Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время годовая потребность стран СНГ в марганцевом концентрате составляет 9,5 млн. т, а производство не превышает 8 млн. т. В 1992 году в связи с выходом из строя мощностей по добыче марганца на Орджонякидзевском и Марганецком ГОКах эта цифра составляет 7 млн. т. Таким образом, поддержание мощностей по производству марганцевой руды может быть обеспечено только за счет ввода новых объектов на Таврическом ГОКе, освоение которого началось в 80-х годах строительством шахты № I. Основными причинами неудовлетворительного состояния горных выработок этой шахты являются: структурная неоднородность пласта, его изменчивость, наличие водоносных горизонтов, плывунов, изменение мощности рудного пласта а процессе эксплуатации горных выработок. В итоге все это явилось основной причиной неосвоения шахтой проектной мощности и превышения капитальных затрат на ее строительство более, чем на 100 млн. руб. по сравнению о плановыми. При этом темпы ведения торнокапитальных работ на шахте й I ТГОКа в 1,5 раза ниже, а их стоимость в 3 + 5 раз выше, чем на шахтах Марганецкого ГОКо в Никопольском бассейне. Поэтому увеличение срока службы крепи на несколько месяцев при увеличении ее несущей способности при неизменной металлоемкости даст значительный экономический эффект.
В связи с этим обоснование методов расчета и определение параметров крепи горных выработок, позволяющие повысить их экономичность и надежность, являются актуальной научной задачей.
Целью настоящей работы является разработка методов обеспечения устойчивости горных выработок марганцеворудних шахт и методики определения рациональных параметров крепей горных выработок, сооружаемых в массиве блочных глин, обеспечивающей прочность конструкции крепи и снижение затрат на поддержание горных выработок.
Главная' идея работы заключается в решении проблемы крепления капитальных горных выработок, сооружаемых в массиве блочных глин, путем учета горно-геологических и горнотехнологических факторов на основе использования метода начальных параметров и возможностей современных ЭВМ.
Методы исследований. Для решения поставленных задач в диссертационной работе использованы методы: научного анализа и обобщения, вероятностные и статистические, инструментальные шахтные наблюдения и анализ условий рвботы кпепи,
- I -
экспериментальное моделирование на ЭВМ и сопоставі' ельный анализ результатов, полученных на основе предлагаемой и существующих методик и имеющихся шахтных и лабораторных экспериментов.
Основные научные и сложения, вы-восьмые на защиту:
і. Устойчивость незакреплённых горных выработок, сооружа
емых в структурном массиве блочных глин, определяется размерами
среднего структурного 6лок&} что выражается степенной зависимос
тью модуля деформации блока от его размеров. Так,при изменении
размеров блока от 0,Э до 0,7 ы модуль деформации увеличивается дс
1,25, что,в свою очередь,приводит к повышению устойчивости неза
креплённых горных выработок.. . ;
2. Проявления горного давления на контуре выработки в массиве блочных глин виражалися степенной зависимостью интенсивности смещения контура выработки от размеров среднего структурного блока. При этом, напряжения а элементах крепи определяются экспоненциальной аалисимостью. При изменении cfe, с 0,7 до 0,3 м смещения контура увеличиваются в 1,5 раза, а при изменении Ji, с 0,3 до 0,6 м м&хсныалъные напряжения в металлическом кольце снижаются в 1,7 раза.
S. Математическая модель системы " крепь-массив блочных глин", позволяющая установить закономерности напряжённо-деформированного состояния элементов кольцевой комбинированной крепи, взаимодействующей с массивом блочных і\лин, в зависимости от размеров среднего структурного блока, реологических параметров массива.
Степень обоснованности и достоверности основных научных положений и рекомендаций определяется удовлетворительным совпадением і погрешность 15 % ) результатеэ расчета конструкций крепи горных выработок, полученных с помощью разработанных автором и существующих методик и данных натурных исследований, корректностью постановки задач, решаемых аналитическими и экспериментальными методами.
Научное значение работы заключается в установлений на основе модели стержнево!! аппроксимации массииа с применением метода начальных параметров и теории моыентнцх обо -лочея, закономерностей напряжённо->-деформировашюго состояния элементов комбинированной крепи , позволяющих вьшшічь резерв несущей способности конструкции, обосновать ее рациональные параметри.
Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по выбору конструкций кольцевых комбинированных крепей повышенной несущей способности, взаимодействующих с массивом блочных глин, позволяющих j зеличить межремонтный срок поддержания горных выработок.
На основе выполненных исследований разработана "Методика выбора месторасположения горной выработки, сооружаемой в массиве блочных глин", позволяющая повысить устойчивость горк">с выработок. Разработана "Методика определения нагрузки на крепь по ее деформированному состоянию", позволгчщая на основе экспериментальных измерений деформаций крепи определять действующуп на нее нагрузку от горного давления расчетным путем.
Разработано новая конструкция комбинированной крепи, позволяющая повысить срок безремонтного поддержания выработки.
Реализация выводов и рекомендаций. Методики и рекомендации по выбору типа крепи и месторасположения горной выработки в массиве блочных глин относительно паста полезного ископаемого приняты к использованию проект-но-конструкторскими отделами Марганецкого и Таврического ГОКов, институтом Южгипрорудв. Экономический эффект от внедрения методик составил на Марганецком ГОКв 20 тыс. руб. а, на Таврическом ГОКе 43 тыс. руб. в год в ценах 1990 года.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсувдались на научно-технических советах институтов НИГРИ, ВНШОМШС, Ежгипроруда, научно-техническом семинаре кафедры строительства подземных сооружений и шахт Московского горного института (1991, 1992 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 научных работ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на Ї77 стр. машинописного текста, содержит 67 рис., список использованных источников из 6/ наименований и приложения.
