Обґрунтування параметрів забезпечення стійкості гірничих виробок вибуховим розвантаженням порід покрівлі - Автореферат

Ідея роботи полягає в керуванні напруженим станом порід навколо виробки і створенні оптимальних умов взаємодії рамного кріплення з масивом шляхом вибухового розвантаження порід покрівлі. Методом кінцевих елементів (МКЕ) вивчити закономірності зміни напружено-деформованого стану (НДС) масиву порід навколо гірничої виробки після вибухового розвантаження в покрівлі й особливості взаємодії рамного кріплення з розпушеними породами масиву; В основу досліджень покладені: аналіз і узагальнення виконаних раніше досліджень і накопиченого виробничого досвіду; шахтні дослідження з обробленням даних методами математичної статистики; лабораторні дослідження технологічних і геомеханічних параметрів способу вибухового розвантаження порід методом ЕГДА; аналітичні й чисельні дослідження методом кінцевих елементів напружено-деформованого стану масиву навколо виробки під час вибухового розвантаження порід покрівлі й несучої здатності рамного кріплення з урахуванням коефіцієнта постелі. При забезпеченні стійкості гірничої виробки вибуховим розвантаженням порід покрівлі підрив одного заряду розпушення у середині покрівлі виробки формує на аркове кріплення навантаження, яке розподіляється за параболічним законом, при підриві двох зарядів над вузлами піддатливості - за трикутним законом з мінімумом у центрі арки, а три заряди формують квазірівномірний розподіл навантаження. Підривання двох зарядів розпушування над вузлами піддатливості забезпечує найбільш ефективне розвантаження масиву навколо виробки: знижує концентрацію напружень у покрівлі в 5…10 разів, в районі вузлів піддатливості у 2…2,5 рази і в боках в 1,5…2 рази, створює забутовку за кріпленням з попереднім розпором, що підвищує в 3…4 рази його несучу здатність.Виміри порожнеч за кріпленням проводили в пяти характерних точках контура виробки: дві з них були вибрані симетрично з боків виробки на висоті близько 1000 мм від підошви, дві інші точки вибрані в області замків піддатливості й одна точка - по центру верхняка рамного кріплення. Стабілізовану напругу 10 В подавали на смужку лаку контуру виробки й заряди ВВ і пошуковою голкою знімали показники потенціалу напруги навколо виробки для побудови еквіпотенціальних ліній і ліній градієнта напруги. 2) вибух одного заряду (лінія 1) створює зону розпушування порід масиву у діапазоні і навантаження на кріплення у вигляді параболи; 4) підривання трьох зарядів (лінія 3) дозволяє навантажити кріплення більш рівномірно по всьому верхняку й у ділянці стояків, що сприятливо впливає на роботоздатність кріплення порівняно з одним зарядом розпушування; З метою узагальнення результатів і зручності їх подальшого аналізу за базові параметри було взято безрозмірні коефіцієнти: розвантаження і концентрація напружень , де і - модулі деформації порід до й після їх розвантаження відповідно, МПА; і Р - напруження відповідно в зоні розвантаження виробки й початкове вертикальне напруження в масиві, МПА.Павлова "Обґрунтування параметрів забезпечення стійкості гірничих виробок вибуховим розвантаженням порід покрівлі" є завершеним науковим дослідженням, в якому вирішена актуальна наукова задача забезпечення стійкості гірничих виробок вибуховим розвантаженням порід покрівлі на підставі встановлених закономірностей розподілу напружень навколо виробки після вибухового розвантаження й розподілу зовнішнього навантаження на кріплення з урахуванням різних схем підривання зарядів розпушування, форми зон розвантаження й пасивного опору розвантажених порід, що дозволяє значно підвищити несучу здатність рамного кріплення й стійкість гірничої виробки. Шахтними інструментальними дослідженнями встановлено закономірності розподілу й розміри порожнеч закріпного простору навколо рамного кріплення гірничих виробок, пройдених буровибуховим і комбайновим способами, оцінено міру зниження стійкості кріплення і її несучої здатності в реальних умовах проведення виробок. Методом ЕГДА вивчено й обґрунтовано закономірності формування зони розвантаження навколо виробки, встановлено хвилеподібну форму за різних схем підривання зарядів розпушування в покрівлі виробки (від 1 до 5 зарядів). Так, підрив одного заряду розпушення у середині покрівлі виробки формує на аркове кріплення навантаження, яке розподіляється за параболічним законом, при підриві двох зарядів над вузлами піддатливості - за трикутним законом з мінімумом у центрі верхняка арки, а три заряди формують квазірівномірний розподіл навантаження.

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опубліковано в роботах

1. Литвинский Г.Г. Исследование геомеханических параметров взрывной разгрузки пород в кровле выработки / Г.Г. Литвинский, Е.Е. Павлов // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. - Алчевск: ДОНГТУ, 2008. - Вып. 27. - С. 5-15.

2. Павлов Е.Е. Исследование формы и размеров зоны разгрузки пород вокруг выработки методом ЭГДА / Е.Е. Павлов // Вісті Донецького гірничого інституту: Всеукраїнський науково-технічний журнал гірничого профілю. - Донецьк: Друкується за рішенням Вченої Ради державного вищого навчального закладу "Донецький національний технічний університет" (протокол № 5 від 22.05.2009), 2009. - С. 176-182.

3. Павлов Е.Е. Анализ негативных последствий переборов при проходке горных выработок / Е.Е. Павлов // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. - Алчевск: ДОНГТУ, 2009. - Вып. 28. - С. 125-133.

4. Литвинский Г.Г. Повышение работоспособности рамной крепи путем взрывной разгрузки пород / Г.Г. Литвинский, Е.Е. Павлов // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. - Алчевск: ДОНГТУ, 2009. - Вып. 29. - С. 12-20.

5. Литвинский Г.Г. Влияние пассивного отпора породна работоспособность арочной рамной крепи / Г.Г. Литвинский, Е.Е. Павлов // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. - Алчевск: ДОНГТУ, 2010. - Вып. 30. - С. 5-16.

6. Пат. 29057 Україна, МПК (2006) Е 21D 11/00. Спосіб вибухового розвантаження порід навколо виробки / Литвинський Г.Г., Павлов Є. Є.; заявник та патентовласник Донбас. держ. техн. ун-т. - № а 200711987 ; заявл. 30.10.2007; опубл. 10.01.2008, Бюл. № 1.

7. Пат. 48196 Україна, МПК (2009) Е 21D 11/00. Спосіб керування навантаженням на рамне кріплення гірничої виробки / Литвинський Г.Г., Павлов Є. Є.; заявник та патентовласник Донбас. держ. техн. ун-т. - № u200909413; заявл. 14.09.2009; опубл. 10.03.2010, Бюл. № 5.

8. Павлов Е.Е. Управление напряженным состоянием массива вокруг выработки способом активной разгрузки пород кровли / Е.Е. Павлов, Г.Г. Литвинский // Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, организованной кафедрой "Строительство шахт и подземных сооружений" ДОННТУ. - Донецк: Норд-Пресс, 2007. - Вып. 13. - С. 130-132.

9. Павлов Е.Е. Моделирование параметров взрывной разгрузки пород в кровле выработки / Е.Е. Павлов, Г.Г. Литвинский // Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, организованной кафедрой "Строительство шахт и подземных сооружений" ДОННТУ. - Донецк: Норд-Пресс, 2008. - Вып. 14. - С. 107-108.

10. Павлов Е.Е. Шахтные исследования пустот закрепного пространства / Е.Е. Павлов // Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, организованной кафедрой "Строительство шахт и подземных сооружений" ДОННТУ. - Донецк: Норд-Пресс, 2009. - Вып. 15. - С. 123-124.

Размещено на .ru