Оцінка гірничотехнічних умов відпрацювання вугільних пластів. Деформування порід основної покрівлі у лавах, запобіжних ціликів і підготовчих виробок. Проблеми стійкості протяжних виробок вугільних шахт, що знаходяться у зоні впливу очисного простору лави.
Аннотация к работе
Таким чином, дослідження, що спрямовані на обґрунтування такої ширини запобіжних ціликів, при якій забезпечується максимальна стійкість підготовчих виробок при переході від стовпової до суцільної системи розробки, є актуальною науково-технічною задачею і мають важливе народногосподарче значення. Мета досліджень полягає у забезпеченні стійкості підготовчих виробок при суцільній системі розробки шляхом геомеханічного обґрунтування ширини запобіжного цілика на підставі аналізу його напружено-деформованого стану. Основна ідея роботи полягає у комплексному досліджені геомеханічної системи "виробка-цілик-лава" на підставі фізичних і чисельних геомеханічних моделей. Предметом досліджень є напружено-деформований стан геомеханічної системи "виробка-цілик-лава". При виконанні роботи застосований комплексний метод дослідження, який включає: наукове узагальнення та систематизацію інформації щодо стану і перспектив використання вугілля, технології його видобутку і геомеханіки породного масиву, послабленого гірничими виробками; натурні дослідження за деформаційними процесами у підготовчих і очисних виробках; лабораторні дослідження стійкості виробок на еквівалентних матеріалах; аналітичні дослідження методом скінчених елементів; економічну оцінку рекомендованих параметрів системи розробки.На шахтах ДП "Ровенькиантрацит" видобуток високоякісного вугілля відбувається у приблизно однакових гірничогеологічних умовах і за останні 5 років коливається від 9,8 до 5,2 млн. тонн (рис. В ціликах залишається значна кількість підготовлених запасів антрациту (рис. Характер їх прояву залежить від гірничогеологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання вугільних пластів, типу і параметрів системи розробки, виду і розмірів охоронних конструкцій (цілики, вилиті бутові та бутові смуги і т.і.), швидкості переміщення вибою лави і низки інших причин. Фіксувались такі параметри, як система розробки, потужність пласта, кут його нахилу, довжина лави, тип охоронних конструкцій, структура і міцність порід покрівлі, їх тріщинуватість, наявність здимання порід підошви у підготовчих виробках, швидкість посування вибою лави, крок первинного та усталеного обвалення. Оцінка стану виробки, що охороняється, при різній ширині запобіжного цілика виконувалась за допомогою показника стійкостіОсновні наукові і практичні результати полягають у наступному: Виконаний статистичний аналіз результатів спостережень за первинним та усталеним обваленням порід основної покрівлі в залежності від швидкості посування очисного вибою для гірничогеологічних і гірничотехнічних умов шахт ДП "Ровенькиантрацит", ДП "Свердловантрацит", ДП "Антрацит", що дозволило отримати залежності, які дозволяють вести прогноз ділянок підготовчих виробок з підсиленим кріпленням. Встановлено, що стійкість підготовчих виробок нелінійно залежить від ширини запобіжного цілика, при цьому в гірничогеологічних умовах, що розглядаються, максимальна стійкість відповідає ширині цілика, яка дорівнює 10 м, що дозволило оптимізувати параметри геомеханічної моделі і знизити втрати вугілля в надрах. На підставі виконаних натурних і лабораторних досліджень обґрунтована математична модель геомеханічної системи "виробка-цілик-кава", що дозволило визначити параметри її напружено-деформованого стану. Розроблені і досліджені геомеханічні моделі геотехнічної системи "виробка-цілик-лава", що дозволило встановити закономірності впливу його напружено-деформованого стану на стійкість підготовчої виробки. Обґрунтована доцільність переходу від стовпової до суцільної системи розробки з шириною запобіжного цілика, яка дорівнює 10 м і забезпечує максимальну стійкість підготовчих виробок, що дозволило підвищити ефективність капітальних вкладень і знизити втрати вугілля у надрах з 19 до 9 %.
План
1. Основний зміст роботи
Вывод
Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій на підставі вперше встановлених закономірностей деформування елементів геотехнічної системи "виробка-цілик-лава" для гірничогеологічних умов шахт ДП "Ровенькиантрацит" вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення стійкості підготовчих виробок шляхом обґрунтування оптимальної ширини запобіжних стрічкових ціликів в умовах переходу від стовпової до суцільної системи розробки.
Основні наукові і практичні результати полягають у наступному: Виконаний статистичний аналіз результатів спостережень за первинним та усталеним обваленням порід основної покрівлі в залежності від швидкості посування очисного вибою для гірничогеологічних і гірничотехнічних умов шахт ДП "Ровенькиантрацит", ДП "Свердловантрацит", ДП "Антрацит", що дозволило отримати залежності, які дозволяють вести прогноз ділянок підготовчих виробок з підсиленим кріпленням.
Встановлено, що стійкість підготовчих виробок нелінійно залежить від ширини запобіжного цілика, при цьому в гірничогеологічних умовах, що розглядаються, максимальна стійкість відповідає ширині цілика, яка дорівнює 10 м, що дозволило оптимізувати параметри геомеханічної моделі і знизити втрати вугілля в надрах.
На підставі виконаних натурних і лабораторних досліджень обґрунтована математична модель геомеханічної системи "виробка-цілик-кава", що дозволило визначити параметри її напружено-деформованого стану.
Доведено, що у процесі деформування запобіжного цілика сильніше усього руйнуються його крайові частини, а у центрі формується ядро ущільнення, яке слугує концентратором напружень і сприяє зниженню стійкості підготовчих виробок.
Розроблені і досліджені геомеханічні моделі геотехнічної системи "виробка-цілик-лава", що дозволило встановити закономірності впливу його напружено-деформованого стану на стійкість підготовчої виробки.
Обґрунтована доцільність переходу від стовпової до суцільної системи розробки з шириною запобіжного цілика, яка дорівнює 10 м і забезпечує максимальну стійкість підготовчих виробок, що дозволило підвищити ефективність капітальних вкладень і знизити втрати вугілля у надрах з 19 до 9 %.
Економічний ефект від впровадження результатів досліджень на шахті ім. Вахрушева склав 13,9 млн.грн.
Основні результати досліджень опубліковані у наступних роботах
1. Зюков Ю.Е. Напряженно-деформированное состояние предохранительных целиков в лавах / Ю.Е. Зюков // Геотехнічна механіка: / Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. - Дніпропетровськ, 2007. - Вип. 73. С. 171-176.
2. Зюков Ю.Е. Влияние скорости подвигания очистного забоя на геомеханические процессы в лавах угольных шахт Донбасса /Ю.Е. Зюков, Н.В. Хозяйкина, А.С. Иванов // Науковий вісник НГУ. - Дніпропетровськ. - № 11. 2008. - С. 28 - 33.
3. Зюков Ю.Е. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния предохранительных целиков в лавах пологопадающих пластов / А.Н. Шашенко, Ю.Е. Зюков // Науковий вісник НГУ. - Дніпропетровськ. - № 12. 2008. - с. 12 - 14.
4. Зюков Ю.Е. Влияние скорости подвигания очистного забоя на обрушение пород основной кровли в лавах / Ю.Е. Зюков // Уголь Украины. - 2009. - № 1-2. - С. - 5-6.
5. Зюков Ю.Е. Напряженно-деформированное состояние породного массива вокруг предохранительных целиков / Ю.Е. Зюков // Уголь Украины. - 2009. - № 3. - С.14.
6. Зюков Ю.Е. Закономерности обрушения пород кровли в лавах пологопадающих угольных пластов / Ю.Е Зюков., Н.В. Хозяйкина // Матеріали міжнародної конференції "Форум гірників-2007". - Дніпропетровськ: НГУ. - 2007. - С. 8-12.
7. Зюков Ю.Е. Геомеханическая модель очистного забоя с предохранительными целиками различной жест кости / Ю.Е. Зюков // Матеріали міжнародної конференції "Форум гірників-2008". - Дніпропетровськ: НГУ. - 2008. - С. 50-54.