Введение к работе
Актуальность работы.
Проблема охраны выработок находится в тесной связи с задачами увеличения добичи угля и рационального использования природных ресурсов, а также безопасности ведения подземных работ. Интенсивный характер горного производства обуславливает разработку угольных пластов на все более глубоких горизонтах .
Это привело к тому, что на больших глубинах,'разработанные способы охраны горных выработок не даат удовлетворительных результатов.
Характерным проявлением горного давления при отработке защитных пластов являются деформации крепи - и значительные смещения контура выработки и ,в особенности, пучение пород почвы повторно-используеных подготовительных выработок. Поэтому наряду с традиционными способами усиления поддерживающих и охранных крепей, на первый план выдвигается задача осуществления локальной разгрузки массива пород вокруг горных выработок. На данной этапе исследований отсутствуют конкретные, надежно обоснованные, параметру локальной разгрузки в зависимости от горно-геологических и горно-технических факторов.
В условиях Воркутского месторождения Печорского угольного бассейна осуществлялась опытная апробация некоторых способов локальной разгрузки массива горных пород вокруг повторно-используемых подготовительных выработок, но в связи с малой их эффективностью, данные способы не нашли практического применения.
Вопрос создания локальных способов разгрузки и разработка его параметров для улучшения условий поддержания повторно-используемых подготовительных выработок на больших глубинах является открытым. Этим и определяется актуальность диссертационной работы.
В основу диссертации положены результаты исследований, полученных автором в 1987-91 г.г. при выполнении научно-исследовательских работ по хоздоговорным темам 86/84: "Совершенствование техники и технологии интенсивной отработки угольных пластов на шахтах ПО "Воркутауголь" и 50/91:
"Разработка способа борьбы с пучением в повторно-используемых подготовительных выработках с помощью разгрузочных щелей" .
Цель работы состоит в разработке методов и средств снижения пучения почвы повторно-используемых подготояительных выработок глубоких шахт.
Идея работы. Обеспечение устойчивости подготовительных выработок путем снижения пученик почвы с помощью локальной разгрузки со стороны очистного забоя.
Задачи исследований:
- разработка геомеханической модели деформирования
пород почвы повторно-используемых подготовительных выработок
на основе определения основных влияющих Факторов на НДС при-
контурного массива;
обоснование параметров и оценка эффективности способов локальной разгрузки приконтурного массива повторно-'-исполь-зуемых подготовительных выработок;
определение области применения способа локальной разгрузки приконтурного массива.
Методы исследований
Поставленные задачи решались комплексным методом, включающим: аналитические методы механики сплошных сред, методы вычислительной математики с применением ЭВМ, оптическое моделирование, проведение шахтных экспериментов, сопоставление результатов исследований с данными натурных наблюдений.
Научная новизна исследований состоит в следующем:
предложена физическая модель перераспределения опорного давления вокруг подготовительной выработки, сохраняемой для повторного использования в зависимости от расстояния до очистного забоя и в определении на основе этого основных факторов, влияющих на интенсивность пучения;
установлены новые закономерности деформирования и разрушения приконтурного массива пород вокруг выработок с локальной разгрузкой и без нее при опережающей отработке пластов средней мощности.
Научные положения, выносимые на защиту:
- выявлен механизм пучения пород почвы повторно-исполь
зуемых подготовительных выработок глубоких шахт в Форме
складкообразования, вызванного неравномерными смещениями
пород по ширине сечения выработки в результате воздействия
опорного давления и продольных сил;
установлено, что основными факторами, влияющими на величину пучения пород почвы являются: коэффициент сцепления пород мехду слоями, расстояние между заделкой слоев, коэффициент бокового распора, мощность почвы;
обоснован критерий, с помощью которого определяется начало зоны стабилизации, за которую принимается величина падения скоростей смещений пород почвы до 5-6 мм/сут;
экспериментально установлены закономерности смещения пород почвы в зависимости от параметров взрывощелевой разгрузки (угол наклона шпура, величина заряда ВВ, длина шпура).
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: комплексным сочетанием шахтных, лабораторных, аналитических и статистических методов исследований; представительным количеством экспериментальных данных; удовлетворительной сходимостью результатов аналитических, шахтных и лабораторных исследований.
Практическая ценность работы заключается в разработке локального способа разгрузки пород почвы за пределами контура выработки со стороны очистного забоя, уменьшающего пуча-ние почвы в 1,5-1,7 раза, которое может быть использовано в паспортах, поддержания повторно-используемых подготовительных выработках на больших глубинах.
Реализация работы в промышленности.
Разработанный способ локальной разгрузки протел испытания в бремсбергах 812-с и 72-ю ш.Северная ПО "Воркутауголь" при опережающей отработке пласта "Четвертый". Общая длина экспериментальных зон составила около 1 км. Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы на этой шахте составил 28 тыс. руб. Ожидаемый годовой экономический эффект по объединению "Воркутауголь" свыше 1 млн. рубхей.
Апробация работы.
Основные положения работы докладывались на конференциях и научно-технических семинарах: "Пг тблемы интенсификации горного производства" (Воркута, 1886г.), "Соаериенствование методов разведки и добычи полезных ископаемых Крайнего Севера" (Воркута, 1988г.), "Современные методы разведки и разработки месторождений полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера" (Сыктывкар, 1989г.). "Передовые технологии разведки и добычи полезных ископаемых, особенности строительства и экологии Крайнего Севера" (Воркута. 1990г.), "Исследование
-аг
горного давления и охрана капитальных и подготовительных выработок" (Алма-Ата, 1990г.), а также технических совещаниях шахт и производственного об'единения "Воркутауголь", семинарах кафедр ЛГИ и филиала ЛГИ.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано S работ н получено положительное решение на способ борьбы с пучением пород почвы в подготовительных выработках, разработанный в диссертации .
Обген и структура работы.
Диссертация состоит из введения, вести глав и заключения, изложенных на 15* страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 149 наименований и одного приложения.
