Experimental research on the haulage drifts stability in steeply dipping seams

Abstract

Purpose. Substantiation of the conditions for haulage drifts stability using different protection methods in steeply dipping seams based on a set of experimental studies. Methods. To achieve the purpose set, mine instrumental observations have been performed to study the rock pressure manifestations in zonal advance workings adjacent to the stope face on the haulage horizon. The conditions for their maintenance, within the mining site, are assessed by the side rocks convergence value on the drift contour and the change in the cross-sectional area, taking into account the deformation properties of the protective structures. Findings. It is recorded that in the zone of the stope works influence, in the most difficult conditions, haulage drifts are maintained, when coal pillars or clumps of prop stays are used for their protection. It has been determined that a decrease in the section of such mine workings up to 50% is the result of the protective structures destruction. When protecting the hau-lage drifts with the rolling-on chocks, a decrease in the mine working section up to 30% occurs in the process of the protective structures compression. It has been revealed that deformation of coal pillars or clumps of prop stays up to 10- 20% leads to a loss of their stability, and an increase to 60% leads to a complete loss of their load-bearing capacity, intensification of rock displacements on the mine working contour and deterioration of its stability. It has been determined that in the process of deformation of the rolling-on chocks from sleepers by 20-60%, they are compressed without loss of load-bearing capacity, which ensures a smooth deflection of the overhanging stratum and restriction of rock displacements on the haulage drift contour. Originality. To study the deformation characteristics of protective structures above the drift, the function of the increment is used of side rock displacements on the haulage drift contour along the mining site length dependent on the relative deformations of protective structures, which makes it possible to assess the real dynamics of the process. Practical implications. When mining steep coal seams, using the specificity of geomechanical processes, which are manifested in an anisotropic coal-rock mass during unloading, satisfactory mine workings stability can be ensured by changing the deformation properties of protective structures above the drift.

Мета. Обґрунтування умов стійкості відкаточних штреків при різних способах охорони на пластах крутого падіння на основі комплексу експериментальних досліджень. Методика. Для досягнення поставленої цілі були виконані шахтні інструментальні спостереження з вивчення проявів гірського тиску в дільничних підготовчих виробках, що примикають до очисного забою на відкаточному горизонті. Умови їх підтримки в межах виїмкової дільниці оцінювались величиною конвергенції бічних порід на контурі штреку та зміною площі перерізу з урахуванням деформаційних властивостей охоронних споруд. Результати. Зафіксовано, що в зоні впливу очисних робіт, в найбільш складних умовах підтримуються відкаточні штреки, коли для їх охорони використовують цілики вугілля або кущі зі стойок. Встановлено, що зменшення перерізу виробок до 50% в таких умовах, відбувається в результаті руйнування охоронних споруд. При охороні відкаточних штреків накатними кострами, зменшення перерізу до 30% відбувається в результаті їх стиснення. Встановлено, що при деформуванні ціликів вугілля або кущів зі стойок до 10-20% відбувається втрата їх стійкості, а зростання до 50-60% призводить до повної втрати їх несучої здатності, інтенсифікації зміщень порід на контурі виробки й погіршенню її стійкості. Визначено, що в результаті деформування накатних кострів зі шпал на 20-60% відбувається їх стиснення без втрати несучої здатності, що забезпечує плавний прогин нависаючої товщі та обмеження зсувів порід на контурі відкаточного штреку. Наукова новизна. Для вивчення деформаційних характеристик надштрекових охоронних виробок використана функція приросту зсувів бічних порід на контурі відкаточного штреку по довжині виїмкової дільниці від відносних деформацій охоронних споруд, що дозволить оцінити реальну динаміку процесу. Практична значимість. При відпрацюванні крутих вугільних пластів, використовуючи особливості геомеханічних процесів, що проявляються в анізотропному вуглепородному масиві при розвантаженні, задовільну стійкість виробок можна забезпечити за рахунок зміни деформаційних властивостей надштрекових охоронних споруд.

Цель. Обоснование условий устойчивости откаточных штреков при разных способах охраны на пластах крутого падения на основе комплекса экспериментальных исследований. Методика. Для достижения поставленной цели были выполнены шахтные инструментальные наблюдения по изучению проявлений горного давления в участковых подготовительных выработках, примыкающих к очистному забою на откаточном горизонте. Условия их поддержания, в пределах выемочного участка, оценивались величиной конвергенции боковых пород на контуре штрека и изменением площади поперечного сечения, с учетом деформационных свойств охранных сооружений. Результаты. Зафиксировано, что в зоне влияния очистных работ, в наиболее сложных условиях поддерживаются откаточные штреки, когда для их охраны используют целики угля или кусты из стоек. Установлено, что уменьшение сечения таких выработок до 50%, является результатом разрушения охранных сооружений. При охране откаточных штреков накатными кострами, уменьшение сечения выработки до 30% происходит в процессе сжатия охранных сооружений. Установлено, что при деформировании целиков угля или кустов из стоек до 10-20% происходит потеря их устойчивости, а рост до 60% приводит к полной потере их несущей способности, интенсификации смещений пород на контуре выработки и ухудшению ее устойчивости. Определено, что в процессе деформирования накатных костров из шпал на 20-60%, происходит их сжатие без потери несущей способности, что обеспечивает плавный прогиб нависающей толщи и ограничение смещений пород на контуре откаточного штрека. Научная новизна. Для изучения деформационных характеристик надштрековых охранных сооружений использована функция прироста смещений боковых пород на контуре откаточного штрека по длине выемочного участка от относительных деформаций охранных сооружений, что позволило оценить реальную динамику процесса. Практическая значимость. При отработке крутых угольных пластов, используя особенности геомеханических процессов, которые проявляются в анизотропном углепородном массиве при разгрузке, удовлетворительную устойчивость выработок можно обеспечить за счет изменения деформационных свойств надштрековых охранных сооружений.