Геомеханическое обоснование рационального расположения подрабатываемых выработок при разработке сближенных пластов Прокопьевско-Киселёвского месторождения

• Автор: Ковалев, Николай Борисович
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Горно-геологические и горнотехнические условия проведения и состояние подготовительных выработок на шахтах Прокопьевско-Киселёвского месторождения
1.2. Анализ исследований по установлению высоты зон обрушений и трещиноватости в кровле и почве отрабатываемого пласта

1.3. Цель работы, задача и методы исследований

ГЛАВА 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УГЛЯ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД
2.1. Исследование физико-механических характеристик угля и пород при объёмном сжатии
2.2. Исследование напряженного состояния массива на моделях из оптически чувствительных материалов (ОЧМ)

2.3. Испытания различных вариантов компановки узлов податливости анкеров

2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВОСХОДЯЩЕМ ПОРЯДКЕ ОТРАБОТКИ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ
3.1. Методика шахтных исследований
3.2. Характеристика объектов в шахтных исследованиях
3.3. Проявление горного давления при подработке выработок очистными забоями с закладкой выработанного пространства
3.4. Проявление горного давления при подработке

3.5. Эксперименты по совместному применению анкерной и металлической рамной крепи
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОТРАБОТКЕ СБДИ-ЖЕННЫХ ПЛАСТОВ В ВОСХОДЯЩЕМ ПОРЯДКЕ
4.1. Определение границ зон сдвижения и перераспределения горного давления в подработанном массиве
4.2. Схема ведения горных работ
4.3. Оценка напряженно-деформированного состояния массива с учётом результатов испытаний образцов при объёмном сжатии
4.4. Оценка степени влияния упрочнения пород анкерованием на устойчивость выработок, закрепленных металлической крепью
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В Прокопьевско-Киселёвском месторождении Кузбасса около 65 % угольных пластов разделены породными целиками мощностью не более 30 м, а также находятся в синклинальных складках. В условиях разработки свит пластов и пластов в синклинальных складках практически невозможно избежать вредного влияния подработки выработок.
Обеспечение устойчивости вскрывающих и оконтуривающих выработок в течение всего срока службы является одним из важных условий стабильной и эффективной работы угольных предприятий.
В этой связи на шахтах Прокопьевско-Киселёвского района применяется, в основном, нисходящий порядок отработки пластов в свите.
В некоторых случаях (около 10-15 %) применяется восходящий порядок отработки пластов в свитах, вызываемый необходимостью осушения вышележащих пород при значительной их обводненности, а также с целью их разупрочнения для снижения динамических нагрузок на крепи. Первоочередная отработка нижележащих слоев вызвана также необходимостью повышения концентрации горных работ, выемки нижележащих пластов как защитных или как более производительных и т.д.
В указанных случаях и при отработке синклинальных складок для снижения вредного влияния подработки необходимо установление рационального места расположения выработок, проводимых и поддерживаемых в подработанном массиве.
Таким образом, количественная оценка проявлений горного давления в подрабатываемых выработках, связанная с установлением характера и параметров смещения горных пород и перераспределения горного давления является актуальной задачей, как в научном, так и в практическом плане.
Целью работы является уточнение закономерностей проявления горного давления для разработки технических решений по совершенствованию проведения и поддержания подрабатываемых выработок при разработке сближенных

8) в почве разрабатываемого пласта обрушение может происходить при углах падения более 65° на величину 2...4 м, а трещиноватость на 6...8 м;
9) независимо от порядка отработки пластов, вредное влияние на поддержание выработок оказывают целики угля, оставленные в выработанном пространстве;
10) смещение пород на контуре подрабатываемых выработок зависит, в основном, от прочностных свойств пород междупластия, чем прочнее породы, тем меньше смещения;
11) характер и величина проявления горного давления в выработках зависит от их местоположения относительно областей и зон влияния разработки нижнего пласта и способа охраны.
При проведении подготовительных выработок после затухания процесса сдвижения и уплотнения пород, при отсутствии на вышележащем пласте нераз-рушаемых горным давлением целиков, поддержание выработок в области разгрузки значительно облегчается по сравнению с разработкой пласта как одиночного, причём степень облегчения определяется, в первую очередь, мощностью пород междупластия и подрабатываемого пласта. Согласно исследованиям [56] при отношении h/m = 4-10 прочность подработанного пласта снижается вдвое, а его упругие свойства в 2-4 раза. Проведение выработок в ранее подработанном массиве рекомендуется также в работах [28, 26, 57, 58 и др.]. В зависимости от условий, в которых проводились наблюдения, авторы рекомендуют отставание от 20 до 120 м за забоем подрабатывающей лавы.
На устойчивость подготовительных выработок при их под или надработке оказывают влияние многие горно-геологические и горнотехнические факторы, основными из которых являются: глубина расположения выработки; физикомеханические свойства вмещающих пород; мощность пород междупластия и его литологический состав; скорость подвигания очистного забоя; ориентировки выработок относительно напластования; тип и параметры крепи и др. [66-69].
Геомеханические процессы сдвижения пород при разработке свиты из двух и более пластов изучены в меньшей степени, чем при отработке одиночного пласта. Параметры процесса сдвижения, распределения напряжений и деформаций в