Геомеханіка управління стійкістю просторової системи "масив-зміцнені породи-кріплення підземних виробок" - Автореферат

Таким чином, інтенсифікація ресурсозберігаючих технологій забезпечення стійкості гірничих виробок на основі більш достовірного урахування особливостей спільної роботи зміцнених порід і кріплення повинна базуватися на просторовій оптимізації процесу взаємодії системи “масив-зміцнені породи-кріплення”. № ГП-168 "Дослідження і впровадження нових конструкцій і методів розрахунку маломатеріаломістких комбінованих кріплень підвищеної несучої здатності з анкерами для гірничих виробок вугільних шахт і рудників України", № держреєстрації 0195U019682; № ГП-262 "Розробка методів прогнозу гірського тиску, раціональних параметрів створеного нового багатошарового кріплення, захисних покрить і поверхонь з еластомірних матеріалів при циклічних та стохастичних взаємодіях елементів систем", № держреєстрації 0100U001814; № ГП-272 "Наукові основи керування гірським масивом при нетрадиційному безлюдному вийманні корисних копалин", № держреєстрації 0101U001546; № ГП-287 "Інтенсифікація ресурсозберігаючих способів підвищення стійкості гірничих виробок на базі просторової оптимізації геомеханіки взаємодії зі зміцненим породним масивом", № держреєстрації 0102U003019, що відповідають координаційному плану Міністерства освіти і науки України № 39 фундаментального напрямку "Гірничі науки". Ідея роботи полягає у використанні закономірностей впливу на стійкість виробки просторової неоднорідності геометричних, механічних і силових параметрів кріплення і зміцнених порід як інструмента для управління їх станом у напрямку одночасної реалізації ресурсозберігаючих умов рівноміцності й адаптації до характеру проявів гірського тиску. При виконанні роботи використані: аналіз і узагальнення сучасних досліджень геомеханічних процесів навколо гірничих виробок, режимів взаємодії порід із кріпленням і розрахунку його параметрів, досвіду застосування конструктивно-технологічних схем зміцнення приконтурних порід анкерами і сумішами, що твердіють; фундаментальні аналітичні методи механіки твердого деформівного тіла і механіки гірських порід; методи кореляційно-дисперсійного аналізу; експериментальні шахтні дослідження. Наукові положення, що захищаються в дисертації: - підвищення стійкості гірничих виробок шляхом зміцнення приконтурних порід і управління геомеханікою взаємодії системи “масив-зміцнені породи-кріплення” доцільно здійснювати при розвитку зони нестійкої рівноваги порід у покрівлі виробки більш двох її радіусів, що зумовлено процесом знеміцнення навколишнього масиву вище верхньої границі залишкової міцності, яка має обернено пропорційний звязок з кутом внутрішнього тертя породи і логарифмічну залежність від радіуса зони граничної рівноваги.Для обґрунтування актуальності та необхідності просторового розгляду геомеханіки взаємодії кріплення з породним масивом при зміцненні його приконтурної частини анкерами і сумішами, що твердіють, наведена таблиця 1, де на базі існуючих та виконаних автором досліджень вказані діапазони зміни навантаження на кріплення та його реакції уздовж виробки. З таблиці 1 бачимо, що зміни навантаження на кріплення (від мінімум до максимум ) і його реакції (від мінімум до максимум ) уздовж виробки з урахуванням їх періодичної зміни у “протифазі” (мінімум реакції генерує максимум навантаження) достатньо великі у різних перерізах виробки і їх необхідно відповідним чином ураховувати. Взаємозвязок полягає в тім, що, з одного боку, деформаційно-силова характеристика підсистеми впливає на процес формування навантаження, з іншого боку - просторові збурення деформаційно-силової характеристики підсистеми, відбившись в епюрі гірського тиску, перетворюють її саму. У результаті чисельного аналізу сімї епюр навантаження отримані кореляційні залежності, що безпосередньо встановлюють звязок із залишковою міцністю (МПА) і кутом внутрішнього тертя ? (градуси) породи й опосередковано (через розміри зони нестійкої рівноваги) з епюрою реакції підсистеми і радіусом RП зони граничної рівноваги. Геометричні параметри неоднорідні в просторі з причин: по-перше, дискретної установки рамного кріплення з кроком уздовж виробки (рамно-анкерне, металевобетонне, кріплення з тампонажем закріпного простору); по-друге, дискретної установки кондукторів для подачі суміші, що твердіє, (уздовж виробки з кроком ), внаслідок чого товщина зміцнених порід змінюється як у поперечному (), так і поздовжньому () перерізах виробки; по-третє, стохастичного коливання геометрії породної поверхні, яку повторює, наприклад, набризк-бетонний чи тампонажний шари у відповідних конструкціях кріплень.Сучасні ресурсозберігаючі технології підвищення стійкості гірничих виробок припускають зміцнення приконтурного породного масиву в основному анкерами і сумішами, що твердіють, з утворенням вантажонесучої конструкції, яка включає різні типи підтримуючого кріплення. Уперше виявлений вплив просторових періодичних змін реакції підсистеми “зміцнені породи-кріплення” на стійкість порід усередині зони граничної рівноваги, що зумовило просторо

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ