Розробка способу підвищення стійкості виробок шляхом формування армованих породобетонних конструкцій розчинами, що розширюються - Автореферат

Національна академія наук України Розробка способу підвищення стійкості виробок шляхом формування армованих породобетонних конструкцій розчинами, що розширюютьсяДосвід експлуатації підготовчих виробок показує, що в умовах слабометаморфізованих вуглевміщуючих порід ефективним методом зміцнення масиву є тампонаж і анкерне кріплення порушених приконтурних порід. Розробка способу зміцнення породного контуру підземних гірничих виробок, що максимально враховує особливості поведінки приконтурних порід, включає два основних напрямки: 1) геомеханічне обґрунтування параметрів несучої армованої породобетонної оболонки, здатної перешкоджати конвергенції контуру виробки; 2) розробка технології реалізації способу, при якій би забезпечувалась стійкість приконтурних порід і, таким чином, зменшувались матеріальні та трудові витрати на підтримання виробок в процесі їх експлуатації. Аналіз сучасного стану питань за обома вказаними напрямками свідчить про їх недостатню наукову обґрунтованість і практичну виваженість Тому підвищення стійкості виробок шляхом утворення армованих породобетонних конструкцій в слабометаморфізованих породах є актуальною науковою задачею, яка має важливе значення для вугледобувної галузі і потребує свого вирішення. При виконанні роботи використано комплексний метод досліджень, який включає проведення лабораторних і шахтних експериментів, чисельно-аналітичне моделювання в рамках механіки деформованого твердого тіла, метод безпосередніх тривалих вимірів силових і деформаційних параметрів на контурі гірничих виробок для вивчення взаємодії базового кріплення та охоронної конструкції в процесі експлуатації виробки, методи математичної статистики при обробці отриманих експериментальних даних. Використання самонапружуючих тампонажних сумішей на основі портландцементу з розширюючими добавками фосфогіпсовапнистих спіків в 1,2 рази підвищує механічні характеристики тампонажного каменю та в середньому на 30 % збільшує коефіцієнт зщеплення між породами та розчином, що уможливлює в більш повному обсязі використовувати трибомеханічні особливості поведінки приконтурних порід, забезпечуючи умови більш повного міжблокового контакту порушених породних елементів, що, в свою чергу сприяє збільшенню ефекту самозаклинювання порід в приконтурній зоні виробки.Складність підтримки й охорони виробок збільшується із зростанням глибини розробки, особливо в умовах слабометаморфізованих порід Західного Донбасу. Виконано аналіз і дано оцінку способів підвищення стійкості виробок. В результаті проведених досліджень властивостей напрягаючих тампонажних розчинів і породобетонних конструкцій на їх основі установлено: - Введення в портландцемент добавки фосфогіпсовапнистих спіків в кількості, забезпечуючий достатнє лінійне розширення в початковий період (до 20 діб) приводить до зниження міцності зразків (порядку 6 % - до 14 діб і 3 % - до 28 діб) в порівнянні з міцністю зразків на бездобавочному цементі, а через 90 діб після початку твердіння міцність зразків практично співпадала (Таблиця 1). Вільне розширення та міцність зразків, де в якості заповнювача використовувалась зола-унос ТЕЦ вища ніж міцність зразків, де в якості заповнювача використовувався пісок. Величина лінійного розширення та самонапруження в семидобовому віці для всіх зразків складає 80-90 % від величина самонапруження через 28 діб.З ціллю вивчення умов підтримання гірничих виробок, породний контур яких зміцнюється при допомозі тампонажу з використанням розчинів на основі портландцементу з розширюючими добавками фосфогіпсовапнистих спіків і установки анкерів, проведені інструментальні дослідження в умовах шахти „Ювілейна” ВАТ „Павлоградвугілля”. В результаті проведених інструментальних спостережень встановлено, що тиск на динамометричне арочне кріплення з підкріплюючими елементами приблизно в шість разів менше від тиску на таке ж кріплення де використовувалось лише арочне піддатливе кріплення. Спостереження за переміщеннями порід на контакті з піддатливим кріпленням показали, що породи зміщуються по контуру нерівномірно більші по абсолютній величині переміщення мають місце із сторони крівлі виробки.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій вирішена актуальна науково-прикладна задача підвищення стійкості гірничих виробок шляхом утворення армованих породобетонних конструкцій в умовах слабометаморфізованих вуглевміщуючих порід розчинами, що розширюються. Встановлено, що використання розроблених самонапружуючих будівельних сумішей на основі портландцементу з розширюючими добавками фосфогіпсовапнистих спіків забезпечує підвищення в 1,2 рази механічних характеристик тампонажного каменю та збільшення в середньому на 30 % коефіцієнту щеплення між породами та розчином, що уможливило більш повний між блоковий контакт порушених породних елементів, в результаті чого збільшується ефект само заклинювання приконтурних порід.

Основний зміст роботи