Обґрунтування методики прогнозу стійкості та способів керування покрівлею в очисних вибоях з урахуванням стохастичності впливаючих факторів - Автореферат

Обвалення порід безпосередньої покрівлі призводять до зниження продуктивності лав на 30-40%, збільшують зношення вибійного обладнання, негативно впливають на якість вугілля, що видобувається, та рівень безпеки гірників у очисному вибої. Мета роботи полягає в обґрунтуванні методики прогнозу стійкості та способів керування покрівлею в очисних вибоях з врахуванням стохастичності впливаючих факторів для підвищення ефективності комплексно-механізованого виймання вугілля. У роботі використаний комплексний науковий підхід, який включає до себе: методи математичної статистики для аналізу факторів, що впливають на стійкість покрівлі; аналіз даних шахтних спостережень за станом секцій механізованого кріплення для оцінки величини опору; комбінування методів чисельного моделювання напруженого стану покрівлі очисного вибою та статистичних методів для встановлення стійкості безпосередньої покрівлі. Стохастичний характер формування стійкості покрівлі у довгому очисному вибої обумовлюється випадковим відхиленням критерію стійкості від середнього значення, яке зменшується із збільшенням напружень у зоні опорного тиску, падінням робочого опору кріплення від номінального при збільшенні ступеня зносу механізованого комплексу, та зменшенням середньозваженої міцності порід безпосередньої покрівлі. Диференціація способів підвищення стійкості покрівлі базується на залежності середньоквадратичного відхилення критерію стійкості покрівлі, який прямо пропорційний міцності порід, опору кріплення та обернено пропорційний вертикальній компоненті нормального напруження попереду очисного вибою.Головними факторами, що встановлюють стійкість покрівлі, є міцність, шаруватість, тріщинуватість, обводнення порід покрівлі, компоненти гірського тиску (гірничо-геологічна група), а також опір кріплення очисного вибою та його параметри, швидкість посування лави, спосіб управління покрівлею, технологія відробки пласта (гірничотехнічна група факторів). Іншими словами вірогідність обвалення покрівлі повинна встановлюватися на підставі урахування випадкового розкиду показників міцності вміщуючих порід, величини гірського тиску та опору механізованого кріплення. Аналіз реальних величин опору кріплення у очисних вибоях показує, що далеко не всі секції механізованого кріплення забезпечують нормативне опускання порід покрівлі. Аналіз існуючих типів напруженого стану масиву гірських порід на підставі геодинамічного районування засвідчив, що при прогнозуванні стійкості покрівлі у довгих очисних вибоях достатньо враховувати тільки вертикальну компоненту напруженого стану, так як горизонтальні компоненти значно менші вертикальної через інтенсивне горизонтальне розвантаження масиву у оточенні очисного вибою та високий ступень концентрації вертикальної компоненти попереду очисного вибою, що рухається. Базуючись на раніше розроблених та апробованих критеріях, враховуючи необхідність уникнення подвійного врахування різних факторів, уникнення застосування факторів, що є малозначимими та тяжко визначаються, та із ціллю зберігання прямого фізичного смислу критерію стійкості для моделі прогнозу стійкості безпосередньої покрівлі приймається наступний вигляд критерію: (1) де R - середньозважена міцність шарів покрівлі, МПА;Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій дано нове вирішення актуальної науково-прикладної задачі обґрунтування методики прогнозу стійкості та способів керування покрівлею у очисних вибоях з врахуванням стохастичності впливаючих факторів, що дозволяє диференціювати способи підвищення стійкості покрівлі у довгому очисному вибої та підвищити безпеку підземних робіт. Встановлено, що способи, які використовуються для прогнозу зон обвалень покрівлі у очисних вибоях, призводять до значних помилок при прогнозуванні зон обвалень безпосередньої покрівлі у очисних вибоях. Для забезпечення належної достовірності результатів при прогнозуванні зон можливих обвалень у довгих очисних вибоях необхідно враховувати стохастичність факторів, що обумовлюють обвалення порід безпосередньої покрівлі. Уточнено тенденції зміни та чисельні показники відхилення стохастичної величини фактичного робочого опору механізованого кріплення від номінального значення із урахуванням ступеня його зносу, які складають 0,09 для нового комплексу та збільшуються до 0,2 для комплексу із зносом 20%. Метод передбачає будування прогнозних границь із мінімальним, помірним та максимальним ризиком, вибір заходів для забезпечення стійкості покрівлі у зонах найбільш вірогідних обвалень, повторну оцінку стійкості покрівлі та можливе корегування заходів щодо забезпечення її стійкості.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ