Abstract of the Qualification Master’s Work

Introduction

In Ukraine the main direction of economic development provides an increase in coal production in increasingly complex geological conditions. That's why there is the acute problem of maintenance of mountain developments without repair. Mostly it concerns extraction workings that supported in the developed space behind the lavas and exposed intensive displays of a mountain pressure from conducting of clearing works

Maintaining the workings behind the lava, requires to use an man-made constructions (roadside packs, timber cribs, organ retention, concrete bollards, cast bars, etc.). Most of them, except the roadside packs, used expensive materials and old technology in the manufacture of their elements. [2]

Application of roadside packs also has some disadvantages. The main one's are: high labour input of works in their construction, a high degree of shrinkage etc.

Actuality

Mines effective operation largely depends on the stability of mine workings. Because their poor state reduce the rate of extraction workings & cleanup activities. In Donbass specific volume of the remount workings at existing mines reaches 7,5 meters at the 1000 tones of production. Labor costs for repair and maintenance of workings is about 50 man-shifts for the same output.

Pic.1 - Protection of Drift by Sided Rubble Strip

Analysis of current trends of underground mining of Ukrainian coal beds suggests that with increasing depth of mining works from 600 to 1000m the specific gravity of pillar mining system decreased 1.74-fold (from 68 to 39%) by increasing the proportion of combined (with 19 to 20%) and continuous (from 13 to 41%) mining systems.

The most widespread system of mine working is solid. It assumes a re-use of workings for the purpose of increase the rates of preparation extraction columns for working off.

Pic.2 - Protection of Drift by Two-Sided Rubble Strip

Till now most existing methods of extraction workings have a number of drawbacks. Chief among them is the high cost of their manufacture and placing. [1]

Analysis of the known method of protection extraction workings by man-made construction shows that the most perspective are breed support with flexible separating spacers, strips of rock support elements in the shell.

Objective

Objectives of the work are development and implementation effective, resource-saving and inexpensive ways of working, including the use of common rocks and flexible separating spacers.

Practical value of work

Development of new technologies of extraction workings by breed constructions the use of flexible separating spacers in view of routed usage rock pressure will allow significantly reduce the cost of maintaining the workings & increase their stability.

Laboratory researches

To determine the parameters of security constructions with flexible separating spacers we use modeling. For this purpose we use models of rubble bands with an ordinary rock inside. Their size is 12cm x 12cm x 12cm. As a flexible pads we use a grid with cells measuring - 0.5cm. Laboratory model in action is shown in pic.3. It was produced a number of tests for models with different size of ordinary rock and greed with different cells measuring. The first results are impressive. But the test is still not finished.

Pic.3 - Laboratory model in action
(animation was made in Adobe Photoshop, contains 8 frames, 7 repetitions)

Findings

As a result of the work it will be performed justification of effective, resource-saving and inexpensive means of reusable extraction workings by man-made constructions with the use of flexible separating spacers.

At present currently work is under development. Detailed information can be obtained from the author (Pavlenko M.V.) or his scientific supervisor (Kasyan N.N.) in January 2011.

Researches on a subject in DonNTU

1. Касьян Н.Н., Ильин А.И., Иващенко В.Д., Хазипов И.В. Лабораторне испытания охранных сооружений с использованием породних стоек // Геотехнологии и управление производством ХХІ век.– Донецк: ДонНТУ.– Т.1.–2006.– С. 93-97.
2. Касьян Н.Н., Негрей С.Г., Сахно И.Г. Установление характера перераспределения вертикального давления в боках выработки в пределах зоны разрушенных пород // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: гірничо-геологічна. Випуск 111. Том 2 – Донецьк: ДонНТУ. – 2006. – С. 14-18.
3. Негрей С.Г. Обеспечение эксплуатационного состояния выемочной выработки в зоне временного опорного давления перед лавой / Материалы VIІI-й Международной конференции «VIІІ szkoła geomechaniki 2007». Гливице – Устронь. 16-19 сентября 2007г. – С. 111-118.
4. Касьян Н.Н., Негрей С.Г., Хазипов И.В.Лабораторные испытания опорных породных конструкций, сооружаемых с использованием гибких разделительных прокладок / Физико-технические проблемы горного производства. – Донецк: «Цифрова типографія». – вып. 10. – 2007. – С. 106-111.
5. Сахно И.Г., Негрей С.Г., Лызенко А.А. Математическое моделирование деформационных процессов в разрушенных горных породах с помощью метода конечных элементов / Новые технологии подземного строительства и добычи полезных ископаемых: Материалы международной научно-технической конференции. 11-13.05.2008г., г.Алчевск, ДонГТУ. – Алчевск. – 2008. – С. 122-126.
6. Сахно И.Г., Негрей С.Г., Лызенко А.А. Новый подход к анализу напряженно-деформированного состояния разрушенных горных пород / Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн. трудов. Вып.14. – Донецк: «Норд-Пресс», 2008. – С.117-119.
7. Сахно И.Г., Негрей С.Г., Лызенко А.А. Математическое моделирование процессов выдавливания пород почвы в подготовительной выработке с помощью метода конечных элементов / Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн.трудов. Вып.14.– Донецк: «Норд-Пресс», 2008. – С.121-124.
8. Негрей С., Соловьев Г., Толкачев А., Сахно И. Мокриенко В., Куцерубов В.Алгоритм расчета параметров способа предотвращения выдавливания пород почвы / Материалы ХIІI-й Международной конференции «Geotechnika- Geotechnics 2008». Гливице – Устронь. 14-17.09.2008г. – С. 227-243.
9. Негрей С.Г., Мокриенко В.Н. Об особенностях пучения пород почвы выемочных выработок в условиях пласта m₃ шахты им. В.М.Бажанова / Проблеми гірничої технології: Матеріали регіональної науково-практичної конференції, Красноармійський індустріальний інститут ДонНТУ, 28.11.2008г. – С. 97-102.
10. Касьян Н.Н., Хазипов И.В., Рыкалов И.С. Обоснование параметров охранного сооружения, возводимого из опорних элементов, состоящих из породы, заключенной в оболочку / Проблеми гірничої технології: Матеріали регіональної науково-практичної конференції, Красноармійський індустріальний інститут ДонНТУ, 28.11.2008г. – С. 6-11.