Обґрунтування параметрів охоронних конструкцій виїмкових штреків для їх повторного використання - Автореферат

Дисертаційна робота виконана на кафедрі підземної розробки родовищ Національного гірничого університету відповідно до «Положення концепції наукової, науково-технічної та інноваційної політики в системі вищої освіти України», ухваленого колегією Міністерства від 28 березня 2001 року та плану держбюджетних робіт Міністерства освіти і науки України: тема ГП-380 «Геомеханічні основи механізованих процесів керування стійкістю підготовчих виробок при безціликовому вийманні вугільних пластів», (№ держреєстрації 0105U000500); тема ГП-391 «Наукові основи прогнозу стійкості виробок у дрібношаруватому масиві з урахуванням прогресивних систем розробки», (№ держреєстрації 0107U000375), які відповідають координаційному плану Міністерства освіти і науки України №39 фундаментального напряму «Гірничі науки». Для досягнення поставленої мети в роботі сформульований і вирішений комплекс завдань дослідження процесів зрушення вуглевмісної породної товщі робочих пластів Західного Донбасу навколо виїмкового штреку, що охороняється литою смугою з розвантажувальною порожниною: 1. Поставлена мета й завдання досліджень реалізовані керуючись основною ідеєю роботи - керування НДС системи «породний масив-виїмковий штрек-лита смуга» шляхом регулювання параметрами литої смуги з розвантажувальною порожниною. Обєкт дослідження - геомеханічні процеси в системі, що включає шарувату вуглевмісну породну товщу в крайовій частині пласта, знеміцнену область безпосередньої покрівлі навколо виїмкового штреку, його рамне кріплення та литу охоронну смугу з розвантажувальною порожниною. Поставлена мета досягнута на основі комплексного підходу, що включає: аналіз і узагальнення сучасних досліджень процесів зрушення вуглевмісної породної товщі навколо виїмкового штреку; аналітичні дослідження НДС системи «породний масив-виїмковий штрек-лита смуга» з використанням сучасного комплексу компютерних програм і додатків методу кінцевих елементів; методи кореляційно-дисперсійного аналізу результатів розрахунків для обґрунтування практичних рекомендацій.Проаналізувавши геомеханічні аспекти роботи існуючих охоронних конструкцій, вибір зроблений на користь охоронної литої смуги з регульованою розвантажувальною порожниною, що найбільшою мірою відповідає вимогам ресурсозберігаючого забезпечення стійкого стану виїмкового штреку: безпосередній контакт із рамним кріпленням для запобігання вигину її стояка; розвантаження приконтурних порід здійснюється винятково за рахунок розвантажувальної порожнини без штучного ослаблення міцнісних властивостей приштрекової частини смуги; опорна й розвантажувальна частини смуги працюють без руйнування й деформуються як єдина конструкція, що підвищує стійкість породної берми штреку. Створена на цій основі геомеханічна модель задовольняє основним вимогам (узагальнюючих існуючі шахтні й лабораторні дослідження) з підвищення вірогідності опису реальних процесів зрушення вуглевмісного масиву вугільних пластів Західного Донбасу: моделювання шаруватої вуглевмісної товщі змінної потужності й деформаційних характеристик породних шарів, що її складають; проковзування породних шарів навколо крайової частини вугільного пласта; зміна механічних характеристик за потужністю зони безладного обвалювання; оцінка стійкості породної берми; умова спільності переміщень всіх елементів геомеханічної системи; змінна геометрія охоронної литої смуги. Наступним етапом досліджень було обґрунтування геомеханічних і гірничотехнічних параметрів моделі на предмет оцінки ступеня їхнього впливу на НДС системи «породний масив-виїмковий штрек-лита смуга» у діапазоні зміни, характерному для вугільних пластів Західного Донбасу: структури й механічних характеристик вуглевмісної товщі порід аж до першого породного шару зони плавного прогину без порушення суцільності включно; потужності й деформаційних характеристик порід зони безладного обвалювання й ширини області знеміцнених порід з боку суміжної виїмкової ділянки; потужності, механічних характеристик і кута падіння вугільного пласта; геометричних параметрів кріплення виїмкового штреку та його розташування щодо вугільного пласта (верхнє й нижнє підривання), геометричних і механічних параметрів литої смуги з розвантажувальною порожниною. Навантаження на смугу більшою мірою визначається співвідношенням модулів деформації породних шарів безпосередньої й основної покрівлі: чим вище твердість породних шарів основної покрівлі стосовно шарів безпосередньої покрівлі , тим нижче деформації прогину основної покрівлі й навантаження на обвалені породи розподіляється більш рівномірно зі зниженням величини опорного тиску на литу смугу. Наведені напруження в породній бермі багато в чому визначаються навантаженням на литу смугу, тому тенденції звязку максимумів з геомеханічними параметрами системи почасти схожі з такими для литої смуги (діапазон зміни до 2,5 разів), але присутня низка відмінностей: по-перше, чим твердіші () породи ґрунту пласта, тим більше (при одній і тій же деформації) напружень в породній бермі, що є частиною ґрунту; по-

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ