Геомеханічні основи розробки і вибору комбінованих способів кріплення вертикальних стовбурів у структурно неоднорідних породах - Автореферат

Вартість спорудження стовбурів складає 30-50% вартості гірничих виробок шахти, а витрати на матеріали для кріплення перевищують 70-80% їх вартості. Вважають, що основними причинами деформування кріплення стовбурів є складні непередбачені гірничо-геологічні умови (32,1%), невідповідність технологій кріплення (33,6%) особливостям механізму проявлення гірського тиску, неврахування підсилення впливу структурної та механічної неоднорідності масиву порід, асиметрії навантажень на стовбури з глибиною робіт та інші фактори. Таким чином, в умовах запровадження ринкових відношень в економіку, дефіциту фінансових і матеріальних ресурсів, вирішення однієї із важливих задач вугільної галузі - будівництво, поглиблення і експлуатація вертикальних стовбурів шахт повинні проводитися при здійсненні активної ресурсозберігаючої політики, що зменшить питому вагу вартості кріплення стовбурів у собівартості вугілля. Але задачі підвищення повноти і достовірності даних про літолого-структурну і міцнісну неоднорідність порід, оцінки їх впливу на якісні і кількісні показники гірського тиску, проявлення при цьому асиметрії навантажень на стовбури залишаються ключовими в розкритті механізму взаємодії системи “кріплення стовбура - породний масив” і обгрунтуванні конструктивно-технологічних рішень підвищення їх стійкості. Фундаментальні дослідження останніх років в галузі механіки гірських порід і підземних споруд дозволяють утверджувати, що пошук і розробка нових рішень по кріпленню шахтних стовбурів повинні здійснюватися в першу чергу не за рахунок підвищення матеріаломісткості і несучої здатності кріплення, але головним чином, за рахунок створення комбінованих охоронних конструкцій стовбурів, які забезпечували б загальносистемний керований вплив регулятивними засобами на підвищення несучої здатності порід і кріплення, мали б субоптимальні параметри і понижували нерівномірні асиметричні навантаження на стовбури.Виконаний в роботі аналіз дозволяє визначити, що пріоритетною складовою цієї проблеми є задача наукового обгрунтування, розробки та удосконалення способів кріплення і охорони шахтних стовбурів. Ця тенденція повязана з багатьма факторами, основними з яких є: диспропорції в економіці країни, що спричинили зменшення капіталовкладень в шахтне будівництво, ускладнення гірничо-геологічних умов, застосування способів кріплення стовбурів, які вичерпали себе по продуктивності і екологічності. Але вагомим є те, що має місце обмежене врахування зміни в умовах будівництва і довготривалої експлуатації стовбурів, недостатнє наукове обгрунтування конструктивних і технологічних рішень по кріпленню стовбурів у цих умовах. Фундаментальний внесок у вирішення проблем оцінки та керування станом масиву гірських порід і гірським тиском, а отже проблеми охорони гірських виробок зробили своїми відкриттями вчені: В.І. Значні внески в розвиток теоретичної і експериментальної геомеханіки, створення засобів, технологій прохідки кріплення і експлуатації вертикальних шахтних стовбурів зробили вчені: Х.І.Практика проектування, прохідки і кріплення вертикальних стовбурів в Донбасі свідчить про необхідність підвищення повноти та достовірності даних про властивості перетинаємих ними товщ порід, особливості їх поводження у відслоненнях та взаємодії з кріпленням. Вперше систематизовано і узагальнено інформацію про інженерно-геологічні та геомеханічні умови спорудження стовбурів з точки зору сукупної оцінки взаємозвязків між показниками структурної і міцністної неоднорідності порід багатошаруватих товщ, імовірнісними показниками їх стійкості при оголеннях та навантаженнях гірським тиском. Шестаков) удосконалено формулу розрахунків приведеної міцності багатошаруватих складноструктурних товщ породних масивів з врахуванням кількості шарів, їх потужності і різноміцності, а також зниження несучої здатності такого масиву під впливом реологічних процесів. Показана можливість використання правила Ціпфа для приблизної оцінки довготривалої приведеної міцності шаруватої товщі порід, згідно з яким ця величина визначається як частка відношення середньозваженої міцності порід товщі та кореня квадратного із класу шкали міцності і при його зростанні експоненційно знижується. Для трьох основних категорій порід по міцності (f = 0-21; 0-12; 0-6) виявлено експоненційний розподіл шарів порід по коефіцієнту міцності та проверстків, що підпали під вивали; обернено пропорційний розподіл потужності усіх шарів в межах розрізів товщі, статистично закономірне зменшення частості вивалів при збільшенні потужності шарів у вигляді розподілу Парето.В звязку з необхідністю математичного моделювання процесів в масиві при діючих навантаженнях, близьких до руйнуючих, замість сталих параметрів Е0 та ?? , що характеризують стан матеріалу в початковій пружній області деформування, отримано функціональні характеристики, що враховують незворотні зміни в матеріалі під час навантаження. При визначенні деформаційних властивостей шлакових блоків, як регулятивних елементів, було встановлено, що при боковому підп

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ