Геомеханічне обґрунтування доцільності повторного використання підготовчих виробок вугільних шахт

Abstract

В дисертації обґрунтувані такі параметри комбінованої системи кріплення і охоронної конструкції на сполученні «штрек–лава», при яких можлива економічно доцільна повторна експлуатація підготовчих виробок в гірничо–геологічних умовах шахт ДП «Селідіввугілля». В результаті натурних вимірювань встановлено, що величина залишкового перерізу може виступати критерієм, що характеризує доцільність для повторного використання конвеєрного штреку на суміжній лаві. Такою величиною є залишкова площа в світлі, що дорівнює 8,5 м2. На основі обґрунтованого критерію вирішена чисельна задача про вплив різних систем охорони на НДС геомеханічної системи «кріплення – охоронна конструкція – масив». Встановлено, що при використанні охоронної конструкції у вигляді накатного костра зі шпального бруса в сукупності з дворівневою системою рамно–анкерного кріплення за лавою забезпечується збереження перерізу підготовчої виробки, що призначена для повторного використання. Досліджено вплив куту нахилу пласта на параметри прийнятої геомеханічної системи. Розробки були успішно реалізовані в промисловості з економічним ефектом 2 422 грн./м виробки.

Цель работы состоит в геомеханическом обосновании таких параметров комбинированной системы крепи и охранной конструкции на сопряжении «штрек – лава», при которых возможна экономически целесообразная повторная эксплуатация подготовительных выработок в горно - геологических условиях шахт ГП «Селидовуголь». В качестве основного объекта исследований выбрана шахта «1/3 Новогродовская» ГП «Селидовуголь», где были выполнены комплексные исследования, заключавшиеся в визуальном обследовании ряда горных выработок, организации инструментальных наблюдений на замерных станциях, решении аналитических задач, а также проведении экспертной оценки состояния выемочных штреков и анализе архивных данных. В результате выполнения комплекса натурных измерений определены основные виды проявлений горного давления и ремонтных работ в подготовительных выработках, построены зависимости развития геомеханических процессов в их окрестности во времени и установлено, что величина остаточного сечения может выступать тем критерием, который характеризует целесообразность для повторного использования конвейерного штрека на смежной лаве. Критериальной величиной экономической рациональности повторного использования штрека является остаточная площадь в свету, равная 8,5 м2. На основе обоснованного критерия решена численная задача о влияние различных систем охраны на НДС геомеханической системы «крепь – охранная конструкция – массив». Установлено, что при использовании охранных конструкции в виде накатного костра из шпального бруса, выбраной по комплексу критериев «геомеханическая эффективность», «стоимость», «технологичность», в совокупности с двухуровневой системой рамно - анкерной крепи на основе сталеполимерных и канатных анкеров, за лавой обеспечивается сохранение сечения подготовительной выработки, применяемой для повторного использования. Такая система «крепь – охранная конструкция» принята как базовая. В горно–геологических условиях шахт Красноармейского промышленного района величина остаточного сечения конвейерного штрека, принятая в качестве критерия повторного использования подготовительных выработок, уменьшается при увеличении угла падения угольных пластов по линейному закону, что позволяет на этой основе корректировать базовый вариант системы крепи и охранной конструкции. Результаты внедрены в виде Рекомендации по геомеханическому обоснованию параметров рамно - анкерной крепи подготовительных выработок угольных шахт при отработке выемочного участка 18 южной лавы пл. l1 шахты «1/3 Новогродовская» и «Методики численного моделирования рамно –анкерной крепи подготовительных и капитальных выработок угольных шахт ГП «Селидовуголь», а также использованы в учебном процессе ГВУЗ «НГУ» при подготовке студентов ступеней «бакалавр» и «магистр» и образовательно–квалификационного уровня «специалист». Выполненная оценка экономической эффективности предложенных тех-нических решений, обеспечивающих повторное использование штрека показала, что ожидаемый экономический эффект, составляет 2422 грн./м выработки.

The research purpose is geomechanical substantiation of such parameters of combined system of lining and support on the roadhead of roadway and longwall through which is possible and economically feasible to ensure the reuse of development workings under the mining and geological conditions of "Selidovugol" mines. As a result of the in–situ measurements revealed that the value of the remaining area can be a criteria that characterizes the feasibility for belt road reusing to adjacent longwall. Such value is the remaining area in the light that equal to 8.5 m2. On the basis of justified criteria the influence of various support systems on stress–deformed state of the geomechanical system "lining – support – array" was solved. It is established that a residual inside half–timbers of roadway can act the criteria that characterize suitable for reuse in development workings adjacent to the longwall. Economic rationality criteria for reuse roadway is a residual inside half–timbers, equal to 8.5 m2. It was found that by using a support system in the form of sawed stick crib, with the two – tier system of frame – bolt lining the criteria for development workings reuse was performed over the longwall. The influence of the angle of the bed at the geomechanical system parameters was adopted. The developments were successfully implemented and approbated. Economic effect is 2422 UAH on 1m.