Обоснование устойчивости повторно используемых подготовительных выработок при разработке пологозалегающих угольных пластов

• Автор: Соломойченко, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГОЗАЛЕГАЮЩИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
1.1 Современное состояние изученности вопроса
1.2 Анализ способов охраны подготовительных выработок при бесцеликовой отработке пласта
1.3 Анализ методов обеспечения устойчивости повторно используемых подготовительных выработок
1.4 Анализ способов и средств, применяемых для охраны повторно используемых выработок при отработке пологих пластов
1.5 Выводы по главе
ГЛАВА 2 ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗВИТИЯ
ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОКРЕСТНОСТИ
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
2.1 Горно-геологические условия Восточного Донбасса
2.2 Методика шахтных исследований
2.3 Результаты шахтных исследований проявления горного давления
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ РАЗМЕРОВ ЗОН НЕУПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ОКРЕСТНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
3.1 Формирование зон неупругих деформаций относительно очистных работ
3.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород
3.3 Результаты численного моделирования
3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ
ВЫРАБОТОК
4.1 Рекомендации по снижению напряжений в кровле подготовительных выработок
4.2 Моделирование приконтурной разгрузки массива
4.3 Рекомендации по креплению повторно используемых выработок
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Эффективность разработки пологозалегающих пластов, прежде всего, зависит от схемы подготовки и разработки. В настоящее время при подготовке и разработке пологозалегающих пластов широко применяется бесцеликовая технология. Применение этой технологии на глубоких горизонтах сопровождается ухудшением состояния подготовительных выработок. Затраты на охрану и поддержание часто превосходят в 2-2,5 раза затрат на проходку выработок. Это вызвано увеличением и неравномерностью распределения горного давления, значительным усложнением условий поддержания выработок, недостаточной несущей способностью и большой трудоемкостью возведения крепи. В связи с этим актуальна разработка новых и совершенствование существующих способов поддержание выработок в течение срока их службы с минимальными затратами.
Вопросам крепления горных выработок и обеспечения устойчивости при-контурного массива посвящено большое количество работ. В качестве основополагающих следует отметить работы Ардашева К.А., Борисова A.A., Бажина Н.П., Борисовца В.А., Глушихина Ф.П., Григорьева В.Н., Долгого И.Е., Жихарева С.Я., Заславского Ю.З., Зубова В.П., Протосени А.Г., Филатова H.A., Черняка И.Л., Широкова А.П., Штумпфа Г.Г., О. Якоби и др.
Задача эффективного применения бесцеликовой технологии с повторным использованием выемочных штреков при разработке пологозалегающих угольных пластов полностью не решена. Это обусловлено, в первую очередь, креплением выемочных штреков преимущественно металлическими арочными или трапециевидными крепями со стойками усиления, которые не отвечают горногеологическим и горнотехническим условиям эксплуатации выемочных штреков. При залегании в непосредственной кровле угольных пластов слоистых трещиноватых пород, а в основной кровле - труднообрушаемых пород, обеспечение устойчивости подготовительных выработок требует комплекса мероприятий.
Для обрушения пород кровли, рассматриваемых как защемлённая балка, реакция охранных сооружений определяется по формуле:
Ак(Ак°р - 3УЬ1)

(1.9)
Обрезная функция охранных конструкций обеспечивается при выдерживании нагрузки, превышающую расчётную по формуле (1.9).
Данный подход позволяет определить в зоне стабилизации смещений, позади очистного забоя на значительном расстоянии от него, статическую нагрузку на податливое искусственное ограждение. Вместе с тем, охранная конструкция испытывает наибольшую нагрузку, включая динамическую составляющую, в зоне интенсивных смещений при посадках непосредственной и, особенно, основной кровель.
Предложена новая расчётная схема в работах A.C. Диманштейна и Ф.А. Чакветадзе учитывающая отмеченные обстоятельства [58, 59] (рисунок 1.9).
Рисунок 1.9 — Расчётная схема для определения нагрузки на искусственные ограждения