Разработка способов проведения и средств крепления широких выработок в зоне интенсивного проявления горного давления на шахтах Воркутского месторождения

• Автор: Борисов, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Общая характеристика работы
Глава 1 Состояние изученности вопроса, цель, задачи и методы исследования
1.1 Горно-геологические и технологические особенности разработки пластов на шахтах Воркутского месторождения
1.2 Основные физико-механические свойства вмещающих пород
и их характеристики
1.3 Состояние изученности вопроса крепления широких выработок
1.3.1 Отечественный и зарубежный опыт крепления широких выработок
1.3.2 Методы определения параметров анкерной крепи
Глава 2 Исследования проявлений горного давления в выемочных
штреках и монтажных камерах
2.1 Методика исследований
2.2 Исследования проявлений горного давления в конвейерных и вентиляционных штреках
2.2.1 Шахта “Комсомольская”
2.2.2 Шахта “Заполярная”
2.3 Исследования проявлений горного давления в монтажных
камерах
Выводы по главе
Глава 3 Исследование устойчивости широких выработок на моделях
из эквивалентных материалов
3.1 Методика исследований
3.2 Влияние параметров анкерного крепления на величину и характер смещения кровли широких выработок
Выводы по главе
Глава 4 Разработка рациональных способов проведения и средств
крепления широких выработок
4.1 Разработка конструкции рамной податливой крепи для широких выработок
4.2 Разработка технологии проведения и крепления широких выработок
4.3 Методика определения параметров анкерной крепи широких выработок
4.3.1 Основные исходные данные и расчетные положения
4.3.2 Порядок расчета, определение смещений пород и оценка интенсивности горного давления
4.3.3 Выбор конструкции анкерной крепи широких выработок и способ их проведения
4.3.4 Примеры расчета параметров анкерной крепи широких выработок
Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Современное состояние угольной промышленности РФ характеризуется сравнительно низкой производительностью очистных забоев, которая в среднем по отрасли не превышает 1400 т/сутки. Дальнейшее успешное развитие угольной промышленности требует значительного увеличения нагрузок на очистные забои с доведением их на пластах средней мощности и мощных до 5-10тыс.т/сутки. Выпускаемые в настоящее время отечественные и зарубежные механизированные комплексы последнего поколения такие как КМ-138, КМ-142, КМ-144, КМ 700/800, МКЮ, “Лонгволл”, “Джой”, ДБТ и др. в состоянии обеспечить такие нагрузки, однако их применение требует определенных условий при подготовке выемочных участков и, в первую очередь, проведения и поддержания выработок большого сечения , в том числе находящихся в зоне активных проявлений горного давления (зоны опорного давления от отрабатываемого и смежного выемочных столбов). К таким выработкам относятся выемочные штреки, а также монтажные и демонтажные камеры. Практика показывает, что в сложных условиях, особенно в зоне влияния опорного давления, при проведении и эксплуатации этих выработок часто возникают аварийные ситуации, связанные с обрушениями кровли и завалами выработок.
Проблеме обеспечения устойчивости широких выработок посвящены работы таких ученых, как Ардашев К.А., Заславский Ю.З., Мостков В.М., Зубов В.П., Райский В.В., Рева В.Н., Розенбаум М.А., Привалов A.A., Долот-кин Ю.Н., Калинин С.И., Штумпф Г.Г., Ремизов A.B., Храмцов В.И. и др. Несмотря на значительный научно-технический прогресс и достигнутые успехи проблема проведения и эффективного' поддержания широких выработок, особенно в зоне активных проявлений горного давления, до сих пор не решена. Практически отсутствуют рамные крепи поддерживающего типа, позволяющие обеспечить эффективное поддержание этих выработок, а применесмещений пород на контуре этих выработок. В данной работе под широкими выработками подразумеваются откаточные и вентиляционные штреки шириной свыше 6 м, то есть выработки на которые не распространяется действие Инструкции [20], а также монтажные и демонтажные камеры шириной до 12 м. Различия в проявлениях горного давления в обычных и широких выработках проявляются особенно резко при попадании их в зону опорного давления от смежной или отрабатываемой лавы. В этих условиях особое значение приобретают типы крепи и их несущая способность. При выборе крепи таких выработок одним из основных вопросов является выбор наиболее целесообразного режима её работы - жесткого или податливого.
В широких капитальных выработках на обычных глубинах, как правило, устанавливается жесткая крепь, однако до сих пор среди работников производства, проектных и научно-исследовательских институтов имеются сторонники как податливых, так и жестких конструкций крепей [21-30]. Для анализа состояния этого вопроса рассмотрим мнения различных исследователей о рациональном режиме работы крепи.
Сторонники жестких конструкций анкерной крепи рекомендуют устанавливать в широких выработках крепи с высокой несущей способностью непосредственно в забое выработки, чтобы предотвратить развитие деформаций породных обнажений. Эти исследователи - сторонники гипотезы свода полагают, что крепь несет нагрузку только от веса пород в своде обрушения. Если же крепь податливая или устанавливается с некоторым опозданием после проведения выработки, то условия её работы ухудшаются, так как деформации пород в своде получает ничем не ограниченное развитие, и крепь подвергается значительному горному давлению. Так, В.В.Орлов [31] считает, что крепь широких выработок должна быть жесткой, способной выдерживать большие нагрузки и предотвращать нарушение формы сечения выработки. Г.Д.Ефремов [32] предлагает устанавливать податливую крепь в широких выработках только в том случае, когда самая мощная технически осуществимая жесткая крепь не выдерживает горного давления. В другой работе