автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Физико-технические основы малооперационной технологии разработки тонкожильных крутопадающих месторождений пневмогидравлическими очистными комплексами

РГБ ОД

2 7 г.;,т.

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ГЕОТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ

На правах рукописи

ШИРИН Лео|5]д Ншшфо'роиич.

. «изкко-тещпшгие основы мллсоперационнш технологии разработки тошсогнльшх крутопадапцкх месторождении гаигшогадршичгаши очистными комплексам!

05.15.02 - "Подзеинал разработка иестороадениа полеэлих искспаешх"

Автореферат .дасспртаиим на ссискшшо ученой степест доктора тглшческих наук

Днепропетровск - 1294

Диссертация является рукописью Работа випоякенв в Государственной горной акадеиин Украшш

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ:

Акадеинк ЛГН Украины, докт.тегн.наук, профе ссор

УСАЧЙ£К0 Борис Миронович

ОМЩ1АЛЫШЕ ОПЛОШГШ: докт.техн.наук,профе ссор докт.тех».наук,профессор докт. техн. наук, профессор

НОВИКОВА Людаила Васильевна ГУРИИ

Аркадий Алйксйндровпч

ГРЕБШШ Сергей Семенович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - Украинский про»зктна - изыскательский и научно - исследовательский шгстптут прошлменноЯ технологии (г.Еелтыв Вода)

Защита состоится

Л ^ "МЮЛЯ

1994 г. в

РЗ

со

час.

на заседании специализированного совета Д 016.40.01 в Институте геотехнической иеханикн Ail Украши по адресу; 320600, v.Днепропетровск, ул. Сиифэропольсквл, 2а.

С диссертацией иокно ознокоииться в библиотеке' института.

Автореферат разослан M(XJ, 1994 Г.

Ученый секретарь спедаализированного совета, канд.техн.наук

Шпику поп ¡5, А.

ОНЦАЯ иРАКтаиСТИКЛ РАБОТЫ .

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Возрастающая потребноть народного хозяйства в топливе и.минеральных ресурсах привела к току, что к настоя щеиу времени разведанные и легкодоступные их запасы в большей каре уке исчерпаны и приходится вовлекать в разработку участки месторождений на глубоких горизонтах со сложными горно-геологическими условиями. Особое место занимают месторождения., разрабатывающие тонкие крутые угольные пласта и рудные тела. Именно.здесь отмечается самый низкий в горнодобывающей промышленности уровень механизации очистши и подготовительно-нарезных работ н -тенденция снижения тейпов роста технико - экономических показателей их разработки.

Специфика процессов выемки угля на пластах крутого падения, как и на рудкрхместоровдениях, сопрякена с громадными невозвраттшми трудовыми потерями | затрачиваемыми на выполнение большого объема вспо могательких ручных работ, практически неподдающихся механизации при существующей технологии, а такие значительным потреблением остродефицитных крепеюшх лесоматериалов « Только в Центральном районе Донбасса насчитывается более 60Ж лав с потолкоустушшмн забоями, которые крепятся исключительно деревянными стойлами,а выемка угля осуществляется отбойными молотками. В молотковых лавах на очистных работах занято более одной трети всех трудящихся шахт, из. них 40-50% составляют доставщики лесоматериалов и 50-60 -эабойцшш.

Аналогичная ситуация наблюдается при разработке тонкохшгсьных (мопщостьв до 1,6 м) крутопадаадах месторождений руд цветных, редких-и благородных металлов, где сконцентрировано более половины горнодобывающих предприятия и свыше 40% подземных горнорабочих.

Применяемые в настоящее время в золотодобывающей отрасли раздач- . ше варианты систем разработки с магазшшроианием руды,. с закладкой ц с распорной крэпыо-основаны на мвлкошпуровой • технологии выемки рудных тел горизонтальными сЛояин по восстанию. Практика свидетельствует, что существующая технология выешед тонких хшд исключает возможность комплексной механизация трудоемких процессов на очистных работах, приводит к значительному разубоживакию и невозвратимым потеряй руда в недра* (до 30«). Более того, такая технология предусматривает необходимость проходки восставши через каждые 30-50 и, 8 такие постоянной подготовка для каждого нового слоя искусственных рабочих площадок, кааа^дашак со стсроиа очистного пространства. В обцей трудоемкости очистной вкемкя доля текнх шпроизводателышх н потенциально 'опасных

работ достигает 70%. С понижением глубины разработки возникает необходимость поддержания кровли рудного массива.. ■

Создавшаяся в отрасли ситуация требует поиска принципиально но зых технологических схем выеики рудных тел, основанных на применении высокоэффективной горной техники.

Ранее выполняемые здесь исследования по создания более совершенных машин и гшхашзмов (высокочастотные перфоратора, пневиозорядегаки, вибролпкй) осуществлялись применительно к основннн технологическим операцией и поэтоиу решали узкие вопроси ыехатшатш процесса очистной выемки тонких крутогс'адэга^х жил. Фундаментальных работ по синтезу отдельных на шин и иехашзиов в единую функциональную систему (исходный уровень, кошлексноа механизации) для условий разработки рудких тел малой цощкостя до настопщего вреизнн не. проводилось.

. .. В то зха врзия для разработки рудшх тел средней мопзюсти создан очистной цонорельсовий комплекс КОВ-25, обеспечшЗакилП механизацию наиболее трудоемких процессов добычи руда. Однако область эффективного . его применения распространяется на рудгмё тела цог^юстьп более 2,0 и, залегающие в устойчивих боковых породах.

• Общей концепцией в части создания нопих технологий добычи угйя и руда на пластовых месторождениях, является пароход к системам разработки с.'олбаиз по простиранию, с прйиенещёа очистных комплексов на б.ше иеханизированных крепей. Однако етльнци иесторозде?35яи присуща специфические особенности разработки, исклзчгюгзза возйсаность праге-кения серийно выпускаемых для угольные пластов очястннх комплексов.

Поэтому, чтобы обеспечить переход к.перспективной технологии выемки шл лаваш по простираю®, надо создать и принципиально новуо в функциональней отношении иеханизировашеупкрепь. . ■ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: разработать.фазико-техзгаческие основы малоопераца-ошюй технологии, выейка-.тонких крутых жил лавага по простиранию, базирующейся на закономерностях взаимодействия Механизированных крепей с боковыми породами в условиях взривноЯ отбойки руда.

ИДЕЯ РДБОТЫ заключается в той, что комплексная механизация и активное управление процессам! очистных работ на тоюсогяльных крутопа-дащих местороадешшх обеспечивается изменением направления выемки рудных тел и применением механизированных крепей многофункционального назначения с внутрешгей амортизационной способностью.

НАУЧНЫЕ ПОЛОНЕШЯ, РАЗРАБОТАЩШЕ ЛИЧНО ДЖСЕРТЛ1ГГ0М И ИХ НОВИЗНА I.Эффективность разработки тонкокильных крутопадаицах месторождений существенно повышается применением очистных комплексов на базе механизированных крепей, пвремвщающихся по простиранию и обеспечиваю-

рди;: управляемый процесс очистной вне mu руда за счет рационального согласования конструктивах и силовых параметров геомеханической системы "взрываемый забой - механизированная крепь - Соковые порода"; безопасное нризабойное пространство (шириной от 6,0 до 7,5 и), путей опережающего поддерхшшя, нарушенных взривои, боковых пород; ликвидацию непроизводительных операций, характерных длл традиционной технологии добычи руды горизонтальными слоями по восстанию.

2. Длл обеспечения работоспособности подсистемы 'взрываемый забой - механизированная крепь" при мелкошуровой отбойке крутопадающих рудошх тел■вертикальным забоем, щшшчно перемещающимся по простиранию, относительную шероховатость (b /L > боков очистной выработки следует регулировать в пределах b =0,2-0,4 и на участке длиной L =1,5 и; избыточное давление Др от скоростного напора ударной воздушной волны не должно быть более 2,8-IOs Па-с, а выход кусков породы крупностью 100 - 300 ш возможен в объеме 14...36%.

Данные параметры БВР достигаются,без проведения специальных мероприятий путем направленного бурения шпуров, конструкцией и способом взрывания зарядов ВВ массой 0,75-1,25 кг, в скихениё техногенного воздействия взрыва на крепь обеспечивается внутренней амортизационной способностью пневмооиловых модулей и основанным на данном эффекте способом гашения динамических нагрузок.

3. При отработке тонких крутоладаодих хил лавами по простиранию нагрузка на пиевмогидрввлическую крепь создается весом пород, находящихся в предельной напряженном состоянии в призабрйной зоне, границы которой устанавливаются во критерию прочности Янга.

Начальный отпор Р и шаг установки крепи Ь , соответствующие этой нагрузке, обеспечивают эффективное управление процессами очистной выемки рудных тел в боковых породах средней устойчивости. .

4. Процесс разрушения массива пород, нарушенного при мелкошпуровой выемке рудных тел лавами по простиранию, адекватно описывается дифференциальным уравнением кинетической теории прочности С.Н.Хуркова в модификации Г.Г.Латвийского.

Входшцае в уравнение пороговое напряжение В* для пород на контуре выработки устанавливается из предполокения, что они разрушаются от действия растягивающих напряжений по трещинам разрыва и огибающая кругов Мора яв^иется циклоидой. Этот кв параметр для целиков, разрушающихся от действия снимающих напряжений по■трещинам сдвига, определяется с учетом характеристик запредельного деформирования пород (модуля спада М и. приращения главных деформаций fí¡" на ниспадающей ветви кривой ИС5 - 8, " п о отношешю к предельным упругим деформациям). Та-

кал физическая модель позволяет определить вреия начала разрушений породных обнакений и целиков.

5. Применение пневцогидравлической крепи поддерживание го типа в устойчивых породах, в качестве специальной, сопряжено с воэниюювеии--еи геоиеханнческих ситуаций, при которых кровли скальных пород не делятся на иелкие блоки, а зависают на значительных площадях в течение определенного периода времени. Позтоиу предотвращение иассошх обрушений в варэботашое пространство достигается периодически возведе-1шеи искусствешшх целикоп через опряделе)ишв расстояния, равные предельной длине пролета, допустимого по фактору горного давления.

Для горно-геологических условий рудников Забайкалья допустииая длина пролета Lnn= 120-250 u, а ширина к целика должна бить на изнее 1,1 ц при прочности его на схатие R ч = 50 Ша 'и не ценее 2,5 и при

30 Шв. При таких параметрах время устойчивого стояния целика составляет 120 суток, а разрушение пород на контуре очистной внра-ботки начинается через 125 суток при скорости подеигания забоя V = 1,5 и в cyTicu и длине лавы L = 50 и.

Обоснованные параыетри технологических схеи виеика крутоподакзд« рудных тел лаввии по простиранию и. принципиально новые конструктивные решении позволяют иеханнзировать процесс крепле]шя призабойного пространства, исключить непроизводительные операции, традиционно выполня-еш при подготовке каждого нового слоя к очистной виеике, интенсифицировать оформление забоя под защитой регулируешь предохранительных полков, а таете осуществлять раздельную выемку руды и активно управ-■лять процессои ее выпуска, что з совокупности повышает производительность труда горнорабочего в 2,5-3 раза и дает основание классифицировать такую технологию, как иалооперацнонную.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИИ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ подтверждается: адекватностью результатов теоретических, лабораторных и шахтных экспериментальных исследований, погрешность которых не превышала I2-I5S при уровне достоверности 0,9; аргументированностью предпосылок о механизме взаимодействия элементов цеха-шшировагаюй крепи с боковыми породами ц взорванной горной иасссй, витекащих к:з основ механики сплошных сред и теории взрывз; эффективность»'рекоиендовашшх способа и устройства управления разрушаюа;«.' энергией взрыва; принятый! отраслью техническим заданием на разработ ку опытного образца плевыогидравлическоЭ крепи и исходешш требовшш яии на проектирование ноной технологии выемки кил с ее применением.

ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Научное значение работы состоит в следующей: на основе научного обобщения опыта эксплуатации токкожилькш

крутопадавщих месторождений доказано,что переход на принципиально новую систему разработки тонких жил столбаш по простиранию позволит кардинально решать проблему механизации очистных работ путем'создания многофункциональной механизированной крепи, исключающей выполнение непроизводительных операций при подземной добыче руды и дающей возможность применить -малооперационкую. технологию выемки рудных тел;

установлена закономерности: воздействия ни механизированную крепь ударных нагрузок взрыва, что позволило создать сейсмовэрывоус-тойчивую конструкцию пневмогидравлическрй крепи с внутренней амортизационной способностью, разработать способ управления ударными воз-■ душными волнами (у.в.в.) и научко-техническне принципы гашения энергии удара выброшенных-взрывом кусков горной массы.

на основе изучения совместного деформирования подсистемы "пнев-мобаллонная крепь-породный массив" установлена' аналитическая зависимость максимального размера области разрушешшх пород от глубины разработки, угла падения.-рудного тела и отпора крепи. Данная зависимость позволяет определять значения шага установки и отпора крепи,' при ко торых обеспечивается эксплуатационная устойчивость очистной выработы* в соответствующих горно-геологических условиях;

установлены зависимости мекду конструктивными параметрами механизированной крепи и параметрами очистной выработки, на основании которых разработана мобильная кинематическая схема, обеспечивающая адаптацию крепи к 'криволинейным контурам, очистного пространства, образованного при иелкошпуровой отбойке руда и. повторяющего непредвиденную характеристику морфологии рудного тела; в

на основе анализа трехмерного НДС породного массива в области разработки тонких рудных тел лавами по простиранию с учетом физико-механических свойств боковых пород установлены зависимости да определения времени устойчивого состояния пород на контуре выработки, об-рушающихся от растягивающих напряжений, и целиков, разрушающихся от напряжений сжатия¡определены также величина пролета, геометрические и прочностные параметры искусственных ленточных целиков, при которых исключается возшыность ыассовых обрушений пород кровги :в выработанное пространство;

обоснованы параметры комплексно-механизированной технологии выемки тонких крутопадающих ш по простиранию и принципы максимальной полноты выемки рудных тел при встрече непротякенных участков с пони-кенным содержанием полезных компонентов»

Синтез научных результатов позволил сформировать необходимую базу для обоснования и проектирования технологических схем и средств

механизации очистных работ применительно к конкретным условиям разработки крутопадающих.рудных тел малой мощности.

Общность научно-технических проблей со сметавши отраслями горнорудной промышленности позволила рекомендовать и испытать элементы иалооперационной технологии выемки крутопядавщнх рудных тэл при решении проблемы разработки крутых уголышх пластов.

Практическое значение диссертации зв ключастел в создании принципиально новой технологии выемки тонких кил лавами по простиранию, основанной на применении пневиогидравлмческой механизированной крепи многофункционального назначения, позволившей исключить значительный объем непроизводительных операций, типичных для традиционной технологии выемки рудных тел горизонтальными слояиа по восстанию (приведение нависающего забоя в безопасное состоят«, возведение рабочих площадок, разравнивание навала отбитой руды, ликвидация зависаний руда); существенно повысить производительность труда, а тзкзе создать комфортные и безопасные его условия. Исходные -данные для конструирования нетрадиционной технологии выекки тонких крутых хил, основанной на применении .высокоэффективной горной техники, и рекомендации для ее использования на проектируемых предприятиях золотодобывающей отрасли Украины пэре-даны для /асскотрешя Государственному коютзту Украины по редкий и дчагоцеша и металлам.

РЕАЛИЗАЦИЯ ВЫВОДОВ Я РЕКОШЩЦШ РАБО;ц. Результаты исследований реализованы при выполнении тсиатшси отраслевых иаучно-исследовз-тельских программ "Сояээолото" КП-ЗГ и МВД СССР Ш-ПГ. Разработанная ДТП, Читинским филиалом ЕНйНИгорцветшт, КПК ОН Ш СССР и одобренная мекведомствешюй комиссией технология выемки тонких крутых кил лавтга по простирания с применением'очистного комплекса но базе механизированной пиешобаллолной ' крепи дваады (1973-7979 гг., 1956-1907 гг.) проходила испытания в горно-геологических условиях вахте "Тасеево'' ПО "Забай'кэлзолото". Составлены, согласованы ВГГО "Ссюззолото" и ут-веркдени ГКН'Г СССР прогряшо й нетодшез вохшм испытаний иэвой' кои5лексио-мех81ШЗиропа1пгой технологии разработки крутопадейкзх аильных иестороедешй с арт&нпписи зксперянентялт>иого образца геишисбал-лошюго ивхбгошровмоюги ко»чш;кса ПКН-1 (22-35.03.77 г). Результаты исследевал-л» и обосисшгшшр параметры 1;«хогестарозашюй тшвио-баллошгой м8Х8га1?иройти'ой крепи вклотеш в исходные требования из, разработку и егвсеиие очистного комплекса для крутых тоюодх место-роздедай (27.12.07 г.), грхявчгоков эаданае на крепь перодвякн71з шгевиобяллоиную К 10Ш-1 ,6 (Тб.Оо.Обг) и "ТЭО приммшшя на предприятиях Рлявалшззолото СССР мгхпнизяропанного очистного кс-п-

-.!!;.:а КШМСЛб на базе пнгвмогидравлической крепи для отработки мал -.да« рудных ".'¡»л сплоишм забоем по простиранию" 123.12.91г).

5 гг. НПО "Уралгормаш" -и экспериментальный завод Дошти

•!;>•»! :тум;»лк »; :»гл;пер'ш:ш проектной документации и разработке модулей «••/.чшоиру&тшой креп;) !{11Г 1000/1,6, Каменский мааиностроителышй ; •««>« «лчал подготовку произоодстна для изготовления опытного образца г-нилног^ комшекта. С ПО "Шурал^элото" утверхден проект подготовки иютюго С.ыкь дал ироымишн:-! иахтних попытки,н> очистного комплекса •:!■:' и союианиой н.1 сто приметши иалооперациониоа технологии.'

¡'•.гксунш! з>1»}«?кт от применения комплексно-ме х ы изированной мало-ии'ращшиоЯ технологии шейки. крутопадагацих хил лавами' по простиранию гоаш'н системы разработки с распорной крепью составит 2600 тыс. руб. (в ценах г.) но один комплексно-моханмзировагашй забой,

ЛЛРОПЛЦИЯ РАБОТЫ. Основные наложения работы догладывались на П, 1У, У! ¿1сосоюзных семинарах "Взаимодействие' механизированных крепей с боковиш! породами"'(г.Новосибирск, 1980,1984,1988гг), I и I! Всесоюзных научно-технических конференциях "Пневматические оболочки в горном деле" (г.Днепропетровск, 1983,1991гг.), Ш республиканской научно-технической конференции (г.Тбилиси, 1982г.>, Всесоюзной семинаре "Проблемы разработки ресурсосберегающих технологий отработки месторождений полезных ископаемых Севера" (г.'Якутск, 1988г.), XI Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и охране капитал!,шн и подготовительных выработок (г.Фрунзе, 1988г.), научшх семинарах ДГИ, ИГТМ АН Украины (г.Днепропетровск 1990-1991 гг.)

Технологическая схема разработки тонких крутопадающих рудных тел пньвмргидравлическими очистными■комплексами экспонировалась на Выставке достижений народного хозяйства УССР, 1989г. Отдельные 'разделы работа неоднократно докладывались на коордйнациошшх совещаниях Минцвет-мета СССР, Госгортехнадзора СССР, Главэлмаззолото СССР, в проектных институтах, решающих проблему комплексной механизации процессов очистной выемки'при разработке тонкокильных крутопадаюцих месторовде)шй.

ПУБЛИКАЦИИ.Основное содержание диссертации опубликовано в 35 печатных работах,в том числе получено 4 авторских свидетельства на изобретения и издано 3 отраслевых нормативно-технологических документа.

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций, 28 приложений, содержит 112 рисунков, 27 таблиц, ссылку на 224 литературных источника а излокена на 394 страницах машинописного текста.

основное содержание работы

При виемке крутопадающих а»л горизонтальными слоями по восстанию около 30% руда, отбиваемой из очистных блоков, приходится на подготовительно-нарезные работы, которые повторяются в каждом новом блоке. С понихекиеы глубины разработки эти показатели увеличиваются,так как с уменьшением длины блоков прибавляется число проводимых восстающих в выеиочко'м поле. Уке в настояла время, только за счет высоких трудозатрат на проходку восстающих,общая себестоимость добычи 1т руды возрастает по отношению к выеике основных запасов более чей на 25%, а с учетом непроизводительных работ . по подготовке для каждого нового слоя искусственных- рабочих площадок - до 45%. Если -при этой учесть тот факт, что■ исключительно всё процессы .очистной выеики выполняются под . обнаяешшы и нарушошпш взрывои рудный иассивой, то складоваются аргументированные доказательства нецелесообразности применения в сло-гных горно-геологических; условиях: традиционной технологий ■ выемка-кру. топадаюгдах рудных тел горизонтальными слояии по восстании..

Широкое внедрение ыехонизироваталх крепей на. угольных пластах послужило импульсом .для коренного/изменения традиционных технологий буровзрывной выешш иаргаццевбй руда (ПО "Чиатуриарганец") и золота на вечноиерзлых, россы'пкнх иестороздеиаях .(ПО "Куларзолото, П0"Северо-востокзолото), что позволило 1 и&ксйнально упростить схемы отработка запасов руда за счет исключения целого.ряда непроизводительных ручных операций, -механизации процессов'крепления. и-Доставки руды..

Однако, предпринятая ЦНШолово попытка применить на Ярустальнен-ском ГОКе очистной ношлекс Шг!г нэ базе гидр«ВЛ11ческой крбш! КДЗ, не дала положительных результатов из-за несоответствия силовых параает-. , рев угольной креш! условиям разработки крутопадащих шл.

Недостаточность научной базы в области механизации трудоемких процессов очистной выешш крутопадающих кил обусловила необходимость выполнения настоящего исследования по проблеме - разработать физако-техничаские основы малооперационной'технологии шеюш тонких крутопадающих тел с прииенением очистных комплексов на базе механизированных крепей многофункционального назначения.

Для достижения поставленной целг в диссертационной работе потребовалось решить комплекс принципиально новых для рудных месторождений задач исследований, определяющих ее основное содержание:

разработать концепцию комплексно-механизировашю^ технологии Еыеики тонких крутых нил лаваии по простиранию на -базе применения механизироваюгай крепи в условиях иелковдуровей отбойки руда»

исследовать особенности разрушения рудного массива и механизм действия взрыв« в призебойном пространстве очистной выработки, и обосновать функциональное назначение и структуру механизированной крепи;

установить закономерности взаимодействия механизированной крепи с боковыми породами и взорванной горной массой при мелкошлуровой отбойке руда и обосновать принципы обеспечения сейсиовзрывоустойчи-вости секций и попишегш их адаптационной способности в условиях сложной гипсометрии боковых поверхностей очистной выработки;

выявить закономерности формирования напряженного состояния и развития процессов разрушения горних пород на контуре очистной выработки с механизированной крепью- и установить взаимосвязь силовых параметров крепи с показателями устойчивости очистных забоев.

обосновать параметры технологических схем малооперационной технологии и разработать научно-технические положения по управлению горным давлением в очистных выработках с пневмобаллоннай крепью.

Формирование концепции осложнялось отсутствием в отечественной и зарубежной практике фундаментальных исследований взаимодействия меха-иязировакных крепей с боковыми породами в процессе взрывной отбойки полезных ископаемых.

В отдельных работах Ф,И. Вереся, И.И.Зурабишвили, Э.Д.Мзтарадзе, А.Е.Слепцова; В.Н.Скуба даны сообщения о проблемах защиты механизированных угольных крепей при буровзрывной выемке пологих рудных зале-кей. Однако, все эти работы не раскрывают механизм разрушающего воздействия взрыва на систему "механизированная крепь - боковые породы".

Приоритетные исследования К.А.Ардаиева, А.Ф.Булата, Ф.К.Воскобо-' ева.Ф.П.Глушихина, Г.И.Грицко,А.И.Зильбермана, И.Ф.Иванова, В.М.Козь-шна, С.Т.Кузнецова, Е.И.Микляева, Д.А.Орлова, Б.А.Фролова, Г.И.Ягод-¡шна в области взаимодействия гидравлических крепей с труднообрушае-мыми кровлями угольных пластов в процессе резких осадок дают основание для построения лишь частной, гипотезы о возможном поведении силовых злеиентов крепи В условиях взрывной отбойки руды.

Поэтому, при обосновании концепции технологии выемки тонкий крутопадающих кил очистными комплексами была разработана ее теоретическая модель, в которой массив горных пород и элементы принципиально новой технологии рассматриваются как единая взаимодействующая система "взрываемый забой - механизированная крепь - боковые порды".

При разработке модели учитывались принципы обеспечения работоспособности агрегата А (механизированная крепь для управления горным давлением) в среде $ (горно-геологические условия залегания пласте), приведенные в работах К.М,Адалова, В.Н.Вылегканина, А.М.Куриосова,

И.А.Нняшко, Л.В.Новиковой, Е.И.Рогова, К.Ф.Сапнцкого, М.И.Устинова.

Структурная модель взаимодействующей системы Сила разбита на три основные подсистемы (зоны): I зона-- "взрываемый забой - массив горных пород вокруг заряда ВВ; И зона -"взрываемый забой- механизированная крепь"; Ш зона - "механизированная крепь - виощакщие боковые порода". Указашше подсистемы, в зависимости от характера решаемой задачи, рассматривались на макроуровне (область нетронутого взрывом массива горних пород) и никроуррвке (область, представленная виевдао-дами породами, напряженно-деформированное состояние которых изиекя-ется статически от конвергенции боков очистной выработки и динамически в результате шюгократного прохождения волн напряжения от взри-ва шпуровых зарядов ВВ).

Следует отметить, что параметры, определяювде взаимодействие подсистем "взрываемый забой - мехашюировадаая крепь" и "мехашгзиро-ванная крепь - вмещающие боковые порода", в виду отсутствия на тонкожильных местороиденнях средств механизации процесса крепления при существующей технологии добычи, руда фактически не исследовались.

Подсистема "взрываемый забой - породный массив" является составной частью традиционной технологии добычи руды. Однако при системах с мага.низированнеи руды, закладкой выработанного пространство и частичным креплением практически не проводились исследования, и оценка состояния массива после взрыва кпуровых зарядов ВВ.

В этой связи такие важные, с позиции применения механизированных крепей, геомеханические показатели, как конвергенция и шероховатость боков очистной выработки, трещинойатость,устойчивость, характер и шаг обрушения вмещающих пород, изменчивость азимута простирания и углов падения рудных тел на тонкожилькых месторождения^ недостаточно исследованы. Более того, отсутствуют не только аргументированные результаты их исследований, но и соответствующие методические разработки.

Поэтому на первых этапах исследований взаимодействия подсистемы взрываемый забой - механизированная крепь" было принято предполоке-ние о некотором подобии процессов формирования и развития ударных нагрузок взрыва при отбойке руды сквакинными и шпуровыми зарядами ВВ.

Приоритет в исследованиях волновой передачи анергии от взрываемого заряда в окружающий массив, возникновения и развития ударных воздушных волн, дробления и разлета порода при массовых взрывах сква-юшных зарядов ВВ принадлежит К.К.Андрееву,Е.Г.Баранову,Ф.А.Бяуму, А.А.Вовку, А.А.Турину, Г.П.Дешдшу, М.Ф.Друкованому, Э.И.Ефремову З.м.Комиру, Л.С.Компанейцу, Ф.И.Кучерявому, Г.М.Ляхову, С.В.Медвед» ву, В.Н.Мосицину, Г.И.Покровскому, В.Н.Родионову, Б.Г.Рулеву, М,А.Г->-

довскому, Ю.Б.Харитону, Я.И.Цейтлину.

Обобщение результатов предшествующих теоретических, лабораторных и натурных исследований, а такке специально проведенные шахтные эксперименты позволили выявить механизм разрушающего воздействия взрыва в зоне предполагаемого располокекия механизированной крепи.

На основе установленных фактических скоростей распространения сейсмических и ударных воздушных роли» а также разлетающихся кусков горной массы в узком очистном пространстве определены последовательность и суммарное время разрушающего их воздействия на механизированную крепь, явлшцуюся преградой на пути их следования.

Для установления динамических нагрузок от воздействия выброшенной взрывом горной массы на расстоянии 2,0-3,0 м от взрываемого забоя без влияния опережающей у.в.в., был разработан экспериментально-аналитический метод их расчета.

При обосновании метода использовались результаты шахтных исследований кусковатости отбитой руды, распределение ее в весовом отношении по площади экспериментальных щитов ограждения, длине и ширине очистного пространства.

Сущность экспериментально-аналитического метода расчета сводится к установлению разн^.ЭД кинетических энергий в начальный и конечный момент разлета переднего слоя отбитой горкой массы. Конечный момент Р(х) выражается через конечную скорость 1'т в момент удара кусков порода о забойный щит ограждения механизированной крепи.

Аналитические расчеты выполнялись с учетом предположения,что импульс силы Р(г) массы породы щ , движущейся со скоростью V , будет■ нанесен передним слоем потока осколков, толщина которых принималась равной среднему размеру кусков породы АСр .

Дифференциальное уравнение двйксмгая переднего слоя Йыброшенной взрывом горной массы имеет вид:

грашчше условия при "Р(х^0)=0- . а при К (V

На осиовашга выполкеных исследоващй выявлена закономерность действия взрыва иа крепь, распожжсшг/ю в узком очистном пространстве на расстоянии до пята метров от взрываемого забоя.

Установлено, что на расстоянии до 1,0 и величины ударных нагрузок от действия у.в.в. и удара горной массы практически одинаковы, но

уяа на ргсстолкпн.• 2.0 ы от зсбоя пгяульсицз нагрузки от удара кусков порода почти в два раза иеиьпс, чем от скоростного напора у.в.в., п составляют 3 =2,8*Ю5 Па-с. .При таких нагрузках иа поверхностях экспериментальных гя1тов ограпде!Шп, жестко закрепленных- на кеподаишюй споре, был-л зарегистрированы ост8гочн?.'о деформации, .

Виис отмечалось, что разработка тонких прутих гщл в значительной мере осложняется нспостояксгвси • могдеосн! и форм» рудпш заявкой. Поэтому, в целях- снияшадя ргзубо.тлшога!.т руда,- при отбойке . рудных тел малой яозносгп необходимо строго следовать -за- их направлением. Образуемые пра. буровзрывной шегке контурц очистного- пространства характеризуются значительшш! колебания!«! его шр:-ши, а та:с:о изменчивость» гипсометрии боковых поверхностей, •- которая трахается значительной по' вэ'лнчцно- цэрсхозатостьй висячего -а лекачего-бокоз.

Параметрам гапссизтрии. и вяилшз рельефа пласта иа условия взаимодействия крэпсТ с бзкоги";! породт п п ¡иг т^'э Солм'се гглпзшю уде ляля Ф.Н.Восксбсое, С.С.Гребенхаи, С.й.^ютриев, В. Я.Ивко, С. Т. Кузнецов, -Л.Л.Орлов, В.Н'.Хсрйп, РЛ1-.Ш*одк.чи и ;Пругле регате. Больавпство из кше ечитаят, что наиболее цедессобряюк!';! - яютягся . кестко-шаршр-кне или зесткяв певокритил. -Одпака пря экся.гувтшдеи крепей п условиях взрывной птбойкч руда такие - рекшмя-: непризз'язги.

'Псолед овошши, ряполмвкшют иа ршиках ПО "Згбгйкзлэолото" я Хрусталькенского ТСКа,установлено, что пр:! ■ ,,а^кс:гпуройоЯ стбсййе .руда рлзнос-тьиеиду отметкага горазонталзй, прозоденшх иа урскнв виетупов и впадин, в сродней,составляет' 300-400 »«м. В подобШх условиях площадь контакта сплошного кесткого перекрытия из узгетн© I а составляет менее 1,0%. При тскоч контакте г-.сиУС-з.";-.« гр_пя в сторону 'в«работатюго пространства.от действия- избшчгшога давления у.в.в.

Более.того, ■ изиеичквость-направления рудннх тел тясЯ -«изноети, достигается в отделмих случаях 15* на участка .5 и, в -значительной мерз влияет иа ориентацию -крепи в плоскосш ешй.

При выполтгшшя пахши экспервда/шда тгепшовлшо • поверхностей боков' очистных выработок било зафиксировано? что восатогагага шпурн, по' сравнению с горизонтальным!, вызиваат гораздо большие сотрясения и отслаивание- вмещагшх- пород в-кровле, и почве, -цагазапа. - -Установлено, что наиболее технологичный на настоящее время является иапраэлешов бурение' оконтурввевдях шуров. в сочетать с алектроогневыи способен взрывеизя' зарядов ВВ, рассредоточенных. возДушЯдая промежутками. Для конкретных условий разрабатывались паспорта ■буровврйвнаж работ, по 'которымотрабатывалась -технология. отбойка-.- • крутопадакгзах . рудных. тел вертикальным забсо;л по простиранию.'-

В результате обработки профилей « разрезов гйпсометриче-ских'планов, на которых плотность изолиний, соответствовала определенным параметрам технологии мелкошуровой отбойки руда, для различных классов пород были установлены коэффициенты изменения гипсометрии боков очистной выработки К г. которые выражаются отношением фактической длины профилируемой поверхности к длине исследуемого участка . I

по падению или по' простирании .рудного тела.

На основании анашза гипсометрических поверхностей была состав-лека классификация сложности боков, очистных выработок применительно к к механизированным крепйы, которая состоит .из четырёх классов..

Б основу классификации положены коэффициенты изменения гипсометрии', перепад висртшх отметок на участке длиной 1,5 м и. шириной 1,0 м; плотность и характер распространения изолшшй, расположенных ыевд максимальной и шндаалькой высотные отматкаи;!! соотношение протяаен-иостей изолиний с разадчници высотныш отиехккми и согласованность высотных пиковых от^зток с шагом передвит! крепи, равным 0,5-0,6 и. .

На основании аМаяяза возиозашх ситуащЛ. установлено, что кинематическая схеыа кргпи . и ее конструктивнее параметры дотш обеспечивать надешу» работу при амплитуде выступов в приделах 300-400 им, что соответствует ПЧИ классу■сложности боковых поверхностей. 4

Конструктив:1!Я параметры механизированной крепи обосновывалась с учетом ее функционального . назначения и по ' результатам исследований поведешш боковых пород в призабойной части очисгшх выработок. Доказано, что для еыноса рабочих зон за пределы нависающей кровли рудного, массива, при выемке рудных тел лавами, по простиранию, необходимо поддергивать сести- секщзтрозую зону призабойного;пространства.

Натурными исследованиями 'установлено, что минимальная величина . сближения боковых пород на расстоянии 6,75 и от забоя (зона предполагаемого располоЕвдал завального силового элемента механизированной крепи) составляет 7,0 мм, а максимальная- 38,2 . Основные сблиаения отмечены во время ведения взрывных работ. Максимально зафиксированные их величины, по результатам замеров до и после взрыва, составили примерно 17 мм/сут. При выполнении процессов очисткой выешш, не связанных с. отбойкой руды (выпуск отбитой горной массы, обуривание забоя), сближения боковых пород составляют 0,25-0,40 мм/сут;

Характерной оссбенностьи тонкожйлышх. крутшадакяда иесторовде-шзй является то, что массив, представленный крепкими горшки породами, в зоне оруденения .фактически.-не •■является, сплошной средой. В процессе взрывной отбойки руда -при прохождении волн напряжений в массиве происходит разрыв, его' сплошности по про&илкаи вследствие образования

трещин,'распространяющихся за пределы зон оруденеш1я. на. расстояние до 1,0 м. При повторных прохождениях волн'напряжения в массиве происходит раскрытие трещин и образование отдельностей - взапмозящемлсгишх блоков пространственной формы. При потере контакта мевду защемленным блокам!, а такке. при внешнем воздействии ira массив со стороны очистного пространства происходит отслоение, пород от массива в виде плит толщиной от 0,1 до 0,6 м на площади до 10,0-12,0 м .

Для регистрации процессов деформаций боковых пород в период ' взрывной отбойки руды были оборудованы специалыше замерные станции на базе гидравлических стоек ГС-4, оснащенных датчиками перемещения и давления;'По изменяемой величине.'давления рабочей ¡жидкости определялась реакция несущих элементов от конвергенции и сейсмических колебаний боковых пород. Величина амплитуды сейсмоколебаниЯ массива синхронно регистрировалась сейсмоприемникями НС-3.

Испытания гидравлических стоек в условиях взрывной отбойки руда показали, что они работают в динамическом режиме нягрукения. Возникающие при взрыве шпуровых зарядов ВВ многократные знакопеременные движения массива приводят к деформациям цилиндров и срабатыванию предохранительных клапанов гидростоек. Зарегистрированы случаи, когда давление г гидростойках резко повышалось в 2,2 раза и мгновенно падало до нуля. Максимальные колебания давления прцурочены к взрыву заря-доз ВВ, рвсполокенкых напротив гидростоек.

Эффективность работы механизированных крепей во многой зависит от условий контактирования их основания й перекрытия с боковыми породами, т. е. от рационального распределения по почве и кровле развиваемого гидростойками сопротивления. Экспертной оценкой факторов, определяющих контактное взаимодействие систеьй; "механизированная крепь-боковые породы", установлено,.что механизированные крепи, серийно выпускаемые для угольных пластов, не могут быть использованы при разработке тонких крутопадающих жил. .....

Это и .обусловило необходимость технологического обоснования параметров и конструкции .механизированной крепи - базового элемента очистного комплекса для разработки рудных теллаваыа по .простиранию..

. Установлено* что термин, "механизированная крепь" в традиционном своем понятии на кильных месторождениях сохраняет лишь некоторую конструктивную приеыственность. В функциональном iie 'отношении "механизированная крепь" для крутых угольных пластов и йзл существенно отличается. Результаты выполненных натурных исследования позволили. сформировать систему геологических, технологических и технических требований к механизировашюй крепи, кат? к базовой машине очйстлого кошлек-

са в условиях взрывной■ отбойки руды...

Для реализации технологии разработки тонких крутопадащих кил лаваш по простирашш механизированная крепь долкна обеспечивать:.

подвижную вертикальную по всей высоте 'атака преграду, исключающую разлет отбитой руда ввыработанное пространство _ и формирующую с плоскостью забоя .аккумулирующую, выработку для временного маганнзирошшия и управляемого выпуска отбитой руды;

мобильную кинематическую связь технологического оборудования., обеспечивающую выход горнорабочих ■ непосредственно к забои и безопасные.условия для его оформления!

защиту очистного пространства от:.'случайных-• локальных вывалов, и крепление боковых пород в -прнзабойной зоне; •

высокую степень контакта с неровностям Соков выработки, образованными при мелкоипуровси отбойке руда , без проведения, специальных мероприятий по .сг-лакивакию шероховатостей;

адаятащха к измзюшц-зйся пространственной 4юрме очистного .3.8-боя и B035.!3«.>i0Ci*b 1Щнеровноеien почвы высотой 300-400 мм;

рвздвикность салонах распорных элементов в пределах выемочной мощности 0.B-1,6 ы ..--{с-возможностью переходе локальных зон до 2,0 н) и работоспособность их при сейсмических . колвбаших массива;

мэдевдв завгяу крепя со сторона. забея . -с- элементами гашения динамических нагрузок .--о® -разрушающего -воздействия взрыва.

С учетом вкивазлоЕз.кгах -требований --бала разработаны исходные требования на создание зксиерииеиталыгого . .образца •. .механизированной крепи очистного комплекса--UíCE-I -(йдашобалонный. коиплекс колыша),* а дальнейшие .иссдедовшад и. опнтио-кокструкторские работы по аргументации рощей структура -.ыалооперацяоююй технологии разработки тонкохшль-нше крутопадвквдк мастороздешш ведись .по оооснованию типа, параметров конструкции креп»;, раалазувзах идао работа.

Прст.армелыпз иачц'е 1«с.т"ьа}Ыи разновидное кt и лови,. элементов в усдсспа д^Гстг, i взрыв" ползал", что Тим о^'. ьи' ¡ стороада-

ЗШЯЫ.В 60.Lt.' скат, б/,ГСТ Ойй'ы'.» HCílC'í ü> Klí Л кг^п ] С -СИЛОВШ1

вжжвп*&* , coci,j1ü. ш сьл в, а „г.. и. сын ОуОЛ-' Сл. Одько, разработка пней' 1 г ■ jp г-1! ox.-a_4J с и >,5.^1 oven чь ал коэф^ОД»-юпга рр- , т I К—2 п~* « ..I »од Jo npjint ihcl J соте'секций крепи и п Д'ст, о1ni ont^ol усю..«, сон«.

■ Д"Я »/Г-ЛтС! ,Я P"'i7> " 5 ,r г , ¡¡ "du3J> О 1¿J О Ш .. СМЛО.'ЗОЛ

1.годаль",г ociojr , í't i % „.,), „», t\,¡u : п cu « - ^ол" > к, аиврт-к их njor- тюк п ,цо сгь, i.orj р\ (>r 0.J ) vi а ч* о -гг.. [Ьхт-

irup т пит i л noi »гf |Ь . н i л '„счн ю н^ч vi и ib г ЮчЛИ v i услоииях

действия взрыва, но и высокую амортизационную способность.

На данном эффекте била обоснована система защиты механизированной крепа, обеспечивающая взаимную увязку забойного огрякденил с пне-вмобаллокным силовым Модулем через базовые элементы. Новые технические решения были реализованы в конструкции экспериментального образца очистного комплекса ПКЖ-1 и запцщены авторскими свидетельствами.

Однако создание кррпл на базе пневмобаллонных силовых модулей повлекло значительное увеличение её конструктивных параметров, что потребовало определения рационального значения длины яесткоД Сазы.

На основании структурного анализа рельефа боков очистного пространства, образованного при обычных способах ведения БВР, были построены аппроксимирующие поверхности очистной выработки с проектируемой вынимаемой мощностью , амплитудой выступов й впадин Ь =300-400 од и радиусами кривизны лэяачего Л л.б. и висячего Е о.«, боков, отра-нающими изменение элементов залегания килы 04 =15 на участке 5 м. В результате математического .моделирования процесса передвинения крепи в узком очистном пространстве были обоснована геометрические параметры секций! минимальная конструктивная высота Н го1п=0,75 м, ширина В = 0,9 м и длина жесткой базы б= 3,2 м, при которых обеспечивается адаптация крепи к изменчивой гипсометрия очистной выработки.

С целью повышения адаптации крест к изменчивой гипсометрии основания секций и ее перекрытия выполнены по принципу ломающейся рамы, а -базовые элементы подвшшо закреплены внутри секций крепи.

Для обоснования структурной и кинематической схемы механизированно Я крепи была изготовлена в-масштабе 1:10 действующая модель -распорно-оградительное устройство (РОУ), с помощью которого в стенде, отряжающем очистную выработку с фактической гипсометрией лекачего бока килы, были смоделированы элемента комплексно-механизированной технологии, схемы и порядок технологических маневров, крепью, а.также проверялась взаимная увязка 'основных узлов.

По результатам выполненных экспериментальных и аналитических исследований был разработан способ гашения ударных нагрузок взрыва в конструкции механизированной крепи,- включавдий поэтапное изменение давления падающей у.в.в. до Р осл=о,5Рлад при. тормокении системы-за-, щиты, сблокированной'с пневмобаллокным силовым элементом; преобразовать падающей у.в.в. при остановке в отраженную с избыточным давле- . кием на фронте Ротр=2росл и направление ее под углом навстречу летящей породе, обеспечивая при-их интерференции .'уменьшение' начальной плотности потока внброше.^шой' взрывом породы и энергии ее удара .'

- Обоснование силовых п'арамс тров пневматической крепа выполнено на

основе исследований трехмерного нгшрлтшо-дефоршрогшшого состояния массива горных пород вокруг очистной выработки.:С этой целью рассматривается задача, теории-"упругости для пространственной области породного массива, геометрия которой отражает технологическую схему предложенной- системы разработки. Расчетная, схема включает очистную выработку, нетронутую, часть массива и выработанное пространство, заполненное обрушешщми породами Чрис Л). Действующеа нагрузкой является вес пород. Результатом решения задачи методом граничных элементов являются коэффициента концентрациинапряжений в окрестности очисткой выработки (рис. 2 > .; Кроме того,. устанавливается' область разрушенных пород в призабойной'части.выработанного пространства,- с которой.взаимодействует крепь. Используешй при этом' критерий прочности пород Янга учитывает все компоненты тензора^напряжений, различное- сопротивление пород растяаеш» - сжатий и имеет вид .

( б, - бг)% (б2- б3 )2+ £б 3-б,) V а б 2+ б3)+Ь(б,+бг+ бг) - С, (2)

где - 1 -" ' г . 2, .

; а" бРбс 1 брбс 5 с о|н,

бс и б р сответственно пределы прочности породы на одноосное сжатие и растяжение»'[Т1 = 0,5 (>с , б, » бг ; б3 - главные напряжения.

Следующим'этапом исследований' является решение плоской задачи теории упругости для области массива вокруг одиночной протяженной выработки -, подцердиваемо!^ пнйвмобаллонной крепью (рис..4). При этом задаваемые граничные условия корректируются на величину коэффициентов концентрации напряжений,обусловленных реальной геометрией исследуемой, области массива и получеюшх при решении пространственной задачи.

Наличие крапа в плоской расчетной схеме учитывается заданием на. контуре выработки в качестве граничных условий начального : отпора. ... Величина его принимается равной весу / пород в зоне разрушений, границы которой установлены по. критерию- (2), как было отмечено выше. Плоская задача, как и пространственная, решается методом граничных элементов.

". . определяюкгих пара-

метров, а именно; нагрузка 15Н изменялась от 2,5 до 7,5 Ша, угол падения 04 рудного тела варьировался в пределах 50... 90, отпор крепи полагался равнин 0,2...0,6 МЛя , : а шаг Ь установки крепи изменялся 'от 0,8" до '■■ ■ 2,2 м. - В .результате корреляционного -анализа полученных.-данных -для горно-Т'еологачёокмх'. условийрудников 'Забайкалья

. Рис.1., Расчетная модель иссладуеьшй области

I 11

соь | саагзтрги

т

3 ?.//

-Ц-

№

1? II

I

тт~ш~тт

р

го . о

Ряс. 3. Расче тяая медаль, определения ' шаха установки секций крапп: Р отпор крепи, Ша;. I г хгнейшш. разшр пнежобаялоннеш крзет; м; Р^.Руу - напряжения на грангце ес-следуемой сбдастл; Ь - пат установки крегз, ы; й - радаус зон растягивавших ПаСрЯЕВНЕЙ ,

Рт.2. Распрвдедениз коэффициентов новдзвтрадаи напр^шней на градгкпоЗ. поверхности £ = 0

установлена аналитическая зависимость максимального размера области разрушенных пород от перечисленных параметров, которая имеет следующий вид:

R в г.2 ХН[1-0Л591 [1,б45-0Л23У]е'Р (3 )

Анализ результатов выполненных расчетов показал, что при«* -80°, отпоре крепи р«0,2 МПа и шаге установка h =2,2 м действующие-напряжения не превышают допустимых в .рассматриваемых горно-геологических условиях.За исключением торцевой части лавы при таких параметрах нигде не обнаруживаются опаснце для горных пород растягивающие напряжения.

.При<*= 60.. .70° растягивающие напряжешь охватывают значительные области мевду секциями пневмобаллонной крепи. Предотвратить разрушение пород в этом случае можно увеличением плотности установки крепи. Следует также обратить внимание на тот факт, что на торцах выработки при любых значениях отпора и плотности установки крепи возникают напряжения, превосходящие допустимые. В. связи с этим, проектируемой технологией предусматривается возведение искусственных целиков в торцевых частях наклонной выработки.

Установленные закономерности взаимодействия элементов механизированной крепи с боковыми породами и взорванной горной массой, теоретические предпосылки и новые технические решения были реализованы в конструкции пневмобаллонной крепи экспериментального образца очистного комплекса ПКЖ-I, с применением которого впервые была испытана ком-плексно-механизирован11ая технологическая схема выемки тонких крутопа-дакздих кил сплошным забоем по простиранию и доказана принципиальная Возможность создания ыалооперационной технологии.

Шахтным испытаниям очистного комплекса ПКК-I. предшествовали исследования его работоспособности в полноразИерном стенде, имитирующем призабойное пространство очистной выработки {04 =55 , Tiv «1,0 м).

-В процессе;шахтных испытаний важно было установить Hfe ¡шько соответствие созданной конструкции пневмоГидравлической крегш фактическим условиям разработки, но и степень трансформации существующего порядка очистных работ 38 счет передачи непроизводительных и энергоемких операций специалышм модулям очистного комплекса.

• Разработайся технологическаясхема, дч-у-подвергалась проверке в горно-геологических условиях шахты "Тасаево" П0"3абайкалзолото". В 1979 г испытания проходили с применением экспериментального образца пневмобаллонной:. крепи очистного комплекса ПКУ-1, а в 1987 - с применением механизированной крепи очистного комплекса К0П-1200 кокструк-

ции ¡ГШКгсрмаш. Для -сравнения показателей работы иехькизированных Крепей очистных комплексов' ПКУ.-I и КСП-1200 испытания их проводились в одних'и тех ке условиях па киле 35 на гор. 230 и. Золотоносная кварцевая кил a мощность» 0,20-0.39 м, с. углом пада.чпя 80-05 залегала в осадочных породах средней устойчивости, представленных конгломврата-Ш1, и является'типичной для -¡ci льных месторождений Забайкалья,

Испытания-новой; технологии проводились в два -этапа'. На первой этапе применялся щадящий'-способ отбору.руды, что Позволило снизить высоту .выступов-'до 200.им (Î класс.сложности). Однако контурное взрывание с .'предварительным' ще'леобразованиеи отличалось значительными Трудовыми и стоимостнцда-затратами по. сравнению с одычныни способами ведения БВР отбойным шнурами.'

Поэтому'на второй этапе отбойка руды осуществлялась по .методике ДГИ, не предусматривающей • сглакивадое - бокоб'• очистного' .'пространства. В результате ме.чяпЯзировзинэя крепь испитивалась в очистной выработке, повторяющей направление хилы, с шириной очистного пространства от 0,8 до 1,5 м и амплитудой выступов от 300 до 400 ш (Ш класс сложности}. Наибольший угол поворота оси очистной выработки по простиранию составил 11° , а по падению I?" на участке длиной 5 ы.

Учитыоая, Что практически кевозиохно разработать мероприятия, одновременно сникающие сейсцичес'кий аффект взрыва, шероховатость очисткой выработки, разрушадаее воздействие у .в.в. и разлетавдихел- кусков, горной массы, дальнейшие исследования по обоснований параметров крепи -и технологической схемы выполнялись без-проведения спевдальных ивро-приятий по cHiiae.miB негативных показателей взрыва.

Шахтные исследования .'.пришдапнально Новой технологической схсш выемки тонких -крутых шл лавами'по- простираний, - основанной на применении- механизированной 'крепй з согета'нии с .буровзрывной отбойкой руды , ■ позволили . установить -реальный характер взаауодействия састош взрываемый. забой - механизированная крепь - бокойно. порода4.

Установлено', что в конструкции ш'евшгидравлачсской крепи .86-93« :

от общей пломади контакта 'секций осуществляется- па счет пневмобзллоц-

ного силового эл'еиентз. Прй одтмалыгей вцочочной uo&ioct:з ш^^О.В к

« яипяитуде неровностей Осг.ов ккрябакя ь --=.-2с0 км плорлдь яонтгктпро-

îtfiWlH штвиоб,'(лло)шого силового коду®!. составляет окояо вп% m HCt-'H->> .

няхьний «ли 0,48 и". • С увеличением выеночкой кюявста до 1,2 и

о

кош-аклфошишя- поникаетел до г." (îuu .дг&шзш

тог<; 1-ч,:нпух» 0.5;-0»б Шо аредвярителышй распор се.сций изменялся от Ш( д.-, то -.п. с г-шкпеи неровностей до Ь:оОО, .. <100 ни rwo.w.i> KOinvii.T;! и ;.ч :п!и.> распора Р yv.\'bn:h!n:a, cooTrev : гти-лло пп и,.,}?:;.,

В результате шахтных испытания .надежности комплексно-механизированной технологии выемки жил выявлена зависимость усилия и скорости двикеяая крепи от величины выступов, образованных в лежачей боку кили. С учетом сил сопротивления для плавного передвижения секций крепи, в очистной выработке'с высотой выступов. Ь -200 од достаточно было развить усилие гидродомкратов в период троггишя до 42 кН, при I) -300 мм -50 кН, при Ь =400 мм - 75 кН. Установленные фактические зависимости усилия, скорости и времени движения механизированной крепи от шероховатости «оков очистной выработки были приняты в техническом задании ил о»чыт)[ый образец''крепи КПГ-1000/'1,6.

Синтез' фактических даюшх, полученных в .процессе шахтных испытаний технологической схем»'- выемки.р.удних тел сплошным - забоем по "простиранию, -дал ноэмохность'обосновать .рациональные параметры механизированной крепи, трудоемкость и-время:выполнений' основных и вспомогательных операций; при. которых ревизуются эксплуатационно-технические требования, предъявляемые к' нетрадиционной комплесно-механизировашюй технологии добычи рудо на .тошмясильных месторождениях.

Доказано, что упрощение существующего, порядка очистных работ.достигается за счет исключения значительного объема непроизводительных приемов и операций, выполнения основных энергоемких процессов функциональными модулями механизированной' крепи, а такке дислокации рабочих зон за пределы нависающей кровли отбиваемого рудного массива, что в совокупности дало основавде классифицировать создаваемую технологию как м ало о п е р а ц и о н н у ю.

пневмобалло1дш_х_... очистдах кошле^сов; . ГОСК-1 и К0П-1200 с саноходаыми буровыми кабинами позволил констатировать,* что несмотря на высокую степень механизации бурения (94%) и заряжания (62,3%) шпуров, эти процессы остаются самыми продолжительными в цикле очистных работ. Более, того, даже при наличии двух буровых кабин невозможно будет -достичь планируемых темпов подвигащя забоя.

В этой связи ДГЙ был разработан и принят к внедрению на предпри- . ятиях отрасли вариант технологии выемки кил по простиранию с примене-»мем механизированной креш? в сочетании с агрегатными буровыми уста- . ковками,"синхронно обслуживающими -забой в 4-х - 5-ти - рабочих зонах.

Супргость данного варианта малооПерадоонной технологии определяется особенностями ыеханйзировазоюй пиевмотидравлической крепи, которая в соответствии с функцнонадышм иазиачешеи находится на расстоянии 1,5-2,0 и от взрываемого забоя и снабжена раздвижными по мощности открывающимися забойными китами ограждения. В закрытом состоянии (параллельно забою) они выполняет заадтные функция и образуют с плос-

24 /" *

костью забоя аккуыулируодую емкость для временного иаганизировакия н управляемого выпуска отбитой руды. В открыто» состоянии (перпендикулярно забою) даты огр'овдения выполняют роль механизированных рабочих площадок, вынесенных за пределы нависающей кровли отбиваемого рудного массива и предохранительных полков, обеспечивающих безопасный доступ рабочих к забою.

Многофункциональное назначение механизированной крепи позволяет не только механизировать процесс крепления призаб.ойного пространства и исключить операции по подготовке рабочих площадок, но и .интенсифицировать процессы отбойки руды и ее ьыпуска-.

Надежность схем выемки- рудных тел вертикальным забоем по простиранию определяется работоспособностью крепи в условиях -многократного воздействия взрыва и'параметрами Технологии.

Наличие в конструкций крепи со стороны выработанного пространства пневмобаллонного- силового мод,'ля позволяет достичь цадягцнх условий контактирования его с нэрушетшш взрывом боковыми-породзии. Сущность щадящего" контактирования заключается в том, что породные плиты, отслаивающиеся при взрывной'отбойке руда'от пассива,-нэ раздавливаются, а поднимаются к чассиоу без сывалообразований за. счет эластичных свойств пневиоб'аллокного силового модуля.

Именно .при таких условиях 'взаимодействия- силовых элементов механизированных крепей обеспечивается возможность вовлечения в разработку рудных тел с боковыми породами средней устойчивости. Достигается это согласованием силовых параметров кропи условиям эксплуатации.

Анализ поведения' подсистемы' "механизированная крепь - вмещающие боковые породы" проводился с целью обоснования параметров управления горни« давление» при отработке тонких крутояадаших кил сплокныи забоем по простиранию. Исследования устойчивости и особенностей запредельного деформирования массива горных пород вокруг очистной выработки с пневыобаллонной крепью .выполнялись с учетом фундаментальных работ С.'Г-.Авершина, Б.З.Амусшш, Й'.В.Бавлашова, Ю.А.Векслера, В.В.Виноградова, В.Т.Глушко, Г.И.Грицко, Ю.З.Заславского, М.П.Зборщика, А.Н.Зорина, Б.А.Картозия, Г.Н.Кузнецова, Г.Г.Литвинского, Л.В.Ковшовой, Л.Я.Парчевского, Б.М.Усаченко, Е.И.Шемякина и других ученых.

Необходимость выполнения последа .его обусловлена тем, что обоснованный для очистных забоев с механизированными крепями способ управления горным давлением полным-обрушением кровли при выемке рудных тел в устойчивых породах неприменим, так как монет привести к зависании их на значительных площадях и.'Массовым-обрушениям. Мгновенное обрушение пород 'произойдет при условии превышения предельно допустимых по

устойчивости пролетев ЕУрзботаедого пространства.'

Наиболее .приемлемым• с:точки' зрения эффективности взаимодействия системы "пдопмобаллонная крепь - боковые порода" является один . из вариантов способа - управления' - кровлей- плэшшм опусканием. Достигается это. путем частичкой закладки выработанного пространства, а тзкге оставлением породны*' -цвли-Ков «ли. 'возведением ■ искусственных' через определе'Упше.промежутки по, длине' выемочного столба. . Однако при этом необходимо располагать значе'шшми 'предельно допустимых пролетов выработанного пространства и ширили. остзшшгшх прокеяуточицх целиков, обеспечивай»« безопасность. ведешш: очистных, работ. в призабойной части я исключзющп массовое обрушение.-/пород на, значительных площадях.

Установлено, что в-; устойчивых''-. Соковых "'породах •■ наиболее эффективной является-. схема сплошной'-' 'вые'цкн'С формированием Бертш:а'лшгх искусственных целиков с .помощью йербноеннх', -'дшюмернах пневусоболочек, возводимых за крепью через опре.д'елешше промегг/ткп, рав.ше величине предельно-допустимого пролета. При разработке рудах тел в боковых породах средней устойчивости более технологично возводить горизонтальные ленточные целики с.применениемиехашгзироеашюЯ опалубки.

Геометрические и прочнос.тше параметры "целикоо и величина пролета обнажений, при которых обеспечивается нормальное фучвециоиировагае крепи и -исключается .'возможность массовых-обрушений пород кровли в выработанное пространство«' определяются путей решения пространственной задачи теории упругости для расчетной схекг, -изображеннойч:а рис, I.

В результате анализа шпряжегшо-деформированного состопзкя массива горгшх пород вокруг очистной шработки с искуссведшмя иеликаии при. использовании кинетической теории -прочности С¡К'.йурково в,.модифи-кации'Г.Г.ЛатБииского' выполнена оценка врекеШ! начала разрушения пород вокруг выработок ц «скусстеегощ'х целаков. Полученные й-ориулы, соответственно, для пород,. окрукаюсцих выработку, н" целиксв'имеют вид:

1

- (4)

+1) (^-Ат со,

где Д = р /1-5шр ; р - угол внутреннего трения; М - модуль спада; £>( - приращение главных деформаций 6 на ниспадающей ветви кривой "б по отношению к предельным упругий деформациям; б »>-предел длительной прочности пород на одноосное скатие; П- -показатель интенсивности трещинообразования. .. ми'1

Введенное в формулу (5) выражение — ^ " созрявляет-ся пороговым значением напряжений в породах вокруг целйка, разрушающегося от напряжений сиатия по трещинам сдвига.

В уравнение (4) вместо допустимого порогового напряжения й разрушающего С? били введены растягивающие напряжения, возникаювде вокруг очистной выработки.

Используемые в расчете показатели деформируемости пород месторождений Забайкалья по данным Иркутского политехнического института и ДГИ приведены, соответственно, в табл. I й 2.

Таблица I

Показатели деформируемости пород месторождений Забайкалья

'тип горной породы Реологический Интенсивность

параметр (X. трещинообразования (Я,

- * - ............. ..... * ' ■ " ...........■ ~ .

Конгломерат 0,004 0,41

Кварцевый диорит 0,002 0,53

Песчаник 0,004 0,40

Аибифлибит 0,002 0,48

Гранит ■ 0,001 0,30

Таблица 2

Исходные дагаше к расчету времени разрушения целиков

Предел длитель- Модуль Прирашение |

Тип горной порода ной прочности спада, главных (?,

(¿> , Ша а деформаций

' Конгломерат 31,2 1640 0,02 '

Кварцевый диорит 40,5 2200 0,017

Песчаник 46,7 ' : ' 2000 0,018

Гранит 156,6 2800- 0,008 .

Установив время начала разрушения 1р боковых пород очистной вы работки при различных углах « падения килы, ¡ложно определить при за данной скорости подвигают очистного забоя 'величину пределько-допус тчцого пролета' Ьпр выработанного пространства по простиранию..

По обобщенный результатам исследований устойчивости очистных ви работок и искусственных 'целиков, были построены номограммы зависни сти времени'.начала разрушения 1р породных обнажений в очистной вир ботке с искусственными целиками при различных значениях угла г деиия 04 рудного тела и отношении 11 ^ / X Н I длины пролета вырабоч I. и'высоты этаваНз ; зависимости ширины.целика IV от прочности ] скатие материала целика В ц и длины'пролета породных.обнажений Ь г По номограммам были обоснован и рекомендованы в техническом зада) геометрические размеры очистных выработок и целиков, а также шаг вс ведения.искусственных целиков в выработанной.пространстве (табл. 3), Совокупность -результатов теоретических, аналитических и катурнь исследований позволили впервые разработать и испытать комплексно-ме) низировакную технологию выемки крутопадащих рудных тел чалой мощное ти сплошным забоем по простиранию. Положительные результаты приеме ■кых испытаний нетрадиционной технологии выемки крутопадающих рудш тел дали возможность межведомственной комиссии подтвердить неоспор! кое технологическое и экономическое преимущество ее по сравнению существующей, а также высокую степень безопасности очистных работ. К технологическим достоинствам следует прежде всего отнести: ликвидацию трудоемких ручных операций по возведению призабой» крепи и рабочих площадок при подготовке забоя к выемке новой ленгы;

исключение вероятности образования неконтролируемых пустот, з: висаний и воронок путец управляемого выпуска отбитой руда;

устранение непроизводительных работ по регулированию объема з магазинированной руда и разравниванию ее поверхности после какдо: цикла отбойки; . .

компактность распределения отбитой руды в аккумулирующей емко! ти, а не разлет ее по всей ширине блока;

возможность раздельной выемки руда при встрече участков с пок женным содержанием полезного компонента.

К достоинствам предлагаемой технологии с экономической точ зрения, кроме высокой интенсивности выемки и ешкения расходов на д фнциткые лесоматериал;, следует также отнести значительное ускорен оборачиваемости средств, используемых при существующей технологии в емки, на образование производственных запасов готовой продукции. С позиции безопасности ведения очистных - работ выемка тип,;!

Таблица 3

РГОЕМКИЕ ПЕРА1Щ

дащонноя хнолопш

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРЕПИ КПГ-10/1б

Й

Е§:лЁ|

СО о

нзям Г^ОЗО >4 р 1

Щ ШёзЩ

со

X а ЕЗЫ-

от о >

юЗ

ПАРАМЩЫ-

новои

ТЕХНОЛОГИИ

РУДОВШЕ ¡.ПЛОЩАДОК

1р1са )вли

.'ановка ОРАТОРА

^НИЕ шпугог

ЭДАНИЕ

)РУ I

ювь

я

зравниваше

зала гада

Ш^АШЯ

)ЕЛЕНИЕ

гжжл

ССТАЮВЛЕНИ] ЧЕК.ГЮКОВ

дросмна

ставка тевшов

ОШЕНИЕ НОК

ДГОТОВКА 1СПОРОК

<Т ановка ели, полков

ЕПЛЕНЙЕ ЮСГАХЩХ

Г'

ГГ

I I

I I

1

I !

I I

I I

"1

крепость куда

}С18

ВЫНИМАЕМАЯ МОЩНОСТЬ, м

1А

масса заряда вв, кг

Мг-1.25

Г'

УХОДКА ЗАЮЯ, м

1,5

дшешесу.в.В. ПГ МПа

5,2

УГОЛ ПАДЕНИЯ МЫ, град.

50 90

ВБРОХОВАТОСТЬ ВЖОВ, м

КУСКОВАТОСТЬ ■ РУДЫ, мм

.ДО

ДО

.300

внсота зтт,

50

ЙВ1Н А" РАБОЧЕГО ¡ПРОСТРАНСТВА, м

ЗД

ПОШГЖ55 ЗШН, м/сут

К 5

120

250

ШИНА ЦЕЛИКА, к

2,5

ПРОЧНОСТЬ ЦЕЛИКА, . Ша

30

Шт стояния щика , сут

120

со

ото выв

>>щ

ау

МО,

ко Че

ЙЩ ко-

2 ю

СЧ

п

ы

4

о

II

«я

аВ

ОИч

сои О** ЙОи

КОНСТРУКШШЕ

ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ Ш-ЕВЖГЯДРАВЛИЧЕСКОЙ ШШ КПГ-ГО/16

крутопадаодих осл сплошным забоем по простиранию исключает иеобхода-■ ¡¿ость нахоздедая рабочих пол нависающей кровлей рудного массива.

По результатам экспертной оценки, выполненной головным институтом отрасли - Читинским филиалом Гипроцветмет, установлено, что общее ошяение трудоемкости процессов очистной Выемки комплексно-кеханизировагашм способом по сравнению с магазинной системой разработки ■ возросло ■■ в 2,9 раза <0,77 вместо. 2,23 чел.ч./ы3). При атом повышается степень механизации процессов, которая при полном освоении ' новой технологии будет в 1,0-2 раза выше чем при традиционной.

В целях.расширения области эффективного применения принципов шшюперационной технологии для разработки тош<окилышх крутопадащих месторождений Забайкалья в слоашх горно-геологцчаских условиях была создана модификация пшпмотадравлическсй крепи КШЫ000/1,6 и обоснована технологическая схема выемки рудных тел полоса® по падет». Совмзстно с институтом Иргпредмат была рекомендованы к внсдренкв технологические схещ о пра^енЕннем пнениошдрашшческой крепи и ее шюв-мбсиловых модулей для разработки пологих я наклонных залегай.

В настоящее время.дальнейшие роботы по расширению облаете эффективного применения злемштов малосперационной технологии подземной добычи полезных ископаемых, основашшх на применения пневиогидравли-. ческой крепа шогофушадаоналыюго назначения и ее модулей, нацелена на внедрение их в проекты строящихся предприятий золотодобывающей отрасли Украины и в очистные забои уголышх шахт.

Обоснованна и разработка модификаций пневмогидравлической крепа и ее модулвй выполняются по сладущим научно-техническим направлениям:

создание основ компленсно-ыехашюированной технология разработки золоторудных кесторовдйнйй Украины;

создагше в внедрение механизированной пкевмогидрввлвческоа крепа для разработки тонких и ервдней мощности крутых пластов потолноустутшми забоями;

разработке в освоение способов и средств охраны выработок на сопряжениях комплексно-механизированных лав со штреками при выемке пологих пластов мощкостью 0,8-2,0 м.

Необходимость кодификации пневмогидравлической крепи для крутых угольных пластов обусловлена тем, что на 1992 г. только в Центральном районе Донбасса насчитывалось 284 лавы с потолкоуступными забоями, которые крепятся исключительно деревянными стойками, а выемке угля осуществляется отбойными молотками.

В-целом:по Центральному району Донбасса это составляет более еож : очистных забоев» Если учесть, что при выемке угля комбайнами

крепление лав выполняется также, в основном лесом, то общее число таких очистных забот) достигает GDI и лиши в 20% лап применяются мпхя1гизироваш!ые крепи и щитовые агрегаты.

Процессы по добыче угля на шахтах с крутим падением пластов характеризуются высокой трудоемкостью и большим потреблегаем, остродефицитных для Украины лесных материалов. При этом нельзя не учитывать и тот фактор, что специфика процессов ьыошш угля на пластах крутого падения, как и на крутоплдающих рудных месторождениях, сопряжена с громадными трудовыми потерями, затрачиваемыми на выполните вспомого-телышх ручных работ, практически не поддающихся механизации при существующей технологии добычи угля.

В соответствии с выиеизлокешшм- ДГИ совместно с институтом ДонШШ по заданию Государственного комитета Украины по добыче угля в 1992 г, была выполнена корректировка проэктно-конструкторской документации пневмогидравлической кропи КПГ-1000/I,6 для применения се в потолкоуступных лавах крутых пластов.

П настоящее время на экспериментальном заводе ДонНИЙ изготавли вается спытшй образец крепи КПУ (крепь пневмогидравлическая уступ-нал) .которая в 1Э94 г. должна пройти заводские и стендовые испытания, а в г. будет испытана на одной из шахт ЦРД.

Передвижной пкенмосиловой модуль крепи КПГ-1000/1,6 изготовлен и проходит испытания па шахте "Центральная" ПО "Красноармейскуголь" в качестве специальной крепи для заие5ш деревянных костров, выкладываемых вручную в комплексно-механизированных лавах при креплении ниш на сопряжениях с откаточными и вентиляционными штреками. Технико-экономическими расчетами установлено, что при этом на каждых 1000 т добытого угля экономится до 1,4 и3 лесоматериалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является закошенной научно-исследовательской работой, в которой решена крупная научная и народнохозяйственная проблема, заключающаяся в теоретическом обосновании И создании общей для тонкожилышх крутопадающих месторождений концепции малооперационной, циклично-поточной технологии буровзрывной выемки рудных тел сплошным забоем по простиранию, базирующейся на применении механизированной пневмогидравлической крепи многофункционального назначения, которая обеспечивает эффективность и безопасность подземной разработки рудных зеленей за. счет повышения производительности труда и качества добываемого сырья, активного управления горным давлением и.процессом выпуска отбитой руды, ликвидации'непроизводительных и трудоемких операций,

щ:?п:терках для традиционной технологии добычи руды, и интенсификации процессов очистной выемки с механизированных рабочих полков.

По р?пул1.татям выполненных исследований можно сделать следующие

¡•ш«',чи:

I .Соновнымл критериями оценки 'взаимодействия подсистемы "взрываемый забой - механизированная крепь" являются амплитуда сейсмических колебаний-массива, избыточное давление - на фронте у.в.в., импульс силы от удара кусков горной массы, амплитуда неровностей боков очистной ьиработкп после взрывной отбойки руды и площадь контактирования несущих элементов с боковыми породлмл.

Установленные закономерности негативного воздействия Бзрывшх нагрузок на механизированную крепь, расположению в ближней от взрываемого зг)боя зоне .позволили разработать метод расчета импульсных на-нэгрузок от удара выброшеюшх взрывом кусков горной массы, учитывающий их конечную скорость, изменение начальной плотности в объеме усеченного конуса разлета, .траекторию полета и распределение кусков по крупности в процессе интенференции с отраженной у.в.в.

2.Создана принципиально новая в функциональном отношении механизированная пневиогидравлическая крепь, снабженная раздвикныии по мощности открывающимися забойнымн щитами ограадега:я, которые в закрытой состоянии (параллельно забою) выполняют защитные функции и образуют с плоскостью забоя емкость для аккумуляции и управляемого выпуски отбитой руда, о в открытой состоянии (перпендикулярно забою) слукат одновременно предохранительными и рабочими полками, оснащещшми агрегатными буровыми установками, позволяющими интенсифицировать процесс отбойки руда за счет синхронного и безопасного обуривания забоя в 4 - 5 рабочих зонах.

3.На основе анализа трехмерного напряженного состояния массива горных пород вокруг очистной выработка! н исследования совместного деформирования системы "взрываемый забой - механизированная пневматическая крепь - боковые породы" установлено, что рациональные рекимы взаимодействия кргпн с лару'шемяши взрывом боковым? породит-! создают эластичные пневмосилбвые модули, обеспечивающие щадящее контактирова-¡ше и ссйсиовзрывоустойчивость конструкции.

Шаг установки шювмомодулей , - обеспечивающий эффективное уи-равлезше процессом очистной выемки по предложенной технологии при углах падения рудных тел ~ 60° составляет 1,2 и. 70- 1,5, 80- 1,9 и ыокет регулироваться величиной отпора кропи.

4.Обоснованы технологические схема,валовой и селективной инемг»' грутопадающих рудных тел милой мощности лапами по нростиршкт.

согласовывайте порядок технологических маневров механизированной крепи с 'устойчивостью боковых пород и обеспечивающие эффективность применения мялоонерационной. технологии при скорости подоигания V Я,5 м/сут очистного забоя длиной 25-50 и и размерах выемочных столбов не менее 250 м при отработке кил с устойчивыми боковыми гюродамн t» не менее 120 м со средней устойчиьостью.

«обильна« кинематическая схема крепи позволяет и перспективе реализонать нетрадиционные,- безвэрнтше способы отбойки весьма крепких руд от массива, основанные на териомеханическом и плазменном их разрушении.

5.Получена аналитическая зависимость радиуса зон разрушенных пород в призабойной части очистной выработки от глубины разработки, угла падения рудного тела, ыага установки, и отпора пневматической крепи, которая позволяет обоснованно назначать параметры крепления очистных выработок в горно-геологических условиях тонкокилышх месторождений ■Забайкалья.

G.Hü оснор.е кинетической теории прочности С.НДуркова в модификации Г.Г.Литиинского получены соотношения, позволяющие определять время начала разрушения пород на контуре выработки и искусственных целиков с учетом их Физико-механических и дефориационзшх свойств.

7.Положительные результаты шахтных испытаний технологических схем выешш крутопадающих рудшх тел мехзкнзироватшми очистными комплексами ПКЖ-I и K0IT-I2GQ подтвердили правомочность идеи создания малооперационной технологии на базе применения пневмогидравлических крепей многофункционального назначения. Показатели.трудоемкости подготовительно-заключительных операций, интенсивности выемки и безопасности очистных работ достигнуты за счет максимального упрощения схем подземной добычи руды лавами по. простиранию, активных способов управления горногеомеханмческими процессами в очистных забоях.

О,.Высокая адаптационная способность и универсальность механизированной пневмогидравлической крепи с мобильной кинематической схемой позволили реализовать перспективную цель настоящей работы - разработать на базе усовершенствованной конструкции крепи малооперациошгув технологию выемки тонких крутых угольных пластов потолхоуступными забоями и внедрить пневмосиловые'модул* в качестве специальной крепи для управления кровлей в нишах у сопряжений комплексно-механизированных лав со штреками на пластах пологого падения.

9.Научные основы работы реализованы институтами Гяпроцветмет, НИПИгормаш, ¡ЩИИолово, Доннии, Иргиредмет и Днепрогипрошахт; производственными объединениями "Забайкалзолото" и "Шуралзолото",

Показатели назначения пневмогндравлической механизированной крепи реализованы в техническом задании на опытный образец пневмогидравлической крепи с выемочными функциями и основанной на ее применении иалооперациониой технологии выемки тонких крутопадающих рудных тел сплошным забоем по простиранию.

Внедрение результатов работы обеспечит социальный и экономический эффекты. Социальный эффект достигается ресурсосберегающей и экологически чистой технологией выемки участков месторовдений с поншсен-ным содержанием полезного компонента путем раздельной выемки руды и частичной закладки пустых пород в выработанном пространстве, а такие безопасных « комфортных условий труда горнорабочих. Полезный эффект от применения технологии сплошной выемки крутопадающих рудных''Тел лаваш по простиранию взамен систем разработки с маганизировакием руды и распорной крепыо составит 2660 тыс.руб в год на один комплексно-механизировошшй очистной забой (в ценах 1991 г.)

Основные положения и содержание диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ширин Л.Н., Вохоыский С.С. К вопросу определения параметров механизированных крепей при взрывных способах отбойки тонких крутопадающих кил// Совершенствование планирования, организации и управления основными и вспомогательными процессами на горнорудных предприятиях: Тез. докл. науч.-техн. конф. ДГЙ (НТО) - Днепропетровск, 1973. - С.117-119.

2. Зильбермак А.И., Бабец ЮЛЬ, Ширин Л.Н. Обоснование некоторых параметров механизированных крепей при взрывной отбойке тонких крутопадающих кил// Повышение эффективности разработки аильных месторождений.- М.: СФ1ТП 1Ш АН СССР, 1977,- С.194-1Э9.

3. Петров E.H., Ширин- Л.Н. Шахтные испытания устойчивости пкевмобаллошшх элементов -призабойной крепи под действием взрывных нагрузок// Колыма. - 1977.-й 5.-С.15-17.

4. Ширин Л.Н..Исследование на моделях и обоснование конструкции несущих элементов мехашзировашшх крепэй для разработки крутопадающих кил// Пятилетке эффективности и качества - знтузиаем и творчество молодых: Тез. докл.'науч.-техн.'конф.- Чита: ЦНТИ, 1978. - с.103-107.

5.Взаимодействие гидравлических элементов мехашзировашшх крепей с вмещающими породами при взрывной отбойке крутопадаюцих кил / Л.И Зильберман, Ю.Н.Бабец, Л.Н.Ширин, Д.И.Рафиенко / В кн. Совершенен вование методов -рационального извлечения запасов полезных ископаемых из недр при подземной разработке месторовдений.- М.; ШК0£{ АН СССР,

1978.- С.167-174.

6. Ширин Л.Н., Рафиенко Д.И. Исследование динамических нагрузок на пневмобаллонный очистной меха!шзировашшй комплекс ПКЖ-1 при выемке жил/В кн.: Повышение полноты « качества извлечения запасов при разработка жильных месторождений. - М.; ЩСОН АН СССР, 1980.- С.49-61.

7, Зильберман А,И., Бабец Ю.Н., Ширин Л.Н. Обоснование парамет рои механизированных крепей для разработки токкскшгькых крутопадаздих месторождений и особенности взаимодействия их с боковыми породами // Вопросы горного давления.- Новосибирск, 1981,- Вып.39,- С.53-50.

а. (!!ирик Л.Н. Формирование технологии отработки аил лаваш по простиранию с применением механизированных крепей // Совершенствование технологии и механизации добычи полезных ископаемых: Тез. докл. Ш респ. науч.-техн.конф.- Тбилиси: ИГМ им.Цулукидзе, 1982.- C.I6-I8.

9. Зильберман А.И., Бабец Д.Н., Ширин Л.Н. Взрывоустойчивая пневмобаллонная механизированная крепь // Состояние и перспективы применения пневматических конструкций из мягких оболочек в горной деле: Тез. докл. I Всесоюз. науч.-техн. конф.- Днепропетровск, 1983.-С. 3G-3<T.

10. Ширин Л.Н., Федоренко Э.А; Методика определения эффективной площади контакта мягких оболочек с боковыми породами // Состояние и и перспективы применения пневматических конструкций из мягких оболочек в горном дела: Тез. докл. I Всесоюз. науч.-техн. конф. - Днепропетровск, 1983.- С,53-54.

11. Ширин Л.Н., Зильберман к.И. Исследование сейсмоустойчивости мягких пневматических оболочек в условиях взрывной отбойки руды // Состояние и перспективы применения пневматических конотрукций из мягких оболочек в горном деле: Тез. докл. I'Всесоюз. науч.-техн. конф.-Днепропетровск, 1983.- С.69-70.

IS. Зильберман А.И., Бабец Й.Н., Ширин Л.Н. Трансформация механизированной крепи в распорно-оградительное . устройство при буровзрывной выемке тонких крутопадающих ейл // Вопросы горного давления. -Новосибирск, 1985. - Вып. 41 C.4Q-53.

13. Зильберман А.И., Ширин Л.Н., Лесникова И.Ю. Оценка устойчивости выработок при разработке крутопадаюадах килышх месторовдений // Шахтное строительство.- 1987.- й 10.- C.I7-I8.

14. Зильберман А.И., Ширин Л.Н., Лесников B.C. ' Исследование и разработка способов повышения адаптации пневмобаллонных крепей в условиях взрывной отбойки тонких .крутопадающих жил //.Взаимодействие механизированных крепей о боковыми породами: Тез, докл. I Всесоюз. семинара.- Новосибирск,1988.- С.14,

15. Зильберман А.И., Ширин Л.Н., Лескикова K.ß. Геомеханичешш оценка устойчивости пассива в призабойной часта очистной выработки t пневмобаллонной крепыо //Изв. вузов, Горн, курн.- 1990.- С.39-44.

16. Зильберман А.И., Ширин Л.Н., Лескикова И.Ю. Методика расчет! плотности установки пневмобаллонной крепи // Шахтное строительство.-1990 -Й 3.~ С.20-22.

17. Ширин Л.К., Лескикова И.Ю. Обоснование шага установки пневматических силовых элементов в конструкции крепи КПГ-1000/I,б. //Состоите и перспективы применения мягких оболочек.на подземных горны: работах.- Днепропетровск: *ДГЙ, 1991. - С.97-98.

18. Ширин Л.Н., Уланова Н.П., Калиничекко В.А. Конструирование технологических схем выеикл крутопадающих рудных тел очистными пнев могидравлическиии комплексами // Состояние • и перспективы применена, мягких оболочек на подземных горных работах,- Днепропетровск: ДГИ 1991. - С. 74-78.

19. Ширин Л.И. Научные основы технологии сплошной выемки круто падающих рудных тел на базе применения механизированной пневматичес кой крепи //Состояние и перспективы применения мягких оболочек н подземиых горных работах.- Днепропетровск! ДГИ, 1991. - С. II-I5.

20. Зильберман ¿LH.,Ширин Л.Н..Лескикова Д.Ю. Устойчивость и па раметры крепления очистной выработки с пневмобаллонной крепью // Под земное и шахтное строительство.- I991 - К 4 С.23-27.

21. A.c. 62Г885 CQCP, №СИ Е 21 Д 23/00. Механизированная крепь А.И. Зильберман, К.А.Кияшко, Ю.Н.Бабец, Ю.П.Михайловский, С.С.Вохом ский, А.А.Бовин, Л.Н.Ширин, U.A.Скипенко, А.Г.Алпксеенко.- Опубл. 23.02у78, Бюл. К 32.

22. A.c. 746120 СССР. МКИ Е 21 Д 23/00. Механизированная крепь для крутых пластов и кил / А.К.Зильберман, Ю.Н.Бабец,* Л.Н.Ширин П.Н.Биднркко, Д.И.Рафиенко, Е.И.Петров, Ю.П.Михайловский,- Опубл. 18.04.80, Бюл. Й 25, . '

23. Способ гаше!шя ударных нагрузок взрыва и устройство защит механизированной крепи от разрушающего их воздействия: Заявка i изобретение. Приоритет . # 66931/203-ИР от 12.05.87г / А.И.ЗильОерма! Ю.Н.Бабец, Л.Н.Ширин, Ю.П, Михайловский.

24. A.c. 16X3650 СССР. МКИ Е 21 Д 23/00. ;Способ закладки выработанного пространства / Л.Н.Ширин, М.П.Дереворез.- Опубл., I5,I2.'9I Бюл. й 46.

25. A.c. 18105666 СССР, ■ МКИ Б 21 23/.00, Пневмобаллоюшй комг леке / Л.Н.Ширин,A.B.Акулин,Е.И.Петров.- Опубл» 23.04.93, Бюл. й 15,

М'Г