Обґрунтування параметрів способу активного попереднього розвантаження порід підошви при проведенні підготовчих виробок - Автореферат

При цьому найбільш інтенсивні прояви гірничого тиску спостерігаються у вибої гірничих виробок, де формується основа стійкості породного контуру (у безпосередній близькості від вибою), котра багато в чому визначає наступний експлуатаційний стан виробки і область деформацій розтягу (перед вибоєм), від чого залежить ефективність буро-підривних робіт. Рішення цієї задачі можливо досягти шляхом управління станом масиву навколо виробки безпосередньо у її вибої перед початком розвитку гірничого тиску, одночасно підвищуючи ефективність буро-підривних робіт при її проведенні. Основу виконаної роботи становлять: аналіз і узагальнення виконаних раніше досліджень і накопиченого виробничого досвіду; аналітичні та чисельні дослідження напружено-деформованого стану масиву навколо виробки при розвантаженні порід підошви, виконані методом скінченних елементів (МСЕ); узагальнення результатів чисельного експерименту статистичними методами на ПЕОМ; експериментальні дослідження технологічних параметрів способу активного попереднього розвантаження порід з опрацюванням даних на ПЕОМ методами математичної статистики; шахтні випробування і впровадження розробленого способу розвантаження порід підошви, техніко-економічний аналіз його ефективності. Наукові положення і результати, що захищаються, і їхня новизна: управління напруженнями навколо проведеної виробки забезпечується активним попереднім розвантаженням порід підошви вибуховим способом, при цьому ступінь розвантаження, визначенний по інтенсивності тріщинуватості порід, повинен бути: більш 0,5 для підвищення стійкості виробки (коефіцієнт тріщинуватості попередньо висаджених порід підошви ктр ? 0,03) і не менше 0,7...0,8 для підвищення ефективності буро-підривних робіт (ктр > 0,06...0,08); зміна форм областей штучної тріщинуватості порід (аркова прямокутна, еліптична) не знижує ефективності розвантаження, якщо відношення довжини lp і глибини hp розвантаження до висоти гірничої виробки hв витримується в межах 0,25...0,75, при цьому ширина області розвантаження rx повинна становити не менше половини ширини виробки.Виходячи з цього, були поставлені такі задачі досліджень: дослідити закономірності розподілу напружень навколо виробки при створенні штучної області тріщинуватості в її підошві перед вибоєм; У результаті була отримана система нерівностей з оцінки необхідної глибини розвантаження порід підошви в залежності від основних гірничотехнічних факторів (висоти hв, ширини 2а, кривизни контуру в боках c1 і покрівлі c3, вихідного напруженого стану масиву (Р, LP,) і модуля деформації порід до Eo і після Ер розвантаження): 2а ? dp3/z3 - hв u y ? hp?Cpa ? 2а ? dc3/z3 - hв; (1) зміна концентрації напружень на породному контурі гірничої виробки визначається ступенем розвантаження порід (відношенням модулів деформації порід після і до їх розвантаження), котрий має бути більш 0,5 у протяжній частині виробки; Тангенціальні напруження на контурі виробки після розвантаження порід підошви можна визначити за формулою: sq = s0 Cpa? (sp - s0), (3) де s0, sp - відповідно напруження, що діють на контурі гірничої виробки до і після розвантаження порід підошви, МПА; З формули (3) випливає, що якщо Ср = 0, то sq = s0, тобто одержуємо напруження на вихідному контурі гірничої виробки (без розвантаження), а при Ср = 1, то sq = sp, - напруження на знов утвореному після розвантаження породному контурі.Отримано вирази і системи нерівностей по оцінці необхідної глибини розвантаження порід підошви в залежності від основних гірничотехнічних факторів (висоти, ширини гірничої виробки, кривизни її контуру, вихідного напруженого стану масиву і зміни модуля деформації порід), підтверджена їхня придатність для інженерних розрахунків. Доведено, що основним параметром способу збільшення стійкості виробки є відносна глибина hp/hв області розвантаження, а для підвищення ефективності БПР - відносна довжина lp/hв області розвантаження, розміри котрих доцільно змінювати в межах 0,5 ? lp/hв ? 0,75 - для міцних порід вибою і 0,25 ? hp/hв ? 0,75 - для нестійких порід навколо виробки. Показано, що різноманітні форми (прямокутна, еліптична, аркова) областей штучної тріщинуватості порід, а також ширина області rx розвантаження за однакових глибини і ступеня розвантаження роблять незначний вплив на напружений стан порід навколо виробки, що дозволяє спростити технологію здійснення способу АПР. Розроблено метод розрахунку розподілу напружень на контурі довільної форми виробки при АПР порід підошви, котрий відрізняється тим, що вперше враховано ступінь розвантаження порід від напружень через відношення модулів деформації порід після і до вибуху і його вплив на ефективність розвантаження, оцінюваного за зміною напружень на породному контурі. "Комсомольська") збільшена швидкість проведення виробки на 20,5 м/міс. шляхом підвищення КВШ із 0,8 до 0,9...0,95 і виключені пошкодження кріплення вибухом і необхідність його ремонту; зменшено відкидання породи від вибою уздовж виробки на 50%.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ