Головним напрямом економічного розвитку України передбачається збільшення видобутку вугілля в горно-геологічних умовах, що ускладнюються. Тому гостро встає проблема безремонтної підтримки гірських вироблень. Більшою мірою це стосується виємочних вироблень, підтримуваних у виробленому просторі позаду лав і що піддаються інтенсивним проявам гірського тиску від ведення очисних робіт.Тому розробка ефективних, безотходных и недорогих искусственных охранных сооружений, предусматривающих использование минимального объема рядовой породы совместно с ограничивающими элементами, является весьма актуальной задачей..
Подальша розробка родовищ пластів корисних копалини в умовах збільшення глибини ведення гірських робіт зв'язана з проблемою забезпечення експлуатаційного стану виємочних вироблень. У зв'язку з цим все більше поширення знаходять схеми відробітку виємочних ділянок з підтримкою підготовчих вироблень услід за очисним забоєм, і все більше уваги приділяється розробці ефективних способів і засобів охорони підготовчих вироблень.Найбільш дешевими за матеріальними витратами є способи, що передбачають використання рядової породи. І, не дивлячись на те, що є одними з найбільш трудозатратних, вони і найпоширеніші. Найвідомішою спорудою з рядової породи є бутова смуга. Для її споруди використовується порода від проведення виємочних штреків або від бутових штреків, що спеціально проводяться услід за лавою. Обмежена сфера застосування, висока трудомісткість, значна усадка – це основні недоліки бутової смуги. Крім того, після усадки до 30-45% бутова смуга починає працювати як целік, видавлюючи гірські породи у вироблення. Для підвищення жорсткості порідної конструкції запропоновано вживання бутових смуг з жорсткими розділовими прокладками між шарами, паралельними підставі. В цьому випадку може бути створена стійка порідна конструкція, але з технологічної точки зору її зведення буде вельми проблематичним. На нашу думку, для зменшення податливості охоронної споруди, його здатності, що несе, а також трудомісткості робіт по зведенню, необхідне вживання гнучких розділових прокладок з металевої сітки.
Обгрунтування параметрів способу охорони виємочних вироблень порідними опорами з розділовими гнучкими прокладками.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:
Наукові положення, які захищаються в роботі:
Дослідження закономірностей перерозподілу напруги в порідних конструкціях з розділовими гнучкими прокладками для збільшення їх здатності, що несе. Об'єктом досліджень є напружений-деформований стан армованою гнучкою сіткою порідної конструкції. Предметом досліджень є параметри способу охорони виємочних вироблень порідними опорами з розділовими гнучкими прокладками. Методи досліджень: Методичну основу досліджень складає комплексний підхід, який включає аналіз і узагальнення наукової літератури з проблеми охорони виємочних вироблень в зоні впливу очисних робіт, фізичне моделювання на структурних моделях, математичне моделювання із застосуванням ПЕВМ.
Наукове значення роботи полягає в розкритті закономірностей зміни напружений-деформованого стану охоронних порідних конструкцій з обмежуючими поверхнями для визначення параметрів пропонованого способу.
Практичне значення роботи полягає в розробці способу охорони виємочних вироблень порідними опорами з розділовими гнучкими прокладками.
Моделювання як метод наукового дослідження об'єктів пізнання дуже широко використовується в різних галузях науки, у тому числі і в гірській справі. У певних випадках методи моделювання досить ефективні, а інколи єдино можливі при дослідженні натурних об'єктів, недоступних для безпосереднього експерименту. Подібність між моделлю і натурою визначається схожістю функцій здійснюваних моделлю і вихідною системою або схожістю фізичних характеристик моделі і модельованого об'єкту, або в тотожності математичного опису поведінки вихідної системи і її моделі. У кожному конкретному випадку модель може виконати свою роль лише у тому випадку, коли міра її відповідності з вихідною системою визначена досить строгий. Таку відповідність визначає теорія подібності.
Була відпрацьована серія моделей при різних величинах прігрузки на охоронну споруду, яка складала від 0 до 15кН.
В результаті відробітку моделей при різних величинах прігрузки на охоронну споруду нами встановлені залежності усадки і розширення охоронної споруди від ряду чинників. Отримані залежності представлені на рис 1.2 і 1.3.
Рис 1.2. Графік залежності величини усадки порідної смуги без і з гнучкою розділовою прокладкою h від величини прігрузки F при різних: ширині смуги h і великій порід, що вміщають її dф
Рис 1.3. Графік залежності величин розширення порідної смуги без і з гнучкою розділовою прокладкою h від величини прігрузки F при різних: ширині смуги h і великій порід, що вміщають її dф
З графіків виходить, що збільшенням ширини бутової смуги її податливість зменшується. Так при збільшенні ширини від 3 до 6h (де h- висота смуги) величина податливість зменшується в 2,8-3,9 разу залежно від великої фракції, у свою чергу, при вживанні гнучкої розділової прокладки ця зміна складе, 1,8-2,0. Причому величина податливості змінюється від 65 до 16% в першому і від 42 до 13%- в другому випадках, що вказує на те, що упаковка порідної смуги без прокладки має інтенсивніший характер, в свою ж чергу смуга з обмежуючою поверхнею на ранньому етапі починає протистояти таким, що надається на неї прігрузкам.
У вільному насипанні усадки об'єму з 3-мя прокладками практично не було, а при об'ємі без обмежуючих поверхонь усадка склала близько 50%.
При прігрузке модельованих об'ємів з різною кількістю прокладок зміна усадки склала близько 19-30% (в більшості випадків 19-20%). Рівномірність усадки об'ємів незалежно від кількості обмежуючих поверхонь вказує на те, що формування порідної грузонесущей конструкції здійснюється на початковому етапі її деформації і функція обмежуючих прокладок полягає в тому, щоб сприяти цьому і не допустити розширення порідного об'єму ще до того моменту, як станеться самозаклініваніє порідних отдельностей в ядрі.
Рис 1.4 Графіки залежності величини усадки порідного об'єму від кількості обмежуючих поверхонь в нім.
В результаті виконання роботи буде вироблено обгрунтування ефективних, ресурсозберігаючих і недорогих засобів охорони повторно використовуваних виємочних вироблень штучними порідними спорудами з використанням гнучких розділяючих прокладок.На підставі лабораторних досліджень на структурних моделях були визначені параметри охоронних споруд з розділовими прокладками. Встановлено, що вживання гнучких розділових прокладок істотно зменшує усадку порідної смуги. Об'єм необхідної породи для викладення охоронної споруди в 1,5-8 разів менше ніж необхідно для бутової смуги.