Введение к работе
Актуальность работы. Для современного состояния угольной промышленности Украины характерны низкие технико-экономические показатели. Среди многих причин этого особое место занимает застой в разработке и использовании новых технологий горных работ на шахтах.
В полной мере это относится к технологии очистных работ. В последние годы наблюдается монотонное уменьшение нагрузки на лавы. За последние пять лет суточная нагрузка на комплексно-механизироваи-ныэ лавы уменьшилась с 460 до ЗУЭ т; При углублении шахт усиливается зависимость этих показателей от правильности выбора технологии управления горным давлением. Несмотря на резко изменяющиеся с глубине Л условия добычи угля, способы и средство управления кровлей а лавах не изменяются. Из всего разнообразия условий практически единственным способом управления кровлей d очистных забоях остается полное обрушение пород в выработанном пространстве. Практика эксплуатации лав показывает, что тотальное применение этого способа становится негативным фактором. При определенных очетаниях параметров кровли и пласта угля, особенно с углублением работ, затрудняется эффективное использование высокопроизводительного и дорогостоящего очистного оборудования вследствие вывалов пород в призабойном пространстве и посадках крепи на "жестко".
Вместе с тем представ яется проблематичным и расширение об"аыа применения полной закладки выработанного пространства из-оа дороговизны и технической сложности этого способа.
3 связи с вышеизложенным для угольной промышленности все большую острогу и актуальность приобретает задача разработки тачих технологий управления горным давлением в очистных забоях, которые были бы лишены недостатков способа управления кровлей полным обрушением пород и не были бы столь затратны, как полная закладка выработанного пространства.
Связь темы диссертации с планом основных работ университета.
Одним из основных научных направлений Донецкого государственного технического университета является разработка новых технологий очистных работ. Диссертация выполнена в рамках этого направления /номера регистрации тем 01880022976, AOI000693P, Ш0І000692Р/. В проведенных исследованиях автор принимал участие в качестве ответственного исполнителя.
Целью работы являются обоснования параметров управления горным давлением частичной закладкой выработанного пространства в лавах пологих пластов для повышения эффективности их обработки.
Идея работы заключается в использовании зависимости геомеханических процессов в массиве при выемке угля длинными лавами от степени заполнения выработанного пространства закладочным материалом для установления параметров управления кровлей, обеспечивапцих сплощности кровли в призабойном пространстве.
Методы исследований. Обцая методика выполнения диссертационной работы заключается в последовательном решении ее частных задач с использованием методов: рнализа изученности вопросов управления горным давлением в очистных забоях; обобщения опыта применения раэннх технологий управления кровлей; шахтных инструментальных наблюдений за поведением пород в выработанном пространстве; аналитических исследованиях зависимостей напряженного состояния массива от степени заполнения выработанного пространства закладочным материалом! стендовых и шахтных испытаний новых технологических решений по креплению и управлению кровлей; статистической обработки результатов экспериментов.
Основные научные' положения г выносимые на защиту, и их новизна.
-
Впервые установлены зависимооти напряженного состояния пород кровли в околозабойной части массива от степени заполнения выработанного пространства закладочным материалом, позволяющие обосновать параметры технологии управления горным давлением частичной закладкой.
-
Впервые установлена количественная зависимость степени дробления пород непосредственной кровли при обрушении от глубины расположения очистного забоя.
-
Разработаны новые технологические принципы сооружения механическим способом стационарных опорных конструкций в выработанном пространстве из обрученных в нём пород кровли,' позволяющие исключить необходимость доставки закл адочного материала в лаву извне и существенно снижающие затратность частичной закладки.выработанного пространства.
Эти новые научные положения составляют достаточную теери-тическую основу создания элективных вариантов технологии управления горным давлением частичной закладкой выработанного пространства.
Обоснованность ь достоверность научных положений, выводов и рекомендаций доказана: при шахтных инструментальных наблюдениях за смещением вмещающих пород; корректным использованием широко апробированных методов исследований; использованием представительных массивоз информации, полученных при широкомасштабных сахтных наблодениях.
При математической обработке экспериментальных данных дове
рительная вероятность принималась равной 0,9....0,95, а ошибка - не
более 5 10.
Научное значение работы замечается в выявлении влияния глубины разработки на интенсивность геомеханических процессов в око-лозобойной части массива при выемке.пластов угля длинными лавами. Как установлено в диссертации, это влияние проявляется в увеличении степени дискретизации пород непосредственной кровли при увеличении глубины горных работ в условиях управления кровлей полным ее обрушением.
Впервые установленная количественная зависимость напряженного состояния пород кровли d околозабойной части массив от степени заполнения выработанного престранства закладочным материалом существенно расширяет представления о возможностях применения способа управления горным давлением частичной закладкой в лавах пологих пластов.
Практическое значение работы заключается в Обосновании параметров технологии управления кровлей частичной закладкой выработанного пространства, которая обеспечивает более благоприятные условия Функционирования очистного забоя. Предложены принципиально новые технологические принципы сооружения опорных закладочных массивов из породы, обрушившейся в выработанном пространстве и сформированы эффективные варианты их практической реализации. Реализация*выводов и рекоменяааий работы.
При выполнении натурных наблюдений в комплексно-механизированных лавах на шахтах Донбасса реализована разработанная в рамках настоящей диссертации методика проведения комплексных исследований в очистных забоях, которая была утверждена ДонУГИ и ДомГГУ,
Отдельные положения, полученные в работе, вошли в техническое задание на изготовление распорно-шагающей модульной крепи для тонких пологих пластов, согласованное с ДонУІИ и Донгипроуглема-.пем.
Некоторые результаты диссертации используются в учебном процессе в ДонПУ при подготовке горных инженеров.
Апробация работы. Основные результаты работы обсувдались и были.одобрены на: научно-технической конференции ДЛИ по завершенным НИР "/Донецк,1991/, II школе-семинаре молодых ученых "Теория и практика комплексного освоения месторождений полезных ископаемых и обогащения минерального сырья" /Алма-Ата, .1992/, международных научных семинарах ДонГГУ.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 12 научных работ; основное содержание диссертации представлено в б работах. ;
Структура и об'єм работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 20 рисунков, 9 таблиц, список использованной литературы из 89 наименований и приложения. Она изложена на 148 страницах.
, Автор выражает глубокуо благодарность научному руководителю . доктору технических наук, профессору D.B,Бондаренко, сотрудникам горного; факультета ДонПУ и работникам угольных об"единений и шахт за оказанную помощь в проведении исследований.
