Введение к работе
Актуальность работы. Перспективы добычи угля в Донбассе связаны с постоянным увеличением глубины разработки и освоением месторождений, характеризующихся сложными горно-геомоханическими условиями. В э*"их условиях проблема крепления капитальных и основных подготовительных выработок - одна из самых сложных в комплексе вопросов, связанных со строительством и поддержанием шахтного фонда, приобретает особую актуальность.
Практика строительстве и эксплуатации горных выработок глубоких шахт показывает, что несмотря на значительную стоимость и трудоемкость возведения традиционных крепей из металла, бетона и железобетона, а также дополнительные мероприятия по охране выработок, крепи деформируются.. Неудовлетворительное положение с обеспечением устойчивости выработок привело к необходимости поиска ноеых, нетрадиционных способов крепления горных выработок.
Целью работы является обоснование и разработка нового ресурсосберегающего способа крепления горных выработок, основанного на использовании компрессионных свойств разрушенного породного массива и несущей способности тампонажного слоя, работающего в комбинации с металлической арочной крепью.
Идея работы заключается в реализации податливого режима системы "крепь-массив" за счет компрессионных свойств пород разрушенной зоны.
Методы исследований. В диссертации комплексно использовались методы научного анализа и обобщения, шахтные инструментальные наблюдения, аналитические исследования, лабораторные и шахтные натурные эксперименты, методы математической статистики.
Научные положения, выносимые на защиту, их новизна;
установлены закономерности процесса образования зоны разрушенных пород вокруг Еырзботки;
определена компрессионная характеристика пород разрушенной зоны, позволяющая определять необходимый отпор крепи для компенсации остаточных смещении массива за счет сжатия разрыхленного слоя пород;
обоснован новый подход к обеспечению устойчивости вырзбот^ ки с помощью комбинированной конструкции, отличающийся тем, что основные несущие функции возлагаются на породобетснную оболочку,
4.
работающую совместно с металлической арочной крепью, а податливый режим р,- .-jth системы "крепь-массив" реализуется за счет демпфирующих свойств разрушенной зоны (А.С.1507895);
разработан метод контроля процесса формирования зоны разрушенных пород, основанный на дифференциальной количественной оценке параметров трещиноватости приконтурного массива с помощью разработанного прибора КИТ (А.С.1687777, А.С. 1720332);
пополнен экспериментальный фонд механики горных пород наблюдениями на глубинных реперних станциях и с помощью прибора КИТ за деформационными процессами,- связанными с разрушением пород вокруг выработки.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
анализом представительного объема шахтных инструментальных наблюдений в типичных горно-геологических условиях шахт Донбасса;
обоснованностью исходных предпосылок, вытекающих из установленных закономерностей геомеханических процессов вокруг выработок; использованием апробированных методов исследований и методик расчета;
положительными результатами опытно-промышленной проверки и внедрения выполненных разработок.
Практическое значение работы:
предложена методика расчета параметров податливой иородо-ОетонноЙ крепи; методика доведена до инженерного уровня и дает возможность оперативно производить выбор рациональных параметров крепи;
при опытно-промышленной проверке и внедрении крепи отработаны ее конструктивные и технологические параметры, позволяющие обеспечить устойчивость выработок в сложных геомеханических условиях;
- разработаны: радиоволновой прибор "КИТ" для оперативного
исследования трещиноватости приконтурного массива и контроля ка
чества созданной породобетонной оболочки; эффективные тампонажные
растворы на базе отходов доломитового производства, позволяющие
заменить дефицитные цементные растворы iA.'J. і:л'м'-З.:; гл. :.,->
ПОВЫаеНИЯ рабОТОСПОСОбКОСТИ метаЛЛИЧееКСЙ .^рОЧНСЙ КР-;ПИ
.А.0.1427074);' средства механизации процесса нагнетания скреплян;-L?:<. составов (А.С. 13?.12". А. С. 1377397).
Реализация работы. Результаты выполненных исследований включены в ведомственные нормативные документы: "Руководство по применению, крепей, использующих несущую способность упрочненного массива", Макеевка, 1984 г.; "Инструкция по приготовлению и применению бетонов и растворов. для горных работ угольных шахт", Харьков,' 1987г.; "Руководство по применению крепей и способов обеспечения устойчивости выработок, основанных на инъекционном упрочнении пород", Макеевка, 1990 г.; "Руководство по выбору способов и технологии перекрепления выработок, обеспечивающих устойчивость в условиях шахт ПО "Донецкуголь", Донецк, 1993; "Инструкция по оценке устойчивости горных выработок", Донещс, 1995 г.; "Технические условия. Прибор для измерения параметров трещиноватости массива горных пород "КИТ". ТУ 558МП-Д06В-І08-93. Зарегистрировано в Госстандарте Украины, 1993 г.
Рекомендации, вытекающие из результатов выполненной работы, использованы при строительстве и реконструкции шахт трестами "Донецкшахтострой",. "Красноармейскшахтострой", ПО "Донецкуголь", "Красноармейскуголь".
Объем внедрения податливых породобетонных крепей составил 6305 м.
За счет применения крепежных растворов на базе отходов доломитового 'производства в угольной'промышленности Донбасса начиная с 1987 г. ежегодно экономится 20-40 тыс.тонн цемента (10-15* фонда на цемент "для горных работ бывшего Минуглепрома УССР).
- В угольной и горнорудной промышленности Украины и на шахтах России- используются 123 прибора "КИТ" .
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили одобрение на: IV Республиканской конференции "Молодые ученые - научно-техническому прогрессу в угольнсй промышленности" (Донецк, 1984 г.) IX, XI Всесоюзных семинарах по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (Кемерово,. 1984 г.; Фрунзе, 1988 г.); VIII Всесоюзной конференции по механике горных пород (Тбилиси, 1985 г.); республиканской школе "Опыт проведения и поддержания выработок в сложных горногеологических условиях шахты-новостройки "Красноармейская -Западная" J6I'(ЦБНТИ Минуглепрома Украины, 1988 г.); Международной научно-технической конференции ' "Ресурсосбережение и экология промышленного региона" (Макеевка, 1995 г.); Научно-технических конференций профессорско - преподавательского состава и студентов
Донбасской государственной академии строительства и архитектуры (1989, . ! г.г.); расширенном заседании кафедры. "Основания фундаменты и подземные сооружения" ДонГАСА (Макеевка, 1996 г.).
Работы с участием автора удостоены: второй премии на "Конкурсе Минвуза СССР и ЦК профсоюза работников просвещения, высшей школы и научных учреждений за лучшие научные работы" (1986 г.); первой и поощрительной премий на "Конкурсе Госстроя СССР на разработку технических решений эффективных конструкций и технологий возведения крепей капитальных горных выработок шахт и рудников" (1987 г.); диплома III степени .на ВДНХ Украина (1989 г.).
. Публикации. По. результатам выполненных исследований опубликовано 10 статей, получено II авторских свидетельств на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и содержит 180 страниц машинописного текста, 32 рисунка, 1.6 таблиц, список литературы из 95 наименований и 3 приложения.
