением взрывных работ, предусмотренных паспортом на проведение откаточного штрека.
В процессе проведения промышленного эксперимента производились измерения смешений на замерных станциях контурных реперов, которые были установлены на контрольном (С.І) и акопериментальном (G2.C3, С4, С5) участках штрека. Замерные станции на них оборудовалисьшпо мере проведения выработки и представляли собой металлические стержни длиной 0,3 м, укрепленные в шпурах диаметром 43 ым, пробуренных по контуру выработки. Измерения конвергенции пород кровли и почвы пласта примерно перпендикулярно наслоению (Jr ), горизонтальных смещений пород станок выработки ( В ), вертикальных смешений пород подоивы и кровли штрека I ft и // ) производились в течение 240 суток (период времени от 1Я.03.У5 по .).
Первые замеры осуществлялись в момент оборудования замерных станций, зате:* с интервалом 7-Ю суток в первый месяц наблюдений, Iu-Ib суток - во второй и I раз в месяц - в последующие периоды времени. Замеры привязывались к подвиганий лавы, .
Результаты измерений, получению при проведении 20э м откаточного штрека, позволяют констатировать следующее,
К началу измерений замерная станция СІ находилась от двиаушейся лавы на расстоянии 33м, замерная станция 02 (экспериментальный учао-ток) - на расстоянии Ьэ м. лава начинала двигаться от разрезного гезенка в первый месяц наблюдений со скоростью 6 мУмео, во второй -15 м/мзс и ч третий - 3t> м/мео.
И общей сложности компенсационные ниши и траншея образовывались при проведении 20э м откаточного штрека, который на этом протяжении не перекреплялся ни разу. На почти семимесячный период времени была образована Ь1 компенсационная ниша. Запасы пласта Мачеха-запад отработаны до технической границы пахты ."Южная" - крупного- геологи -ческого нарушения.
Уменьшение конвергенции пород кровли-почвы пласта при наличии компенсационных выемок превысило 2,0 уаза.
Вполне положительные результаты, полученные при проведении промышленного эксперимента на шахте "Шная", привели к тому, что решением .технического совета UU Дзержинскуголь было рекомендовано при -монить способ на всех вахтах объединения в наиболее неблагополучных по устойчивости выработках- пока .по одной выработка каждой шахты(Ш).
14 в настоящее время способ применяют на двух шахтах:
им.Дзержинского, откаточный штрек пласта KtКаиенка-вооток гор.Ц)2бм, учаоток У5;
"Северная" откаточный штрек пласта с^ Дугачевка- запад гор. іIMJm, участок 6Ь.
Анализ состояния вопроса сохранения устойчивости подготовительных выработок на весь срок их использования, выполненный по еодер-нанию научно-технических публикаций, приводит к вполне положительному заключению о том,что хоть вопрос и очень сложен, но положительных решений (способов, приемов, технологических и технических операций, рекомендаций) не так ух и мало.
Однако рассмотрение опыта применения технических решений для сохранения устойчивости откаточных штреков крутых пластов в зоне влияния очистных работ приводит к выводу о том,что они, к сожалению, не удовлетворяют требованиям производства. Ьыло высказано предположение, что основной причиной современного состояния решения проблемы сохранения устойчивости выработок, в частности откаточных штреков, является недостаточная изученность природы процессов, обусловливающих деформирование крепи в зоне влияния очистных работ.
Исследование природы деформирования откаточных штреков в зоне влияния очистных работ убеядало в том,что по своей сущности оно аналогично деформированию пород, имеющему место после отработки защитных пластов (подработки, надработки), причиной которого является не рост напряжений, а разгрузка. Оно позволило впервые сделать следующие выводы.
I.Природа интенсификации деформирования крепи откаточного штрека при приб.-икении, а также по мера удаления лавы м природа роста газовыделення из скваиин едина и заключается в разгрузке угольного пласта и вмещающих его пород, приводящей к росту проницаемости массива, обусловленного деформациями .упругого восстановления, упругого последействия и обратной ползучести.
2.Уменьшение скорости прохождения- продольных ультразвуковых волн через образцы глинистого сланца, измерявшееся в течение почти четырех месяцав, подтверждает, что природа деформаций обратной ползучести заключается в разуплотнении породы.
У.Интенсификации деформацій кропи откаточных штреков .происходит при приближении лавы на расстояние 10...20м. Следовательно, на-учнообоснованные технические решения, выполняемые в откаточных штреках и заключающиеся в образовании различных углублений во вмещающих породах, должны производиться на расстоянии от лавы не менее Зи-чим,
4.Для выработок, проводимых в прочных породах (песчаниках), в зонах влияния очистных работ опасность снижения их устойчивости мокет быть реальной, если от контура выработки глинистый сланец находится на расстоянии монее полутора наибольших размеров поперечного сечения шт—река.
экспериментально установлено, что материалы, эквивалентные ..іі.іиістому сланцу, способны деформироваться неупруго как при постоянных нагрузках (одноосное скатив), составляющих и,Ь.„.и,У предельных, так и после разгрузки образцов - деформации обратной ползучести.
Такие результаты приводят к аыводу о возможности принципиально' по-новому моделировать проявления горного давления в выработках, находящихся в зоне влияния очистных работ.Вопрос заслуживает самостоятельного изучения.
Ь.ибобщонный вывод, основанный на содержании всех изложенных положений, состоит в том,что предотвратить деформации обратной ползучести глинистых сланцев невозможно, но изменение их направления вполне реально. Для достижения этого эффекта предложено при проведении откаточных штреков в породах почвы (кровли) пластов, представленных малопрочными глинистыми, углисто-глинистыми, посчано-глинис-тыми разностями, образовывать компенсационные ниши и траншеи, предназначение которых заключается в уменьшении величины деформаций обратной ползучести в сторону пройденной выработки, вделан вывод о том, что параметры ниш и траншей с учетом их размеров и расстояния между нишами необходимо рассчитывать из предпосылки, что их объем должен составлять не менее 41$ уменьшения площади поперечного сечения штрека. Оти параметры не следует рассматривать как неизменные, ибо ниши могут углубляться, расширяться после перехода их лавами, если деформирование крепи при прибликении лавы будот угроаао-шим, т.е. вызывающим опасения в необходимости перекрепления откаточного штрека.
Промышленные испытания способа на шахте "Шная" за семимесячный период времени завершились вполне благополучно: конвергенция пород кровли -почвы пласта уменьшилась не менее чем в 2,5 раза и исключила необходимость перекрепления откатсного штрека.
Цологмтельные результаты промышленных испытаний способа сохранения устойчивости откаточного штрека, полученные на шахтэ "Ш-ная", позволили приманить его еще на двух шахтах ПО Дзервшнскуголь; им.Дзержинского (откаточный штрек плаота Кц, Шшанка-восток гор. 102см, участок Уо) и "Северная" (откаточный штрек плаота {.^ < Иуга-чевка-запад гоу.ІІби м, участок bt>).
