Библиотека по теме магистерской работы

Авторы: Негрей С.Г., Павленко М.В.
Донецкий национальный технический университет
Источник: "Перспективы освоения подземного пространства" / Материалы IV Международной начно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Днепропетровск, НГУ - 2010 .

Анализ современных тенденций подземной разработки угольных пластов Украины позволяет сделать вывод о том, что с увеличением глубины ведения горных работ с 600 до 1000м удельный вес столбовой системы разработки уменьшился с 68 до 39% за счет увеличения доли комбинированных (с 19 до 20%) и сплошной (с 13 до 41%) систем разработки.

Таким образом, наиболее распространенной остается сплошная система разработки и, которую в ближайшем будущем планируется заменить на комбинированные с повторным использованием выработок. Это позволит увеличить темпы подготовки выемочных столбов к отработке при одновременном уменьшении количества выработок. Но при этих системах разработки возникает необходимость в поддержании выработок в выработанном пространстве позади лав.

Поддержание выработок позади лавы требует применения искусственных сооружений (бутовых полос, костров, бутокостров, органного крепления, железобетонных тумб, литых полос и др.), большинство из которых имеют ряд недостатков, основным из которых является их дороговизна и высокая трудоемкость работ.

Исключением, с точки зрения затрат, может быть только применение бутовых полос, которые сооружаются из рядовой породы. Но и применение бутовых полос также не лишено недостатков. Для этого способа характерная высокая трудоемкость возведения, большой объем рядовой породы и низкая эффективность с точки зрения поддержания выработок, которая обусловлена тем, что такая породная конструкция не сразу после сооружения оказывает достаточное сопротивление опусканию кровли, а только после существенной усадки (до 60% от мощности пласта).

Анализ известных способов охраны выработок выемок искусственными сооружениями из рядовой породы показывает, что перспективными являются породные опоры с жесткими разделительными прокладками и полосы из породных опорных элементов в оболочке. Применение последних позволяет снизить объем использования породы и обеспечить высокую грузонесущую способность охранного сооружения и ее податливость до 17% от мощности пласта. Но эти способы не получили широкого применения из-за их нетехнологичности.

Потому разработка эффективных, технологичных, недорогостоящих способов охраны, которые предусматривают использование минимального объема рядовой породы совместно с ограничивающими элементами, является весьма актуальной задачей.

Поэтому целью работы является разработка таких способов и, для достижения которой планируется решение следующих задач:

1. Геомеханическое обоснование возможности обеспечения устойчивости выемочных выработок использованием охранных сооружений с ограничивающими элементами;

2. Лабораторные исследования новых способов охраны выработок, которые предусматривают использование рядовой породы и ограничивающих элементов;

3. Обоснование параметров охранных сооружений с ограничивающими элементами для обеспечения устойчивости выемочных выработок позади лав;

4. Шахтные испытания новых способов охраны выработок с использованием рядовой породы и ограничивающих элементов;

5. Определение экономической эффективности использования новых способов охраны выработок с использованием рядовой породы и ограничивающих элементов в условиях угольных шахт Донбасса.

Идея работы заключается в использовании установленных особенностей формирования грузонесущей конструкции из рядовой породы и ограничивающих элементов для разработки и обоснования параметров эффективных, ресурсосберегающих способов охраны выемочных выработок.

Ее реализация основывается на следующих принципах:

1. Наличие ограничивающих элементов увеличивает несущую способность в целом охранного сооружения за счет консолидации породных фрагментов в результате проявления эффекта самозаклинивания сыпучего материала;

2. От податливости искусственных охранительных сооружений зависит устойчивость горной выработки и необходима разработка способов охраны породными опорами с ограничивающими элементами, допускающих податливость до 10%;

3. С целью уменьшения трудоемкости работ при сооружении породных конструкций необходима разработка способов охраны, которые предусматривают использование мини-мального объема рядовой породы;

4. Так как охранные сооружения должны выполнять не только поддерживающую и усиливающую функции, а и функцию направленного активного действия на окружающий массив для обеспечения устойчивости выработок.