Опыт ведения горных работ в условиях глубоких шахт Донбасса показывает, что проблема поддержания выемочных выработок в зоне влияния очистных забоев является одной из основных задач совершенствования технологии добычи угля.

Детальное рассмотрение всех способов сохранения устойчивости выемочных выработок на участке активного влияния очистных забоев весьма затруднительно вследствие большого объема проведенных исследований, разнородности и несовместимости полученных при этом положительных и негативных результатов. Более рациональным, с нашей точки зрения, является анализ новых способов охраны и крепления выработок, которые за счет учета особенностей проявления горного давления обеспечивают эффективное поддержание выемочных выработок глубоких шахт.

По признаку расположения существуют способы проведения выработок в прочных породах (полевые выработки) и в зонах пониженных напряжений (в подработанной или надработанной толще; по обрушенным и уплотненным породам; вблизи или вприсечку к выработанному пространству).

Охрана выработок представляет собой управление проявлениями горного давления в их окрестности посредством возведения искусственных (бутовых полос, костров и бутокостров, органных рядов, стенок из железобетонных блоков, монолитных полос из твердеющих материалов) или естественных (оставление целиков угля) сооружений.

Признак поддержания выработок заключается в: формоизменении поперечного сечения, изменении типа крепи, увеличении поперечного сечения выработки, в активном воздействии на боковые породы путем их разгрузки или упрочнения для технологического управления свойствами и состоянием массива пород.

Для анализа способов сохранения устойчивости выемочных выработок в зоне влияния очистных работ по нашему мнению более целесообразным будет разделение этих способов на две группы.

К первой группе следует отнести способы, предусматривающие активное силовое противодействие горному давлению увеличением несущей способности крепи выработки и охранных конструкций на ее сопряжении с выработанным пространством.

Во вторую группу целесообразно включить способы, которые направлены на благоприятное для сохранения устойчивости выработки перераспределение напряжений в окружающих ее породах.

Активные силовые способы сохранения устойчивости выработок характеризуются режимом нарастающей нагрузки при постоянной или незначительно увеличивающейся деформации. При достижении предельных нагрузок происходит интенсивное разрушение боковых пород, крепи и опорных конструкций, что сопряжено с необходимостью выполнения больших объемов высоко затратных и небезопасных работ по ремонту и перекреплению выработок.

В перечисленных выше способах активное силовое противодействие перемещению боковых пород в технологическое пространство поддерживаемой выработки вызывает неблагоприятное перераспределение напряжений вокруг выработок и приводит к дальнейшему усложнению условий их поддержания и охраны.

Более рациональными являются геомеханические способы сохранения устойчивости выработок, технологическая сущность которых заключается в создании вокруг выработок благоприятной геомеханической обстановки.

Они предполагают создание в горном массиве различных полостей разгрузки или специальных зон, в которых из горных пород создаются грузонесущие или самораспорные конструкции, обеспечивающие эффективное противодействие вредным проявлениям горного давления.

Опыт применения перечисленных способов в различных горно-геологических условиях показывает, что с увеличением глубины разработки часть из них уже не соответствует особенностям проявления горного давления и даже при значительных затратах на их выполнения не обеспечивают необходимые технологические параметры охраняемых выработок.

Эти способы крепления и охраны прошли широкую апробацию в достаточно представительных условиях больших глубин разработки и подтвердили свою высокую эффективность. Однако в настоящее время они не нашли широкого применения в угольной промышленности Украины в силу консерватизма руководства предприятий и технологических служб, отсутствия средств на опытно-промышленную проверку новых способов и уточнения их параметров для конкретных условий применения. Кроме того, эффективность применения новых способов сохранения устойчивости выемочных выработок снижается из-за весьма низкого качества выполнения работ при реализации охранных мероприятий.

Эффективная работа основной крепи подготовительной выработки, в части обеспечения ее высокой несущей способности и конструктивной податливости, во многом предопределяется соответствием формы крепи условиям применения и характеру распределения нагрузки по периметру крепи. Поэтому для сохранения устойчивости выемочных выработок на сопряжениях с очистными забоями, где наблюдаются наиболее интенсивные проявления горного давления, применяются разнообразные крепи усиления.

- индивидуальные деревянные (реже металлические) крепи разового использования;

- инвентарные крепи многократного использования, включающие гидравлические стойки или стойки трения, устанавливаемые под одиночные или спаренные металлические прогоны или балки, располагаемые в выработке в створе с лавой и подвешиваемые к верхнякам крепи;

- механизированные крепи сопряжений, которые по характеру взаимодействия с боковыми породами подразделяются на поддерживающие и оградительно-поддерживающие.

Однако вышеперечисленные крепи усиления в условиях глубоких шахт не обеспечивают безремонтное или малоремонтное поддержание выработок в зоне влияния очистных работ.

Оценивая перспективы развития угледобычи на глубоких шахтах Донбасса, следует отметить, что с дальнейшим увеличением глубины разработки общее состояние выемочных выработок (в плане сохранения их устойчивости) будет ухудшаться. Анализ технологических решений по сохранению устойчивости подготовительных горных выработок в зоне влияния очистных работ показал, что геомеханические и комбинированные способы более эффективны по сравнению с чисто силовыми, так как направлены не на малоэффективное противодействие проявлениям горного давления, а на создание возможности перераспределения, дробления и локализации его вредного воздействия на особо жизненно важных технологических участках.