автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Анализ напряженно-деформированного состояния массива в окрестности движущего забоя в условиях пространственного взаимовлияния горных выработок

Академия наук СССР Ордена Ленина Сибирское отделение Институт угля

На правах рукописи ВДАНКИН НИКОЛАЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 622.831:622.236:622.266.6

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПАССИВА В ОКРЕСТНОСТИ ДВИЖУЩЕГОСЯ ЗАБОЯ В УСЛОВИЯХ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ВЗАИМОВЛИЯНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность: 05.15.II - "Физические процессы горного

производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово 1991

Работ« выполнена в Институт» сейсмологии АН КаэССР и Институт» угля СО АН СССР.

Официальны» оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.Ю.ИЗАКСОН; доктор технических наук Л.М.ЕРОФЕЕВ; доктор технических наук В.Е.ШРЕНКОВ.

Ведущая организация - Всесоюзный и&учно-исслвдователь-

схий институт горной г»оы»ханики и маркшейдерского дела (ВНИШ).

Защита состоится 199/г. в У час.

// у

на заседании Специализированного совета Л 003.57.01 при Институт» угля СО АН СССР (650610 г.Кеыерово, ул.Рукавиш-нихова, 21, конферекцэал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ш26 • /щ-Щ,? 199г/г.

? '

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, , . , ,

профессор .'у' | лЛлЛ4' В.ЙтВрЕГЖНИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Дальнейшее ускорение научно-технического прогресса в горной промшленности связано с фундаментальными исследованиями и поиском новых решений прикладных задач по создайте прогрессивных технологий проведения и поддержания выработок. Необходимость таких исследований усиливается устойчивой тенденцией к снижение показателей горнопроходческих работ, главными объективными причинами которой являются постоянное увеличение глубины работ, рост напряженного состояния массива, вовлечение в разработку участков месторождений со сложными горногеологическими условиями. Все это привело к усиливающейся рассогласованности параметров технологии с геомеханическими условиями ведения работ в забое , к активизации проявлений горного давления (особенно динамического типа - внезапных выбросов и горных ударов), к снижению эффективности буровзрывных работ и другим негативным последствиям.

Известные в геомеханике подходы, как правило, основываются на решениях задач упругости, вязко-упругости и пластичности о напряженно-деформированном состо|нии (НДС) вокруг статически неизменного контура выработок, рассматриваемого чаще всего в плоской постановке, в постоянном поле напряжений и в достаточно простой схематизации постановки задачи. В то же время наивысшая интенсивность динамических проявлений горного давления в выработках наблюдается в моменты активного изменения напряженного состояния окружающего пассива, связанного в подавляющем большинстве случаев с влиянием движущегося забоя. При этом основными признаками движущегося забоя являются скорость подвигания забоя, изменение геометрии забоя в процессе его обработки (создание опережающей выемки или врубовой полости), взаимовлияние двух забоев, сближение забоя с расположенной впереди него неоднородностью (нарушением или пластом), взаимодействие очистного забоя с подготовительными выработками и др.

Поэтому для интенсификации горнопроходческих работ и повышения эффективности поддержания выработок необходимо согласовать технологию с геомеханикой в виде выбора геомеханически обоснованных параметров технологии и создания эффективных способов управления горным давлением, базирующихся на знании закономерностей формирования пространственного ((ДС массива в окрестности движущихся подготовительного и очистного забоен в различных горно-технических ситуациях и* работы.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами программ: 0.05.05. "Создать и внедрить комплекс методов и средств прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля, породи и газа в шахтах", утвержденной Постановлением ГКНТ, Госплана и АН СССР У 475/25I/I3I от 12.12.80 г.; 3.2.1.7 "Разработка теоретических основ прогнозирования горного давления в угольных шахтах" по программе "Сибирь"; "Геомеханическое обоснование новых технологий добычи угля", утвержденной ГКНТ СССР * 158 от 16.04.84 г.

Цель работы - развитие представлений о геомеханических процессах вокруг горных выработок в окрестности движущегося забоя и гео-ыеханическое обоснование эффективных способов проведения и поддержания выработок.

Идея работы заключается в установлении и использовании особенностей, обусловленных движением забоя, пространственным расположением и взаимным влиянием выработок, в описании НДС массива горных пород.

Задачи исследований:

сформулировать постановку пространственных задач геомеханики, разработать и развить эффективные алгоритмы их решения для комплекса выработок, включающего подготовительный забой простой и сложной форш, спаренные забои, забой при вскрытии нарушения и пласта, очистной забой с прилегающими подготовительными выработками и др.;

разработать и реализовать алгоритм расчета НДС вязко-упругого массива в окрестности движущегося подготовительного.забоя с учетом релаксации напряжений и диссипации энергии;

выявить закономерности и динамику изменения НДС массива в окрестности забоя в свете формирования выбросоопасной ситуации, выяснить влияние формы забоя, порядка его обработки и взаимного влияния спаренных забоев на опасность внезапного выброса;

исследовать влияние скорости проведения выработки на опасность возникновения динамических явлений, сопоставить реологические и релаксационные процессы в массиве в окрестности забоя со скоростью проведения выработки в реальном диапазоне скоростей, дать основы выбора безопасной скорости проходки;

промоделировать геомеханическую ситуацию вскрытия геологического нарушения и угольного пласта выработкой, изучить взаимодействие движущегося забоя и пласта с учетом влияния освобождающегося газа;

установить влияние скорости проходки на поведение пород за забоем, оценить их устойчивость и сделать геоыеханическое обоснование возможности применения поточной технологии проведения выработок;

определить влияние НДС впереди забоя на эффективность буровзрывных работ и оптимальные геомеханические условия работы зарядов, изучить механические процессы при образовании в забое врубовой полости;

установить влияние разгрузочных щелей на повышение устойчивости обнажения, выбрать устойчивую форму обнажения;

изучить влияние движущегося очистного забоя на подготовительные выработки, установить особенности деформирования пород на сопряжении лава-штрек в свете использования их при поддержании выработок за лавой.

Методы исследований предусматривали расчеты НДС массива и геомеханический анализ различных горно-технических ситуаций, возникающих в окрестности движущегося забоя при проведении и поддержании выработок, и включали в себя:

численную реализацию метода граничных интегральных уравнений по А.Я.Александрову с применением приемов сокращения времени решения задач на ЭВМ (метода Зейделя, уточнения Люстерника, перехода к ленточной матрице) для расчетов упругого НДС в окрестности подготовительного забоя простой и сложной формы, спаренных забоев, забоя при вскрытии нарушения и пласта, очистного забоя с прилегающими подготовительными выработками;

численную реализацию на ЭВМ разработанного алгоритма решения пространственной задачи вязко-упругости с использованием положений теории ползучести Ж.С.Ержанова, физических уравнений Больцмана-Во-льтерра и соотношений Г.И.Гуревича для расчетов НДС в окрестности движущегося с определенной скоростью подготовительного забоя, в том числе с учетом релаксации напряжений и диссипации энергии по Надаи;

шахтные эксперименты регистрации импульсов акустической эмиссии и замера электросопротивления пород для косвенного анализа НДС реального массива в окрестности забоя;

натурные замеры смещений пород в поддерживаемых выработках.

Основные научные положения, выносимые на залету: п процессе подвигалия забоя вокруг выработки происходит нерав-

номерная разгрузка пород от исходного напряденного состояния, когда одна компонента нормальных напряжений снижается гораздо быстрее двух других, что приводит к появление различных разрушающих эффектов, в том числе и от деформаций растяжения;

пространственное взаимовлияние горных выработок и массива проявляется в виде усложнения характера разгрузки пород и усиления их деформирования в окрестности забоя при возрастании разрушавших эффектов, которые активизируется в моменты резкого изменения геометрии обнажения;

скорость проведения выработки оказывает существенное влияние на деформационные и релаксационные процессы в окрестности подготовительного забоя, при этом информативным показателем опасности динамического явления может служить отношение между скоростьп диссипации и скоросты) накопления упругой энергии, с уменьшением которого опасность разрушения возрастает, на основе чего выбирается безопасная скорость проведения выработки*,

пространственное формирование зон деформаций растяжения при прочих равных условиях зависит от соотношения исходных напряжений в массиве, формы забоя и взаимного влияния спаренной выработки и определяет характер деформирования пород, знание которого служит основой для эффективного предотвращения газодинамических явлений;

порядок обработки забоя оказывает существенное влиянио на разгрузку пород в разных частях приэабойного пространства, выбор рационального порядка обработки забоя основан на постепенной разгрузке опасной зоны за счет расположения' опережающей выемки в противоположной части забоя;

процесс сближения выработки с геологическим нарушением сопровождается взаимодействием и слиянием зон деформаций растяжения у выработки и у нарушения, нарастанием плотности энергии формоизменения в растянутой области и пэвыиением опасности разрушения массива в виде внезапного выброса;

при вскрытии угольного пласта выработкой активным элементом является давление освобождающегося газа, которое создает дополнительное давление на породную перемычку, отделяющую пласт от выработки; в зависимости от крепости пород и начального давления газа разрушение перемычки может происходить при различном расстоянии до пласта;

впереди забоя за счет растяжения пород возникает зона благоприятных условий разрушения массива взрывом; глубина этой зоны равна глубине зоны деформаций растяжения и может служить для выбора объ-

ективной глубины шпуров по фактору горного давления; увязка субъективной (по организационно-техническому фактору) и объективной глубины шпуров осуществляется применением выпуклой формы забоя и реализуется ярусным взрыванием оконтуривающих шпуров;

выбором параметров врубовой полости реализуется принцип контурного взрывания за счет наложения границы зоны растяжения на проектный контур выработки и повыпается эффективность работы зарядов в массиве с ярко выраженной трещиноватостыо или слоистостью;

эффективное управление состоянием массива вокруг выработок обеспечивается применением геомеханически адаптивных способов, основанных на более равномерной разгрузке пород от их исходного состояния до состояния вокруг выработки; это достигается: для повыпения устойчивости выработки - приданием обнажению выпуклой формы или прореза-нием щелей по краям обнажения, для снижения удароопасности - образованием щелей или установкой распорных элементов в направлении максимальных сжимающих напряжений в массиве;

усиление деформирования повторно используемых штреков за лавами происходит в основном из-за разрушений пород в их почве, которое является следствием обрушен^ кровли в очистном забое и восстанавливает картину симметрии разрушений вокруг плоскости пласта; эффективными направлениями охраны и поддержания выработок являются обрез как кровли, так и почвы вдоль выработки и целенаправленная борьба с пучением.

Достоверность научных положений подтверждается: необходимым объемом выполненных в рамках диссертации экспериментальных исследований при проведении и поддержании выработок по пластам Кг,, Кдо, Д^ на шахтах "Саранская", им.В.И.Ленина, им.Костенко 110 "Карагандауголь", на рудниках Восточного Казахстана и Восточного Саяна с применением современных методов и приборов, а также результатами других исследований в широком диапазоне свойств и условий;

удовлетворительной (с точностью до Ъ%) сходимостью результатов трехмерных расчетов, полученных методом граничных интегральных уравнений, с базовыми решениями теории упругости для вырезов соответствующей формы в плоскости;

качественным соответствием закономерностей НДС массива вокруг выработок результатам оптического моделирования и фактическим данным о проявлении горного давления в виде полостей разрушения, образующихся при внезапных выбросах, зон трещинообразования и смещений

пород;

практикой эффективного применения результатов исследований и рекомендаций при проведении выработок по особовыбросоопасному пласту Д1§ и поддержании выработок на пластах Кг, и К^.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработан эффективный алгоритм расчета пространственного НДС методом граничных интегральных уравнений, отличающийся применением эффективных методов сходимости решения и реализованный для окрестности подготовительного забоя простой и сложной формы, двух различно расположенных подготовительных забоев, забоя выработки вблизи нарушения и пласта, очистного забоя с примыкающими к нему подготовительными выработками;

разработан алгоритм расчета пространственного НДС вяэко-упруго-го массива в окрестности движущегося забоя, отличающийся учетом истории нагружения массива в процессе проведения выработки и вычислением фактического напряженного состояния, получаемого сложением деформационного и релаксационного процессов с переходом упругих деформаций в деформации ползучести; ,

установлены закономерности изменения НДС в окрестности одиночного и вэаиловлияющих спаренных забоев при проведении выработки в массиве с аномалиями напряженного состояния, отличающиеся формированием разрушающих эффектов, в том числе зон деформаций растяжения, знание которых позволяет геомеханйчески обосновать возникновение выбросоопасной ситуации в забое и 'разработать эффективные меры предотвращения внезапных выбросов;

обоснована повышенная опасность разрушения пород в динамической форме при повшенной скорости подвигания забоя, заключающаяся в уменьшении отношения между скоростью диссипации и скоростью накопления упругой энергии в призабойной зоне, на основании чего даны принципы выбора безопасной скорости проведения выработки по известным характеристикам пород;

выявлены особенное™ взаимодействия приближающегося забоя и геологического нарушения, отличительной чертой которых является существование зоны деформаций растяжения у нарушения, которая при приближении забоя сливается с зоной растяжения у выработки с нарастанием плотности энергии формоизменения и повьшением опасности разрушения в виде внезапного выброса;

установлена механика формирования выбросоопасной ситуации при вскрытии пласта выработкой, отличительной чертой которой является

прирост давления на породную перемычку, отделяющую пласт от выработки, за счет неснижения общего напряженного состояния пласта вследствие десорбционных процессов, протекающих в нем;

выявлены особенности формирования зоны неупругих деформаций позади забоя, отличительной чертой которых является полная диссипация упругой энергии массива, происходящая на некотором удалении от забоя, зависящем от скорости проведения выработки; даны принципы выбора минимально допустимой скорости, обеспечивающей применение поточной технологии в забое;

предложен и обоснован критерий выбора глубины шпуров, отличающийся учетом наиболее благоприятных условий разрушения массива впереди забоя, возникающих в зоне деформаций растяжения; доказана возможность увязки данной глубины с необходимой глубиной шпуров, выбранной по организационно-техническому фактору, путем формирования выпуклой формы забоя с ярусным взрыванием оконтуривающих шпуров;

разработана концепция повышения устойчивости контура выработок, отличающаяся приданием обнажению нетрадиционной выпуклой формы, которая эквивалентна прорезанию щелей по краям обнажаемого участка, при этом управление состоянием массива обеспечивается увеличением объема зон возможных разруш!ний и снижением концентрации разругааю-щих напряжений и деформаций в них;

установлены закономерности изменения НДС в окрестности поддерживаемых за лавой выемочных штреков, отличительной чертой которых является усиление разрушающих э(|фектов в почве штреков при обрушении пород кровли в лаве, что объясняется достижением симметрии разрушений вокруг центральной плоскости пласта; обоснована возможность эффективной охраны и поддержания штреков за лавой путем обреза кровли и почвы вдоль штреков и целенаправленной борьбы с пучением;

созданы новые способы управления состоянием массива при проведении и поддержании выработок, синтезирующие разработанные научные положения и защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

Личный вклад автора состоит:

в формулировке задач, разработке и развитии алгоритма их упругого решения методом граничных интегральных уравнений с использованием численной реализации А.Я.Александрова и приемов сокращения времени решения задач на ЭВМ;

в изучении и теоретическом обобщении заксномерностей формирования пространственного НДС массива в окрестности одиночного подготовительного забоя простой и сложной формы, спаренных лабоев , забс?

вблизи угольного пласта и нарушения, сопряжения очистного забоя с подготовительными выработками;

в выявлении особенностей, связанных с образованием и развитием зон деформаций растяжения, в процессе формирования выбросооп&сной ситуации в одиночном забое и обосновании защитного эффекта спаренных забоев;

; в установлении характера, разгрузки пород при различной форме забоя и обосновании рационального порядка обработки забоя, учитывающего выбросоопасность массива;

в выявлении особенностей геомеханического состояния подготовительного забоя при вскрытии им геологического нарушения и угольного пласта;

в разработке алгоритма расчета ИДО вязко-упругого массива в окрестности движущегося забоя с учетом релаксации напряжений и диссипации энергии;

в обосновании влияния скорости проведения выработки на возникновение динамических явлений в забое и разработке основ выбора безопасной скорости внедрения в массив;

в разработке геомеханических принципов эффективной работы шпуровых зарядов по зоне деформаций растяжения впереди забоя и обосновании формы вруба при проведении выработок буровзрывным способом;

в установлении влияния формы обнажения на НДС пррод и обосновании эффективности выпуклой формы;.

в формулировке геомеханических,принципов охраны и поддержания выработок за лавой;

в разработке новых способов управления состоянием массива при проведении и поддержании выработок, основанных на более равномерной разгрузке пород и создании благоприятных условий работы массива путем бурения скважин, перехода на рациональную форму контура, щелеобразования, установки распорных элементов и др.

Практическое значение работы. Результаты выполненных исследова- . ний позволяют: ,

существенно расширить возможности решения пространственных задач геомеханики за счет разработки и реализации эффективных алгоритмов расчета НДР в окрестности движущегося забоя;

получить подробное описание пространственной картины НДР вокруг подготовительного забоя в различных горно-технических ситуациях его работы и очистного забоя с прилегающими подготовительными выработками;

устанавливать участки пород, потенциально опасные по внезапным выбросам, выбирать рациональный порядок обработки забоя и расположения спаренных выработок в зависимости от условий выбросоопаснос-ти;

получить описание деформационного и релаксационного процессов в окрестности движущегося забоя в зависимости от скорости проведения выработки и свойств пород;

выбирать скорость проведения выработки, обеспечивающую управляемое поведение массива в свете предотвращения динамических явлений и перехода на поточную технологию проходки;

обеспечивать оптимальные геомеханические условия работы шпуровых зарядов впереди забоя за счет выбора глубины шпуров и размеров вруба;

устанавливать связь между геомеханикой сопряжений лава-птрек и параметрами движения очистного забоя в свете эффективного поддержания выработок за лавой;

разрабатывать новые способы управления горным давлением при проведении и поддержании выработок.

Результаты работы реализованы путем:

внедрения на шахте им.В.И.Ленина способов проходки выработок по особовыбросоопасному пласту с использованием которых было пройдено 9,5 км выработок и за счет увеличения средней скорости проведения с 22,4 до 54 м/мес получен фактический экономический эффект в размере 450 тыс.руб;

внедрения на шахте "Саранская" способов поддержания повторно используемых выработок в лавах 41 К^-Д, 52 К^-В, 42 К^-З, 51 К^-З, 51 Кг^-З, с использованием которых было поддержано 3,5 км штреков и за счет снижения затрат на поддержание получен фактический экономический эффект в размере 580 тыс.руб;

включения в нормативные документы: "Технологические схемы проведения подготовительных выработок по пластам, склонным к внезапным выбросам угля и газа на шахтах Тенгекского района Карагандинского бассейна. - Караганда: КНИУИ, 1986"; "Схемы и технология прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении подготовительных выработок комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощности пластах. - Кемерово: ВостНИИ, 1989";

передачи программы расчета пространственного НДС в окрестности забоя вблизи нарушения в Башкирский государственный университет, с помощью которой проведены исследования и получен экономический

эффект в размере 217 тыс.руб;

использования в учебном процессе включением в учебное пособие: "Управление состоянием массива горных пород. Часть 1У. - Караганда: КарПТИ, 1982".

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на Ш, 1У и У1 Всесоюзных семинарах "Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород" (Новосибирск, 1980, 1962, 1991), на УН, УШ и IX Всесоюзных конференциях по механике горных пород (Днепропетровск, 1981, Тбилиси, 1985, Фрунзе, 1989), на УП, IX, X, XI и XII Всесоюзных семинарах по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (Владивосток, 1960, Кемерово, 1984, 1986, Фрунзе, 1988, Алма-Ата, 1990), на УП Всесоюзной конференции "Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов" (Москва,1981), на II Всесоюзной конференции "Проблемы механики подземных сооружений" (Тула, 1982), на Всесоюзном совещании "Вопросы разработки технологических процессов и технических средств для подземной добычи угля в сложных горю-геологических условиях" (Донецк, 1985), на конференции "ЭВМ и науки о Земло" (Новосибирск, 1986), ца XI Всесоюзной семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород (Новосибирск, 1990).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 50 печатных трудах, включая 2 монографии и'20 а.с. на изобретения.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 9 глав, заключения, списка литературы из 200 наименований, приложений и содержит 335 страниц машинописного текста, в том числе 124 рисунка.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность члену-корреспонденту АН СССР Г.И.Грицко, академику АН КазССР Ж.С.Ержано-ву, проф. Ю.А.Векслеру', доц. С.Б.Колоколову, кандидатам техн.наук А.А.Иданкину, Ю.Ы.Бирюкову, В.А.Киму и другим за участие и помощь в процессе выполнения работы, ценные советы и критические замечания в процессе представления ее к защите.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема повыасния эффективности проведения и поддержания выработок в условиях динамических проявлений горного давления и пути ее решения. Повшение эффективности проведения и поддержания горных выработок основывается на учете НДС массива и нейтрализации негативных проявлений горного давления, обеспечивает своевременное вскрытие и подготовку запасов и относится к основным проблемам, без решения которых невозможен переход шахт на новый технико-око-номический уровень.

Значительный вклад в решение вопросов геомеханического обоснования параметров технологии подземной разработки внесли крупные советские ученые С.Г.Авершин, Ш.М.Айталиев, И.Т.Айтматов, К.А.Ар-двшев, И.В.Баклашов, С.А.Батугин, Я.А.Бич, А.А.Борисов, Ю.А.Векс-лер, В.Н.Вылегжаяин, Г.И.Грицко, П.В.Егоров, Ж.С.Ержанов, В.Ю.Иза-ксон, Г.А.Катков, Г.И.Кулаков, С.В.Кузнецов, С.Т.Кузнецов, М.В.Ку-рленя, О.М.Либерман, А.М.Линьков, В.Е.Миренков, И.М.Петухов, А.Ф. Ревуженко, В.В.Ржевский, И.А.Турчанинов, О.И.Чернов, Г.Л.Фисенко, Е.И.Шемякин, В.М.Шик, В.С.Ямщиков и др. Работами этих ученых создана база для формирования йовых направлений в области управления горным Давлением ПрИ проведении и поддержании выработок. В то же время нельзя не отметить, что, как правило, эти исследования основываются на изучении НДС вокруг статически неизменного контура вц-работок и поэтому не дают пока законченного описания геомеханических процессов, протекающих в массиве. Тогда как известно, что любой участок подготовительной выработки имеет ярко выраженные периоды интенсивных проявлений горного давления, которые сопряжены с активными изменениями напряженного состояния окружающего массива и связаны в основном с влиянием движущегося забоя. Сначала это влияние собственного забоя в момент проведения выработки, когда происходят внезапные выбросы и горные удары. Затем это взаимодействие с движущимся очистным забоем, когда по мере отработки лавы выработка активно деформируется в зоне опорного давления. И, наконец, наибольший интерес представляет бесцеликовая технология, при которой выработка не погашается за лавой, а после повторного использования в третий раз подвергается влиянию движущегося забоя.

Подавляющее число внезапных выбросов приходится на подготовительные забои. Обоснованию решающей роли НДС в развязывании (инициировании) выброса посвятили свои труды С.я.Хр/.стианович, В.В.Хс-

дот, А.Н.Зорин, Б.М.Иванов, С.В.Кузнецов, А.М.Линьков, В.И.Мурашов, В.И.Николин, А.Э.Петросян, И.Ы.Петухов и др. Однако в этих исследованиях отсутствует исходное НДС, возникающее в окрестности подготовительного забоя, н в результате не описана механика подготовки выброса в свете особенностей НДС движущегося забоя и его изменений в различных горно-технических ситуациях.

Из чисто объективных аспектов низкой скорости проведения выработок следует вцделить проблемы крепления в забое и высоких непроизводительных затрат времени при выполнении операций проходческого цикла, которые устраняются при переходе на поточную технологию, требующую надежного геомеханического обоснования. Проходка выработок буровзрывным способом дополняется проблемами низкой эффективности действия взрыва и низкого коэффициента использования шпуров, решение которых невозможно без учета такого важного объективного фактора, каким является НДС в месте взрыва.

Сокращение темпов и объемов проведения выработок резко обозначило проблемы отставания реконструкции шахт и нехватки очистного фронта. В условиях дефицита проходки пластовых выработок угольные шахты были вынуждены переходить на бесцеликовую технология, позволяющую на 40-50;? сократить объемы подготовки. Однако при этом возникли существенные проблемы с поддержанием выработок при их повторном использовании. Решению их посвятили свои исследования Н.Л.Ба-жин, А.Ф.Бахтин, Ю.И.Бурчаков, В.А.Бессонников, Р.И.Григорьев, A.C. Диманштейн, Н.П.Калиниченко, В.К-Костенко^ К.В.Кошелев, С.Т.Кузнецов, В.Г.Лукашов, Е.А.Мельников, Ы.В.Москаленко, А.В.Мысин, Б.К. Норель, И.Ф.Потапкин, А.Л.Селезень, М.А.Сребный, А.Г.Томасов, И.Л. Черняк, Г.Г.Штуыпф и др. Эти работы наталкивают на связь проявлений горного давления на сопряжении лава-штрек и в поддерживаемой выработке с параметрами движущегося очистного забоя, главными из которых являются зависания пород основной кровли и периодичность их обрушения. Кроме того, ряд работ указывает на интенсивное пучение в поддерживаемых,выработках.

Таким образом, описание закономерностей изменения' механического состояния массива и изучение причин проявлений торного давления при взаимодействии участка выработки с движущимся забоем является базой для решения проблемы повшения эффективности проведения и поддержания выработок в условиях динамических проявлений горного давления. Основными путями решения этой проблемы являются: расчет 11ДС массива в окрестности движущихся подготовительного и очистного

забоев; изучение влияние формы забоя и порядка его обработки на выбросоопасность; раскрытие сущности формирования выбросоопасной ситуации при подходе забоя к геологическому нарушению и угольному пласту; исследование влияния скорости проведения выработки; геомеханическое обоснование поточной технологии; изучение влияния НДС на эффективность работы зарядов; увязка в едином геомеханическом подходе подготовительных и очистных работ с выяснением влияния движущегося очистного забоя на подготовительные выработки; разработка эффективных способов управления состоянием массива при проведении и поддержании выработок.

Расчет пространственного напряженно-деформированного состояния массива в окрестности движущегося подготовительного забоя. Расчет НДС массива в окрестности подготовительного забоя должен быть осуществлен в пространственной постановке, что определяет главные трудности. Применение для этих целей аналитических методов (В.З. Васильев, В.Е.Миренков, В.Н.Цыцаркин, М.Ш.Штейн) не дает полной картины НДС. Более перспективны численные метода (А.Н.Гузь, Н.В. Коханенко) и, в частности, метод граничных интегральных уравнений (В.Ю.Изаксон, А.Р.Курлаев, В.И.Машуков, Г.Хокинг). Решение может быть проведено в упругой постановке (Г.И.Грицко, М.В.Курленя, И.М. Петухов)', т.к. проявления неупругих свойств пород и разрушения в забое менее выражены.

Рассматривается упругий изотропный массив, вмещающий горную выработку квадратного поперечного сечения со стороной (X (рис.1,а). Забой выработки может быть как плоским, так и иметь опережающую выемку. Длина выработки, учитывая, что это полость, ограничена и равна £ . Массив нагружен на бесконечности сжимающими напряжениями: » "¡¡^ • где ~ коэффициент бокового давления, $ - объемный вес пород, Н - глубина заложения выработки. Выработка полагается незакрепленной.

Для определения НДС в окрестности выработки применен метод граничных интегральных уравнений в интерпретации А.Я.Александрова, когда поверхность полости аппроксимируется набором плоских участков, в середине которых приложены "фиктивные" нагрузки - сосредоточенные силы , » Т\ • Задача сводится к отыскании значений сил, удовлетворяющих граничным условиям на поверхности полости. Искомые значения определяются из решения системы алгебраических уравнений, точное решение которой затруднено. Поэтому использова- ' ны итерационные методы: метод простых итераций, метод ЗоЯделя,

переход к ленточной матрице. Показало, что простые итерации сходятся за 10-15 приближений при погрешности менее 1%. Применение метода Зейделя улучшает сходимость и сокращает число итераций до 68. Но наибольший эффект дает, переход ох полнозалолненной матрицы к ленточной, когда в расчетах учитываются, только близлежащие узлы в радиусе не дальше 2а. 11ри этом время решения сокращается в 510 раз. Для оценки точности расчетов сопоставлены напряжения в срединном сечении выработки с решением плоской задачи. Установлено, что при длине выработки /¿4-6 (X. расхождение между плоским и объемным решениями не превышает Ь%. Начиная с этой длины НДС у торца полости можно использовать для установления геомеханики забоя.

Решение задачи для движущегося забоя (рис.1,6) основывается на фиксировании изменеиий НДС в точке А массива при приближении забоя и проводится шагами по времени. Физическое уравнение состояния вязко-упругого массива представляется в виде интегрального уравнения Больцмана-Вольтерра ^

£Ш + ■ (I)

о

Ядро ползучести, согласно данным Ж.С.Ержанова, принято по Абело

а связь между напряжениями и деформациями - по Г.И.Гуревичу. История нагружения 0>(Т~) определяется изменением напряженного состояния за счет последовательной смены статических положений забоя. Вычисление идет по дополнительным напряжениям, начало отсчета выбрано на расстоянии 2 О. впереди забоя. Расчеты на ползучесть осуществлены при различной скорости проведения выработки.

Геомеханика подготовительного забоя в борьбе с внезапными выбросами. Напряженное состояние в окрестности подготовительного забоя характеризуется неравнокомпонентнкм сжатием. При этом возле каждой плоскости обнажения одна компонента нормальных напряжений (радиальная) снижается, а две другие (тангенциальные) увеличиваются. В местах наибольшего неравнокомпонентного сжатия появляются деформации растяжения: впереди забоя формируется зона £у>0 (рис. 2,а), т.е. породы здесь подвергаются растяжению в направлении оси выработки, а в кровле формируется зона вертикальных деформаций растяжения £2> 0. Изучено влияние коэффициента бокового давления: при I (случай повышенного вертикального'давления) увеличивается зона растяжения £у> 0 впЬреди забоя, а при Л> 1 (случай повышенного бокового давления) увеличивается зона растяжения ¿г> 0 в кровле выработки. Кроме того, при Д / I в диагональном направлении формируется дополнительная область максимальных деформаций растяжения (рис.2,б) в форме ядра, отделенного сжатой перемычкой.

Деформации растяжения являются причиной разрушения пород (В.А. Векслер, Т.Р.Стасей, И.Л.Черняк, Е.И.Шемякин), если они достигают критических величин. При этом появление деформаций растяжения возможно в поле действия всех трех сжимающих напряжений, если

Щ + 62)>6Г3 . «>

Экспериментальные исследования локации очагов акустической эмиссии (АЭ) при проведении выработок на шахте "Саранская" показали, что источники АЭ (возникающие трещины) располагаются по границе зон деформаций растяжения, полученных расчетным путем. Это позволяет сделать вывод, что растрескивание массива происходит при переходе пород кз сжатого деформированного состояния в растянутое и срабатывании критерия типа (3).

При проведении выработки по угольному пласту развитие трещин происходит на фоне десорбции газа, за счет которой поддерживается давление газа в трещинах (0.0.Коваленко). Это касается трещин,

Рис.2. Зоны деформаций растяжения в окрестности подготовительного забоя: а - при Я « I; б - при Я £ I /

параллельных обнажению и наиболее опасным по внезапным выбросам. Местоположение таких трещин соответствует зонам растяжения (рис.2). Причем наиболее опасной будет ситуация, когда в зону растяжения попадает перемятая пачка пласта, в которой усиливается трещинооб-разование. Выход в этой ситуации - уменьшение давления газа в опасной зоне, что достигается бурением туда скважин. При этом знание особенностей формирования зон деформаций растяжения и положения перемятой пачки позволяет выбрать эффективные параметры бурения

гаэодренажных скважин, например, как нами это было сделано нп шахте им.В.И.Ленина, когда для борьбы с внезапными поддутиями почвы было предложено бурение скважин в почву впереди забоя (а.с.968462).

Анализ НДС в окрестности забоя сложной формы показал, что в процессе образования опережающей выемки в верхней части забоя вертикальные напряжения претерпевают существенные изменения лишь в кровле выработки, а в почве и впереди забоя их изменения незначительны. При этом в кровле наблюдается резкая разгрузка от напряжений и появляются деформации растяжения. Аналогично, при образовании выемки в нижней части забоя существенные изменения происходят лишь в почве. Сказанное положено в основу выбора рационального порядка обработки забоя. Так, обращаясь к опыту проведения выработок по пласту Д^ на шахте им.В.И.Ленина, было предложено зарубку рабочего органа комбайна производить в верхней части забоя и обработку его вести горизонтальными резами сверху вниз, постепенно разгружая выбросоопаснута пачку в почве пласта.

Произведен расчет взаимного расположения спаренных выработок нп выбросоопасных пластах. Изучено влияние расстояния между выработками, разброса их по высоте, опережения одного забоя другим. Показано, что ситуация в опережающем забое адекватна одиночному проведению выработки. Защитные эффекты проявляются только в отстающем забое. При этом максимально возможный защитный эффект имеет место при расположении отстающей выработки ниже опережающей и величине опережения между забоями не менее В этом случае в окрестно-

сти отстающего забоя не происходит формирования дополнительной об- -ласти деформаций растяжения (рис.2,б), что снижает опасность внезапного выброса.

Для выяснения роли скорости проведения выработки а развязывании динамического явления моделировался процесс подвигания забоя в породах с различными реологическими свойствами. Скорость варьировалась в интервале 0,1 ¿¡О*4 10 м/ч. Расчеты подтвердили, что с уменьшением" скорости проведения выработки возрастают деформации ползучести (по своей природе деформации растяжения) в направлениях, ортогональных контурной поверхности забоя. При этом в кровле увеличиваются вертикальные деформации ползучести, а впереди забоя -горизонтальные. Сильная зависимость между деформациями ползучести и скоростью проведения выработки обнаруживается при (У& I м/ч, т.е. реологические свойства пород ярко Проявляются при реальных скоростях проведения игозботки.

Известно, что в реальном массиве наряду с полэучестьо пород происходит и релаксация напряжений. Для описания "сложения" этих процессов предложен подход, учитывающий расслабление массива из-за его неупругого деформирования. Согласно ему предусмотрен переход упругой деформации а деформацию ползучести с последующим ввделени-ем оставшейся упругой деформации и восстановлением по ней картины фактического напряженного состояния. Анализ упругой энергии формоизменения, вычисленной по фактическим напряжениям, показывает, что эта энергия существенно меньше исходной. Разница между ними тем больше, чем слабее порода и меньше скорость проведения выработки. Причем в кровле призабойного пространства плотность энергии достигает максимума, одинакового практически для всех типов пород, а затем снижается. Наличием максимума энергии здесь и объясняется формирование выбросоопасной ситуации.

Однако, строго говоря, диссипацию упругой энергии можно вычислить по Надан. Скорость диссипации при этом зависит о? напряженного состояния к скорости неупругой деформации

Сравнение скорости диссипации со скоростью накопления упругой энергии формоизменения (рис.3) показывает, что последняя имеет максимум п призабойном пространстве (кривая I), величина которого не зависит от типа породы, тогда кок скорость диссипации, также имея максимум, существенно зависит от типа пород - в более слабых породах она визе (например, кривая 4 для угля). Непосредственно над забоем скорость накопления упругой энергии значительно превышает скорость ее диссипации для всех пород. Превьгаенке скорости накопления энергии над скоростью ее диссипации говорит о том, что за какой-то отрезок времени в массиве накопилось энергии больше, чем освободилось, что свидетельствует об опасности бурного разрушения. По-видимому, £тношение между £коростью диссшации_и_ско£остыо_на-£опл£ния, называемое коэффициентом характера разрушения '

, (Ь)

будет определять характер и форму разрушения пород: чем этот коэффициент меньше, тем в более динамической форме будет протекать процесс разрушения. Отношение для точек призабойного пространства будет меняться не тольк<? для разных типов'пород (параметр но и для разной скорости (Г подвигания забоя. На основании чего

Рис.3. Распределение ско ростеЯ накопления (I) н диссипации 12-4) энергии в кровле при проведении выработки в песчшшкв

(2), аргиллите (3) а угла (4)

построены расчетная зависимости (Гдля набора значений Кр, положенный в основу выбора безопасной_ско£ости проведения выработки. Зная тип пород и задавая величину Кр , иожно найти скорость проведения выработки • при которой будут иметь место разруое-ния пород в заданной форие. При этой проектная скорость проведения выработки должна сибираться из условия

Г* Г*/> . (6)

Взаимодействие забоя с геологическим нарушением и механика вскрытия угольного пласта. В плана изучения особенностей формирования выбросооп&сности при проведении выработки в неоднородном массиве рассмотрены две наиболее характерные ситуации: приближение забоя к геологическому нарушению и вскрытие кы угольного пласта. Согласно представлениям М.В.Гзовского, в качестве модели нарушения использован участок плоскости впереди забоя, на котором приложены касательные усилия« имитирующие силы трения по контакту блоков дизъюнктивного нарушения (типа сброс или взброс).

Показано, что при достаточно большом расстоянии до нарушения взаимное влияние наработки и нарушения отсутствует. В окрестности

Рис.4. Процесс слияния зон растяжения при подходе выработки к геологическому нарушении (сбросу)

забоя формируются зоны деформаций растяжения, и вдоль нарушения возникает зона растяжения, направление растяжения и размеры которой определятся коэффициентом троллл по контакту блоков к гидом нарушения (направлением касательных сил). При приближении забоя к нарушении зоны растяжения начинают взаимодействовать друг с другом к, наконец, сли-соотся, образуя одну об-□мрную растянутую область: у сброса - в кровле еирабртки; у £;эброса -спереди забоя. Особо следует проследить момент слияния зон растяжения (рис.4). До опрс-делишого момента (положения забоя 1,П,Ш) зоны растяжения уссличикиот-ся с объеме незначительно и остаются разделенными сжатой перемычкой. Затеи при небольшом подсиганим забоя (г положение 1У) происходит шлпульсное слияние зон и о растянутое состояние мгновенно переходит большой объем пород над забоем, что сопровождается их растрескиванием и созданием выбросоопасной ситуации. Характерно, что после слияния зон в растянутой области быстро нарастает плотность упругой энергии формоизменения, дополнительно свидетельствующая о повшенной опасности разрушения. Причем

при разрушении эта энергия в сумма с энергией сжатого газа может •(поденно сысвобоадаться, приводя к бурному разрушении и совершая работу по транспортирован!» угля.

Наличие двух зон растяжения (разрушения) пород у забоя и нарушения подтверждается донным» локации очагов АЭ. Исследовано влияние угла падения нарушения и установлено, что приближение к сбросу наиболее опасно при углах «го падения от 45 до 90°, а к взбросу - при угл_л от 0 до 45°. Таким образом, угол 45° одинаково опасен при разных типах нарушения.

Расчотная схема задачи о вскрытии угольного пласта включала ту 36 двухсвязную область, что и для нарушения. Только в этом случае по участку плоскости задавались не касательные, & нормальные напряжения, характеризующие давление газа в пласте. Предполагалось, что при приближении выработки общее напряженное состояние пласта за счет десорбции и.возрастающего давления газа не меняется (давление газа равно снимаемым напряжениям а пласте). Это приводит к тому, что породная перемычка, отделяющая пласт от выработки, под-зергается возраставшему давлению со стороны пласта и ее напряженное состояние меняется в сторону усиления разрушающих эффектов, которые оценивались параметром разрушения

б(тхуг£+т£)]\ ™

При достижении параметром разрушения прочности породы на разрыв происходит разрушение перемычки в соде выдавливания. В этот момент резко обнажается пласт и с его поверхности стартует солна послойного разрушения (ИЛ!.Петухов, А.Ц.Линьков), т.е. происходит внезапный выброс. Критических значений [о] достигает при подходе к пласту на расстояние порядка размера поперечного сечения.

Исследовано влияние аномалий налргагюгого состояния пласта за счет высокого начального давления газа. В этом случае разрушающие эффекты усиливаются, и разрупгнив перемычки может происходить при больших ее размерах. Варьирование угла падения пласта привело к зыводу, что наименее опасным можно считать вскрытие пластов с углами падения 45-60°.

Расчеты подтвердили, что эффективную борьбу с выбросами при вскрытии пластов необходимо вести за счет усиленной дегазации участка пласта в месте вскрытия. При этом параметры дегазационных скважин (их длина и расположение) должны выбираться по зоне возможных разрушений в пласте, а расстояние, с которого следует начи-

нать дегазацию, должно несколько превышать опасный размер перемычки, определяемый по оценкам величин параметра разрушения с учетом давления газа и прочности породы, по которой выработка подходит к пласту.

Геомеханика подготовительного забоя и устойчивость выработки. Подвигание забоя оказывает влияние не только на динамическое поведение пород в призабойном пространстве, но и на статику их поведения вне контура выработки, что ваяно для обеспечения устойчивости ее при эксплуатации. При этом форма забоя, а именно создание опережающей выемки, приводит к перераспределению напряжений вокруг забоя и изменению условий работы пород при переходе их из положения впереди забоя в положение позади него. Установлено, что более рациональна вогнутая форма забоя (с опережающей выемкой в центре), обеспечивающая более равномерную разгрузку пород, а значит и большую их устойчивость.

Позади забоя происходит развитие пластической области или зоны неупругих деформаций (ЗНД). Как известно из практики, эта зона образуется не сразу от забоя, а на некотором удалении от него, что позволяет вынести место возведения постоянной крепи из забоя и перейти на поточную технологию проходки. Однако эта технология требует надежного геомеханического обоснования, для чего была рассмотрена вязко-упругая задача для движущегося забоя. Оценка устойчивости участка массива после отхода от него забоя прокзБвдена на основе анализа энергетического балданса в торных породах. При этом плотность оставшейся в результате релаксационных процессов упругой энергии определялась из выражения

= **м " » (0)

где (4ГМ - плотность накоплегшой упругой энергии формоизменения; Шц - плотность диссипированной энергии. Последняя находилась интегрированием зависимости (4) скорости ее изменения во времени. Рассматривая изменение накопленной (кривая I) и оставшейся упругой энергии в кровле вдоль выработки (рис.5) видим, что оставшаяся упругая энергия имеет максимум в призабойном пространстве и по мере удаления от забоя убывает. Причем убывает она тем быстрее, чем меньше скорость проведения выработки, и на каком-то удалении от забоя оставшаяся упругая энергия обращается в нуль, т.е. вся накопленная энергия диссипируется. Это будет означать, что упругость в породах полностью рассеивается и они переходят в пласти-

Рис.5. Изменение накопленной (I) и оставшейся (2-7) упругой энергии в кровле выработки в зависимости от скорости ее проведения

(

ческое• (разрушенное) состояние. На основе приведенных соображений предложен критерий образовался ЗНД в виде

иг0 = О .

Удаление от забоя места, где эта происходит, как видно из рис.5, увеличивается с ростом скорости проведения выработки. Обобщенные зависимости для разных типов пород сведены в номограмму,

позволяющую при заданном отставании места возведения постоянной крепи от забоя определить минимально_допустимута скорость (7^ проведения выработки, обеспечивавшую развитие ЗНД на расстоянии . Действительная же скорость может быть определена из условия

<Г± (ГД . (10)

Однако нельзя забывать и о динамическом разрушении пород. Поэтому условие (10) следует совместить с условием (6), тогда проектная скорость будет лежать в Интервале

(ГА 4 (Г й (Г^ . (II)

Это обеспечит одновременно и повьхение устойчивости выработки и предотвращение динамических я плен:« в забое.

Оптимальный геомеханическкй режим буровзрывных работ. На оснобс анализа НДС впереди забоя и учета условий работы зарядов предложено выбор глубины шпуров производить по глубине зоны деформаций растяжения. При этом будут созданы благоприятные условия для разрушения массива комплектом шпуров без "зажима" их торцовой части. Получены зависимости глубины зоны растяжения ¿,р °т размеров поперечного сечения выработки и вида напряженного состояния, которые можно использовать при выборе объективной глубины шпуров по фактору горного давления. Например, при Д «I = 0,65$ , где В -меньший размер (ширина или высота) сечения выработки. Обследование эффективности взрыва на рудниках Восточного Казахстана (В.Я. Шапиро) подтвердило устойчивую связь между расчетной глубиной зоны растяжения и пр-цельной глубиной шпуров, обеспечивающей надежный отрыв в забое без специальных мероприятий.

Одаако объективная глубина шпуров не увязывается с субъективной (по организационно-техническому фактору), учитывающей технические возможности оборудования и рациональную организацию труда. Последняя, как правило, значительно вше. Отсюда и снижение эффективности взрыва при проходке, резко проявляющееся при росте напряженного состояния массива. Увязка этих двух подходов при обеспечении наивысшей эффективности работ проходческого цикла может быть достигнута только увеличением объективной глубины шпуров, что связано с увеличением глубины зоны растяжения. Последнее обеспечивается.как чисто силовым воздействием - например, установкой анкеров в забое (а.с. 1173821, 1202319), так и изменением геометрии забоя - приданием ему выпуклой формы (а.с. 1383894). Однако наибольший эффект получается при формировании промежуточной выпуклой формы забоя в процессе взрыва зарядов - ярусным взрыванием оконту-ривающих шпуров. При этом заряд оконтуривающего шпура разделяется на две части, первая оканчивается на глубине от устья

и отделяется от второй акустически инертной забойкой. Этот ярус и взрывается первым с образованием по периметру забоя сплошной щели и переносом границы зоны растяжения на концы шпуров. Затем последовательно взрываются остальные заряды, но уже в условиях растяжения по всей их длине.

Расчет НДС в окрестности забоя сложной формы позволил изучить влияние образования врубовой полости на изменение зон деформаций

растяжения. Упор делался на изучение мест формирования и направления действия максимальных деформаций растяжения в предположении, что развитие трещин, ортогональное этим деформациям, есть технологическая трещиноватость. Устаяовлено, что при образовании врубовой полости наблюдается рост зоны растяжения впереди забоя и вместе с том изменение направления технологической трещиноватости. Причем размер зоны растяжения зависит от размеров врубовой полости и у какой-либо ее боковой грани определяется лишь линейными размерами этой грани (главным образом, меньшим). Используя полученные результаты, подбираются размеры врубовой полости, при которых граница зоны растяжения впереди забоя накладывается на проектный контур выработки. Тем самым реализуется принцип контурного взрывания при условии одновременного взрыва всех остальных шпуров (а.с.1266279).

Смещение врубовой полости относительно центральной оси выработки изменяет направление технологической трещиноватости и формирует в каждом конкретном случае преимущественное направление, зависящее от глубины вруба. Используя эти зависимости подбираются параметры вруба (расположение в забое и глубина) для согласования технологической и естественной трещиноватости с тем, чтобы эффективность работы зарядов была максимальной.

Управление горним давлением ■ при проведении выработок. В плане управления состоянием массива перспективным представляется вопрос о рациональной форме обнажения, который был исследован на примере плоской задачи для выработки с различной формой подошвы. Анализировалось состояние пород в почве, для чего применен критерий Кулона-Ыора, в котором разрушение определяется величиной параметра разрушения

К=1П - <5 ц<р , (13)

имеющей место на опасной площадке. Установлено, что в отличие от вогнутой формы (рис.б, кривая I) плоская (кривая 2) и выпуклая (кривая 3) вызывают сдвиг наибольшего значения параметра К от контура в глубь массива. Дальнейшее увеличение выпуклости почвы (кривые 4 и 5) уменьшает К по величине и одновременно сдвигает максимум дальше в массив. При этом применение вместо обратного свода выпуклой формы подошвы с высотой выпуклости Ь /2 уменьшает параметр К , характеризующий склонность пород к разрушению, в 3 раза. Таким образом, выпуклая форма обнажения существенно снижает разрушающие эффекты при условии, что высота выпуклости не

менее половины ширины обнажения. Предусмотрена и. обоснована возможность эквивалентной замены выпуклой формы обнажения плоской, но со щелями по бокам на глубину Ь -

Сформулирована концепция управления состоянием массива, заключающаяся в более равномерной разгрузке пород и недопущении их разрушения за счет перехода на рациональную форму контура. Концепция строится на том, что объем зон возможного разрушения не зависит от уровня напряжений в массиве, а определяется формой контура и видом напряженного состояния. С ростом ^Н меняются только величины "разрушающих" напряжений и деформаций в пределах объема зон возможного разрушения.'При прочих равных условиях этот объем меньше у во:и/того контура и больше у выпуклого. Однако плотность распределения "разрушающих" напряжений и деформаций, наоборот, выше у вогнутого контура и ниже у выпуклого при сохранении примерно равного интеграла этих величин в пределах всей зоны. Это дает возмож-

мость варьированием геометрии обнажения так перераспределять энергия массива, чтобы вызвать минимальные разрушения. В частности, это связано с переходом к выпуклой форме обнажения, которую следует формировать до разрушения пород, т.е. непосредственно в забое.

В рамках изложенной концепции исследованы различные варианты разгрузки контура путем щелеобразования при проведении выработок в удароопасных условиях. Установлено, что традиционная разгрузка пород в очаге хрупкого разрушения (щели, перпендикулярные С^д.) повшает опасность инициирования динамического явления в момент разгрузочных работ и может приводить к восстановлению удароопасно-сти. В то же время нетрадиционная разгрузка (щели вдоль при-

водит к более равномерному нагруженгао боков и кровли выработки, уменьшает опасность динамического явления при ее проведении и по своему геомеханическому эффекту адекватна вытянутому контуру выработки вдоль Результаты зкспер!1ментальних исследований замеров электросопротивления пород при различных вариантах щелеобразования подтвердили эффективность нетрадиционной разгрузки и позволили предложить способ проведения выработок по удароопасным участкам массива, заключающийся в образовании по трассе выработки впереди забоя щелеобразной зоны дробления, вытянутой вдоль (а.с. 1375834). Аналогичного эф|«кта за счет перехода к более равномерному нагружению контура выработки можно достичь установкой активных распорных элементов (гидростоек) вдоль направления действия (а. с. 1511394).

: Расчет пространственного напряженно-деформированного состояния массива в окрестности движущегося очистного забоя. Для детального изучения НДС массива в окрестности лавы и ее сопряжений со штреками реализована расчетная схема (рис.7) для полости очистной выемки до первой посадки кровли и после нее. Решение задачи осуществлено методой граничных интегральных уравнений в новой модификации - с введением уточнения решения по Зейделю методом Люстерника. При этом после четырех итераций определяется первое собственное значение матрицы, с помощью которого сразу же вычисляются точные значения "фиктивных" нагрузок. По сравнению с методом Зейдедя выигрыш во времени получается в 2 раза. Экономия машинного времени достигается также за счет обоснованного уменьшения размеров расчетной полости: длины лавы - До 10/п ((п - вынимаемая мощность пласта), максимальной ширины выработанного пространства - до 9ГП .

Анализ напряженного состояния массива в районе сопряжения лавы со штреком показал, что в этом месте оно сложное и постоянно менявшееся при движении очистного забоя. Причем до обрушения пород основной кровли картина НДС симметрична относительно центральной плоскости пласта XОу , а после обрушения симметрия нарушается: наблюдается резкий спад (разгрузка) напряжений в кровле и увеличение их в почве. Аналогично меняется и конфигурация зон деформаций растяжения. До обрушения при увеличении ширины выработанного пространства зоны в кровле и почве развиваются симметрично, а после обрушения зона растяжения в кровле резко уменьшается, а в почве - резко увеличивается. Из этого следует, что обрушение пород над выработанным пространством благоприятно влияет только на состояние кровли и значительно ухудшает состояние почвы (увеличение концентрации давления и зон деформаций растяжения). В развитии смещений массива отмечаются особенности, также указывающие на усиление деформирования почвы. Рост смещений в почве сопряжения при наличии в ней обширной области вертикальных деформаций растяжения и концентрации напряжений проявляется в виде пучения штреков позади очистного забоя, подтверждаемого натурными наблюдениями.

Об общем характере деформирования массива можно судить по горизонтальным смещениям Ц. в плоскостях, параллельных плоскости очи-

стного забои. Эти смещения, как оказалось, имеют различные направления, а линию нулевых смещений¿¿Е= 0 (со ссылкой на эксперименты С.Н.Комиссарова, А.Л.Селезня и др.) можно считать линией нарушения сплошности, которая ограничивает зоны сдвижения в окрестности очистного забоя. До обрушения пород эти зоны располагаются симметрично в кровле и почве, а после обрушения симметрия нарушается. Впереди очистного забоя границы зоны сдвижения в кровле и почве проходят приблизительно по центру штрека (рис.8,а). На линии забоя границы зоны сдвижения смещаатся в разниэ стороны: в кровле - в сторону выработанного пространства, а в почве - в сторону нетронутого массива (рис.8,б). И, наконец, позади лавы зона сдвижения почти не захватывает кровлю штрека, но охватывает всю почву (рис.8, о). Такое формирование зон сдвижения приводит к тому, что позади лавы основные смещения массива за счет его разрушения будут происходить только со стороны почвы.

При этом можно вести речь об установлении качественного механизма деформирования выемочных штреков. Отход лавы от монтажной камеры (или от имеющегося обрушения) приводит к усиливающемуся сжа-

тию массива в окрестности сопряжения, причем сжатие здесь симметричное - одинаковое как со стороны кровли, так и со стороны почвы. Обрушение пород за лавой нарушает равновесие массива: давление со стороны кровли падает, а со стороны почвы - усиливается. Это говорит о том, что система лава-массив в силу своей устойчивости сама стремится к равновесии, которое автоматически достигается симметрией разрушения (Г.Ф.Бобров) относительно плоскости ЭсОу , т.е. образованием обширной области разрушения в почве, что и проявляется в виде ннтенс.-'ного пучения штреков. Для борьбы с пучением можно предложить, во-первых, обрез зоны сдвижения в почве штрека от общей зоны сдвижения под выработанным пространством с тем, чтобы перемещения общей зоны и зоны под штреком происходили независимо, и во-вторых, укрепление почвы штрека.

Управление горным давлением при поддержании выработок. С целью повшения устойчивости сопряжения и улучшения условий поддержания выработки предложено наклонное расположение участка очистного забоя, примыкающего к штреку (а.с. 1453024). Установлена рациональная ломаная форма линии очистного забоя, представляющая собой тупой угол с вероиной, обращенной в сторону выработанного пространства.

На основе проведенных исследований и анализа недостатков известных способов сформулированы принципы охраны и поддержания выработок, заключающиеся в обеспечении обреза как кровли, так и почвы вдоль выработки, в снижении жесткости охранного сооружения и переводе его в податливый режим работы, в целенаправленной борьбе с пучением, в установке охранного сооружения с предварительным распором и др. Реализация этих принципов достигается применением новых способов и перспективных элементов конструирования охранных сооружений. Формирование симметричных обрезных щелей в кровле к почве предусматривается как взрывнш способом (а.с. 1348528), так и невзрывным - прорезанием щелей и вдавливанием в них режущих балок гидростойками (а.с. 1301977). Возможны варианты направленного разрушения взрыванием шпуров "через анкер" с созданием специфического напряженного состояния натяжением анкеров и вариациями распора крепи в лаве (а.с. 1445334, 1448063, 1555494).

Для снижения жесткости литых охранных полос и обеспечения комплексного воздействия их на кровлю и почву предложена составная конструкция полосы из двух треугольных призм, имеющих возможность перемещаться друг относительно друга, внедряться режущими кромка-

ми в породы крорли и почвы и формировать линии их обреза. Дяя создания предварительного распора блочной полосой предложена призматическая форма блоков, специальная их укладка и втягивание домкратом в проектное сечение полосы, приводящее к ее раздвижке и распору между кровлей и почвой.

. При поддержании выработок за лавой большие трудности возникает в преодолении нажима сползающих пород со стороны выработанного пространства. Эффективно работать в этих условиях будет крепь после разворота ее на угол 90<Р С <р- угол падения пласта) и ориентации оси податливости вдоль нагрузки с автоматическим закреплением почвы (а.с. 1303718).

Проведенные натурные наблюдения за конвергенцией выработок при повторном использовании показали, что развитие смещений в штреках позади лавы происходит значительно активнее, чем впереди нее. В общей конвергенции пучение составляет до В0%, имея участки интенсивного роста после каждого обрушения кровли. Эти данные подтверждают теоретические представления и позволяют выделить борьбу с пучением в качестве главного фактора эффективного поддержания выработок за лавами. На их основе разработаны технические мероприятия, включающие установку анкеров в почве замками за пределы зоны сдвижения и создание замкнутого контура крепи путем прокладки по почве прямолинейного металлического лежня. Внедрение этих мероприятий при поддержании штреков на шахте "Саранская" привело к уменьшению смещений в 4 раза и значительному экономическому эффекту.

Социально-экономическое значение работы. Результаты исследований освоены и внедрены на шахтах им.В.И.Ленина и "Саранская" ПО "Карагандауголь". За период освоения и внедрения (1981-89 гг.) результатов разработки, технических решений и рекомендаций за счет применения геомеханически обоснованных параметров проведения и поддержания выработок достигнуты следующие показатели:

при проходке выработок по оссбовыбросоопасноиу пласту ¡1^ с применением газодренажных скважин в почву впереди забоя (а.с. 968462) увеличена средняя скорость проведения с 22,4 до 54 м/мес;

при поддержании вьфаботок за лавами с применением целенаправленных мер по борьбе с пучением снижены затраты на поддержание I пог.м с 248,36 до 83,67 руб.

С использованием разработанных рекомендаций пройдено 9,5 км и поддержано 3,Ь км выработок, в результате чего получен фактический экономический эффект в размере около 1,0 млн.руб. ,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

е

Диссертационная работа является научным трудом, в котором разработаны теоретические положения формирования пространственного напряженно-деформированного состояния массива в окрестности движущихся подготовительного и очистного забоев с учетом динамических проявлений горного давления, совокупность которых можно квалифицировать как новое крупное достижение в развитии перспективного направления в горной геомеханике.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработаны эффективные алгоритмы расчета пространственного НДО массива в окрестности движущихся подготовительного и очистного забоев, использующих метод граничных интегральных уравнений в интерпретации А.Я.Александрова, численная реализация которого дает высокую информативность расчетов путем:

применения приемов сокращения времени решения задач на ЭВМ, таких как метод Зейделя, уточнение Лшстерника, переход от полнозапол-ненной матрицы к ленточной, позволяющих добиться 5-10 кратного вы-игрида во времени счета при погрешности вычислений не более 5%;

выбора обоснованных размеров расчетной полости, позволяющих существенно уменьшить их действительные значения и составляющих: для подготовительной выработки - ее длины до 5 линейных размеров поперечного сечения; для очистной - длины лавы до 10 мощностей пласта;

использования наследственной теории ползучести с историей наг-ружения, учитывающей последовательную смену статических положений забоя и позволяющей моделировать проведение выработки с определенной скоростью.

2. Пространственное НДС в окрестности подготовительного забоя при проведении выработки в однородном массиве характеризуется:

неравномерной разгрузкой пород от исходных напряжений, когда одна компонента нормальных напряжений снижается гораздо быстрее двух других, и в поле действия сжимающих напряжений в областях, непосредственно примыкающих к поверхностям обнажения, формируются зоны деформаций растяжения, являющиеся причиной разрушения пород;

зависимостью размеров зон деформаций растяжения от соотношения исходных напряжений в массиве (коэффициента бокового давления) и появлением при негидростатическом сжатии области дополнительного

растяжения в диагональном направлении, которая приводит х знакопеременному циклическому (сжатие-растяжение) деформированию пород в окрестности забоя, усиливающему опасность разрушения;

усложнением характера разгрузки и деформирования пород при образовании в забое опережающей выемки, глубина и расположение которой определяют более или менее интенсивные изменения НДР в разных частях призабойного пространства, которые использованы при выбора рационального порядка обработки забоя, основанного на постепенной разгрузке опасной зоны;

снижением величин деформаций растяжения и устранением циклического деформирования пород в опасной зоне отстающего забоя при спаренном проведении выработок, которые обеспечиваются определенным расположением забоев (опережением и разбросом по высоте).

При проведении выработок по угольному пласту деформироЕониэ растяжением приводит к растрескиванию массива, которое сопровождается десорбцией газа и формированием систем газонаполненных трещин в объеме зон деформаций растяжения, представляющих опасность с точки зрения внезапного выброса. При этом предотвращение внезапных выбросов достигается бурением газодренажных скважин в области деформаций растяжения, особенно при попадании в них перемятых пачек пласта, представляющих наибольшую опасность.

3. Моделирование расположенной впереди забоя неоднородности з виде участка плоскости, нагруженного касательными или нормальными напряжениями, позволило изучить процесс сближения выработки с геологическим нарушением и газоносным угольным пластом, который имеет следующие особенности:

проведение выработки сопровождается появлением обособленной зоны деформаций растяжения у геологического нарушения, которая при приближении забоя импульсно сливается с зоной растяжения у выработки с образованием обширной области растянутых пород и повьшением опасности внезапного выброса;

после слияния зон в растянутой области резко нарастает плотность упругой энергии формоизменения, что свидетельствует о больших запасах энергии и мгновенном освобождении ее при разрушении;

вид нарушения оказывает влияние на преобладающее направление растяжения пород, при этом у сброса активно развиваются вертикальные деформации с опасностью выброса из кровли выработки, а у взброса - горизонтальные деформации с опасностью выброса из груди забоя; при подходе выработки к пласту за счет десорбции газа и сохра-

кения неизменным общего напряженного состояния пласта происходит прирост давления на породную перемычку, отделяющую пласт от выработки, которая вследствие уменьшения ее толщины и повышения давления газа может внезапно разрушаться Свыдавливаться в выработку).

Количественные оценки НДС подтверждают необходимость и обосновывает параметры усиленной дегазации окрестности нарушения и пласта в :..есте вскрытия для предотвращения выброса.

4. Сформулирована и решена задача о расчете НДС вязко-упругого массива в окрестности движущегося подготовительного забоя. Оценка влияния скорости проведения выработки позволила установить:

прямопропорцион"чьную зависимость деформаций ползучести в окрестности забоя от параметров ползучести пород и коэффициента бокового давления и обратнопропорциональную зависимость деформаций ползучести от скорости проведения выработки, при этом реологические свойства в полной мере проявляют себя при скоростях менее I м/ч, т.е. реальных скоростях проходки;

наличие в призабойной зоне максимума плотности энергии формоизменения, вычисленной по фактическим напряжениям с учетом развития релаксационных процессов и перехода упругой деформации в неупругую; величина максимума практически не зависит от типа пород и предполагает поваленную опасность разрушения в забое;

наличие максимальных значений скоростей накопления и диссипации упругой энергии в окрестности забоя, величины которых определяются скоростью проведения выработки; скорость накопления энергии, как правило, превышает скорость ее диссипации, что говорит о накоплении энергии в массиве, при этом скорость диссипации энергии существенно зависит от типа пород (в слабых породах она выше), а отношение между скоростью диссипации и скоростью накопления упругой энергии может служить информативным показателем опасности динамического явления: чем это отношение меньше, тем в более динамической форме протекает разрушение, что служит основанием для выбора безопасной скорости проходки.

5. Анализ энергетического балланса в породах, лежащих за проектным контуром Еыработки, позволил установить, что плотность оставшейся в породах упругой энергий, определенная как разность между накопленной и диссипированной энергией, имеет максимум в призабойной зоне и по мере удаления от забоя убывает. Уменьшение этой величины говорит о рассеивании упругости -л при ббращении ее в нуль

о переходе пород в неупругое состояние с образованием ЗНД. Отста-

вание ЗНД от забоя увеличивается с ростом скорости проведения выработки и уменьшается с ростом параметров ползучести пород, на основании чего выбирается минимально допустимая скорость проходки, обеспечивающая развитие ЗНД на заданном расстоянии от забоя, которое используется в качестве места возведения постоянной крепи при переходе на поточную технологию.

6. Влияние НДС впереди забоя на эффективность буровзрывных работ проявляется в виде образования зоны наиболее благоприятных условий разрушения массива, глубина которой равна глубине зоны деформаций растяжения, зависящей от размеров поперечного сечения выработки и вида напряженного состояния массива, но не зависящей от общего уровня напряжений. Ви5ор глубины шпуров по зоне деформаций растяжения обеспечивает наибольшую эффективность буровзрывных работ. Увеличение глубины зоны растяжения для увязки ее с необходимой глубиной шпуров по организационно-техническом!' фактору достигается ярусным взрыванием оконтуривающих шпуров с формированием выпуклой промежуточной формы забоя.

Образование врубовой полости существенно искажает картину НДС впереди забоя, изменяя форму и размеры зоны деформаций растяжения и формируя преимущественное направление развития технологической трещиноватости. Выбором размеров и расположения вруба обеспечивается реализация контурного взрывания (за счет наложения границы вновь образованной зоны деформаций растяжения на проектный контур выработки и одновременного взрывания всех оставшихся зарядов), а также повышается эффективность отбойки порсд при проведении выработки в массиве с ярко выраженной трещиноватостью (за счет совмещения направлений естественной и технологической трещиноватости).

7. Повыпение устойчивости обнажения обеспечивается приданием ему выпуклой формы, что приводит к более равномерной разгрузке пород, уменьшению разницы между компонентами напряжений и снижении разрушающих эффектов. Эквивалентной заменой такой формы является плоская, но со щелями по бокам на глубину, равную половине ширины обнажения, которые дают наибольшую эффективность в почве для предупреждения пучения. Управление состоянием массива при этом достигается за счет увеличения объема зоны возможного разрушения и снижения плотности распределения в ней разрушающих напряжений.

Нетрадиционное расположение щелей вдоль направления максимального сжатия в массиве выравнивает напряженное состояние вокруг контура выработки, разгружает потенциальные очаги разрушений и снижа-

ет удароопасность в забсе при проведении выработки. Это эквивалентно образованию вытянутого вдоль С^д. контура выработки, но дает существенное снижение затрат на проходческие работы при тождественном геомеханическом эффекте. Разгрузка потенциальных очагов разрушения возможна установкой гидрораспорных элементов в выработке.

8. Расчет пространственного НДС вокруг полости, образующейся в результате подготовки и работы очистного забоя, позволил связать

в едином геомеханическом подходе очистные и подготовительные работы и выявить следующие закономерности:

до обр^зния пород в завальной части лавы нагружение массива вокруг сопряжения лрва-штрек происходит симметрично в кровле и в почве, плавно увеличиваясь с ростом длины консоли зависающих пород, а после обрушения картина симметрии нарушается, при этом кровля штрека разгружается, а почва, наоборот, нагружается;

обрушения пород в лаве влияют на деформированное состояние кровли и почвы штрека на сопряжении, что проявляется в увеличении зон условно-мгновенного разрушения (зон деформаций растяжения и разрыва смещений) в почве, объясняющем усиленное пучение штреков на сопряжении и за лавой при осадках основной кровли;

периодичность проявлений горного давления в виде усиленных смещений контура выработок, поддерживаемых за лавами, определяется шагои обрушения пород основной кровли.

9. Эффективное поддержание выработок за лавами достигается: целенаправленной борьбой с пучением штреков путем создания замкнутого контура крепи (в том числе, разворотом крепи), установки анкеров в почву по специальной схеме, укреплением почвы и пр.;

одновременным обрезом пород кровли и почвы Вдоль штреков путем предварительного преобразования (прорезанием целей, использованием гидрораспорных элементов, взрыванием шпуров в сочетании со специальной схемой установки анкеров, вариациями распора механизированной крепи в лаве и пр.);

применением специальных конструкций охранных сооружений (блочных и литых полос), обеспечивающих установку их с предварительным распором, расклинивание и самообрез кровли и почвы, изоляцию выработанного пространства и пр.

10. Разработаны эффективные способы проведения и поддержания выработок, синтезирующие результаты научных исследований и защищенные авторскими свидетельствами на изобретения. Частичное внед-

рение их в производство дает фактический экономический эффект в размере около 1,0 млн.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следуюших работах автора:

1. Механизм инициирования динамических явлений в подготовительных забоях / Ж.С.Ержанов, D.A.Векслер, Н.А.80;анккн, С.Б.Колоколов.

- Алма-Ата: Наука, 1984. - 224 с.

2. Кданкин H.A., Дданкин A.A. Геомеханика горное выработок. Сопряжение лав^-штрек. - Новосибирск: Наука, 1990. - 112 с.

3. Векслер D.A., Дданкин H.A., Колоколов С.Б. Решение пространственной задачи теории упругости для подготовительной выработки // 4ТГ1РПИ. - 1961. - # 4. - С. 15-23.

4. Кданкин H.A., Колоколов С.Б. Об использовании результатов решения плоской задачи для определения деформированного состояния массива горних пород // 51Ш1И. - 1962. - # I. - С.97-98.

5. Векслер D.A., Жданккн H.A., Колоколов C.B. О механизме инициирования внезапного выброса вблизи геологического нарушения // 0ТПРГ1И. - 1963. - » 2. - С.3-в.

6. Кданкин A.A., Кданкин H.A. Оценка влияния параметров вруба на разрушающее действие шпуровых зарядов // 0ТГ1РШ1. - 1984. - № 3.

- С.55-60.

7. Кданкин A.A., Мданкин H.A. Пространственное напряженно-деформированное состояние массива в районе сопряжений выемочных штреков с лавой // ФТШ1И. - 1965. - * 4. - С. 3-14.

8. Векслер D.A., Панкин H.A. Решение пространственной задачи ползучести для подготовительной выработки // МБРПИ. - 1985. -

» 5. - С.26-33.

9. Кданкин H.A., Колоколов C.B. О рациональной форме породного обнажения в подземных выработках // ФТИРПИ. - 1989. - M 3. - С. 66-71.

10. Жданккн H.A., Колоколов C.B. Об интерпретации экспериментальных данных при измерении напряжения // 0ТПРШ1. - 1990. - № I.

- С.53-57.

11. Кданкин H.A., Колоколов C.B. Анализ объемного напряженного состояния вокруг горной выработки ограниченной длины // Прикладная механика. - 1983. - T.I9. - * 4. - С.35-39.

12. Нданкин H.A. Об исследовании влияния скорости прохождения выработки на налряженно-деформированное состояние горного массива // Прикладная механика. - 1985. - T.2I. - * 10. - C.I0-I4.

13. Дрижд H.A., Дданкин A.A., ¡Ццанкин H.A. Об устойчивости сопряжений выемочных штреков с лавой // Уголь. - 1964. -#2. - С.17-19.

14. Карагодин JI.H., Жданкин H.A., Бирюков D.U. О порядке обработки забоя при проведении выработки // Уголь. - 1964. - № 8. -С.7-10.

15. Жданкин H.A., Дрижд H.A., Бирюков D.M. Расчет взаимного расположения спаренных выработок на выбросоопасных пластах // Уголь. -

1984. - » 8. - С.20-22.

16. Колоколов С.Б., Селиванов A.C., Жданкин H.A. О повдаении устойчивости торцовых участков буро-доставочных выработок // Горный журнал. - i960. - * 3. - С.36-37.

17. Панкин H.A., Жданкин A.A., Боев A.B. Выбор глубины шпуров с учетом напряженно-деформированного состояния массива // Горный -журнал. - 1962. - № 10. - С.34-35.

18. О повыиении устойчивости больших обнажений кровли / H.A. Жданкин, И.Д.Арыстанов, У.С.Коянбаев и др. // Горный журнал. -

1985. - » 5. - C.6I-63.

19. Жданкин H.A., Кочетков В.Н. Способ увеличения эффективной глубины шпуров при проходке выработок // Горный журнал. - 1986. -* II. - С.27-28.

20. Жданкин H.A., Ким В.А. Повышение устойчивости выработок в удароопасных условиях // Горный журнал. - 1989. - № 9. - С.47-51.

21.- Жданкин H.A., Колоколов С.Б. Об эффективности анкерной крепи // Технология разработки месторождений полезных ископаемых. -Караганда, 1977. - C.I5I-I54.

22. Жданкин H.A., Братин Е.Г1. Влияние крепи на напряженное состояние кровли в очистном забое // Исследование новых технологических схем разработки и охраны угольных и калийных месторождений. -Караганда, 1979. - С.155-156.

23. Векслер Ю.А., Жданкин H.A., Колоколов С.Б. Напряженное и деформированное состояние массива в окрестности забоя выработки в зоне геологического нарушения // Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. - Новосибирск, 1981. - С.90-93.

24. Жданкин H.A., Колоколов С.Б. О зависимости устойчивости выработки от ее длины // Проблемы механики подземных сооружений. -Тула, 1982. - С.19-21.

25. Жданкин H.A. Пространственное напряженно-деформированное состояние массива горных пород в окрестности двух параллельных выработок // Разработка соляных месторождений. '- Пермь, 1982. -С.86-91.

26. Векслер D.A., Жданкин H.A., Саттаров С.С. Исследование механизма и прогноз динамических явлений в угольных шахтах // Прогноз землетрясений. - Душанбе-Алма-Ата: Дониш, 1982. - № 2. - С. 232-243.

27. Жданкин H.A., Бирюков D.M. Внезапные выбросы в Карагандинском бассейне и некоторые аспекты борьбы с ними // Техника безопасности, охрана труда и горно-спасательное дело. - Ы.: ЦНИЭИуголь, 1963. - № I. - С.21-22.

2Э. Жданктш A.A., Нданкин H.A. О механизме проявлений горного давления в очистном забое // Горное давление в капитальных и подготовительных выработках. - Новосибирск, 1985. - С.56-60.

29. Жданкин H.A. Некоторые вопросы управления массивом горных пород вокруг выработок // Горное давление в очистных и подготовительных выработках. - Новосибирск, 1989. - С.42-47.

30. Жданкин H.A., Тризно С.К. Снижение затрат времени на решение пространственных задач геомеханики // Информац.листок Кемеровского ЦН1И. - Кемерово, 1990. - » 127-90. - 3 с.

31. A.c. 968462 СССР: ШИ Е 21 F 5/00. Способ борьбы с внезапными выбросами из почвы массива и внезапными подцутиями почвы / А.С.Сатинов, Н.С.Ержанов, D.A.Векслер, H.A.Жданкин и др. - Опубл. 23.10.82, Еол. Г 29.

32. A.c. I17382I СССР: ЫЮ1 Е 21 С 37/00. Способ взрывной отбойки горных пород / И.Д.Арыстанов, H.A.Жданкин, А.А.Жданкин, У.С.Ко-янбаев. - ДОП.

. 33. A.c. I2023I9 СССР: ШИ Е 21 Д\9/00. Способ образования врубовой полости / И.Д.Арыстанов, Н.А.Дцанкин, У.С.Коянбаев. - ДСП.

34. A.c. 1257220 СССР:МКИ Е 21 С 41/04. Способ выемки угольного пласта / H.A.Жданкин, А.А.Жданкин. - Опубл. 15.09.86, Бол. № 34.

35. A.c. 1264649 СССР: МКИ Е 21 С 39/00. Способ определения направления действия максимальных напряжений в горном массиве / H.A. Жданкин, У.С.Коянбаев. - ДСП.

36. A.c. 1266279 СССР: МКИ Е 21 С 37/00. Способ проведения горных выработок / А.В.Боев, А.А.Жданкин, Н.А.Яданкин и др. - ДСП.

37. A.c. 1301977 СССР: МКИ Е 21 Д 11/00. Способ охраны подготовительной выработки / Н.А.Дцанкин, А.А.Жданкин. - Опубл. 07.04.87, Бюл. № 13.

38. A.c. 1303718 СССР: МКИ Е 21 С 41/04. Способ поддержания повторно используемых подготовительных выработок / H.A.Жданкин, А.А.Жданкин. - Опубл. 15.04.87, Бюл. » 14.

39. A.c. 1323718 СССР: ШШ E 21 С 41/04. Способ разработки угольного пласта / Е.В.Игнатов, Н.А.Кдвнкин. - Опубл. 15.07.87, Бол. » 26.

40. A.c. 1348528 СССР: ШИ Е 21 Д 13/02. Способ охраны горной выработки / А.А.Кданкии, Н.А.Кданкин, Х.Б.Есмагамбетов. - Опубл. 30.10.87, Бол. # 40.

41. A.c. 1375834 СССР: ДОИ Е 21 F 5/00. Способ проведения горных выработок по удароопасным участкам массива / В.А.Ким, H.A. Кданкин. - Опубл. 23.02.88, Бол. » 7.

42. A.c. 1383894 СССР: ДОИ Е 21 С 37/00. Способ проведения горных выработок / К.А.Жданкин, В.Н.Кочетков. - ДСП.

43. A.c. 1445334 СССР: ДОИ Е 21 С 37/00. Способ взрывной отбойки блоков природного камня / Н.А.Жданкин. - ДСП.

44. A.c. 1448063 СССР: МКИ Е 21 Д 11/00. Способ управления труднообрушаемой кровлей при разработке пластовых месторождений / Н.А.Жданкин. - Опубл. 30.12.88, Бол. » 48.

45. A.c. 1453024 СССР: ДОИ Е 21 Д И/00. Способ поддержания выработки / Н.А.Дрижд, А.А.Кданкин, Н.А.Жданкин и др. - Опубл. 23.01.89, Бол. » 3.

46. A.c. 1458580 СССР: ЫКИ Е 21 Д И/00. Способ возведения охранного сооружения в выработке / Н.А.Жданкин, Е.В.Игнатов. -Опубл. 15.02.89, Бол. #6.

47. A.c. 1498925 СССР: МКИ Е 21 Д 20/00. Способ защиты горной выработки от сейсмических воздействий / Н.А.Кданкин. - Опубл. 07.08.89, Бол. № 29.

48. A.c. I5II394 СССР: ЫКИ Е 21 С 41/04. Способ предотвращения горных ударов / Н.А.Жданкин, В.А.Ким. - Опубл.30.09.89, Бюл. № 36.

49. A.c. 1555494 СССР: МКИ Е 21 Д 9/00. Способ охраны подготовительной выработки / Н.А.Жданкин. - Опубл. 07.04.90, Бюл. № 13.

50. A.c. ... по заявке № 4641335/03 СССР: МКИ Е 21 Д 9/00. Способ проведения горной выработки / Н.А.Кданкин. - Заявл.25.01.89, полож.реш. от 28.11.90.

Подписано к печати 25.II.91 г. Заказ * 213. Тираж 100 экз. 0бъ»м 2 п.*. Печать офг.ятная. Ротапринт ВостНИИ. 650002, Кемерово, ул.Институтская, 3.