Фізико-технічні основи технології управління важкообвальною покрівлею при веденні гірничих робіт - Автореферат

Фізико-технічні основи технології управління важкообвальною покрівлею при веденні гірничих робітЗ переходом гірничих робіт шахт Центрального і Східного Донбасу на більш глибокі горизонти підривна дія на покрівлю тонких пологих викидонебезпечних пластів у 2…2,5 раза збільшила витрати (до 15 млн. грн.. на рік) на перекріплення підготовчих виробок, закріплених арковим кріпленням типу АКП. За існуючої технології відпрацювання викидонебезпечних пластів з важкообвалювальними покрівлями (ВОП), до яких належать пісковики та вапняки з коефіцієнтом міцності > 7, проведення дільничних пластових виробок до (45%) виконуються одночасно з очисними роботами. З аналізу причин вимушених перекріплень штреків на шахтах Донбасу існує недостатність досліджень параметрів, що визначають граничний стан порід покрівлі при буропідривному проведенні виробок по пластах з ВОП. На підставі вищезазначеного можна констатувати, що обгрунтування та впровадження ефективної технології і технічних засобів управління ВОП при розробці тонких пластів із залишенням породи в шахті відповідають державній науково-технічній програмі «Розробка науково-технічної концепції розвитку технології, обладнання та виробництва гірничо-металургійного комплексу України» і підтверджують важливість зазначеної наукової проблеми та актуальність її вирішення для вугільної промисловості України. Метою досліджень є геомеханічне обґрунтування ефективної технології управління важкообвалювальними покрівлями при розробці тонких викидонебезпечних пластів, яка базується на закономірностях дії вибуху в масиві та фізико-хімічного знеміцнення порід покрівлі лав, вироблений простір яких закладається пустою породою з використанням замкнених ПТС.Широке застосування аркового кріплення АКП, рекомендованого ДОННДІ для проведення виїмкових виробок, передбачає підривання шару порід покрівлі потужністю до (0,3…0,7) h висоти виробки і не враховує при цьому таких важливих чинників (з позиції підривного ініціювання), як додаткова тріщинуватість порід покрівлі, їх деформація та передчасний перехід у граничний стан, що прискорюють процес деформації гірського масиву. У працях згаданих авторів вирішені важливі геомеханічні проблеми, повязані з поведінкою гірського масиву, що вміщує виробку, зміною його стану, управлінням геомеханічними процесами у масиві, проведенням, кріпленням і їх підтриманням у різних гірничо-геологічних умовах. Для вирішення першого завдання відносно обгрунтування ролі негативної дії енергії вибуху на масив при підриванні покрівлі пласта (кріплення АКП) та без нього (кріплення КПС) були виконані комплексні шахтні та теоретичні дослідження параметрів вибуху шпурових зарядів ВР, показників додаткової тріщинуватості порід покрівлі та величин їх конвергенції. Експериментально встановлено, що при підриванні покрівлі пласта на 0,7h висоти виробки (кріплення АКП) коефіцієнт деформації порід в 1,25 рази вище, аніж у виробках з кріпленням КПС, конструкція якого усуває підривання покрівлі. При переході від традиційних технологічних схем буропідривного проведення виробок з кріпленням АКП - 11,2 до схеми з кріпленням КПС - 11,2 експериментально зареєстровано зменшення негативної дії вибуху на покрівлю пласта, яке полягало у зниженні глибини тріщинуватості та коефіцієнта деформації порід відповідно у 10…15 та 1,25 рази, а також у заміні крихкої деформації на пластичну із зменшенням піддатливості кріплень з 750 до 182 мм за рахунок зниження з 15,3 до 4,97% енергії вибуху ВР, яка витрачається на додаткове тріщиноутворення порід покрівлі пласта.Дисертація - це закінчена науково-дослідна робота, в якій розвязана актуальна для вугільної промисловості України проблема фізико-технічного обґрунтування технології управління важкообвальними покрівлями при розробці тонких пластів, що базується на закономірностях дії вибуху ВР у породному масиві при проведенні виїмкових виробок і фізико-хімічному знеміцненні порід покрівлі та закладанні виробленого простору з використанням нових засобів ПЗР, замкнених ПТС з обґрунтуванням розрахункових параметрів для підвищення їх ефективності, безпеки та екологічності. Установлено, що за дії підривними роботами на (0,3…0,7) вище пласта (кріплення АКП - 11,2) енергія вибуху ВР, яка витрачається на додаткову тріщинуватість, становить відповідно =9,18-15,3% від загальної енергії вибуху ВР, збільшуючи додаткову тріщинуватість на глибину =102-152 см. Уперше розроблено фізико-технічні основи технології управління важкообвальною покрівлею для викидонебезпечних пластів із застосуванням фізико-хімічних методів, які усувають торпедування покрівлі на викидонебезпечних пластах з розробкою алгоритмів та програм прогнозу первинного і наступних обвалень ВОП.

Основний зміст роботи