"Шахтные исследования продолжительности эффекта локальной разгрузки породного массива"

          Выполненные в ДонГТУ лабораторные и аналитические исследования [1,2] позволили расширить представление о механизме влияния способа взрывощелевой разгрузки (ВЩР) на выдавливание пород почвы в поддерживаемых выработках, заключающемся в увеличе¬нии области (зоны) складкообразования и наличие внутри ее отпора складкообразованию, а также ограничении эффекта разгрузки во времени до 12-14 месяцев. Обработка результатов этих исследо¬ваний позволила разработать методику расчета времени действия локальной взрыво-щелевоЙ разгрузки и установить эмпирическую зависимость для определения величины критических смещений контура, после реализации которых эффект разгрузки исчезает и необходимо применение дополнительных мероприятий, направленных на сохранение устойчивости выработки. Для проверки полученных результатов были проведены исследования в условиях шахты «Трудовская» Государственной холдинговой компании «Донуголь». Данная шахта была выбрана из следующих соображений: горно-геологические условия отработки пластов являются наиболее типичными для Центрального Донбасса (вмещающие породы представлены глинистыми слан¬цами, песчаными сланцами и песчаниками с прочностью на одноосное сжатие в образце от 20 до 60 МПа); глубина ведения горных работ изменяется от 550 до 1200 м; обследование состояния горных выработок на шахте показало, что при общей их протяженности 63.7 км объем деформированных в среднем составляет 22,8%, т.е. один из наиболее высоких показателей для шахт, расположенных в данном регионе. В 77,2% случаев деформации выработок связаны с пучением пород почвы. Шахтные исследования включали в себя измерение смещений на контуре выработки и в глубине массива, а также контроль за процессом трещинообразования. Для оценки полученных результатов и их сравнения наблюдения проводились: на участке, поддерживаемом только крепью без дополнительных мероприятий (контрольный участок); на участке в выработке, где осуществлялась взрывощелевая разгрузка пород почвы при проходке выработки; на участке в выработке, где осуществлялась взрывощелевая разгрузка пород почвы при проходке выработки (первый этап поддержания) и впоследствии применялись компенсационные щели (второй этап поддержания). Контрольный и экспериментальные участки были оборудованы при проведении конвейерного штрека 12-й западной лавы пл. U, погашаемого вслед за лавой, между пикетами N 12-23. Для пераого экспериментального участка были определены следующие параметры ВЩР: длина разгрузочных шпуров — 2 м, угол наклона шпуров к горизонту со стороны большей подрыв¬ки составлял 30°, с противоположной стороны 50-60°, расстояние между шпу¬рами 0,5 м, масса заряда ВВ в разгрузоч¬ных шпурах — 600 г, тип ВВ — аммонит Т-19. Протяженность участка с ВЩР со¬ставила 30 м. Экспериментом также предусматри¬валось провести исследование эффек-тивности дополнительных мероприятий на 2-м этапе поддержания выработки. С этой целью, начиная с пикета N 22 (2-й экспериментальный участок) выработка также проходилась с ВЩР на участке протяженностью 30 м. После реализации критических смещений, т.е. окончания эффекта локальной разгрузки, проводились дополнительные мероприятия по дальнейшему обеспечению устойчивости пород почвы, в качестве которых применялись компенсационные щели. Для образования щелей в почву выработки бурились два ряда шпуров глуби¬ной 2,0 м, расстояние между шпурами — 1,0 м, величина заряда ВВ в шпурах — 600 г, тип ВВ — аммонит Т-19. На протяжении всех участков выработка имела следующие горно-геологические и горнотехнические ха¬рактеристики. Мощность пласта — 1,6 м. Строение пласта — простое. В кровле выработки залегал песчаник мощностью 6 м с прочностью на одноосное сжатие 42 МПа, в почве глини-стый сланец мощностью 8 м с прочно¬стью на одноосное сжатие 30 МПа. Крепь выработки металлическая арочная податливая типа АП-5/5=14,2. Шаг уста¬новки рам — 0,5 м. Затяжка железобетонная. Глубина заложения выработки — 845 м. Угол падения пород — 11°. Выработка пройдена комбайновым способом. Темпы проведения составили 150 м/мес. Время поддержания до влияния очистных работ 22 месяца. Выполненные на основании результатов аналитических и лабораторных исследований расчеты показывают, что для данных горно-геологических и горнотехнических условий величина крити¬ческих смещений пород кровли, при ко¬торой начинает наблюдаться окончание действия эффекта ВЩР, составляет 700 мм. Эти смещения должны реализоваться через восемь месяцев после про¬ведения выработки. Для проверки данного положения наблюдения на первом экспериментальном участке были продолжены далее. В результате было установлено, что в период с 6-го по 12-Й месяц наблюдений смещения пород почвы выросли с 200 мм до 520 мм, после чего была произведена подрывка и выработка до подхода лавы поддерживалась без ремонтных работ. На втором экспериментальном участке после окончания эффекта ВЩР (на седьмом месяце наблюдений) была реализована охрана выработки компенсационными полостями, позволяющая продлить эффект компенсации боковых смещений. Как видно из результатов наблюдений на данном экспериментальном участке, применение мероприятий второго этапа поддержания выработки позволило не производить подрывку пород почвы до подхода лавы. Также следует отметить, что отсутствие подрывок пород почвы на втором экспериментальном участке привело к снижению смещений пород кровли по сравнению с контрольным участком, несмотря на то, что ВЩР увеличивает их смещения на 10-15%. Аналогичные исследования проводились при сооружении конвейерного штрека 24-й западной лавы. Экономический эффект от внедрения результатов испытаний в пределах экспериментальных участков составил по 12-му западному конвейерному штреку — 351,03 грн/м, по 24-му западно- му конвейерному штреку — 155,52 грн/м.

         

©ДонНТУ 2008 Яланский Артём Валерьевич