Особливості формування напружено-деформованого стану в масиві порід геотехнічної системи "базове кріплення - лита смуга - породний масив". Впровадження комбінованого ресурсозберігаючого способу підтримки повторно використовуваних виїмкових виробок.
Аннотация к работе
Фундаментальні результати, отримані вченими в області механіки породного масиву, дозволяють стверджувати, що повторне використання виїмкових виробок повинне забезпечуватися не за рахунок застосування кріплень з важкого спецпрофілю з високою несучою здатністю, але головним чином за рахунок керованого малоенергоємного впливу на породний масив і залучення його в робочу охоронну конструкцію, що забезпечує полікомпенсацію зміщень під час проходки виробок та відпрацьовування першої і другої лав. Перспективним у цьому плані є комбінований спосіб підтримки виїмкових виробок із застосуванням приштрекових литих смуг з матеріалів, що швидко твердіють, чим забезпечується використання ефекту локального поетапного залучення породного масиву в охоронну конструкцію, яка значно знижує руйнівну дію гірського тиску на сполучення "штрек-лава". Розробка цього способу включає дві задачі: 1) геомеханічне обґрунтування параметрів комбінованої охоронної конструкції з високими несучою здатністю і ступенем примусової взаємодії з породними масивами, що забезпечує полікомпенсацію зміщень порід при наростаючій несучій здатності, компліментарній очікуваним навантаженням; 2) розробка технології реалізації способу, при якій забезпечувалися б необхідні якості і деформаційно-силові характеристики охоронної конструкції. Наукові положення, що виносяться на захист: Характер стійкості виїмкових виробок при базових кріпленнях в умовах підвищеного гірського тиску визначається наявністю шести основних зон стану породного масиву по довжині виробки: 1-а - поза зоною дії очисних робіт першої лави; 2-а - 60-70 м поперед першої лави; за лавою: 3-я - 0-40 м; 4-а - 40-200 м; 5-а понад 200 м; 6-а - вплив вибою другої лави. Застосування комбінованого способу підтримки виробок з використанням приштрекових смуг різної піддатливості з різними коефіцієнтами форми і несучою здатністю змінює механізм деформування порід над штреками, тому що лита смуга, виконуючи роль “різального” кріплення, забезпечує руйнування породної консолі по кромці “смуга-лава”, зменшення зміщень порід у 2-3 рази, підвищення рівня примусової взаємодії масиву й охоронної конструкції і зниження коефіцієнтів асиметрії навантаження на неї до 1,20-1,25, а також збереження перерізу штреків для повторного використання на рівні до 12 м2 (0,6-0,8 проектного), при цьому залишковий переріз штреків після проходу другої лави - 7-8 м2, що підтверджує ефективність литих приштрекових смуг для підтримки виїмкових виробок.Національний інтерес України диктує необхідність збереження і розвитку вугільної галузі в складі паливно-енергетичного комплексу. Незважаючи на певну стабілізацію обсягів вуглевидобутку на рівні 80-82 млн. т на рік, задачі технічного переозброєння шахт залишаються актуальними. Прийнятий генеральний напрямок у галузі для інтенсифікації і концентрації очисних робіт, організації роботи високопродуктивних лав (2000-6000 т/добу) у ранг найважливіших поставив задачу відтворення ліній очисних вибоїв, що неминуче повязано зі збільшенням темпів проведення виробок і збереженням їх для повторного використання. Разом з тим, різноманіття умов ведення гірничих робіт, невивченість геомеханічних процесів, що супроводжують їх, нерозробленість багатьох технологічних рішень зумовлюють великі витрати при вирішенні питань підвищення ефективності кріплення й охорони виїмкових виробок, що істотно впливає на рівень ресурсних витрат шахт. Практика вугільних шахт, особливо останніх років, показує, що головними напрямками в підтримці виробок залишаються обємне застосування металокріплень і поетапне впровадження анкерних систем (Програма “Анкер”, Мінпаливенерго, ІГТМ НАН України).Перед викладом результатів досліджень охарактеризуємо умови і ділянки проведення експериментів, здійснених на шахті “Красноармійська-Західна №1”, на якій ведеться розробка одного вугільного пласта d4. Установлено, що при повторному використанні виїмкових виробок їх геомеханічний стан за довжиною визначається наявністю шести основних зон впливу гірського тиску: 1-а - поза зоною дії очисних робіт першої лави; 2-а - 60-70 м поперед першої лави; за лавою: 3-я - 0-40 м; 4-а - 40-200 м; 5-а - понад 200 м; 6-а - вплив вибою другої лави. Дослідженнями стійкості штреків у 1-й зоні встановлено, що зменшення в часі висоти виїмкових штреків (опускання покрівлі), що підтримують рамним кріпленням, описується експоненціальною залежністю виду Опускання покрівлі виробок досягає 600-1200 мм, здимання - 400-600 мм; втрата площі перерізу штреку варіює у великих межах, досягаючи в максимумі 1000 см2/доб., при цьому найбільша втрата висоти штреку досягла 350-370 мм/доб. Тут прийняті такі позначення: sct - міцність порід на стиск; GH - показник умов складності підтримки виробок; b і h - ширина і висота виробок; L - відстань до лави, що змінюється в діапазоні ( 80 м)...(-150 м); 0,87<Кк<0,93; Е=20,0; Квз - уведений нами коефіцієнт, що характеризує взаємодію породного масиву й охоронної конструкції - 1,0<Квз<8,0, великі значення Квз характерні