Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в ЦРД только в 15% очистных забоев применяются механизированные крепи и щитовые агрегаты. Подавляющее большинство пластов отрабатывается комбайновыми и молотковыми лавами с индивидуальной нрепью. Анализ работы указанных очистных забоев показал, что традиционно применяемые паспорта крепления не отвечают усложнившийся горно-геологическим условиям. С увеличением глубины разработки разно снизилась устойчивость непосредственной кровли, возросли параметры и интенсивность отжима угля, что осложнило ведение горных работ и привело и росту аварийных ситуаций в лавах. Вэномендации, основанные на повышении удельного сопротивления призабойной крепи (плотности крепления), на дали положительного технического аффекта и, как правило, способствовали резкому увеличению трудоемкости и расходу весьма дефицитного крепежного материала. Низкая эффективность применяемых технических решений связана, в первую очередь, с недостаточной изученностью геомеханичесиих процессов, протекающих в горном массиве в окрестности лавы, особенно в призабойной части пласта и породах непосредственной кровли. В связи с этим, изыскание и обоснование технических решений, направленных на повышение устойчивости кровли в призабойной пространстве лав с индивидуальной нрепью,является актуальной научно-технической задачей, решению которой и посвящена настоящая работа.
Диссертация является составной частью исследований, начатых в I98«v году ВНИМИ с участием автора по темам:
-
0239СШ000 - "Разработка единых отраслевых уназаний по управлению горным давлением в очистных забоях угольных шахт" (й госрегистрации 0I87000II03);
-
0102001000 - "Разработка наталога типовых условий зксіь-луатации механизированных комплексов на пологонаклонных (до 35) пластах, применение комплексной механизации и других технологий на пластах крутого падения (более 35)" (Й госрагистрации 0I8900I06I0).
Цель работы - повышение эффективности и безопасности ведения очистных работ при выемке тонких крутых угольных пластов лавами по простиранию с индивидуальными крепями.
Идэя работы заключается в использовании активных способов управления напряженно-деформированным состоянием иассива индивидуальной крепью для повышения устойчивости непосредственной кровли в зоне отжима угля.
Задачи исследований:
-
исследовать и установить законоиерности формирования напряженно-деформированного состояния призабойной области пласта и непосредственной кровли в зависимости от состава, структуры, физико-механических свойств и влияния очистных работ;
-
установить законоиерности влияния на напряженно-деформированное состояние призабойной области угольного иассива и пород непосредственной кровли параметров механической характеристики индивидуальных крепей и паспортов крепления;
-
разработать иетодину выбора и расчета параметров паспортов крепления индивидуальными крепями в лавах на пластах с неустойчивыми кровлями.
Методика исследований включала в себя анализ геологических и горно-технических условий залегания шахюпластов в зависимости ог глубины ведения горных работ, анализ и обобщение опыта управления кровлей в лавах с механизированной и индивидуальной крепью, шахтные и лабораторные исследования напряженно-деформированного состояния призабойной зоны угольного пласта и непосредственной кровли с последующей статистической и математической обработкой полученных результатов для установления взаимозависимостей и закономерностей.
Научные положения, выносимые на защиту:
1) в зоне опорного давления в результате действия напряже-
*ний, величина которых превышает прочность угольного пласта, про
исходит разрушение краевой части забоя, протяженностью по прос
тиранию равной, примерно, двум мощностям вынимаемого пласта;
-
над зоной отжима угля непосредственная кровля на высоту до двух мощностей вынимаемого пласта приходит в неустойчивое состояние;
-
сопротивление крепи необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы обеспечивалось устойчивое состояние призабойного пролета непосредственной кровли с учетом ширины зоны отжима угля.
Научная новизна работы заключается:
-
в установлении функциональной связи между шириной зоны отжима угля, мощностью пласта и прочностью угля; . .
-
в выявлении связи параметров разрушения толщи кровли над зоной отжима угля от мощности и прочности угольного пласта;
-
в установлении взаимосвязи мэкду сопротивлением призабойной крепи, шириной зоны отжима и мощностью разрушающихся пород кровли над этой зоной.
Личный вклад автора:
-
разработана комплексная методика и программа шахтных и лабораторных исследований применительно к специфике решаемых задач;
-
установлены закономерности формирования дазинтеграцион-ных процессов в призабойной области угольного пласта и непосредственной нровли;
-
разработана методика расчета паспортов крепления лав с неустойчивыми кровлями.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом шахтных инструментальных наблюдений на 4-х шахтопласгах (более 5000 замеров), математическим моделированием 200 фактических паспортов крепления лав и опытно-проыышленной проверкой рекомендуемых паспортов нрэпления на пахтах ПО "Орджоникидзэуголь" и "Артемуголь".
Научная значимость работы заключается:
-
установлены закономерности формирования дезинтеграцион-чых процессов, в призабойной части угольного пласта и непосредственной кровли на больших глубинах при отработке тонких крутых їласгов лавами по простиранию с индивидуальной крепью;
-
разработана методика определения ширины зоны отнима угля з зависимости от его прочности и мощности вынимаемого пласта;
-
разработана методика выбора типа и расчета параметров іризабойной крепи в зависимости от дезйнгеграционных процессов в (раевой части лавы и непосредственной нровли.
Практическая ценность работы заключается в следующем: I) разработана методика прогноза устойчивости непосредст-
іенной кровли при отработке тонких крутых пластов Донбасса лава-
іи по простиранию с индивидуальной крепью;
2) разработана неходика выбора рациональных паспортов крепления при отработке пластов с неустойчивой кровлей лавами по простирании с применением индивидуальной крепи.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались ва сеиции горного давления Ученого совета ВНИЫИ (1984-1988 г.г.), НТС горного давления и горных ударов ВНШИ (1986-1992 г.г.), на технических совещаниях ПО "Артемуголь", ПО "Орджоникидаеуголь" (1984-1992 г.г.), ИГД ші.А.А.Сночинсного, ДонУГИ (1984-1989г.г.),
По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и обьем работы. Диссертационная работа содержит ьб стр. тенета, 30 рис., 2-е таблицы. Она состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из 61 наименования и 2«чс приложений.
