Геомеханічне обгрунтування параметрів і розробка комбінованого способу та засобів піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава в умовах нестійких порід - Автореферат
Вугілля як головна енергетична сировина України. Знайомство з механізованими засобами, що забезпечують ефективне піддержання покрівлі на сполученнях лав з виймальними штреками в умовах нестійких порід, розгляд особливості геомеханічних процесів.
При низкой оригинальности работы "Геомеханічне обгрунтування параметрів і розробка комбінованого способу та засобів піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава в умовах нестійких порід", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Незважаючи на відносно високий ступінь механізації процесів видобутку вугілля з комплексно-механізованих лав, рівень важкої ручної праці на сполученнях "штрек-лава" залишається досить високим. Промисловими підприємствами України виробляється ряд кріплень, що дозволяють механізувати процес піддержування покрівлі на сполученнях штрек-лава і забезпечити безпеку роботи шахтарів. Тому геомеханічне обґрунтування параметрів, розробка способу і механізованих засобів, що забезпечують ефективне піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава в умовах нестійких порід, є актуальною науково-прикладною задачею, що має важливе значення для вуглевидобувної галузі. Дисертаційна робота виконана відповідно до теми: «Розробити технологію застосування і випробувати кріплення сполучення на базі гідрофікованого стола» (ІГТМ НАН України), а також держбюджетних тем №1.3.5.47 «Наукові основи геофізичного моніторингу і керування геомеханічними процесами з врахуванням синергетичних ефектів породних масивів для підвищення безпеки експлуатації підземних споруд» № ДР 0199U001752 та «Механіка гірських порід, техніка і технології безпечного видобутку вугілля високонавантаженими лавами» № ДР 0102U006162. Мета роботи: виконати геомеханічне обґрунтування параметрів, розробити спосіб і механізовані засоби, що забезпечують ефективне піддержання покрівлі на сполученнях лав з виймальними штреками в умовах нестійких порід.Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій одержано нове рішення актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава в умовах нестійких порід шляхом розробки геомеханічно обґрунтованих комбінованого способу і механізованих засобів охорони сполучень, що має важливе значення для вуглевидобувної галузі. Аналіз стану питання показав, що ефективна охорона сполучень штрек-лава в умовах шахт Західного району Донбасу можлива шляхом створення комбінованого способу і механізованих засобів кріплення, при обґрунтуванні параметрів яких, у першу чергу, повинні враховуватися особливості геомеханіки масиву нестійких порід. Комплексними експериментальними дослідженнями встановлено, що вплив лави на штрекове кріплення починає позначатися на відстані 80 м і менше у ціликовій частини і 100 м і менше - при відпрацьованому суміжному стовпі, при цьому напрямок максимального впливу на кріплення щодо вертикальної осі штреку зміщується на 30-45 градусів у бік діючої лави. Максимальні зміни в покрівлі і боках штреку відбуваються в інтервалі від 10 м до підходу лави і до посадки покрівлі, при цьому розміри зон розшарування порід у покрівлі на сполученнях штрек-лава досягають 3,5-4,0 м у ціликовій частини і 5,5-6,0 м у штреку, який закладено паралельно відпрацьованому стовпу. зміна відстані між осями великої і малої рам кріплення сполучення (параметр А) у можливому діапазоні його варіювання призводить до зміни погонної маси розшарованих порід покрівлі штреку в зоні сполучення у 2-3 рази - за лавою і на 50 % - попереду лави, при цьому оптимальне значення параметра А складає 0,5 м.
Вывод
Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій одержано нове рішення актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава в умовах нестійких порід шляхом розробки геомеханічно обґрунтованих комбінованого способу і механізованих засобів охорони сполучень, що має важливе значення для вуглевидобувної галузі.
Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи полягають у наступному.
1. Аналіз стану питання показав, що ефективна охорона сполучень штрек-лава в умовах шахт Західного району Донбасу можлива шляхом створення комбінованого способу і механізованих засобів кріплення, при обґрунтуванні параметрів яких, у першу чергу, повинні враховуватися особливості геомеханіки масиву нестійких порід.
2. Обґрунтовані принципи, розроблена методика і виконана модернізація апаратури контролю геомеханічних процесів у вуглепородному масиві на сполученнях штрек-лава.
3. Комплексними експериментальними дослідженнями встановлено, що вплив лави на штрекове кріплення починає позначатися на відстані 80 м і менше у ціликовій частини і 100 м і менше - при відпрацьованому суміжному стовпі, при цьому напрямок максимального впливу на кріплення щодо вертикальної осі штреку зміщується на 30-45 градусів у бік діючої лави. Максимальні зміни в покрівлі і боках штреку відбуваються в інтервалі від 10 м до підходу лави і до посадки покрівлі, при цьому розміри зон розшарування порід у покрівлі на сполученнях штрек-лава досягають 3,5-4,0 м у ціликовій частини і 5,5-6,0 м у штреку, який закладено паралельно відпрацьованому стовпу.
4. На базі нелінійної просторової задачі механіки гірських порід розроблені математична модель і обчислювальний алгоритм для вивчення геомеханічних процесів, що протікають у вуглепородному масиві поблизу сполучення штреку з лавою, які враховують природну і наведену структурну неоднорідність порід.
5. Методом чисельного моделювання встановлено наступне: - способи і засоби піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава найбільш суттєво впливають на стан порід, розташованих в інтервалі від -7 до 4 м;
- у покрівлі штреку утворюються зони розтяжних напружень, які в умовах нестійких порід призводять до її локального розшарування й обвалення, з цих міркувань запропоновано кількісний критерій оцінки ефективності використання способів і засобів охорони сполучень - маса розшарованих порід покрівлі;
- у можливому діапазоні варіацій відстані між вертикальними осями штреку і кріплення сполучення (параметр В?) зміни погонної маси розшарованих порід складають 7-18 т/м, при цьому оптимальне значення параметра В? складає 1 м;
- збільшення опору гідростояків кріплення сполучення з 0,4 до 1,2 МН несуттєво поліпшує умови піддержання покрівлі штреку;
- зміна відстані між осями великої і малої рам кріплення сполучення (параметр А) у можливому діапазоні його варіювання призводить до зміни погонної маси розшарованих порід покрівлі штреку в зоні сполучення у 2-3 рази - за лавою і на 50 % - попереду лави, при цьому оптимальне значення параметра А складає 0,5 м.
6. Експериментально встановлено, що опір РК механізованого кріплення сполучення штрек-лава обернено пропорційний відстані В між рівнодіючою зусиль гідростояків і краєм берми, причому збільшення В з 1 до 2 м призводить до зменшення РК з 1550 до 1400 КН. Показано, що номінальний опір РКН механізованого кріплення сполучення визначається розмірами відірваних від масиву породних блоків у покрівлі штреку і практично не залежить від загальної геомеханічної ситуації в системі "вуглепородний масив-сполучення лава-штрек" та складає для запропонованої конструкції кріплення 1600 КН. Стан бокових порід поблизу сполучення штрек-лава буде задовільним тільки в тому випадку, якщо для охорони сполучення використовувати комбіновані способи і засоби. Для нестійких бокових порід це - механізоване кріплення в штрековій і бермовій частинах сполучення, зведення охоронних конструкцій у лавовій зоні і кріплення посилення штреку, а в особливо складних умовах додаткове керування довжиною породної консолі, наприклад за допомогою БВР.
7. На базі геомеханічного і технологічного обґрунтувань параметрів розроблені спосіб і засоби, що забезпечують ефективне піддержання покрівлі на сполученнях лав з виймальними штреками і поліпшують стан штреків за критерієм "робочий перетин" на 25-30 % в умовах нестійких порід шахт Західного району Донбасу.
8. Результати роботи відбиті в нормативно-технічних документах: "Вихідні вимоги до конструкції і параметрів механізованого кріплення для лавових і штрекових зон сполучень" (Держвуглепром України, 1992), Технічне завдання "Кріплення сполучення лави зі штреком" (Мінвуглепром України, 1998), "Тимчасовий технологічний регламент заходів по охороні сполучень штрек-лава з використанням механізованих засобів кріплення на шахтах ДХК "Павлоградвугілля" (ДХК "Павлоградвугілля", 1998), "Тимчасовий технологічний регламент вибору складу устаткування, параметрів і режимів експлуатації технічних засобів для кріплення сполучень лав і пластових штреків опорно-анкерним кріпленням в умовах шахт Західного Донбасу" (Мінпаливенерго України, 2001) і впроваджені на шахтах "Павлоградська", "Благодатна", "Тернівська" і ім. Сташкова ДХК «Павлоградвугілля» з фактичним економічним ефектом 727 тис. грн.
Список литературы
1. Скипочка С.И., Мухин А.В., Черватюк В.Г. Геомеханика охраны выемочных штреков в неустойчивых породах. - Днепропетровск: НГАУ, 2002. - 125 с.
2. Черватюк В.Г. Особенности поведения пород в зонах сопряжений лав с выемочными штреками, оборудованных механизированными средствами крепления // Геотехническая механика: Сб. науч. трудов /ИГТМ НАНУ. - Днепропетровск. - 1998. - №9. - С.70-72.
3. Черватюк В.Г. Рациональные средства охраны сопряжений комплексно-механизированных лав со штреками // Уголь Украины. - 1999. - №6. - С.15-17.
4. Скипочка С.И., Черватюк В.Г. Особенности геомеханики массива неустойчивых пород вблизи сопряжений лав со штреками // Уголь Украины. -2000. - №8. - С.26-28.
5. Бобылев А.А., Черватюк В.Г. Математическая модель геомеханических процессов вблизи сопряжений штрека с лавой в неустойчивых породах // Геотехническая механика: Сб. науч. трудов / ИГТМ НАНУ. - Днепропетровск. - 2000. - №23. - С.91-96.
6. Черватюк В.Г. К обоснованию параметров крепей сопряжений «лава-штрек» для неустойчивых пород // Уголь Украины. - 2001. - №2-3. - С.32-33.
7. V.G. Chervatuk. The Model of Computinq Experiment of Interplays in the System «Support - Rock mass» on Linkings of Mining Drifts // Geotechnological Issues of Underground Space Use for Environmentally Protected World. -Dnipropetrovsk: NMUU, 2001. - P.119-120.
8. Кияшко Ю.И., Круковский А.П., Черватюк В.Г. О технологическом регламенте выбора оборудования на сопряжениях лава-штрек с опорно-анкерной крепью // Геотехническая механика: Сб. науч. трудов / ИГТМ НАНУ. - Днепропетровск. - 2002. - №38. - С.103-106.
