Н.Н. Касьян Ю.А. Петренко

         За последние годы правительством Украины разработаны и утверждены две программы, цель которых - повысить эффективность работы угольной промышленности. Выполнение этих программ, направленных на внедрение в угольной промышленности передовых технологий, обеспечивало бы поступательное развитие экономики всей страны. В настоящее время техническое состояние шахтного фонда угольной промышленности Украины продолжает ухудшаться. Так, около 80% угольных шахт работают без реконструкции более 20 лет, причем третья часть из них введена в эксплуатацию в Довоенный период [^.Учитывая то обстоятельство, что последние 14 лет ежегодно терялось 7,6 млн. т производственных мощностей [2], для выполнения поставленных перед отраслью задач необходимо резко увеличить объемы проведения горных выработок, среди которых 70-80% занимают вскрывающие и подготовительные. Статистика же показывает, что объемы проведения этих выработок неуклонно падают. Например, если в 1990 г. на шахтах Украины было пройдено 1648 км основных подготовительных выработок, тс в 1996 г. только 594 км [3,4].Несмотря на снижение добычи угля, удельная протяженность поддерживаемых горных выработок, приходящихся на 1 т добычи, неуклонно растет. Такое .положение дел можно объяснить снижением темпов ведения очистных работ и увеличением сроков службы выработок. С ростом глубины разработки одним из наиболее актуальных стал вопрос поддержания горных выработок в процессе эксплуатации. Попытки обеспечить безремонтное поддержание выработок за счет увеличения несущей способности крепи положительных результатов не дали. В 2000 г. удельный объем перекрепления выработок на тахтах Донбасса достиг 7,5 м на 1000 т добычи, а затраты труда на ремонт и поддержание выработок 565,2 чел.-смен на 1 до поддерживаемых выработок з год или около 50 чел.смен на 1000 т добычи. Стоимость же крепления одного метра выработки достигает 3000 грн., составляя до 50-60 % от стоимости их проведения. Состояние выработок на шахтах Донбасса характеризуется следующими цифрами: всего деформировано 50% выработок, в том числе: подготовительных горизонтальных - 64%,. наклонных - 52%, выработок околоствольных дворов - 43%. Из общего объема деформированных выработок 20% находятся в аварийномсостоянии [б]. Изменение характера . и интенсивности деформационных процессов в окружающих выработки породах на больших глубинах стало причиной того, что многие известные способы поддержания, технологические и технические решения исчерпали свои возможности в части обеспечения устойчивости выработок. Обследование состояния горных выработок на шахтах ГП «Донецкуголь» и анализ проектных решении по их сооружению и поддержанию показали, что применение способов охраны осуществляется либо на стадии сооружения, либо при" невозможности дальнейшей эксплуатации выработок без дополнительных мероприятий по повышению устойчивости вмещающего массива. Такой подход к решению вопроса не носит предупредительного характера и не позволяет максимально использовать несущую способность породного массива. Существующие в настоящее время нормативные документы рекомендуют определять параметры поддержания горных выработок., исходя из величины конечных смещений их контура.При этом не учитывается изменение во времени геомеханического состояния вмещающего выработку массива в течение периода ее эксплуатации, а следовательно, и различный характер взаимодействия крепи с окружающим массивом. В общем случае поддержание горной выработки в процессе ее эксплуатации включает в себя креп¬ление, применение дополнительных мероприятий по повышению устойчивости, т.е. охрану и выработки. Как показывает анализ паспортов проведения и крепления горных выработок, как правило, парамет¬ры крепи (плотность установки, податливость и т.д.) по всей длине выработки принимаются постоян¬ными. Не учитывается, что срок службы отдельных участков выработки по ее длине различный. Особен¬но это важно для выемочных штреков. Так, например, при столбовой системе разработки с погашением выработок вслед за лавой время поддержания начала выработки будет включать время проведения выработки и время отработки выемочного столба, а время поддержания конца выработки будет складываться только ИЗ времени на проведение разрезной печи и монтажа оборудования в лаве. Очевидно, что в связи с различным сроком службы участков выработки по ее длине, величина смещений их породного контура будет различна, а следовательно, и параметры крепи по длине выработки должны изменяться, т.е. плотность крепи и величина ее податливости в начале выработки должна быть значительно больше, чем в ее конце, где конечные смешения полностью не успеют реализоваться. Рассмотрим пример поддержания выработки, имеющей большой срок службы (более 5 лет). Параметры крени в такой выработке выбираются также исходя из величины конечных смешений ее контура. Однако, исследования, проведенные в Донецком НТУ показали, что после завершения формирования зокруг выработки зоны разрушенных пород (ЗРП), а следовательно, и реализации основных смещений ее контура, нагрузку на крепь оказывает вес части пород в пределах ЗРП, отделив и 1ихся от приконтурного массива, который достигает 200-500 кН на 1 м выработки. Так как к этому моменту крепь полностью нечерпала свою податливость и перешла в жесткий режим работы, не учтенная при выборе параметров Крепи нагрузка и приводит к ее деформации. Таким образом, если рассмотреть механизм формирования нагрузки на крепь во времени, его услов¬но можно разделить на 2 периода. В первом периоде, продолжительностью 1,0-1,5 года, нагрузка на крепь в основном формируется за счет смещений контура выработки в процессе образованной вокруг нее зоны разрушенных пород, т. е. щгрузка на крепь формируется в режиме «заданной деформации». После окончания образования вокруг выработки зоны разрушенных пород в результате реализации геомеханических процессов внутри нее в нагрузку на крепь оказывает вес части пород в пределах зоны разрушенных пород, отделившихся от .триконтурного массива/При этом нагружение крени происходит в режиме «заданной нагрузки». Таким образом, выбирать параметры поддержания выработки необходимо с учетом степени реализации геомеханических процессов во вмещающем выработку массиве во времени. В этой связи актуальным становится вопрос о выборе способов охраны, направленных на управление состоянием вмещающего выработку массива и своевременности их применения. Решать его необхо-ИМО с учетом срока службы выработки, степени реализации геомеханических процессов во вмещающем уассиве на момент окончания срока службы, продолжительности эффективного действия способа охраны и затрат на поддержание. Приняты с решения должны обеспечивать соответствие срока окупаемости :затрат на поддержание со сроком службы выработки. Все изложенное в полной мере относится и к выбору параметров ремонтных работ в выработках. В настоящее время ремонт в выработках производят, как правило, при отсутствии требуемых по Правилам безопасности» зазоров между транспортными средствами и крепью, а также при нарушениях эхегогуатациоиного режима, оговоренных в «Правилах технической эксплуатации». Степень деформации поперечного сечения выработки к моменту начала ремонта изменяется от 12 до 85%. Как показали исследования, своевременное выполнение ремонта выработок существенно влияет на геомеханическое состояние вмещающего массива и определяет последующую устойчивость выработок.