УДК 622.261.004.6
ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПУТЕМ ПОЭТАПНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ОХРАНЫ.
Анализ состояния горных выработок проведенный на шахтах ГХК "Донуголь" [1] показал, что в настоящее время несмотря на снижение количества действующих очистных забоев и объема проведения горных выработок в 2 и более раза, наблюдается рост протяженности поддерживаемых горных выработок находящихся в неудовлетворительном состоянии. Такое положение связано, как с увеличением сроков службы выработок и сокращением объемов ремонтных работ, так и с отсутствием эффективных способов охраны выработок обеспечивающих их безремонтное поддержание в течение всего срока службы.
Поэтому перспективным направлением при решении данного вопроса является разработка рекомендаций по своевременному применению локальных способов охраны на основе учета геомеханического состояния вмещающего массива в различные периоды эксплуатации выработок, обеспечивающих максимальное использование несущей способности системы "породный массив - крепь".
Учитывая, что неудовлетворительное состояние горных выработок в основном связано с пучением пород почвы были проведены лабораторные исследования продолжительности эффекта способа борьбы с пучением - взрыво-щелевой разгрузки.
Исследования проводились на моделях из эквивалентных материалов для следующих условий: ширина выработки В=3.5-5.0 метра, критерий устойчивости kgH/sсж = 0.4-0.8.
В результате был установлен следующий механизм технического эффекта от локальной разгрузки пород почвы во времени. В начальный момент времени после реализации ВЩР смещения пород контура выработки в кровле происходит равномерно, без интенсивного расслоения пород, но с большей скоростью, чем в контрольной выработке. При этом породы на контуре экспериментальной выработки нарушены в меньшей степени, чем в контрольной.
В этот же период в почве выработки разрушение пород на контуре не происходит, а плавное их поднятие на небольшую величину вызвано разрушением их на уровне расположения зарядов ВВ в разгрузочных шпурах. В дальнейшем, в результате переуплотнения пород в зоне разгрузки, разрушение начинает развиваться более интенсивно в направлении из глубины массива к контуру выработки. При этом наблюдается увеличение скорости смещений на контуре почвы выработки, что свидетельствует о начале окончания эффекта разгрузки. Этот процесс приводит к интенсивному расслоению пород на контуре выработки.
К этому моменту эффект разгрузки в боках уже себя исчерпал. В почве начинается процесс складкообразования за счет горизонтальных подвижек, что свидетельствует об окончании эффекта ВЩР.
Установленный механизм позволяет сделать вывод о том, что для обеспечения дальнейшей устойчивости пород почвы необходимо к моменту окончания эффекта ВЩР вновь применить локальное мероприятие, обеспечивающее предупреждение эффекта складкообразования (2-й этап поддержания). В частности, в качестве такого мероприятия можно использовать способ компенсационных щелей.
Для установления момента окончания положительного действия ВЩР на практике было предложено в качестве критерия своевременности применения мероприятий по разгрузке использовать величину смещений контура выработки в кровле на момент начала конца эффекта. Взаимосвязь между смещениями пород кровли и почвы обоснована в работе [2].
Время реализации этих смещений, следовательно и время применения способов охраны экспериментально определить довольно сложно, учитывая разнообразие горногеологических и технических условий. Поэтому была решена аналитическая задача, которая позволяет в первом приближении вычислить данный параметр. Решение производилось с учетом перераспределения напряжений во время разрушения любого элемента массива с помощью принципа линейного суммирования повреждений [3].
Полученные зависимости позволяют определить время применения охранных мероприятий в зависимости от глубины заложения выработки, ее размеров, прочности вмещающих пород, отпора крепи.
Учитывая сложность и трудоемкость вычислений по формулам была разработана программа на ЭВМ для расчета времени образования зоны неупругих деформаций в зависимости от реализовавшихся смещений.
Для проверки полученных результатов исследований на шахте "Трудовская" ГХК "Донуголь" были оборудованы два экспериментальных участка.
Экспериментальный участок №1 был оборудован в конвейерном штреке 12-й западной лавы пл.l4. Мощность пласта - 1.6 метра. В кровле выработки залегает глинистый сланец с прочностью на одноосное сжатие 42 МПа, в почве песчаный сланец с прочностью на одноосное сжатие 35 МПа. Крепь выработки металлическая арочная податливая типа АП-5/S=14.2. Шаг установки рам - 0.5 метра. Затяжка железобетонная. Глубина заложения выработки - 845 метров. Угол падения пород - 11 градусов. Выработка пройдена комбайновым способом. Протяженность экспериментального участка 40 метров.
Экспериментальный участок №2 был оборудован в конвейерном штреке 24-й западной лавы пл.m3. Мощность пласта - 1.2 метра. В кровле выработки залегает глинистый сланец с прочностью на одноосное сжатие 40 МПа, в почве песчаный сланец с прочностью на одноосное сжатие 32 МПа. Крепь выработки металлическая арочная податливая типа АП-5/S=14.2. Шаг установки рам - 0.5 метра. Затяжка железобетонная. Глубина заложения выработки - 540 метров. Угол падения пород - 10 градусов. Выработка пройдена комбайновым способом. Протяженность экспериментального участка 40 метров.
Шахтные исследования включают в себя измерение смещений на контуре выработок и в глубине массива, контроль процесса трещинообразования с помощью радиоволнового шпурового прибора РВШ-4 и оптического прибора РВП-486.
В настоящее время наблюдения на замерных станциях продолжаются. Полученные же предварительные результаты полностью подтверждают ранее проведенные лабораторные и аналитические исследования.
1. Ю.А.Петренко, А.О.Новиков, А.В.Захаренко. О состоянии поддерживаемых горных выработок по ГХК "Донуголь".- Известия Донецкого горного института, 1998, №1(7). 2. К.В.Кошелев, И.И.Бурма, Д.А.Герасимчук, О.К.Кошелев. Вывалообразования в горных выработках шахт Донбасса.- К.:Технiка, 1994. 3. Н.Н.Касьян. Оценка влияния различных факторов на величину зоны разрушенных пород вокруг выработок.- Известия Донецкого горного института, 1997, №1(5).
УДК 622.261.004.6 А.В. Захаренко, С.В. Захаренко. Повышение устойчивости горных выработок путем поэтапного применения локальных способов охраны. Лабораторные, аналитические и шахтные исследования продолжительности эффекта локальной разгрузки пород почвы при поэтапном ее применении.
UDC 622.261.004.6 A. Zakharenko, S. Zakharenko. Rise Steady of Working under Stage Use of Local Guard Methods. Laboratory, analytical and mine researches of duration of local unload result of footwall rocks under stage use.