Обґрунтування параметрів способу забезпечення стійкості підготовчих виробок, що використовуються повторно в умовах глибоких вугільних шахт

Abstract

У дисертації поставлена і вирішена актуальна науково-технічна задача об-ґрунтування таких параметрів кріплення підготовчої виробки та охоронної конструкції лави, при яких можливе повторне використання штреку. Метою досліджень виконаних в дисертації, є встановлення закономірнос-тей прояву гірського тиску в підготовчих виробках глибоких шахт, що добува-ють антрацит, і обґрунтування таких параметрів комбінованого рамно-анкерного кріплення та охоронної конструкції на сполученні з лавою, при яких економічно доцільно використовувати штрек повторно. В якості основного об'єкта досліджень обрана шахта «Комсомольська» ДП «Антрацит». Натурні вимірювання виконувалися в підготовчих виробках схід-ного блоку. Нижній штрек проводиться з випередженням по відношенню до за-бою лави на 200 м. Кріплення виробки - рамно-анкерне. Охоронна конструкція на сполученні «штрек-лава» споруджується з мішків з сумішшю «текхард». В результаті виконання натурних вимірів в однотипних виробках встанов-лено, що критерієм для повторного використання виробки обґрунтована вели-чина зсувів контуру, що дорівнює 0,4 м. На основі обґрунтованого критерію вирішена задача про вибір матеріалу охоронного пристрою, його розмірах і оцінений інтегральний коефіцієнт запасу міцності, що дозволило забезпечити збереження виробки для її повторного ви-користання. Виконано оптимізацію розташування анкерів другого і першого рівнів, що дозволило звести до мінімуму ремонтно-відновлювальні роботи у виробці. Виконана економічна оцінка від використання запропонованих рекомен-дацій для умов шахти «Комсомольська». Очікуваний економічний ефект склав 17,19 тисяч гривень на метр повтор-но використовуваної виробки.

В диссертации поставлена и решена актуальная научно-техническая задача обоснования таких параметров крепления подготовительной выработки и охранной конструкции лавы, при которых возможно повторное использование штрека. Угольные месторождения Украины характеризуются сложными условия-ми разработки, большой глубиной залегания пластов, динамическими и стати-ческими проявлениями горного давления. Всё это приводит к увеличению себе-стоимости добываемого угля, снижению его конкурентной способности. Одним из способов снижения затрат при добыче угля является повторное использова-ние подготовительных выработок и применение безцеликовых охранных уст-ройств на сопряжении «лава-штрек». Целью исследований выполненных в диссертации, является установление закономерностей проявления горного давления в подготовительных выработках глубоких шахт, добывающих антрацит, и обоснование на этой основе таких па-раметров комбинированной рамно-анкерной крепи и охранной конструкции на сопряжении с лавой, при которых экономически целесообразно использовать штрек повторно. В качестве основного объекта исследований выбрана шахта «Комсомоль-ская» ГП «Антрацит». Натурные измерения выполнялись в подготовительных выработках восточного блока, в пределах которого выемка угля осуществляется при сплошной системе разработки. Нижний штрек проводится с опережением по отношению к забою лавы на 200 м. Крепь выработки – рамно-анкерная. Ох-ранная конструкция на сопряжении «штрек-лава» сооружается из мешков со смесью «текхард». В результате выполнения натурных измерений в однотипных выработках установлено, что поперечное сечение их после воздействия опорного давления от забоя лавы уменьшается на 30-40 %, среднее количество металлических рам, требующих ремонта, составляет от 100 до 40 %, величина подрывки пород почвы равна 0,6-0,7 м. Для того, чтобы повторное использование выработки было экономически целесообразным, необходимо, чтобы площадь поперечного сече-ния, уменьшалась на величину не более 30 %, количество дефектных рам – не более 40 %, величина подрывки пород почвы – 0,4 м. Критерием для повторно-го использования выработки обоснована величина смещений контура, равная 0,4 м. На основе обоснованного критерия решена задача о выборе материала ох-ранного устройства, его размерах и оценен интегральный коэффициент запаса прочности, что позволило обеспечить сохранность выработки для её повторно-го использования. Выполнена оптимизация расположения анкеров второго и первого уров-ней, что позволило свести к минимуму ремонтно-восстановительные работы в выработке, включая уборку вспученных пород почвы. Разработаны и приняты к использованию «Рекомендации по определению параметров рамно-анкерной крепи и охранных конструкций повторно исполь-зуемых подготовительных выработок». Выполнена экономическая оценка от использования предложенных реко-мендаций для условий шахты «Комсомольская». Ожидаемый экономический эффект составил 17,19 тысяч гривен на метр повторно используемой выработки.

An actual scientific and technical problem related to justification of parameters of a roadway lining and longwall support construction are stated and solved in the dissertation to ensure the reuse of the excavation. The research purpose is to determine the regularities of rock pressure manifesta-tion in development excavations of deep mines while anthracite mining. The main object of research is the mine "Komsomolskaya" of the company "An-thracite". In-situ measurements have been carried out in roadways of the mine eastern bloc. Under given condition the lower roadway is driven 200 meters ahead of the longwall face. The excavation is supported with arch metal sets and roof bolts. A conjugation "roadway-longwall" is supported by bags filled with a mixture "Tekhard." The value of contour displacement which equals 0,4 m, is justified as a criterion of a roadway re-using. The choice of material for the support of conjugation "roadway-longwall" and dimensions of support construction are based on the developed criterion. The integral safety factor is estimated as well. This allowed to provide the safety of the roadway and gave a possibility of reusing. Location of the roof bolts is optimized for first and second levels of the support. This minimized the repair activity in the excavation and cleaning the floor heaving. The economic assessment of the recommendation usage is carried out in terms of the mine "Komsomolskaya". An expected economic effect is 17190 hryvnia per meter of reused excavation.