Введение к работе
Актуальность работы. Основными направлениями экономического и социального развития в Китае на период до 2000 года намечено ускорение научно-технического прогресса в горнодобывающей промышленности за счет увеличения объемов подземного строительства, широкого внедрения новой техники и прогрессованных технологий добычи и переработки полезных ископаемых, Поэтому крепление и поддержание горной выработки в эксплуатационном состоянии являются одним из самых важных в комплексе вопросов подземного строительства.
В настоящее время в угольной промышленности Китая около 30$ действующих горных выработок шахт находятся в условиях, характеризующихся неустойчивыми глинистыми набухающими породами, склонными к большим деформациям, превышающим предельные. Анализ современного состояния крепления и поддержания горной выработки сви-дельствует о том, что применяемые в этих условиях типы крепей зачастую не обеспечивают надежного поддержания выработок и ежегодно около 27-37$ от общей протяженности выработок деформируются и требуют дополнительных затрат на ремонт и восстановление, что приводит к снижению производительности труда, темпов горностроительных работ и росту травматизма горнорабочих. Для обеспечения устойчивого состояния горных выработок в массиве глинистых пород необходима разработка новых конструкций крепей, обладающих достаточной податливостью и высокой несущей способностью (0,8 -1,5 МПа). Однако создание таких конструкций влечет за собой увеличение материалоемкости, а, следовательно, и затрат на строительство и поддержание выработок.
Перспективным направлением решения вопросов рационального крепления и поддержания выработок является применение комбинированных грузонесущих конструкций крепей, позволяющих использовать несущую способность породного массива. Одной из таких конструкций является блочная крепь с тампонажем закрепного пространства. Положительный большой опыт промышленного применения таких крепей имеется в России, однако в условиях глинистых пород отсутствуют методы расчета рациональных технологических параметров таких конструкций крепей, позволяющих учесть ползучесть глинистых пород и влияние подземных вод на остаточную прочность массива.
В связи с этим исследование напряженно-деформированного состояния массива глинистых пород с учетом влияния влажности на их прочность и установление зависимостей деформирования пород во времени для обоснования типа и параметров крепи горных выработок является актуальной научной задачей.
Цель работы заключается в установлении закономерностей совместного деформирования системы крепь - массив для обоснования и выбора параметров комбинированной крепи, обеспечивающей повышение устойчивости и снижение затрат на проведение и крепление горизонтальных капитальных горных выработок в массиве глинистых пород.
Идея работы заключается в комплексном учете реологических свойств глинистых пород и влиянии подземных вод на их прочность при установлении зависимостей деформирования системы крепь-массив для обоснования и расчета оптимальных конструктивных и технологических параметров комбинированной крепи в условиях глинистых пород.
Научные положения разработанные лично диссертантом и новизна:
установлен механизм деформирования массива глинистых пород вокруг горных выработок, отличающийся тем, что вследствие влияния подземных вод на остаточную прочность глинистых пород в зоне разрушенных массивов приконтура выработок глинистые породы проявляют вязко-пластические свойства, а зависимость их остаточной прочности-
d!„ = <5c«U2- w);
разработана математическая модель системы крепь - массив, позволяющая установить закономерность изменения напряженно-деформированного состояіия применл:..іой крепи круговой конструкции, находящейся во взаимодействии с глинистым породным массивом, отличающаяся от существующих реиений учетом реологических свойств породного массива и степенью его водонасыщения;
получен ноьый критерий для оценки устойчивости массива, отличающийся учетом пластической характеристики пород и позволяющий установить, чтс элективной областью применения предлагаемой блочной крепи с та\: лекаже:.: закрепного пространства являют-
. - 2 -
ся горно-геологические условия, при которых критерий устойчивости < 0,86.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
качественным совпадением результатов экспериментальных исследований по измерению смещений массива горных пород, выполненных в натурных условиях, и лабораторных исследований методом моделирования на эквивалентных материалах;
достаточно высокой сходимостью результатов математического моделирования с данными экспериментальных исследований (максимальное расхождение не превышает 20$);
положительными результатами внедрения разработанных Рекомендаций по выбору конструктивных и технологических параметров блочной крепи при креплении капитальных горных выработок в условиях Шуланского бассейна.
Научное значение работы заключается в комплексном учете реологических свойств глинистых пород и влиянии подземных вод на их остаточную прочность при установлении закономерностей совместного доформирования системы крепь-массив, что позволило достаточно точно отражать механизм процесса доформирования глинистых 'пород и прогнозировать изменение смещений массива и распределение напряжения в массивевокруг выработки.
Практическое значение работы состоит в разработке'Текомен-дации по выбору конструктивных и технологических параметров блочной крепи с тампонажем' и методов определения области эффективного применения блочной крепи с тампонажем, позволяющих обеспечивать устойчивое состояние выработок на весь срок их службы и сокращение капитальных и эксплуатационных затрат за счет снижения материалоемкости крепей.
Реализация выводов и рекомендации работы. "Рекомендации по выбору конструктивных и технологических параметров блочной крепи с тампонажем',приняты Тсансунским горным институтом при составлении проекта проведения и крепления откаточного квершлага на глубине 297м на шахте "Зунгун" № I и реализованы с экономическим эффектом 27800 юань в год.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на кафедре СПСкЕ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 122 наименований и изложена на страницах 204 , включая 24 таблиц, 65 рисунков и 1 страниц приложений.
