Обґрунтування параметрів способу кріплення та охорони конвейєрних штреків для повторного їх використання в гірничо-геологічних умовах антрацитових шахт

Abstract

Метою досліджень, виконаних в дисертації, є обґрунтування раціональних параметрів геомеханічної системи «кріплення підготовчої виробки-охоронна конструкція-лава», при яких можливий перехід на безціликове відпрацювання вугілля з повторним використанням штреків при суцільній системі розробки. Вперше для гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов ВП «Шахта «Пар-тизанська» встановлено закономірності деформування підготовчих виробок в часі в зоні впливу першої і другої лави, що дозволило обґрунтувати параметри їх кріплен-ня і охорони при переході до безціликових способів відпрацювання запасів вугілля. Розроблено нову чисельну модель геомеханічної системи «масив-кріплення виробки-охоронна конструкція-лава», яка включає елементи комбінованого кріп-лення, охоронну конструкцію і зону зміцнення порід, а також технологію моделю-вання виробки для повторного використання, що враховує зміну властивостей ма-сиву і включення в роботу опорних елементів стосовно кожного етапу експлуатації підготовчої виробки. Встановлено закономірності деформування геомеханічної системи «кріплен-ня виробки-охоронна конструкція-лава», що дозволило обґрунтувати ранаціональні параметри підтримки виробок для повторного використання.

В диссертации поставлена и решена научно-техническая задача обосно-вания параметров крепей и охранных конструкций конвейерных штреков вза-мен угольных целиков с целью повторного использования этих выработок при сплошной системе разработки. В качестве основного объекта исследований выбрано ОП «Шахта «Пар-тизанская» ГП «Антрацит», в горно-геологических и горнотехнических услови-ях которого проводился комплекс шахтных исследований. В результате визуального и инструментального обследования выработок впервые для данных условий установлены закономерности деформирования подготовительных выработок во времени в зоне влияния первой и второй лавы, что позволило обосновать параметры их крепления и охраны при переходе к бесцеликовым способам отработки запасов угля. Установлено, что изменение поперечного сечения выемочной выработки при подходе первой и в зоне влияния второй лавы, подчиняется степенной за-висимости. При отсутствии активных элементов крепи и упрочнения массива, деформационные процессы от ведения очистных работ активизируются на рас-стоянии 70…80 м от линии очистного забоя, а конечная площадь сечения со-ставляет 50% от первоначальной величины. В бóльшей степени сечение уменьшается за счет смещений кровли, что предопределяет выбор конструктивных средств повышения устойчивости выра-ботки, направленных на предупреждение деформаций пород кровли. Выполне-ние всех мероприятий по повышению устойчивости выработки целесообразно проводить до влияния первого очистного забоя. Разработана новая численная модель геомеханической системы «массив-крепь выработки-охранная конструкция-лава», которая включает элементы комбинированной крепи, охранную конструкцию и зону упрочнения пород, а также технология моделирования выработки для повторного использования, которая предусматривает изменение свойств массива и включение опорных элементов применительно к каждому этапу эксплуатации подготовительной выработки. Доказано, что в горно-геологических условиях глубоких антрацитовых шахт экономически-целесообразное повторное использование конвейерных вы-работок возможно при величине остаточного сечения не менее 60 % от первона-чального, что достигается применением семи анкерных болтов, из которых два подкрепляет бровку над окном лавы, а пять – установлены в кровле, а также та-ких охранных конструкциий, жесткость которых ограничивает смещения пород-ного контура в кровле до 20 % от проектной высоты. Результаты внедрены в виде «Рекомендаций по переходу к бесцеликовой системе разработки на шахтах ГП «Антрацит» с обоснованием параметров спо-соба охраны и систем крепи подготовительных выработок с их повторным ис-пользованием», «Рекомендаций по переходу к бесцеликовой отработке лав и повторному использованию подготовительных выработок в условиях шахты «Партизанская» ГП «Антрацит», разработке нового устройства для измерения геометрических параметров внутреннего контура выработок закрепленной ме-таллической арочной крепью, на которое получен патент, и «Методики прове-дения инструментальных измерений деформаций металлической рамной крепи горных выработок с применением портативного измерительного устройства». Расчетный экономический эффект составил 1,913 тыс. грн. на погонный метр повторно используемой выработки.

The aim of research carried out in the thesis is the study of rational parameters of geomechanical system "fixing of advance working - protective construction - longwall", that allows a transition to pillarless mining of coal with reuse of mine roadways at longwall development.. For the first time for geological and mining conditions PP Mine "Partizan-skaya" there were defined regularities of deformation of the development workings in time in the zone of influence of the first and second lava, allowing to justify the pa-rameters of their attachment and protection during transition to the pillarless mining of coal. It is developed the new numerical model of geomechanical system "massif - fixing of advance working - protective construction - longwall" which includes ele-ments of the combined lining, a protective construction and the area of strengthening of rocks, as well as technology of simulation of a mine working for reuse, taking into account changes in the properties of massif and the inclusion in the work of the sup-port elements at each stage of exploitation of the mine working. There were established laws of deformation of geomechanical system "fixing of advance working - protective construction - longwall" that allowed to justify the rational parameters of maintenance of workings for reuse.