• горно-технологическая и геомеханическая оценки комбинированной технологии проходки вертикальных выработок с использованием передовой скважины с позиций автономности углубочных работ и интенсификации горнопроходческих процессов.
• геомеханические исследования взаимовлияния околоскважинного и призабойного породного пространства применительно к обоснованию параметров буровзрывных работ и формы забоя ствола.
• исследование влияния параметров буровзрывных работ, диаметра передовой скважины и формы забоя ствола на гранулометричемкий состав отбитой горной массы и эффективность ее самоуборки.
• разработка классификации, регламентов применения технологических схем комбинированной проходки вертикальных выработок и обоснование критерия их экономической оценки.

заключается в более глубоком раскрытии и количественном обосновании параметров и устойчивости передовой скважины, пробуренной в сечении проходимой вертикальной выработки, реализованном в виде эмпирических формул и номограмм, что дало возможность теоретического подхода к выбору регламентов комбинированной технологии проходки вертикальных выработок.

Актуальность снабжения Украины собственными углями подтверждает важность строительства и реконструкции шахт. Основным компонентом этой задачи является сооружение и углубка шахтных стволов, как наиболее сложного звена в шахтном строительстве.

Однако, применение комбинированной технологии сдерживалось рядом причин, основные из которых: отсутствие обоснования условий безаварийного пропуска породы по скважине, отсутствие нижнего горизонта, недостаточный уровень развития буровой техники и др.

посвящен исследованию закономерностей процессов, происходящих в призабойном пространстве ствола и приконтурного к скважине породного массива, которые зависят от горно-геологических условий проходки ствола, параметров буровзрывных работ, соотношения геометрических параметров ствола и передовой скважины. Необходимо подчеркнуть, что важными являются два момента: оценка возникновения и развития зоны неупругих деформаций вокруг скважины и оценка устойчивости незакрепленных ее стенок (по прочностному или деформационному критерию). Изучение устойчивости системы "массив забоя ствола - массив пород вокруг передовой скважины" выполнено на основе литолого-геомеханической оценки сопряжения забоя и скважины как конструкции, которая обеспечивает эффективную и безопасную проходку показало, что сопряжение должно удовлетворять геомеханическим требованиям по устойчивости незакрепленной передовой скважины и технологическим требованиям по обеспечению долговременной пропускной способности по ней горной массы. Наряду с этим наши исследования учитывают, учитывая, что значительная доля общей трудоемкости сооружения вертикального ствола приходится на уборку отбитой горной массы, поэтому геомеханически обоснована форма забоя ствола, при которой обеспечивается максимально самотечный свободный перепуск дробленных взрывом пород по скважине. В связи с этим технологические решения при наличии передовой скважины в забое ствола проявляются в возможностях использования геомеханических преимуществ конструкции узла сопряжения. Во-первых, наличие скважины как компенсационной полости обеспечивает снижение объема буровых работ и расхода ВВ при одновременном улучшении качества дробления пород и обеспечении устойчивости скважины. Во-вторых, повышается эффективность взрывного разрушения пород забоя ствола за счет суперпозиции действия статических (гравитационных) и динамических (от действия взрыва) напряжений. И наконец, в-третьих, наличие передовой скважины по оси ствола положительно изменяет напряженное состояние массива пород призабойного пространства в сторону его снижения , что важно для долговременной устойчивости скважины.

Исследование взаимосвязей между указанными факторами составляет одну из основных задач данной работы. Разработанная и показанная на рис. 1. расчетно- конструктивная схема базируется на современных теоретических представлениях о механизме разрушения пород вокруг выработок, в том числе вертикальных, и на их сопряжениях, экспериментальных данных натурных наблюдений, их обобщение. В геомеханическом плане в ней отражены концептуальное положение о формировании и развитии вокруг вертикального ствола (скважины) зон неупругих деформаций и разрушения приконтурных пород.

По объемно-планировочному признаку на сопряжении "забой ствола - передовая скважина" выделены: зона примыкания скважины к забою ствола, зона сопряжения призабойного и окружающего скважину массива в сечении ствола, протяженный участок скважины.

Одним из требований к технологии проходки ствола в части выбора мест расположения зарядов ВВ и придания забою уступной формы для эффективного выпуска разрушенной породы является увязка естественно-технических зон, образуемых пересечением поверхности забоя и границ зон неупругих деформаций с расположением шпуров.

Исходя из этого, выполнено паспортно-технологическое моделирование расчетно-конструкторской схемы системы "забой ствола - передовая скважина", обоснованное также лабораторными и шахтными экспериментами. При этом по контуру малой зоны располагается первый ряд мелких шпуров для нормированного дробления горной породы, а по контуру внешней - ряд глубоких шпуров, обеспечивающих формирование уступной линии забоя.

На рис. 2 представлена схема расположения шпуров по проектируемым кольцевым окружностям ближней (D_мз) и внешней(D_вз)зон, соответственно показаны их глубины - l_ш.м. и l_ш.в.

Каротажные исследования показали, что скважина, представляющая цилиндрическую полость радиусом rc (d_c - диаметр) в углепродуктивной толще, пройденная на глубину Н_с, подвержена влиянию горного давления, усиливающегося реологическими эффектами, деформируется и разрушается, изменяя свою первоначальную цилиндрическую форму. Уже малое возмущение формы контура при бурении в виде наличия откольных выемок приводит к дополнительной концентрации напряжений на стенках, что может стать причиной локального или кругового разрушения пород вокруг скважины, а также в отдельные периоды времени приводит к заужению сечения скважины, определяющим её пропускную способность.

При ведении работ в забое ствола, где пробурена скважина, т.е. частичная уборка породы, бурение шпуров, заряжание шпуров и т.д. К забою опускается полок, к которому подвешена решетка, сваренная с арматуры и маленькими окнами, которая при опускании полка ложится на устье скважины. Таким образом, падение людей производящих работы в забое сводится к минимуму (на практике падений не зарегистрировано).

Применение опережающих скважин, изучения параметров бурения и поведения массива вокруг скважины дают следующие положительные результаты:

• не происходит вымывание цементного молока из свежеуложенного бетона, что благоприятствует образованию качественного цементного камня;
• массив практически осушается и ведет себя устойчивее;
• работы по проведению, креплению и т. д. ведутся в более безопасных и комфортабельных условиях, что значительно ускоряет работу;
• уменьшается время на уборку породы в забое.