Обґрунтування параметрів способу забезпечення стійкості підготовчих виробок глибоких вугільних шахт

Abstract

У дисертації встановлені закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву поблизу відпрацьованого простору лави, що відбуваються при послідовному застосуванні комплексу заходів для охорони підготовчої виробки від негативного впливу гірського тиску в умовах великих глибин розробки. На основі виконання сукупності візуальних й інструментальних спостережень за проявами гірського тиску в підготовчих виробках шахти “Шахтарська- Глибока”, а також математичного моделювання встановлено, що в розглянутих гірничо-геологічних умовах зниження стійкості виробок обумовлено інтенсивним та значним зміщенням покрівлі, що дозволило розробити новий спосіб охорони підготовчої виробки. На основі фізичного та математичного моделювання деформаційних процесів навколо сполучення лави та штреку встановлені закономірності зміни НДС масиву залежно від характеристик засобів охорони підготовчої виробки, що дозволило для умов шахти “Шахтарська-Глибока” визначити раціональні параметри нового комплексного способу запобігання негативного впливу гірського тиску в зоні впливу очисних робіт. Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованого способу охорони та підтримки підготовчих виробок по шахті складе 27,3 тис. грн на 1000 п.м.

В диссертации установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния породного массива вблизи выработанного пространства лавы, которое происходит под воздействием последовательного применения комплекса мер по охране подготовительной выработки от негативного влияния горного давления в условиях больших глубин разработки. На основе выполнения совокупности визуальных и инструментальных наблюдений за проявлениями горного давления в подготовительных выработках шахты “Шахтерская-Глубокая”, а также математического моделирования установлено, что в рассматриваемых горно-геологических условиях снижение устойчивости выработок обусловлено интенсивными и значительными смещениями кровли, что позволило разработать комплекс мероприятий по охране подготовительной выработки от негативного воздействия горного давления в зоне влияния очистных работ, который заключается в том, что выработку проводят широким забоем, с формированием раскоски со стороны восстания, в раскоске устанавливают охранную конструкцию из железобетонных плит, возводят арочную крепь с усилением тремя анкерами. Новый способ повышения устойчивости подготовительных выработок может использоваться при пологом залегании пород. Установлены основные закономерности развития деформации массива в окрестности подготовительной выработки, подверженной влиянию очистных работ. Доказано, что деформирование выделенного сечения подготовительной выработки в зоне влияния лавы происходит несимметрично, с преобладанием вертикальных смещений и перекосом крепи в сторону падения пласта, в два этапа: с расположением лавы на расстоянии от 300 м до 50 м и на расстояние от 50 м до нуля; при этом интенсивность вертикальных смещений на втором этапе в 5 раз выше, чем на первом. На основе моделирования породного массива эквивалентными материалами установлено, что осуществление полного комплекса предложенных мероприятий уменьшает смещения контура выработки и приводит к улучшению геомеханической ситуации вокруг подготовительной выработки и сопряжения ее с лавой, что подтверждает эффективность предложенного нового способа охраны выработки в условиях больших глубин разработки. На основе математического моделирования деформационных процессов вокруг сопряжения лавы и штрека установлены закономерности изменения НДС массива в зависимости от характеристик средств охраны подготовительной выработки, что позволило для условий шахты “Шахтерская-Глубокая” определить рациональные параметры нового способа предотвращения негативного воздействия горного давления в зоне влияния очистных работ, а именно: арочная податливая крепь + один анкер (длиной 3 м) со стороны падения на высоте 2 м от почвы под углом 300 к горизонтали, второй анкер со стороны восстания на высоте 3 м от почвы под углом 1350 и третий в кровле со смещением от оси выработки в сторону падения на 0,5 м под углом 750; со стороны будущей лавы в раскоске установлено ограждение шириной 2,5 м из железобетонных плит. На основе выполненных исследований разработаны и утверждены рекомендации по повышению устойчивости подготовительных выработок, эксплуатирующихся на глубоких горизонтах угольных шахт (для условий шахты «Шахтерская-Глубокая»), которые использованы при поддержании 1-го западного конвейерного штрека уклонного поля центрального блока пласта h8 горизонта 1380 м. Ожидаемый экономический эффект от реализации предложенного способа охраны и поддержания подготовительных выработок по шахте составит 27,3 тыс. грн на 1000 п.м.