ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Захаренко Олександр Володимирович

УДК 622.261

Обгрунтування часу дії локального вибухо-щілинного

розвантаження на зменшення видавлювання порід підошви

підтримуваних виробок

Спеціальність 05.15.02 - “Підземна розробка родовищ корисних

копалин”

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Донецьк - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донецькому державному технічному університеті Міністерства освіти та науки України.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент Петренко Юрій Анатолійович, доцент кафедри “Гірнича геомеханіка” Донецького державного

технічного університету.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент Борзих Анатолій Пилипович, професор кафедри розробки пластових родовищ Донбаського гірничо-металургійного інституту Міністерства освіти та науки України, м. Алчевськ Луганської обл.;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Компанець Вячеслав Федотович, ведучий науковий співробітник Донецького науково-дослідного вугільного інституту (ДонВУГІ) Міністерства палива та енергетики України, м. Донецьк.

Провідна установа:

Інститут геотехничної механіка НАН України, відділ проблем розробки родовищ на великих глибинах, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться 12 травня 2000 р. о 12 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11. 052.05 у Донецькому

державному технічному університеті за адресою: 83000, Україна, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 1-й навчальний корпус, ауд. 1.201.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ДонДТУ (83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 2-й навчальний корпус).

Автореферат розісланий 10 квітня 2000 р.

Вчений секретар М.Р.Шевцов

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Розвиток вугільної промисловості Донбасу супроводжується збільшенням глибини гірничих робіт, перетинів і загальної довжини підтримуваних виробок. За останні 20 років обсяг видобутку вугілля на шахтах із глибиною розробки більш 700 м зріс у 2 рази. За цей час середня несуча спроможність кріплення зросла в 2,5 рази, вартість кріплення в 2,3 рази, його трудомісткість у 3,7 рази. Не дали позитивних результатів спроби забезпечити безремонтну підтримку виробок за рахунок збільшення несучої спроможності кріплення. Щорічно довжина виробок, що знаходяться в незадовільному стані, збільшується на шахтах Донбасу на 2-3%. При цьому 60-80% випадків деформування виробок пов'язані з видавлюванням порід підошви.

Досвід застосування маловитратних способів зберігання стійкості порід підошви виробок шляхом локального розвантаження показав їхню високу ефективність. Проте в більшості випадків ці способи не забезпечують стійкість порід підошви протягом усього терміна служби виробок. Такий стан підтримуваних виробок пояснюється декількома причинами. Не враховується, наприклад, зміна геомеханічного стану вміщуючих порід у період експлуатації виробок. Це сполучено з невчасністю застосування додаткових заходів спрямованих на підвищення їхньої стійкості. У зв'язку зі сказаним, обгрунтування часу дії локального розвантаження на зменшення або запобігання видавлювання порід підошви, є актуальною задачею при зберіганні стійкості підтримуваних виробок.

Зв'язок теми дисертації з планом основних робіт університету. Розробка способів охорони гірничих виробок із використанням несучої спроможності вміщуючих порід є одним з основних наукових напрямків Донецького державного технічного університету. Робота підготовлена в рамках виконаних держбюджетних і госпдоговірних тем (номера держреєстрації 01900008237, 01880026153).

Метою роботи є визначення періоду часу ефективної дії локального розвантаження порід підошви на зменшення або запобігання їхнього видавлювання для збереження стійкості підтримуваних виробок.

Ідея роботи полягає в урахуванні часу дії локального розвантаження при обгрунтуванні додаткових заходів для забезпечення стійкості виробок протягом усього терміна їхньої служби.

Методи досліджень. Для досягнення поставленої мети в роботі використаний комплексний метод, що включає аналіз і узагальнення досвіду підтримки гірничих виробок, шахтні інструментальні спостереження, фізичне моделювання на еквівалентних матеріалах, лабораторні іспити зразків гірничих порід, аналітичні дослідження, статистичне опрацювання експериментальних даних, дослідно-промислову перевірку.

Основні наукові положення і результати, виносимі на захист, і їхня новизна.

1.

1.

1.

Обгрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій роботи забезпечується: аналізом досвіду підтримки гірничих виробок, представницьким об’ємом шахтних інструментальних спостережень, коректністю постановки шахтних і лабораторних експериментів, використанням методів математичної статистики при опрацюванні результатів експериментів і встановленні емпіричних залежностей, задовільним збіганням експериментальних і розрахункових даних (20%), позитивними результатами дослідно-промислової перевірки.

Наукове значення роботи полягає в розкритті механізму впливу на процес деформування порід навколо виробки локального розвантаження масиву в часі і розробці аналітико-експериментального методу визначення тривалості ефекту локального розвантаження.

Практичне значення роботи складається з:

-

-

-

Реалізація висновків і рекомендацій роботи. Результати досліджень були впроваджені при спорудженні і підтримці 12-го західного конвеєрного штреку пл.l4 і 24-го західного конвеєрного штреку пл.m3 шахти “Трудівська” ДХК “Донвугілля”. Економічний ефект отриманий від упровадження результатів досліджень склав 160-360 грн/м.

Апробація роботи. Основні положення роботи в цілому і її окремі етапи обговорювалися і були схвалені на 2-й, 3-й і 4-й науково-практичних конференціях гірничого факультету ДонДТУ (грудень 1996 р. , грудень 1997 р. і грудень 1998 р.), міжнародної науково-практичної конференції “Перспективи розвитку гірничих технологій на початку третього тисячоріччя”, м. Алчевськ (квітень 1999 р.), технічній раді ш. “Трудівська” ДХК “Донвугілля” (червень 1999 р.), розширеному засіданні кафедри “Гірнича геомеханіка” ДонДТУ (січень 2000 р.).

Публікації. Основний зміст дисертації опублікован у 5 наукових працях.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох глав і висновку, містить 40 малюнків, 11 таблиць, список посилань на літературні джерела з 97 найменувань, 2 додатки. Робота викладена на 114 сторінках, загальний обсяг - 142 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Збільшення видобутку вугілля знаходиться у прямій залежності від стабільності і надійності роботи, як окремих виробничих ланок, так і шахти в цілому.

В даний час, в умовах економічного спаду, що продовжується, видобуток вугілля і кількість діючих очисних вибоїв тільки по ДХК “Донвугілля” у порівнянні з 1991 роком знизилися в 2 рази. Сформоване положення збільшується погіршенням стану гірничих виробок, від котрого також безпосередньо залежить рівень видобутку.

У 1997-1998 р.р. було проведене обстеження 13 шахт, що входять до складу Державної холдингової компанії "Донвугілля". Воно включало оцінку, як гірничотехнічних факторів (міцність вміщуючих порід, поперечний перетин виробок, види кріплення, їхній стан, час експлуатації виробок т.і.), а також організаційних факторів (технологія проведення виробок, якість ведення робіт, контроль за станом виробок т.і.).

Аналіз стану гірничих робіт показав, що, незважаючи на зниження видобутку вугілля, намітилася тенденція до росту довжини підтримуваних гірничих виробок, що приходяться на 1 тонну видобутку (із 150,4 до 199,5 км/млн.тон) при зниженні об’ємів їхного проведення (із 7,76 до 3,57% від їхньої загальної довжини). Таке положення пояснюється зниженням кількості діючих очисних вибоїв, темпів посування очисних робіт, а отже призводить до збільшення термінів служби виробок. У свою чергу це викликає зріст довжини виробок, що знаходяться в незадовільному стані (із 13,5 до 31,9 % від їхньої загальної довжини). При цьому в 70% випадків незадовільний стан виробок був пов'язаний саме з видавлюванням порід підошви.

В результаті обстеження було встановлено, що деформації з боку покрівлі і боків виробок в основному викликані невідповідністю параметрів і конструкції кріплення гірничо-геологічним і технічним умовам її застосування, низькою якістю і невчасністю робіт із кріплення. А з боку підошви - видавлюванням порід. Також слід зазначити, що за останні 6 років спостерігається зниження обсягу ремонту гірничих виробок (із 5,8 до 2,4% від їхньої загальної довжини).

З огляду на існуюче фінансування вугільних підприємств, у даний час найбільше перспективним напрямком підвищення стійкості гірничих виробок є збільшення об’ємів своєчасного застосування способів охорони на основі використання несучої спроможності породного масиву. Ці способи не потребують великих матеріальних і трудових витрат, але дозволяють істотно (за даними практики в 2-3 рази) зменшити зміщення контуру виробки. Найбільше актуально це для підвищення стійкості порід підошви, де основним способом боротьби з видавлюванням є підривання.

Рішенню цієї проблеми присвячений ряд фундаментальних і прикладних досліджень головних наукових організацій на Україні і за рубежем: ДонВугІ, ІГТМ НАН України, УкрНІМІ, ДонДТУ, ДГА, ДГМІ, ВНІМІ, ІГС ім. Скочинського, СпбДУ і інших. Доведено, що в даний час одним із найбільше ефективних і перспективних засобів боротьби з видавлюванням є локальне розвантаження порід підошви. На основі цього принципу в останні роки розроблений ряд способівв охорони, таких як: вибухо-щілинне розвантаження, спосіб компенсаційних щілин, активне розвантаження і наступне зміцнення, щілинне розвантаження т.і.

Проте аналіз цих робіт показав, що в даний час недостатньо повно досліджуваний механізм локального розвантаження породного масиву в часі, тривалість її дії, і не розроблені рекомендації по забезпеченню стійкості порід після зникнення ефекту.

У цьому зв'язку сформульована мета роботи, її ідея і поставлені такі задачі досліджень:

-

-

-

-

-

Для уточнення механізму локального розвантаження порід підошви щілинами й оцінки тривалості її дії були проведені лабораторні дослідження на моделях з еквівалентних матеріалів. У якості еквівалентного матеріалу при моделюванні використовувалися піщано-парафінові суміші. Для одержання залежності розміру зміщень від часу був застосований масштаб часу, що визначався відношенням часу руйнування породи до часу руйнування матеріалу моделі при однакових рівнях напруг у зразках породи і матеріалу моделі. Для рішення поставлених задач і одержання кількісних залежностей моделювалися такі умови: ширина виробки B=3.5-5.5 метрів, критерій стійкості сж = 0.4-0.8. З метою скорочення кількості моделей використовувався метод раціонального планування експериментів. Було відпрацьовано 5 моделей із різноманітними варіаціями значень досліджуваних умов. Для оцінки результатів досліджень у моделях проводилося дві виробки. Виробка №1 (експериментальна) проводилася з застосуванням локальних способів розвантаження, а виробка №2 (контрольна) - без них. Для встановлення характеру деформування порід покрівлі, підошви, боків при локальному розвантаженні породного масиву від підвищених напруг і оцінки тривалості її ефекту в моделях проводилися виміри зміщень порід на контурі виробки й у глибині масиву, а також напруг у зоні розвантаження.

В результаті було встановлено, що механізм позитивного ефекту щілинного розвантаження порід підошви пов'язаний не тільки з утворенням локальної області розвантажених від підвищених напруг порід і переносом максимальних напруг із контуру виробки в глиб масиву.

Штучне утворення в боках виробки щілин збільшує область порід, що беруть участь у складкоутворенні. Але при цьому зміщення порід по площинах нашарування, що викликають формування складки, компенсуються на глибину розвантаження наявністю щілин. А процесу складкоутворення в глибині масиву перешкоджає опір порід у межах зони розвантаження, що і забезпечує основний позитивний ефект запобігання видавлювання.

Опрацювання результатів спостережень за зміщеннями на контурі виробки й у глибині масиву, що проводилися на моделях протягом часу відповідному 15-ти місяцям спостережень у натурі, дозволила встановити, що тривалість дії локального розвантаження має обмеження в часі (рис.1).

Вивчення цього явища проводилося шляхом аналізу графіків зміщення глибинних реперів і діаграм зміни коефіцієнта розпушення порід на ділянках між глибинними реперами в часі.

В результаті було встановлено, що в початковий момент часу після реалізації ВЩР зміщення порід контуру виробки в покрівлі відбувається рівномірно, без інтенсивного розшарування порід, але з більшою швидкістю, ніж у контрольній виробці. При цьому породи на контурі експериментальної виробки порушені в меншому ступені, ніж на контурі контрольної.

У цей же час у підошві виробки руйнування порід на контурі не відбувається. Надалі, у результаті переущільнення порід у зоні розвантаження, руйнування починає розвиватися більш інтенсивно в напрямку з глибини масиву до контуру виробки . При цьому спостерігається збільшення швидкості зміщень на контурі підошви виробки, що свідчить про закінчення дії розвантаження. Цей процес призводить до інтенсивного розшарування порід на контурі виробки.

До цього моменту ефект компенсації в боках уже себе вичерпав. У підошві починається процес складкоутворення за рахунок горизонтальних рухів.

Встановлений механізм дозволяє зробити висновок про те, що для забезпечення подальшої стійкості порід підошви необхідно до моменту закінчення дії ВЩР знову застосувати додатковий захід, що забезпечує попередження ефекту складкоутворення (2-й етап підтримки).

Для визначення моменту закінчення дії локального розвантаження на практиці було запропоновано в якості критерію використовувати розмір зміщень контуру виробки.

У результаті опрацювання отриманих даних була встановлена залежність розміру критичних зміщень від ширини виробки і критерію стійкості вміщуючих порід:

(1)

де В - ширина виробки, м; Н/? сж - критерій стійкості вміщуючих порід.

Експериментально час реалізації цих зміщень, а отже і час дії локального розвантаження визначити досить складно, з огляду на розмаїття гірничо-геологічних і технічних умов. Тому була вирішена така задача, що дозволяє в першому наближенні визначити даний параметр.

Розглядалася протяжна виробка радіусом R, пройдена на глибині H і підтримувана кріпленням із несучою спроможністю P0, що працює в режимі постійного опору. При цьому були прийняті допущення, що вміщуючі виробку породи, однорідні й ізотропні, поле напруг недоторканого масиву - гідростатичне, рівне Н.

При рішенні задачі прийнято, що руйнування порід відбувається в два етапи. На першому етапі відбувається накопичення ушкоджень і розширення мікротріщин, а на другому - розвиток магістральних тріщин, що викликає руйнування породи. При цьому тривалість першого етапу значно більше тривалості другого етапу.

Для рішення даної задачі були прийняті методи механіки крихкго руйнування, теорії пружності і математичної статистики.

В результаті була отримана залежність для визначення часу утворення навколо виробки зони зруйнованих порід радіусом r:

(2)

де ? - кут внутрішнього тертя порід, град; Р - опір кріплення масиву гірничих порід, МПа; С - сила зчеплення породи, МПа; RВ - радіус виробки, м.

Радіус зони зруйнованих порід, при якому реалізуються критичні зміщення, визначається з вираження:

(3)

де kр - середній розмір коефіцієнта розпушення порід навколо гірничих виробок.

Для урахування перерозподілу напруг, що відбувається на межі зони зруйнованих порід при прямуванні цієї зони всередину масиву, використаний принцип лінійного підсумовування ушкоджень і розроблена програма для розрахунку часу утворення зони непружних деформацій у залежності від зміщень, що реалізувалися, на ЕОМ.

Отримані залежності дозволяють визначити час застосування додаткових охоронних заходів після закінчення дії локального розвантаження в залежності від глибини закладення виробки, її розмірів, тривкості вміщуючих порід, опору кріплення.

Для перевірки результатів лабораторних і аналітичних досліджень в умовах ш. “Трудівська” ДХК “Донвугілля” були проведені шахтні експерименти. Вони включали роботи з локального розвантаження порід підошви, інструментальні спостереження за зміщеннями порід на контурі виробки й у глибині масиву, контроль за процесами тріщиноутворення в зоні розвантаження.

Для оцінки отриманих результатів і їхного порівняння спостереження проводилися:

-

-

-

Інструментальні спостереження здійснювалися на замірних станціях обладнаних контурними і глибинними реперами, а також свердловинами для контролю тріщиноутворення за допомогою радіохвильового шпурового приладу УКТП і оптичного приладу РВП-486.

Контрольна та експериментальні ділянки були обладнані при проведенні конвеєрного штреку 12-ї західної лави пл.l4 (рис.2).

Протягом усіх ділянок виробка мала такі гірничо-геологічні характеристики. Товщина пласта - 1.6 метри. Будівля пласта - проста. У покрівлі виробки залягає піщаник товщиною 7 м із тривкістю на одноосьовий стиск 42 МПа, у підошві глинистий сланець товщиною 8 м із тривкістю на одноосьовий стиск 30 МПа. Кріплення виробки металеве аркового податливого типу АП-5/S=14.2. Крок установки рам - 0.5 метра. Затяжка залізобетонна. Глибина закладення виробки - 845 метрів. Кут падіння порід - 11 градусів. Виробка пройдена комбайновим способом. Темпи проведення склали 150 м/мес. Час підтримки до впливу очисних робіт 22 місяця.

Додаткові операції по реалізації локального розвантаження масиву проводилися з відставанням від прохідницького вибою в 25 метрів. Буріння шпурів і вибухові роботи проводилися в ремонтну зміну. Спостереження на замірних станціях проводилися до початку впливу очисних робіт.

У результаті було встановлено, що на контрольній ділянці зміщення порід підошви до кінця другого місяця спостережень досягли розміру 500 мм, після чого було зроблене підривання. Подальші спостереження на цій ділянці показали, що інтенсивність видавлювання декілька зменшилася. Проте до восьмого місяця спостережень зміщення підошви знову досягли розміру 450 мм і проводилися роботи з підривання порід підошви. Далі виробка до підходу лави експлуатувалася без ремонту. При цьому слід зазначити, що підривання порід підошви викликало деяку інтенсифікацію зміщень порід із боку покрівлі. Це можна пояснити впливом підривання на природний процес установлення рівноваги системи “вміщуючий масив - гірнича виробка”. Що також підтверджує висновок про необхідність попередження видавлювання порід підошви, а не боротьби з його наслідками.

На 2-й експериментальній ділянці застосування поетапної підтримки виробки дозволило більш ніж у два рази зменшити зміщення порід підошви і не робити її підривання до підходу лави (рис.3). При цьому характер деформування порід підошви в цілому відповідав раніше встановленому.

На 1-й експериментальній ділянці протягом перших шести місяців чітко спостерігався ефект локального розвантаження. Зміщення контуру підошви виробки на цей момент склали 195 мм. У той час як на контрольній ділянці до цього часу було здійснено підривання і зміщення знову досягли розміру 390 мм.

До кінця 6-го місяця спостережень на експериментальних ділянках почалось інтенсивне руйнування порід підошви виробки; розмір зміщень досяг 240 мм, а коефіцієнт розпушення 1.065. На графіку зміщення глибинних реперів у підошві починає спостерігатися перегин. Розмір зміщень у покрівлі при цьому склав 760 мм.

На контрольній ділянці зміщення покрівлі на цей час склали 710 мм, а підошви (після першого підривання) 420 мм.

Виконані раніше аналітичні розрахунки показали, що для даних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов розмір критичних зміщень порід покрівлі, при якому спостерігається закінчення дії ВЩР, складає 700 мм. Ці зміщення повинні реалізуватися через вісім місяців після проведення виробки.

Співставляючи отримані результати шахтних спостережень із розрахунковими даними можна зробити висновок про закінчення першого етапу підтримки і необхідності реалізації заходів другого етапу. У цьому зв'язку на 7-му місяці на другій експериментальній ділянці виконане розвантаження порід підошви компенсаційними щілинами, що дозволило не робити підривання порід підошви до підходу лави.

Опрацювання результатів шахтних інструментальних спостережень у вигляді графіків зміщень глибинних реперів і діаграм зміни коефіцієнта розпушення в часі, а також, контроль за процесами тріщиноутворення за допомогою приладів УКТП і РВП-486 дозволили зробити висновок про переущільнення порід у зоні розвантаження.

Аналогічні дослідження були проведені при спорудженні і підтримці 24-го західного конвеєрного штреку пл.m3.

Економічний ефект від застосування результатів роботи на шахті “Трудівська” ДХК “Донвугілля” при спорудженні і підтримці 12-го західного конвеєрного штреку пл.l4 склав 360 грн/м, 24-го західного конвеєрного штреку пл.m3 - 160 грн/м.

ВИСНОВОК

У дисертації дане нове рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає в розкритті механізму і встановленні залежностей часу ефективної дії вибухо-щілинного розвантаження при зберіганні стійкості порід підошви підтримуваних виробок.

Основні наукові і практичні результати роботи.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

1.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1. Петренко Ю.А., Новиков А.О., Захаренко А.В. Совершенствование способов поддержания горных выработок с учетом различных этапов их существования // Известия Донецкого горного института. – 1996. – №2. – С. 97-99.

1. Петренко Ю.А., Новиков А.О., Захаренко А.В. Обоснование своевременности применения способов охраны при поэтапном поддержании горных выработок // Известия Донецкого горного института. – 1998 – №1. – С. 90-94.

1. Петренко Ю.А., Захаренко А.В., Захаренко С.В. Исследование механизма затухания эффекта локальной разгрузки пород почвы // Известия Донецкого горного института. – 1999 – №2. – С. 90-94.

1. Петренко Ю.А., Новиков А.О., Захаренко А.В. О состоянии поддерживаемых горных выработок по ГХК “Донуголь” // Известия Донецкого горного института. – 1998 – №1. – С. 73-74.

1. Петренко Ю.А., Новиков А.О., Захаренко А.В. Оценка продолжительности эффекта локальной разгрузки пород почвы выработок для обеспечения их длительной устойчивости // Материалы Межд. научно-практической конференции “Перспективы развития горных технологий в начале третьего тысячелетия”. – Алчевск: ДГМИ. – 1999. – С. 83-87.

Персональний внесок дисертанта в публікації

[1] - виконан аналіз ефективності способів підвищення стійкості гірничих виробок на основі використання несучої спроможності породного масиву; [2] - получені залежності для оцінки тривалості дії локального розвантаження порід підошви виробок; [3] - встановлен механізм дії локального розвантаження порід підошви в часі; [4] - виконан порівняльний аналіз видобутку і стану підтримуваних гірничих виробок по ДХК “Донвугілля”; [5] - встановлена залежність розміру критичних зміщень від гірничотехнічних умов спорудження виробок.

Аннотация

Захаренко А.В. “Обоснование времени действия локальной взрыво-щелевой разгрузки на уменьшение выдавливания пород почвы поддерживаемых выработок”. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.02. – “Подземная разработка месторождений полезных ископаемых”. – Донецкий государственный технический университет Министерства образования и науки Украины, г. Донецк, 2000.

В диссертационной работе содержаться следующие результаты.

Выполнено обследование состояния горных выработок шахт ГХК “Донуголь” в результате которого установлено, что в 70% случаев деформации выработок связаны с выдавливанием пород почвы.

Анализ результатов обследования и литературных источников позволил установить, что для обеспечения устойчивости выработок необходимо поэтапно использовать способы охраны, позволяющие управлять геомеханическими процессами во вмещающих породах в различные периоды их существования.

Проведены лабораторные исследования на моделях из эквивалентных материалов механизма локальной разгрузки пород почвы и продолжительности ее эффекта.

Установлено, что механизм положительного эффекта щелевой разгрузки пород почвы связан не только с образованием локальной области разгруженных от повышенных напряжений пород и переносом максимальных напряжений с контура выработки в глубь массива. Искусственное образование в боках выработки щелей увеличивает область пород участвующих в складкообразовании. Но при этом смещения пород по плоскостям напластования, вызывающие формирование складки, компенсируются на глубину разгрузки наличием щели. А процессу складкообразования в глубине массива препятствует отпор пород в пределах зоны разгрузки, что и обеспечивает основной положительный эффект предотвращения выдавливания.

Положительный эффект локальной разгрузки пород почвы имеет ограничение во времени (до 14-ти месяцев в зависимости от горно-геологических условий). Его продолжительность связана с переуплотнением пород в зоне разгрузки.

Решена аналитическая задача о времени формирования вокруг выработки зоны неупругих деформаций, при которой реализуются критические смещения контура выработки. При решении задачи принято, что разрушение пород происходит в два этапа. На первом этапе происходит накопление повреждений и расширение микротрещин, а на втором - развитие магистральных трещин, что вызывает разрушение породы. При этом продолжительность первого этапа значительно больше продолжительности второго этапа. Для решения данной задачи были приняты методы механики хрупкого разрушения, теории упругости и математической статистики.

Полученные зависимости позволяют определить время применения дополнительных охранных мероприятий после окончания действия локальной разгрузки в зависимости от глубины заложения выработки, ее размеров, прочности вмещающих пород, отпора крепи.

Учитывая сложность и трудоемкость вычислений по формулам, была разработана программа для расчета времени образования зоны неупругих деформаций в зависимости от реализовавшихся смещений на ЭВМ.

Для проверки результатов лабораторных и аналитических исследований в условиях ш.“Трудовская” ГХК “Донуголь” были проведены шахтные эксперименты. Они включали работы по локальной разгрузке пород почвы, инструментальные наблюдения за смещениями пород на контуре выработки и в глубине массива, контроль за процессами трещинообразования в зоне разгрузки. Внедрение полученных результатов работы при поддержании 12-го западного конвейерного штрека пл.l4 и 24-го западного конвейерного штрека пл.m3 позволило получить экономический эффект в размере 160-360 грн/м.

Анотація

Захаренко О.В. “Обгрунтування часу дії локального вибухо-щілинного розвантаження на зменшення видавлювання порід підошви підтримуваних виробок”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.02. - “Підземна розробка родовищ корисних копалин”. - Донецький державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, м. Донецьк, 2000.

У дисертаційній роботі містяться такі результати.

Дано нове рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає в розкритті механізму і встановленні залежностей часу ефективної дії вибухо-щілинного розвантаження при зберіганні стійкості порід підошви підтримуваних виробок.

Виконано обстеження стану гірничих виробок шахт ДХК “Донвугілля” в результаті якого встановлено, що в 70 % випадків деформації виробок пов'язані з видавлюванням порід підошви. Проведено лабораторні дослідження на моделях з еквівалентних матеріалів механізму локального розвантаження порід підошви і тривалості її ефекту. Вирішено аналітичну задачу про час формування навколо виробки зони непружних деформацій, при якій реалізуються критичні зміщення контуру виробки.

В умовах шахти “Трудівська” ДХК “Донвугілля” були проведені шахтні експерименти. Вони включали роботи з локального розвантаження порід підошви, інструментальні спостереження за зміщеннями порід на контурі виробки й у глибині масиву, контроль за процесами тріщиноутворення в зоні розвантаження. Впровадження отриманих результатів роботи при спорудженні та підтримці 12-го західного конвеєрного штреку пл.l4 і 24-го західного конвеєрного штреку пл.m3 дозволило одержати економічний ефект у розмірі 360-160 грн/м.

Ключові слова: стійкість, підошва, розвантаження, час ефективної дії, поетапна підтримка.

Abstract

Zakharenko O. V. " A Substantiation of action time of explosive local slot-hole unloading on an abatement of an extrusion of ground soils of maintained developments ". - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.15.02. - " a underground Extraction of deposits of mineral resources ". - Donetsk state technical university of Ministry of education and science of Ukraine, Donetsk, 2000.

In operation the new solution of a urgent scientific and technical task is given which consists in disclosing the mechanism and establishment of dependences of time of effective action of slot-hole unloading by explosion at preservation of stability of soils of ground of maintained developments.

The inspection of a condition of mine workings of mines SHC "Donugol" is executed. Are carried out of the laboratory and analytical mechanism of local unloading of soils of ground and duration of its effect.

The received results were practically tested and adopted with economic effect in the mine "Trudovskaya" SHC "Donugol".

Key words: stability, ground, unloading, time of effective action, maintenance.