Обґрунтування параметрів управління шаруватим масивом навколо виїмкових виробок - Автореферат

На цей же час при виборі типового перерізу виробки за нормативними документами прогноз переміщень її контура здійснюється в інтегральній формі, тобто переміщення приймаються усередненими й постійними за всією шириною покрівлі, підошви й висоти боків без урахування реально існуючої нерівномірної епюри переміщень породного контуру на кожній із цих ділянок, що не дозволяє прогнозувати пластичне деформування окремих перевантажених ділянок рами, а отже, й передбачити відповідні технічні рішення з додаткового підсилення рамного кріплення, наприклад, анкерами або іншими відомими способами. 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, планів держбюджетних робіт Міністерства освіти і науки України: тема ГП-346 «Наукові основи геомеханіки зміцнення слабких порід навколо гірничих виробок», № держреєстрації 0105U000500; тема ГП-380 «Геомеханічні основи механізованих процесів керування стійкістю підготовчих виробок при безціликовому вийманні вугільних пластів», № держреєстрації 0106U001372; 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 фундаментального напряму «Гірничі науки». Мета роботи - обґрунтування параметрів керування проявами гірського тиску в системі «шаруватий масив-кріплення виїмкової виробки» на основі виявлення закономірностей переміщень будь-якої точки її контура. Поставлена мета й завдання досліджень реалізовані керуючись основною ідеєю роботи - спільне урахування повних діаграм деформування кожного з елементів системи «шаруватий масив-кріплення виїмкової виробки» і порушених контактів між шарами вуглевміщуючої товщі слабких порід при прогнозуванні епюри переміщень контура кріплення виїмкової виробки. Методи дослідження - поставлена мета досягнута на основі комплексного підходу, що включає: аналіз і узагальнення сучасних експериментальних, аналітичних і чисельних методів досліджень процесів взаємодії кріплення підземних виробок із вуглевміщуючим породним масивом; компютерне моделювання взаємодії елементів системи «шаруватий масив-кріплення виїмкової виробки» у домежовому, граничному й позамежному їх станах із залученням методу кінцевих елементів при дослідженні НДС системи; метод кореляційно-дисперсійного аналізу результатів математичного експерименту в розвязаннях прикладних задач; тестування результатів математичних експериментів за даними натурних досліджень.З іншого боку, існуючі нормативні методики розрахунку прояву гірського тиску (в яких накопичені й систематизовані результати великих експериментальних досліджень) спрямовані, в остаточному підсумку, на вибір кріплення гірничої виробки, що забезпечує її стійкість, а прогнозування рівномірного по ділянках породного контура виробки (покрівля, боки, підошва) переміщення не відповідає спостережуваній в шахтних умовах істотно нерівномірній епюрі зсувів порід на цих ділянках. Така комплексна постановка завдання вимагає максимально адекватного відбиття процесів зсування шаруватого масиву слабких порід навколо виїмкової виробки, а саме: урахування спільності деформування масиву й кріплення реальної просторової геометрії з міжрамним захисним засобом і забутованим закріпним простором; моделювання максимально наближеної до існуючої структури шаруватої вуглевміщуючої товщі з неоднорідними механічними характеристиками й порушеними контактами між шарами навколо виробки; урахування параметрів повної діаграми деформування кожного з елементів системи «шаруватий масив-кріплення виїмкової виробки». Проведений аналіз існуючих підходів до розрахунку НДС системи й методів оцінки стійкості виробки дозволив зробити вибір на користь математичного апарата методу кінцевих елементів (МКЕ) із сучасними компютерними програмами та їхніми додатками й виробити системну методологію реалізації мети досліджень: - блок I спрямований на дослідження НДС системи, виявлення закономірностей звязку поля напружень і переміщень з її гірничо-геологічними й гірничотехнічними параметрами; обґрунтування комплексу критеріїв оцінки експлуатаційного стану виробки; Внаслідок досліджень отримані наступні результати: - визначальним фактором впливу на зміну поля напружень і переміщень із ростом глибини розташування виробки є вид стану прилеглих породних шарів і вугільного пласта (домежовий, граничний, позамежний) при конкретній величині : при підвищених міцнісних характеристиках прилеглих породних шарів їх частково домежовий стан визначає звязок напружень і переміщень із параметром , близький до лінійного; варіація в інтервалі (0,3...1)·104 МПА змінює напруження до 55%, а переміщення до 131%; при знижених міцнісних характеристиках залежність НДС масиву від параметра Н стає істотно неліній

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ