Обґрунтування параметрів розташування та кріплення виробок, що надпрацьовуються, при веденні очисних робіт на шахтах Західного Донбасу

Abstract

Захищаються встановлені закономірності впливу очисних робіт на НДС масиву навколо виробки, що надпрацьовується, в залежності від глибини розташування виробки, положення очисного вибою, параметрів структури і механічних властивостей гірських порід, на базі яких отримано рівняння регресії для розрахунку мінімально достатньої відстані між підошвою вугільного пласта і контуром виробки, а також алгоритм вибору раціональних параметрів системи кріплення. Ці результати отримані за допомогою масиву даних різноманітних розрахунків НДС навколо виробки, що надпрацьовується, на просторових геомеханічних моделях, що враховують геологічну структуру і властивості масиву гірських порід Західного Донбасу, дію послаблюючих масив факторів, а також реальні паспорта проведення та кріплення виробок. Всі розрахунки виконані в пружно-пластичній постановці. На підставі проведених експериментів визначено недоліки застосовуваної системи кріплення, що покладено в основу для розробки методики визначення раціональних параметрів кріплення виробок, що надпрацьовуються. Виконані дослідження дозволили розробити систему рекомендацій по надійному та мало матеріаломісткому кріпленню підготовчих виробок, що надпрацьовуються, в умовах шахт Західного Донбасу.

Защищаются установленные закономерности влияния очистных работ на НДС массива в окрестности надрабатываемой выработки в зависимости от глубины расположения выработки, положения очистного забоя, параметров структуры и механических свойств вмещающих пород, на базе которых получено уравнение регрессии для расчета минимально достаточного расстояния между почвой угольного пласта и контуром выработки, а также алгоритм выбора рациональных параметров крепежной системы. Эти результаты получены по массиву данных многовариантных расчетов НДС в окрестности надрабатываемой выработки на пространственных геомеханических моделях, учитывающих геологическую структуру и свойства углевмещающей толщи пород Западного Донбасса, действие ослабляющих породу факторов, а также реальные паспорта проведения и крепления выработок. Проанализирован характер и размеры зон опорного давления, а также установлена степень влияния очистных работ на крепление надрабатываемой выработки. Исследовано влияние обводненности массива на изменение НДС крепежной системы. Установлено, что наиболее интенсивное влияние на крепежную систему происходит при расположении очистного забоя непосредственно над выработкой. Все расчеты выполнены в упруго-пластической постановке. На основании проведенных экспериментов определены недостатки применяемой системы крепления, что положено в основу для разработки методики определения рациональных средств крепления надрабатываемых выработок. Выявлена зависимость рационального расстояния h штрека до надрабатываемого угольного пласта от глубины H размещения выработки и среднего расчетного сопротивления сжатию вмещающего массива. Выполненные исследования позволили разработать систему рекомендаций по надежному и маломатериалоемкому поддержанию надрабатываемых подготовительных выработок в условиях шахт Западного Донбасса. Основные положения и результаты использованы при разработке методики определения рациональных параметров расположения и средств крепления надрабатываемых выработок в тонкослоистом массиве слабых пород, которая позволяет выработать технические решения по обеспечению надлежащих эксплуатационных параметров выработок для шахт ПАО «ДТЭК Павлоградуголь».

Defended established patterns of extraction works influence on the stress strain state of massif in the vicinity of overworking roadway depending on the depth of the works, face position, parameters of the structure and mechanical properties of the host rocks. Regression equation for calculation of the minimum sufficient distance between the soil and the coal seam contour generation were obtained, as well as the algorithm of choice of rational parameters of the fastening system. These results were obtained on the dataset of multiple calculations of stress strain state of massif in the vicinity of overworking roadway. Spatial geomechanical models were used taking into account the geological structure and properties of Western Donbass rock massif, the effect of weakening factors as well as real workings support. All calculations are made in elastic-plastic formulation. On the basis of the experiments identified shortcomings of the fastening system that forms the basis for the roadway of rational methods for determining the rational parameters of overworking roadways support. This research allowed to develop recommendation system for reliable and low-cost support of overworking roadways in Western Donbass mines.