автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Геомеханические основы управления горным давлением при разработке угольных пластов в зоне многолетней мерзлоты

РГ6 од

- 8 ОКТ 1996

На правах рукописи

Кандидат технических наук РОЗЕНБАУМ МАРК АБРАМОВИЧ

ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

05.15.11. Физические процессы горного производства 05.15.02. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

С.-Петербург 1996

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском инстит горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кузнецов Степан Тимофеевич доктор технических наук, профессор

Катков Геннадий Алексеевич доктор технических наук, профессор Шувалов Юрий Васильевич

Ведущее предприятие АОА "Северовостакуголь"

Защита диссертации состоится """ 1996 г. в час. заседании диссертационного Совета Д. 135.06.01 при Государственном науч исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела адресу: 199026, С.-Петербург, В-26 Средний пр., 82 зал заседания Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "

(М^^Г" 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор

В.М.Ши

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Многолетнемерзлые породы на территории России занимают площадь около 11 млн.км2. Здесь разведаны и эксплуатируются месторождения нефти, алмазов, золота, олова, медно-никелевых и железных руд, соли, графита, слюды, ртути и многих других полезных ископаемых. В области вечной мерзлоты сосредоточены свыше 80% разведанных запасов каменного угля, который представлен пластами различной мощности от тонких до мощных и с марками углей от коксующихся и антрацитов до бурых. Запасы угля расположены более чем на 200 месторождениях, из которых к настоящему времени разрабатываются Воркутинское, Интинское, Норильское, Аркагалинское, Анадырское, Беринговское, Сангарское, Джебарики-Хая и Нерюнгринское.

Основной отличительной особенностью угольных месторождений, расположенных в зоне вечной мерзлоты, являются отрицательная температура породного массива и содержание в его составе льда. Наличие льда в горной породе делает' ее качественно иной, чем обычная порода, с другими физико-механическими и прочностными свойствами и резко выраженной зависимостью последних от температуры.

Первоначальные представления о том, что мерзлые породы это такие образования, прочность и устойчивость которых тем выше, чем ниже их температура, практически не изменились до настоящего времени. При этом, такие понятия как прочность и устойчивость часто отождествлялись. До настоящего времени нет единого методического подхода к определению прочности мерзлых пород, данные полученные учеными весьма противоречивы, что чрезвычайно затрудняет их использование. Как известно, температура горных пород с глубиной увеличивается. Это положение в равной степени относится и к зоне многолетней мерзлоты, где в пределах шахтного поля с увеличением глубины температура пород меняется от отрицательной до положительной. В зависимости от температуры толща многолетнемерзлых пород разделяется на зону мерзлоты, переходную или талую зону и подмерзлотную зону. Отработка шахтных полей, как правило, ведется последовательно в каждой температурной зоне, при это^ после отработки запасов в одной из зон, шахта оказывается ни технически, ни технологически не готова к переходу а следующую температурную зону.

Применение механизированных комплексов в этих условиях вызвало ряд проблем, связанных с обрушением кровли и работой гидрофицированной крепи в условиях отрицательных температур. Предельные, пролеты кровли, рассчитанные то известным методикам, в которых основным фактором является прочность юрод, оказывались в 5 и более раз меньше фактических. При их обрушении фоисходили воздушные удары, посадки секций нажестко, продавливание их ¡ерез перекрытия и т.п.

Охлаждение рабочей жидкости вызывало снижение сопротивления и фосадку гидростоек, потерю ими контакта с кровлей и произвольные групповые вдения секций механизиров?нной крепи. При замерзании водомасляной эмульсии «еханизированный комплекс оказывался в аварийном состоянии.

Таким образом, возникла настоятельная необходимость разработки единой методики оценки прочности мерзлых пород, исследования проявлений горного давления в этих условиях, обосновании принципов и положений выбора системы разработки, технологии выемки и крепления выработок, разработки стратегии отработки шахтных полей во всех температурных зонах с учетом ожидаемых осложнений при переходе в подмерзлотные зоны.

Решению этих проблем и посвящена данная диссертация.

При проведении шахтных и лабораторных исследований, на различных этапах работы, большую помощь оказали Е.А.Ельчанинов, Ю.В.Громов, А.И.Шор, А.Б.Соколов, В.И.Андриенко, А.И.Украинский, К.В.Морозов, В.П.Стеценко, А.В.Плахов, О.В.Платонова и др., которым автор выражает глубокую признательность и благодарность.

Цель работы. Разработка принципов эффективного ведения горных работ во всем диапазоне температурных условий угольных месторождений, расположенных в зоне вечной мерзлоты, на основе установленных зависимостей показателей проявлений горного давления от температуры и криогенного строения породного массива.

Идея работы заключается в том, чтобы при разработке угольных месторождений, расположенных в многолетней мерзлоте, способы и параметры подготовки, отработки и управления горным давлением принимать в зависимости от естественного распределения мерзлых пород с различными значениями отрицательных температур в пределах всего шахтного поля, учитывая, что прочность, устойчивость, характер обрушения и взаимодействия пород с крепыо определяется их температурой и ее динамикой.

Задачи исследований:

1. Установить закономерности изменения прочностных и деформационных характеристик коренных многолетнемерзлых пород в зависимости от температуры, влажности, характера льдистости, времени действия нагрузки и соотношения размеров образца и разработать комплексный метод оценки прочности многолетнемерзлых пород.

2. Исследовать явления температурных флуктуаций в породах в зависимости от их напряженного состояния и установить закономерности изменения прочностных характеристик пород под влиянием знакопеременных температур.

3. Установить закономерности деформирования, обрушения и взаимодействия с крепью многолетнемерзлых пород, представленных основными типами криогенных текстур при различном направлении подвигания очистных работ относительно вектора изменения температурного поля породного массива.

4. Исследовать закономерности изменения сопротивления гидростоек и характер взаимодействия кровли с механизированной крепью в зависимости от охлаждения в них рабочей жидкости и разработать незамерзающую рабочую жидкость для гидрокрепи.

5. Разработать методику определения предельных пролетов кровли очистных выработок и размеров целиков различного назначения с учетом температуры породного массива и его криогенного строения.

6. Сформулировать требования к конструированию технологических схем отработки угольных пластов з зоне многолетней мерзлоты и разработать рекомендации по применению механизированных кренен в тгиу условиях.

Методы исследований. В работе использовался комплексный метод исследований, включающий анализ и обобщение сведений, содержащихся в литературных и фондовых источниках, натурные исследования в шахтных условиях физико-механических свойств многолетнемерзлых пород и угля, проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках при различных криологических текстурах пород, температурных флуктуаций породного массива, лабораторные исследования в холодильной камере физико-механических характеристик многолетнемерзлых пород в зависимости от различных факторов, сопротивлзния гидростоек в зависимости от температуры рабочих жидкостей различного состава; лабораторные исследования проявлении горного давления на моделях из эквивалентных материалов; аналитические исследования с использованием результатов -экспериментов для получения обнтих закономерностей и расчетных формул.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Прочностные и деформационные характеристики многолетнемерзлых пород являются переменными величинами, поэтому для определения их количественных значений предлагается комплексный метод, основанный на аналогии термодинамических процессов в образце и массиве пород, и включающий определение исходных значений прочностных и деформационных характеристик в натурных условиях с последующим уточнением в соответствии с их реальными термодинамическими параметрами по зависимостям, полученным в лабораторных условиях.

2. Температурные флуктуации, происходящие в массиве горных пород, вследствие изменения напряженного состояния массива, являются причиной развития в горных породах явлений термоусталости, вследствие чего происходит уменьшение прочности пород и снижение устойчивости выработок.

3. Криогенная текстура массива является универсальным критерием, характеризующим устойчивость кровли, ее нагрузочные свойства, характер обрушения в выработанном пространстве и взаимодействие с крепью очистных забоев и подготовительных выработок, при этом для углевмещающих пород все многообразие текстур' может быть сведено к двум основным типам кровли: I -массивному, в котором лед содержится в виде включений, беспорядочно ориентированных между минеральными состав.шющимн и шрает роль '.'цемеша". связующего их в единое целое; И - слоистому, в котором лед содержится в виде отдельных прослоев, расположенных согласно между слоями породы.

4. Силовое взаимодействие механизированной крепи с кровлей, режим работы гидростоек, скорость выполнения технологических операций по управлению крепыо (распор, опускание, передвижка) в значительной степени зависят от температур™ рабочей жидкости и ее теплофизичеекпх характеристик.

5. Устойчивость подготовительных выработок м эффективность их поддержания, а также тяжесть проявления осадок кровли в лавах, при прочих равных условиях, определяются направлением подвигания фронта очистных работ

(по падению, восстанию или простиранию пласта), при этом наиболее эффективным является направление, при котором фронт очистных работ перемещается от пород с высокой к породам с более низкой температурой, т.е. по восстанию пласта.

6. Принципы управления горным давлением на шахтах в зоне вечной мерзлоты заключается в: дифференцированном выборе способов управления кровлей для каждой температурной зоны (мерзлой, переходной и талой); максимальном сохранении отрицательной температуры пород вокруг целиков, капитальных выработок и коротких очистных забоев; локальном растеплении пород кровли очистных механизированных забоев; применении в очистных механизированных забоях положительного теплового режима в сочетании с незамерзающей рабочей жидкостью в гидросистеме; .рациональном раскрое шахтного поля.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

• результатами многочисленных шахтных исследований механических свойств многолетнемерзлых углей и пород, проведенных практически на всех шахтах России, разрабатывающих угольные пласты в многолетней мерзлоте;

• результатами промышленных испытаний и эксплуатации механизированных комплексов ОМКТм, ОКП, КМ-81, КМ-87, гидрофицированной крепи "Спутник" на шахтах "Кайеркан", "Джебарики-Хая",

. "Анадырской", "Беринговской", "Сангарской".

• результатами испытаний и промышленным использованием незамерзающей рабочей жидкости для гидросистем механизированных комплексов на шахте "Джебарики-Хая";

• результатами лабораторных исследований физико-механических свойств мерзлых пород, выполненных более чем на 1500 образцах различного литологического состава;

• положительными результатами внедрения технологических решений и рекомендаций по устойчивости выработок и целиков различного назначения, схемам подготовки, области применения механизированных комплексов, параметрам очистных забоев, способам и приемам управления кровлей;

• широким внедрением рекомендаций автора в нормативно^ методических документах ("Методические указания ' ...", "Инструкции ...", "Технологические схемы...");

• результатами использования методических разработок и приемов в работах других исследователей.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Установлено, что в многолетнемерзлых породах отсутствует масштабный эффект, что позволяет в качестве исходных значений прочности массива принимать данные, полученные в натурных условиях путем испытаний образцов-кернов или образцов малых размеров неправильной формы.

2. Установлено, что кроме внешних источников тепла, вызывающих оттаивание мерзлых пород и снижение их прочности, существует "внутренний" источник, связанный с изменением напряженного состояния породного массива.

Так, в исследуемом диапазоне напряжений 2-40 МПа, температура неродного массива может увеличиваться на 1,5-3,5°С, что приводит к существенным изменениям прочности мерзлой породы.

3. Обнаружено, что при наличии в мерзло:! горной породе ледяных прослоев, прочность ее на сжатие в зависимости от толщины прослоев уменьшается в 2-8 раз. Получены математически' формулы, описывающие эти зависимости.

4. Получены закономерности изменения прочности образцов горных пород при их замерзании и воздействии знакопеременной температуры при условно-мгновенном и длительном нагружении.

5. Решена задача определения предельного пролета кровли очистных выработок, сложенных мерзлыми породами. В основу решения положены представления .о деформирующейся смерзшейся пачке пород как балки, состоящей из неоднородных, скрепленных между собой слоев, которая приводится к эквивалентной ей по мощности, но приведенной к прочности нсс> щего слоя.

6. Установлено, что криогенная текстура породы является универсальным критерием поведения породы, характера ее взаимодействия с крепью и обрушения при выемке пластов. По этим признакам все многообразие мерзлых пород сведено к двум резко отличающимся типам кровли: массивному (I) и слоистому (II), при этом тяжесть проявлений горного давления определяется направлением подвигания фронта очистных работ относительно вектора изменения температур породного массива. Наиболее благоприятные условия складываются при подвигании в направлении уменьшения температуры пород.

7. Доказано, что при охлаждении рабочей жидкости н гидростойках происходит снижение их сопротивления, просадка гидростоек вплоть до полной потери контакта с кровлей. Получены зависимости, характеризующие >ти явления в широком диапазоне давлений и для различных видов рабочей жидкости. При ее замерзании в гидростойках происходят их повреждения и падения секций механизированной крепи. Сформулированы требования к рабочей жидкости гидравлической крепи для условий отрицательных температур.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработан комплексный подход к определению прочное!и коренных многолехнемерзлых пород, включающий получение исходных характеристик прочности в натурных условиях с последующей их корректировкой по зависимостям, установленным в лабораторных условиях.

2. Получены,, количественные характеристики проявлении :орш>го давления в очистных и подготовительных выработках в широком диапазоне горно-геологических и мерзлотных условий, позволяющие решать различные практические вопросы, связанные с управлением кровлей н креплением выработок.

3. Сформулированы требования к конструированию техно югмческих схем отработки угольных пластов в зоне мног олетней мерзлоты.

4. Разработаны рекомендации по применению механизированных крепей в этих условиях и определена область их рационального применения.

5. Обоснованы требования к рабочей жидкости механизированных крепей и разработан ее состав, позволяющий эффективно применять гидрофицированные крепи в условиях отрицательных темп оатур.

6. Предложена концепция разработки и освоения новых месторождений, обеспечивающая эффективную и безопасную отработку угольных пластов во всех температурных зонах.

Внедрение результатов работы. Основные положения разработок автора вошли:

• в отраслевые нормативно-методические документы ("Методические указания ...", "Инструкция ...", "Временное руководство ...", "Методическое пособие ...") [3,4, 6, 7];

■ • в "Технологические схемы очистных и подготовительных работ для шахт области многолетней мерзлоты ...", утвержденные Минуглепромом СССР [5]. Технические решения и практические рекомендации по вопросам подготовки и отработки шахтных полей, способам и параметрам управления горным давлением, креплению подготовительных выработок, тепловому режиму очистных забоев, незамерзающая рабочая жидкость для механизированных крепей - внедрены на шахтах Воркуты, Якутии, • Магаданской области, Чукотки, Шпицбергена. Методические разработки используются при проведении исследовательских работ как во ВНИМИ, так и в других организациях горного профиля (ИГД им. А.А.Скочинского, ИГДСевера, С.-ПбГУ, С.-ПбГИ и др.).

Личный вклад автора заключается:

• в постановке проблемы и проведении более чем десятилетних исследований проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках на шахте "Анадырская" при отработке мощного пласта механизированным комплексом длинными столбами по падению, простиранию и восстанию пласта;

• в организации и проведении экспериментальных работ по изучению проявлений горного давления и физико-механических свойств многолетнемерзлых пород практически на всех, разрабатываемых в условиях многолетней мерзлоты, угольных месторождениях России;

• в разработке, создании, лабораторных испытаниях и промышленном внедрении незамерзающей рабочей жидкости для гидросистем механизированных крепей;

• в создании лабораторной базы и проведении испытаний образцов горных пород в условиях отрицательных температур;

• в обосновании принципов конструирования технологических схем и разработке методики определения их параметров. - ч ,

Апробация. Основные результаты исследований рассматривались

• в институтах ВНИМИ, ИГД им. А.А.Скочинского, ИГДСевера, Гипроуглемаш, Дальгипрошахт, Сибгипрошахт, Востсибгипрошахт;

• в техническом.управлении Минуглепрома СССР;

• на Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование разработки мощных пологих пластов на базе средств комплексной механизации", Караганда, 1974 г.;

па Бессоюзной научной лОМфсрСг í ЦМ»': вузон СССР с участием научно-исследовательских институтов. Москва, МГЦ, 107<; г.:

• на Всесоюзном научно-iVvitKHCCxou совещании "Основные направления совершенствования технолог:«; и средств комплексной механизации подземной добычи угля в районах многолетен мерзлоты", 1076 г.;

• на научно-техническом совещании секции подземной разработки угля и сляння Минуглепоома СССР, 1978 г.;

на Международном симпозиуме "Градиент-76" по тепловому режиму глубоких угольных шахт и металлических рудников", Киев, 1976 г.;

на ITI между народной конференции по ксрзлотопсдстке " Эдмонтоне (Канада'), 1978 г.;

• ' на 1 Всесоюзном семинаре "Физические свойства пород в массиве",

Новосибирск 1980 г.;

• на ¡11 Всесоюзной конференции по проблемам юрной теплофизики, Ленинград, 1981 г.;

• ни (VIж 'I Vмf мí;iНI/и KOnü/dL>CHüHi-i ii\> i 17 -21 и С—1ДСТ-ilexepoypi e, i990 i.

Публикации. Автором по вопросам управления горным давлением в очистных и подготовительных выработках при разработке угольных пластов в условиях многолетней мерзлоты, механики мерзлых горных пород и совершенствования методов исследований опубликовано 150 научных работ, в том числе 60 авторских свидетельств на изобретения. Основное содержание диссертации изложено в' 56 печатных работах, из которых 2 монографии и 5 брошюр.

Сг":.е.у. >. ту-мура дксссртгпг-пт. Дгассртаяиояаая -работ® состоит- и-t :« . J 7 r.ia», заключения, списка литературы щЮ2 ианме.чоилний и сидержич ¿f>Z

. .¡„»¡ми MaiüUHoiiiiCHoro текста, в том числе 20таблиц и ьбрнеунког..

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИИ PARO"! Ы

'' J К 4}-■чиг и >\ ченностн проблемы.

j7[j]!e приведен анализ состояния изученности проблемы >•:» и ^чи-* 1<-р(!ь№> давлением в услрвппх многолетней мер «юты. Управление , грл-.мм 'гннег.'. - проблема комплексная, базирующаяся как минимум, на грек roei лаллющпх - физико-механическим свойсгвач у!ля и пмешакици.ч иоро,., харамерс проиьления горного- давления и обрушения. кровли при разработке у "ольных пласт т и существующих способах и средствах воздействия на вметающие породы с цельно направленного управления и\ поведением. Го пчч грем направленним и шлполнен анализ соеюяния изученности вопроса.

К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный и теоретический материал, посвященный проблемам разработки полезных ископаемых в условиях многолетней мерзлоты.

Большой вклад в решение згой проблемы внеенн В.ГТ.Бакакик, Ю.Д.Дядькин, В.Н.С'куба, Ю.В.Шувалов, Е.А.Нльчанинов, А.Е.Слепцов, Ф.М.Киржнер,' И.НЛось, В.Ю.Изаксон, Д.П.Сенук, А.Ф.Зильберброд, А.В.Цыганкой, А.И.Шор, А.Ф.Галкин, В.К.Куренчанип, М.Л.Внкулов, А.И.Украинский, В.И.Андриенко и др.

Усилием этих ученых созданы основные принципы ведения горных работ в условиях многолетней мерзлоты, которые в течение длительного времени успешно используются на угольных шахтах.

К сожалению, основная часть работ относится к периоду, когда разработка угля в этих условиях осуществлялась камерными системами, шахтами небольшой мощности, со взрывной отбойкой угля.

Применение современных средств механизации таких, как механизированные комплексы, очистные и проходческие комбайны, бесцеликовые схемы отработки потребовало качественно нового подхода к вопросам теплового режима, управления кровлей, креплению очистных и подготовительных выработок, определению размеров целиков и т.д. Гак, например, требования устойчивости выработок предусматривало сохранение мерзлого состояния массива, а работа механизированного комплекса, гидрокрепи, выемочных машин, наоборот, ставило одним из необходимых условий , эффективной работы организацию положительного теплового режима и растепления пород с целью исключения нагрузок на крепь, превышающую ее несущую способность.

Опыт применения механизированных комплексов показал, что в одних и тех же температурных условиях и казалось бы при одинаковой устойчивости пород, обрушения кровли, особенно при первичных посадках, происходит по разному, при этом, в одних случаях это происходит без видимых осложнений, в других, обрушения кровли приводят к повреждению секций крепи, посадке гидростоек "цажестко", завалам лав. Таким образом, возникла настоятельная необходимость исследования закономерностей взаимодействия механизированной крепи и кровяи, представленными породами различной криогенной текстуры, с целью определения возможной области применения механизированных крепей и разработки активных способов управления-обрушениями кровли.

Анализ изученности вопроса работы гидрокрепи в условиях отрицательных температур показал, что после распора стоек в этих условиях наблюдается падение их сопротивления, вплоть до полной потери контакта с кровлей, при этом отмечались случаи произвольного падения секций механизированной крепи, такие явления происходили даже в лавах, в которых осуществлялся подогрев воздуха.

Анализ имеющихся работ, посвященных вопросам управления кровлей покишаает, что в большинстве случаев удавалось добиться желаемого эффекта (обр\¡нения при заданном пролете кровли) путем растепления пород, т.е. тем или 1Ш..1М способом повысить их температуру, это требозало значительных .¡ак-риальньо и временных затрат, при этом совершенно не рассматривался фактор естественного распределения температуры пород в пределах шахтного ¡юля и возможность достижения желаемого эффекта путем его специального раскроя и выбора направления подвигания очистного забоя относительно вектора а ¡.менения ге.мпературного поля породного массива.

Попытки управления обрушением кровли путем взрывания всевозможных ;:;\члов, как правило, не приводили к желаемому эффекту. Это объясняется по клизму мнению тем. что при применение этого способа не учитывались физмко-м<. ...|!1"!сскнс свойства мерзлой породы, в связи с практически полным отсуилиием сведений о прочносжых свойствах коренных мерзтых пород.

Следует отметить, что в технической литературе имеется большое количество работ, посвященных изучению физико-механических сяойств мерзлых грунтов и обломочных пород. Работами М.И.Сумгина, Н.А.Цытовича, Б.Н.Доставалова, П.Ф.Швецова, 1 К.Ф.Войтковского, В.Н.'Гайбашеза созданы основы' мерзлотоведения, разработаны методические подходы к определению прочности мерзлых грунтов, получены закономерности изменения прочности под влиянием температуры, влажности, льдистости. Однако попытки использовать эти зависимости применительно к скальным породам показали, что это качественно иной материал, требующий специального изучения. В технической литературе имеются буквально единичные работы посвященные изучению прочности коренных мерзлых пород, при этом нет четкого понятия, что считать прочностью породы, которая постоянно меняется в зависимости от множества факторов и закономерности их изменений не известны, при этом данные, приведенные в различных работах для одного'и того же типа пород различаются на порядок, нет единой методики испытания этих пород, что чрезвычайно затрудняет использование их для практических целей. При определении размеров целиков различного назначения, как правило, не учитываются особенности строения угольного пласта, наличия в нем ледяных прослоев, места их расположения, угла наклона и т.д. Не изучен совершенно вопрос выбора коэффициента формы при расчете целиков. Имеющиеся в различных работах рекомендации по охране и поддержанию подготовительных выработок относятся в основном к сохранению в мерзлом состоянии окружающего выработки массива и к уменьшению ореолов протаивания пород различными способами от регулирования теплового режима до теплоизоляции стенок выработок. При этом практически не изученным является вопрос повышения температуры угольного и породного массива в результате изменения их напряженного состояния.'

Проведенный анализ состояния изученности проблемы управления горным давлением при. разработке угольных пластов в криолитозоне позволил сформулировать цель, идею и задачи диссертационной работы.

2. ИСХОДНЫЕ ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД

При решении задач, возникающих в практике при разработке угольных пластов, таких как определение устойчивости выработок и конструктивных элементов систем разработки, выбор способа крепления и управления кровлей используют в основном такие характеристики горных пород как условно-мгновенная прочность на сжатие и растяжение (Л(Ж,Я,,) и длительная прочность (/?,). Прочность многолетнемерзлых пород зависит от множества факторов, таких как температура, влажность, наличие ледяных прослоев и . т.д. . Натурные испытания пород позволяют получить значения прочности, учитывающие все эти факторы, однако их значения будут достоверны только для испытываемого породного блока.

Поэтому автором предложен комплексный подход к определению прочностных характеристик, включающий определение их по данным натурных испытаний, с последующей корректировкой их в соответствии с зависимостями от различных факторов, полученными в лабораторных условиях.

Такой подход будет считаться правомерным если будет доказана аналогия между массивом в натурных условиях и образцах горных'пород, используемых в лабораторных условиях. В лабораторных условиях получение указанных зависимостей осуществлялось на образцах пород той же разновидности, что и используемых в натуре, при этом соблюдается структурное подобие в части строения, наличия ледяных прослоев и включений. Таким образом, используемый в лабораторных условиях образец отличается только своими размерами.

Исследования влияния размеров испытуемых образцов на прочность многолетнемерзлых пород проводились в натурных условиях по методике ВНИМИ. Испытывали» образцы следующих размеров: 60x60x60; 120x120x120; 240x240x240; 480x480x480 мм. Исследования проводились практически на всех разрабатываемых в настоящее время месторождениях.

Одновременно проводились испытания образцов-кернов сразу после извлечения их из скважины и натурные испытания образцов неправильной формы.

. В результате проведенных исследований установлено следующее.

• прочность на сжатие многолетнемерзлых пород, полученная в результате натурных испытаний, не зависит от размеров испытуемых образцов;

• прочность мерзлых пород на сжатие, полученная при испытании свежеобнаженного массива, в 1,5+2,5 раза выше прочности, полученной спустя 1,5 месяца и более, при соблюдении стабильности температурных условий;

• прочность мерзлых пород на растяжение, полученная в результате полевых испытаний прибором БУ-39, в 7+10 раз ниже прочности на сжатие.

Проведенные исследования показали, что для решения различного рода горнотехнических задач в качестве исходной характеристики прочности многолетнемерзлого массива следует принимать прочность его на сжатие, полученную в результате натурных испытаний свежеобнаженного массива или испытаний образцов-кернов сразу после извлечения их из скважины.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЧНОСТИ МЕРЗЛЫХ ПОРОД

Исследования проводились в лабораторных условиях, в холодильной камере ВНИМИ на образцах горных пород. Правомерность распространения зависимостей полученных на образцах на породный массив базируется: во-первых, на установленном факте отсутствия масштабного эффекта в горной породе, во-вторых, на исследованиях ряда ученых, установивших аналогию термодинамических процессов в образце и массиве горных пород.

Изучалось влияние на прочность образцов таких факторов как отрицательная температура и влажность, наличие ледяных прослоев, их толщина, местоположение по высоте и угол наклона, соотношение размеров образца (коэффициент формы), а также времени нагружения (длительная прочность). Исследования проводились на образцах угля, горючего сланца, песчаника, известняка, мрамора, диабаза.

Диапазон температур при которых проводились испытания +10+-15°С; испытания проводились на жестком прессе БУ-47.

В результате проведенных испытаний было установлено следующее. Прочность на сжатие образцов коренных горных пород изменяется при воздействии на них отрицательной температуры, причем у кристаллических низко

10

гористых пород она уменьшается на 174-45%, а у осадочных высоко пористых 'пористость 12% и более) и трещиноватых пород увеличивается примерно в тех же феделах. Для рассматриваемых пород в исследуемом диапазоне влажности 0,24-9%) при замерзании она практически не оказывает влияние на их прольешь.

Основное повышение прочности образцов угля происходит при снижении IX температуры с -2 до -6°С. При дальнейшем понижении температуры прочность тбразцов практически не меняется. Получена формула для определений прочности .тля при изменении его температуры

а, =

-1

(!)

где

Я, Л,

- прочность угля при данной температуре,

- прочность угля при температуре -6°С и ниже,

- прочность углл при положительной температуре,-

- температура пород, соответствующая прочносш Ки, I - фактическая температура.

Исследования показали, что наличие ледяных прослоев в образце горной породы уменьшает ее прочность в 2+8 раза. На рис. 1 показана зависимость прочности образцов горных пород от толщины ледяных прослоев на контактах. Зависимость прочности породных образцов от толщины ледяных прослоев на

контактах

;"):)'. о. 1 о

О.ЗО 0,35

0,45 0,50 ^./Ь*,

0.15 0,20 0.25

¡-диабаз, 2-мрамор, 3-уголь, 4-пгсчаник, 5-горючий сланец Рис. I

Прочность мерзлой породы при наличии ледяных прослоев на ее контактах рекомендуется определять по формуле:

(2)

где Ям Л,

я, + *«

- прочность образца мерзлой породы,

- прочность льда, МПа,

И - общая высота образца с ледяными прослоями,

А„ - высота его без ледяных прослоев,

А., - суммарная толщина ледяных прослоев.

При расположении прослоев под углом а к горизонтальной плоскости прочность на сжатие имеет промежуточное значение между прочностью при горизонтальном расположении ледяных прослоев и силой сцепления льда с материалом образца и может быть определена по формуле:

=—гк—^--(3)

н-

где Л, - прочность образца с горизонтально расположенными прослоями льда,

С - сцепление льда с материалом образца, а - угол наклона ледяного прослоя. Исследования показали, что изменение величины относительной прочности образцов мерзлого угля и угля с ледяными прослоями в зависимости от соотношения диаметра образца с! и высоты И (коэффициент формы) в интервале 0,3-5-3,6 (наиболее часто встречающееся в практике соотношения размеров целиков) носят прямолинейный характер и их рекомендуется определять по формулам соответственно:

Кф= 0,75 +0,25 ¿/й (4)

для образцов с ледяными прослоями

Кф = 0,9+ 0,12-¿//А (5)

Изучение влияния времени нагружения на прочность показали, что прочность льда при длительном приложении нагрузки изменяется весьма значительно по сравнению с условно-мгновенным нагружением и что предел длительной прочности льда равен нулю. Длительная прочность образцов мерзлых пород и образцов с ледяными прослоями составляет 0,3+0,4 от условно-мгновенной прочности, при этом если отношение суммарной толщины ледяных прослоев А., к высоте образца Л больше 0,15 предел длительной прочности таких образцов также равен нулю.

4. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ФЛУКТУАЦИИ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ В ОКРЕСТНОСТИ ВЫРАБОТОК Породный массив, окружающий выработки, от момента обнажения и в течение всего срока службы подвергается различного рода температурным воздействиям. Все рассматриваемые в работах различных исследователей источники тепла относятся к внешним по отношению к массиву и ими в принципе можно управлять путем изменения теплового режима, используя теплоизоляцию и т.д. В то же время, существует еще один источник тепла непосредственно в массиве, который зависит от его напряженного состояния.

Термодинамические представления о деформируемости и разрушении горных пород показывают, что всякое изменение его напряженно-деформированного состояния сопровождается изменением температуры массива. Теоретически задача эта решена. Однако доведение ее до частного решения о

количественном значении этих изменений является сложной задачей, решение которой требует знания многих термодинамических характеристик, определение которых требует постановки специальных достаточно сложных экспериментальных исследований. В то же время чрезвычайно важно знать как и по какому закону меняется температура породного массива при изменении его напряженно деформированного состояния и каковы эти изменения количественно.

Для выяснения этих вопросов были проведены исследования в натурных и лабораторных условиях на образцах горных пород.

Исследования в натурных условиях заключались в том, что в подготовительных выработках оборудовались специальные замерные станции, на которых измерялись смещения пород кровли и почвы и температура окружающег о выработки массива. Замерные станции оборудовались вне зоны опорного давления и по мере подвигания лавы попадали в эту зону. На рис. 2 показаны изменения температуры массива и скорости конвергенции пород п сечении замерной станции Х<>1 на шахте "Беринговская". Как видно из рис. 2 одновременно с изменением скорости смещения пород отмечаются и изменения температуры угольного массива. Аналогичные зависимости получены и на других замерных станциях, оборудованных на шахтах "Беринговская", "Анадырская", "Джебарики-Хая".

Исследования в лабораторных условиях были проведены в Проблемной лаборатории горной теплофизики С.-ПбГУ на специальной установке, позволяющей создавать всестороннее давление до 60 МПа.

На рис. 3 приведены зависимости прироста температуры образцов от их напряженного состояния для различныхЦитологических разностей пород.

Изменения температуры массива и скорости конвергенции пород в сечении замерной станции №1 на шахте "Беринговская "

Темпс/мту/ш- 1-вок)\-ха; 2^5 уго :ыюго массива и кроет на рм'сточчпи от гыработкч соответственно 0,2 м; 1.0 л', , <:ро<цчя- -'Л'. ''>-/.\ (>-.скорость., конвергенции пород почвы и кровли

Рис. 2 1.4

Зависимость приращений температуры в образцах горных пород от изменения их нспряженного состояния

1-уголь Бурый, Шураб; 11-уголь Бурый, Анадырь; 1У-уголь каменный, У1-мрамор

Рис. 3

Как видно, практически одновременно с повышением давления отмечается и рост температуры в образцах, при этом зависимость имеет почти прямолинейный характер, а приращения температур в образцах различных пород примерно одинаковы. После достижения давления в камере 40 МПа производилось его снижение. В одних опытах разгрузка начиналась сразу после достижения максимального давления, в других т спустя некоторое время.

В результате проведенных исследований было установлено следующее. Повышение температуры угольного и породного массивов происходят в соответствии с ростом напряжений, вслед за ростом температуры, вызванного нагрузкой массива, идет постепенное ее понижение,' вызванное теплообменом с воздушной струей. Величина приращений температуры массива в натурных условиях составила 1,5-гЗ°С, а в образцах горных пород в лабораторных условиях 2,5+3.5°С. При стабилизации напряжения в образцах на новом уровне в течение длительного периода времени практически сохраняется и новое значение их температуры, при резком сбросе давления одновременно происходит такое же резкое снижение температуры образцов. При повторном нагружении образцов также отмечается повышение их температуры, при этом ее значения, соответствующие определенному давлению при первом нагружении, повторяются при последующих нагружениях.

Анализ результатов испытания образцов горных пород показал, что в процессе нагружения часть работы деформации, переходящая в тепло составляет 10+15% от общей работы.

5. ВЛИЯНИЕ ЗНАКОПЕРЕМЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРОЧНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

Породный массив вследствие флуктуации температур, вызванных горньи давлением и теплообменом с воздушной струей, испытывает чередующиес

14

деформации сжатия и растяжения. Известно, что такие воздействия на материалы приводят к потере ими прочное,") и разрушению. Целью проводимых исследований явилось определение фак трое, влияющих на характер изме ения прочности и устаноь ienne мкономерноезей зтих изменений.

Исследования проводились на образцах горных пород в холодильной камере ВНИМИ. Образцы нспытывались при двух уровнях влажности в воздушно-сухом я в состоянии влагонасыщенчя. Диапазон температурных колебаний составлял -Н5н-Ч7°С--6-н-8°С.

Испытания прочности образцов проводились партиями после 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30 и 40 циклов замораживанпя-оттаиватшя. Образцы нспытывались в режиме /словно-мгновенного и длнтельногр нагружения.

Исследования показали, что при циклическом воздействии на образцы -орных пород знакопеременными температурами в первые 3+5 циклов их трочность снижается в5+7 раз, при дальнейшем увеличении числа циклов шмораживания-оттаивания она практически не меняется.

Исследования показали, что наиболее существенное влияние на снижение трочности породы при знакопеременной температуре оказывает механизм, :хожий с механической усталостью материалов. Поэтому процесс изменения леханичесгих свойств горных пород при циклическом воздействии 1накопеременных температур предлагается классифицировать как термическую 'сталость горных пород, а значения прочности, при которых происходит их 'словная стабилизация, принимать, за величину термоусталостном .прочности., •ориых пород.

При совместном действии длительной нагрузки и циклов заморпжиплжм • птаивания изменяется характер разрушения пород по сравнению с разрушением олько от длительной нагрузки, деформации растут значительно бысф.'е :онечные их значения на 15+20% ниже.

6. ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ОЧИСТНЫХ ЗА БОЯХ

Исследования проявлений горного давления в очистных забоях прове lem.i втором практически на всех разрабатываемых ь зоне многолетней мергкш.: •го;ч.'1Ы\ меч горо:кдениях, в различных горно-геологических и мерзлотных словиях, при разной мощности пластов. Исследования показали, что несмотря на moi ooô, а ¡не \с юний существуют общие закономерное i и » поведении нор» ■ роили, о'\сло:>темные ее криогенным строением. При этом по устоПчивосш, аракiеру деформирования, обрушения и взаимодействия е кренью нее кронли гольных пластов можно свести к двум типам. ■

К первому - массивному типу - относятся кровли, сложенные городам:! н оторых лед располагается между минеральными частицами в виде включении и пнз произвольно ориентированных относительно напластования (смигитс.я дины, песок, песчано-глшшстые смеси, конгломерат).

Ко ВЮрО.Му - СЛОИСТОМу ТИПу - ОТНОСЯТСЯ КрОВ.ЧП, В ПОрОДаЧ КОЮрЫЧ .!'ЛТ

аенолагаетс I между породными слоями в виде проенч'в, орисшшюп;«». .. араллельно напластованию (песчанки, аргиллиты,алепролиты, известняки).

Исследованиями установлено, что взаимодействие ме.ч'ашппровднной крепи кроБЛ'-ii первой1 типа происходит следующим образом. В процессе выем,л > [ля

1.3

кровля смещается незначительно (10+12 мм) за цикл, а сопротивление крепи в этот период составляет 0,5+0,6 от первоначального распора, обрушения пород за секциями крепи не происходит, а площади выработанного пространства измеряются тысячами квадратных метров.

При достижении пролета 80+120 м величины смещений резко возрастают и достигают на уровне забоя 100+800 мм за цикл, после чего практически без предупреждающих признаков происходит обрушение кровли большими блоками длиной 10+12 м, шириной 6+8 м и высотой 8+20 м. Обрушение пород развивается до поверхности, при этом происходит удар по перекрытию, гидростойкам и ограждению. Нагрузки на секции в этот период могут достигать 2500+4000 кН. Такие обрушения, как правило, приводят к повреждению крепи, завалам "лав, длительной остановке механизированного комплекса.

При выемке пластов, кровля которых относится ко второму типу, по характеру взаимодействия с механизированной крепью выделяется 'два периода между осадками основной кровли и в период осадок основной кровли.

В первом периоде смещения пород в призабойной части лавы в конце Быемочного цикла составляют 100+130 мм, сопротивление крепи постепенно увеличивается, достигая номинальных или близких к ним значений за 12+20 ч, нагрузки на крепь формируются в основном за счет отслаивающихся по ледяному контакту слоев пород мощностью 0,8+2,5 м. Длина породной консоли, зависающей за крепью, достигает 4+8 м, при этом консоль, плавно прогибаясь, свободным концом ложится на почву.

В период, предшествующий осадкам основной кровли, крепь после начального распора уже в течение 1,5+2 ч выходит на номинальное сопротивление. Величины смещений кровли к концу цикла достигают 520+680 мм, происходит обрушение непосредственной кровли на всю мощность. При этом имеют место соскальзывания по ледяной поверхности породных кусков размерами 1,5x0,8x0,9 м и удары по ограждению крепи. Развивающееся затем обрушение основной кровли, при мощности непосредственной 0,7+0,8т, где ш - мощность пласта, происходит практически без вредных последствий для механизированной крепи.

7. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ КРЕПИ В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ

Проведенные исследования показали, что в очнстных забоях шахт, работающих в условиях многолетней мерзлоты, практически не зависимо от принятого теплового режима шахты в целом, постоянно сохраняется отрицательная температура воздуха.

Для зыяснения закономерностей изменения сопротивления гидростоек при охлаждении в них рабочей жидкости были проведены специальные исследования в холодильной камере ВНИМИ. В качестве объекта исследования была принята модель гидростойки, которая представляла собой упрощенную ее конструкцию. Гидросгойка размещалась между нагружающим и опорным устройством пресса ЬУ-47, к ней подключалась записывающая и измерительная аппаратура, после чего производился ее распор до заданного значения давления. Исследования

1ъ

проводились при следующих уровнях начального распора 5, 10, 20, 40 МПа, в качестве рабочей жидкости применялись водомасляная эмульсия, индустриальное масло, а также специально созданная для этих условий незамерзающая эмульсия (морозостойкая рабочая жидкость, далее "МОРЖ"). Диапазон изменения температур составил +15 :-20°С.

Исследования показали, что при охлаждении * рабочей жидкости в гидростойках происходит уменьшение их сопротивления (см. рис. 4), при этом установлено, что просадка гидросгоек, работающих на масле, примерно в пять раз больше, чем проездка гидростоек с водомасляной эмульсией и эмульсией "МОРЖ".

Изменение значений сопротивления гидростойки при охлаждении

1 -^-первоначальный распор 5, 10, 20 и 40 МПа соответственно

Рис.4

Интенсивность и величина потерь сопротивления гидростоек при их охлаждении зависят от величины их начального распора, чем выше уровень начального распора, тем больше падение сопротивления гидростойки при охлаждении рабочей жидкости на 1°С. Получены зависимости, позволяющие определить величины снижения сопротивления.

При замерзании в гицростойках рабочей жидкости отмечается резкий, мгновенный рост их сопротивления, в десятки раз превышающий значения начального распора. Вследствие этого гидросгойки могут быть выведены из строя.

Проведенные исследования позволили сформулировать дополнительные требования к рабочей жидкости для условий отрицательных температур, которые заключаются в том, что рабочая жидкость не должна замерзать при температурах до -5°С, должна характеризоваться минимальным значением коэффициента теплового расширения, близким к значению их для воды, не разделяться на составные части при действии отрицательных температур и не изменять при этом свою вязкость.

Проведенные исследования показали, что разработанная эмульсия "МиРЖ"' отвечает этим требованиям, в то же время стоимость ее незначительно (Юн-15%) превышает стоимость водомасляной эмульсии. На незамерзающую рабочую жидкость "МОРЖ" получен патент на изобретение, она прошла промышленное опробование и в настоящее время применяется на шахтах АО "Северовостокуголь" и "Якутуголь". При внедрении ее в шахтных условиях ИГДС были проведены экспериментальные работы по определению потерь сопротивления и просадок гидростоек, которые показали результаты сопоставимые с лабораторными.

8. УСТОЙЧИВОСТЬ И ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ КРОВЛИ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК, СЛОЖЕННОЙ МЕРЗЛЫМИ ПОРОДАМИ

Рассмотрен механизм деформирования кровли, сложенной мерзлыми породами, показано, что процесс деформации сопровождается рядом явлений, которые влияют на прочность мерзлой породы и определяют специфический характер ее обрушения. К ним относятся особое поведение льда при его деформировании, а также повышение и понижение температуры пород, связанные с изменением их напряженного состояния, три этом температура пород изменяемся но гармоническому закону.

Таким образом, в процессе очистной выемки породы кровли постоянно подвергаются во ¡ действиям нагрузки и знакопеременной температуры. Такие воздействия на' мерзлую породу приводят к значительному снижению ее прочности. >,!.ми обстоятельствами можно объяснить явления присущие только кровлям, сложенным мерзлыми породами, такие как "потение" кровли перед обрушением и образование ступенчатых консолей большой длимы при обрушении пород. 1 ¡рактикой было отмечено давно, что в устойчивом состоянии кровля покрыт инеем, а перед обрушением иней исчезает и с кровли наблюдается капеж волы. шахтерам этот признак хорошо известен как предвестник обрушения пород. Большие же ступенчатые консоли вызваны различной прочностью, которую |ц..'обре.'И породы в зависимости от времени обнажения и количества циклов '¡дморзжил'шня-оч гаивания, которым они подверглись.

Для определения предельных пролетов кровли, представленной породами слоистой криогенной текстуры, деформирующаяся пачкч смерзшихся слось рассматривается как балка, состоящая из скрепленных .между собой неоднородных слоев. При этом балка, состоящая из неоднородных слоев приводится к эквивалентной ей по мощности, но приведенной к прочности верхнего или нижнего породного слоев. В такой постановке задача рассматривалась С.Г.Лехницким и В.П.Стеценко.

Применительно к мерзлым породам отличие заключается в том, что вначале необходимо определить суммарную мощность совместно деформирующейся пачки слоев, а затем рассматривать ее устойчивость, при условии сцепления слое» между собой по "ледяным контактам. В этом случае предельный пролет кровли определится из выражения:

/ 8 К

где я„н - прочность на изгиб несущего слоя, МПа;

А, - значение эквивалентной мощности кровли, представленной

материалом несущего слоя, м; ут, - средневзвешенный вес всей пачки рассчитываемых слоев; кн - фактическая мощность неоднородной пачки, состоящей из т слоев.

Мощность отслаивающейся пачки, деформирующейся как единый слой определяется из условия:

ГнА, (7)

(8)

У да

где ГГц«, - длительная прочность на разрыв по ледяным прослоям.

При определении эффективной мощности пород ледяные простои мощностью 10 см и более следует учитывать как отдельный слой, а при определении уш. учитывается суммарная толщина всех ледяных прослоев в отслаивающейся пачке.

Так как приведенный расчет относится только к породам слоистой криогенной текстуры были проведены специальные исследования в штрштх, условиях для установления связи между температурой пород и их предельным пролетом для основных литологических разностей углевмещающих пород, таких как аргиллит, песчаник, конгломерат. Исследования заключались в определении опытным путем предельных пролетов кровли в длинных очистных забоях с одновременным измерением температуры пород.

Зависимости между предельными пролетами кровли ■ и ¡емпературой представлены на рис.5. Анализ кривых показывает, что в диапазоне темпера п р о г -3°С до -5°С отмечается резкий рост величины предельных пролеток, шем при температуре -б^С происходит стабилизация и при дальнейшем понижении температуры значения предельных пролетов практически не меняются.

Зависимости между температурой вмещающих пород и предельным пролетом кровли очистной выработки

) / .

/ )-

- 4

/у

/

-

100

во

60

20"

!-аргиллит, 2-песчаник аркозовый, 3-конгломерат Рис. 5

9.ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В КАПИТАЛЬНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Исследования проявлений горного давление в натурных условиях проводились в капитальных и подготовительных выработках, пройденных как по пласту, так и по породам на шахтах "Анадырская", "Беринговская", "Джебарики-Хая", "Кадыкчанская". Моделирование осуществлялось во ВНИМИ.

Проведенные исследования показали, что основной причиной деформаций и нарушений крепи выработок, пройденных в многолетнемерзлых породах, содержащих глинистые фракции (аргиллит, алевролит, песчаник на глинистом цементе) является термопученне пород, которое проявляется с кровли, боков и почвы выработок. Термопучение' включает: морозное пучение, связанное с понижением температуры массива в проводимых выработках; увеличение объема породы вследствие ее увлажнения и "разбухания" при оттаивании пород, пучения

20

при повторном промерзании оттаявшего массива, вызванное увеличением объема воды, содержащейся и между слоями пород, при ее замерзании.

Исследования, проведенные в пластовых подготовительных выработках, проводимых вприсечку к выработанному пространству показали, что при прочих равных условиях (глубина, температура, прочность пород, способ проведения), устойчивость выработок определяется разрывом во времени между отработкой смежного столба и проведением присечной выработки.

По данным наблюдений получена зависимость между смещением кровли присечных выработок и временем отработки смежного столба, которая описывается формулой:

.9 = 2,88 г"89 (9)

где 5 - смещение кровли присечной выработки, мм;

т - время между отработкой смежного столба и проведением выработки, мес. ■

Для получения зависимости между величинами ореолов протаивания и характером проявлений горного давления в выработках была разработана методика моделирования, в основу которой положено допущение о том, что мерзлые породы в конкретный момент времени можно рассматривать как не мерзлые, но обладающие прочностными свойствами мерзлых пород в данных временных и температурных условиях.

Макротрещины и контакты между слоями, которые в натурных условиях заполнены льдом, заполняются связующим материалом, приготовленным- на основе парафино-солидоловой смеси, эквивалентной по прочности льду и удовлетворяющей требованиям равенства масштабных объемных весов материалов, имитирующих лед и породы.

Зная закономерности изменения прочности мерзлых пород при протаивании и их теплофизические характеристики определялись размеры ореолов протаивания. Получена зависимость между величиной смещения пород от размеров ореолов протаивания, которая описывается формулой:

^==0,038 ^ехр[-(),.<4) (Ю)

Ц М ^ Д > -

где — - относительное сближение почвы и кровли в выработках;

- отношение высоты ореола протаивания к высоте выработки.

Д

Границей ореола протаивания при моделировании принято расстояние от стенки выработки, на котором температура пород принимает значения температуры нетронутого массива.

Проведенные исследования показали, что в подготовительных выработках ореолы протаивания однозначно оказывают заметное влияние на состояние выработки только в одиночных, удаленных от очистного забоя, выработках. В зоне опорного давления лавы нагрузки на крепь выработки формируются за счет ^движения и перемещения пород, вызванного очистной выемкой. В этих условиях эреолы протаивания являются элементами увеличивающими податливость :истемы крепь-порода и способствует снижению напряжений вокруг выработки.

21

В результате выполненных исследований разработана методика выбора крепи в горных выработках, пройденных в многолетнемерзлых породах, которая учитывает деформации от пригр.узки вышележащими^ породами, морозного пучения и размеры ореолов протаивания пород.

10. ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОТРАБОТКИ

УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Практика и проведенные исследования показали, что кровли практически всех отрабатываемых в настоящее время пластов при температуре -3,5°С и ниже относятся к труднообрушаемым. Величина предельных пролетов кровли достигают 80+120 м и более, их обрушение представляет серьезную опасность.

Существующие способы и приемы управления первичной посадкой кровли сводятся к различным воздействиям на мерзлую породу с целью ее разрушения путем повышения температуры.

Известно, что температура мерзлых пород увеличивается с глубиной, при этом разница температуры в пределах одного выемочного блока или панели может составлять 3,5+5°С. Таким образом, в пределах выемочного поля имеются естественные условия, в которых породы находятся в состоянии, параметры которого соответствуют тем значениям, которые мы пытаемся достичь искусственным путем.

Таким образом необходимо было провести специальные исследования о влиянии направления подвигания очистных работ относительно вектора изменения температуры массива на характер проявлений горного давления в очистных забоях и подготовительных выработках. Трудность подобных исследований заключалась в том, что необходимо было вести направленные наблюдения в течение длительного времени, ' исчисляемого десятками лет, в сопоставимых условиях. Такие исследования были проведены на шахте "Анадырская" при отработке верхнего слоя пласта Слоистого II. Исследования проводились в блоках №1, 2, 3, 5, 9, 11, 12 при отработке их по падению (блоки ■N¡>1, 2, 3), простиранию (5, 9) и восстанию (11,12).

Проведенные исследования позволили установить закономерности проявлений горного давления при различном направлении подвигания очистных работ относительно вектора изменения температурного поля породного массива, при этом доказано, что наиболее благоприятными являются условия, когда фронт очистных работ передвигается в направлении уменьшения температуры пород. Исследования показали, что при наличии льда на контактах' породных слоев при обрушении породы происходят соскальзывания обрушенных блоков, которые пригружают крепь в случае работы по падению пласта и разгружают при работе по восстанию.

Установлен комплексный критерий тяжести проявлений горного давления н подготовительных выработках

где - суммарные максимальные сближения кровли и почвы в -зоне

опорного

давления;

Ь - длина выемочного столба.

Для систем разработки по восстанию, падению и простиранию пласта имеют место следующие соотношения критерия К - 1:1,46:1,56.

Проведенные исследования показали, что эффективность разработки зависит от того в какой степени намеченный порядок отработки и подготовки соответствуют естественным температурным условиям породного массива в пределах шахтного -поля. Это позволило сформулировать основные принципы конструирования технологических схем в этих условиях, которые сводятся к следующем:

• До начала работ по подготовке выемочного блока, панели, шахтного поля, по данным геологической разведки определяют температурное пеле породного массива.

• Схему подготовки конструируют таким образом, чтобы основные капитальные выработки располагались в породах с самой низкой температурой.

• Отработку пласта осуществляют по схеме слой-пласт, при этом выемку столбов в блоке или панели производят в шахматном порядке через столб.

• Монтажные камеры в выемочном столбе располагают в породах с наиболее высокими температурами.

• Направление подвигания очистных работ от пород с более высокими к породам с низкими температурами.

Сконструированная на основе изложенных принципов технологическая схема будет обладать следующими достоинствами. Будут обеспечены наилучшие условия поддержания выработок, первичное обрушение кровли произойдет при минимальном пролете, практически исключаекя наличие в кровле в пределах первичного предельного пролета смерзшихся конгломератов. В случае изменения состава пород кровли можно своевременно принять меры, обеспечивающие безопасность при ее обрушении, при работе по восстанию пласта имеют место наилучшие условия контактирования механизированной крепи и кровли.

11. ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ОТРАБОТКИ ШАХТНОГО ПОЛЯ, СПОСОБЫ И ПАРАМЕТРЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ .

В настоящее время в условиях многолетней мерзлоты работает около двенадцати шахт. Шахты эксплуатируются в среднем около 40 лет. При выборе рационального порядка отработки шахтных полей и управления горным давлением нужно учитывать реально сложившееся положение, вследствие чего рекомендации целесообразно разделить на те, которые предназначены для действующих и новых шахт.

На действующих шахтах в настоящее время применяется в основном две системы разработки - камерная и система длинных столбов с отработкой по восстанию,- ■ падению и простиранию пластов ц управлением кровлей механизированными комплексами.

Рекомендации сводятся в первом случае к выбору парами ров и конструктивных элементов системы разработки (рациональные размеры камер и целиков различного назначения), а во втором - к определению области эффективного применения механизированных комплексов и применения способов управления кровлей, в которых до минимума сведены дополнительные трудозатраты, связанные с управлением кровлей и совершенно исключаются такие трудоемкие операции как бурение скважин, торпедирование и т.д.

При камерной системе разработки управление кровлей осуществляется с помощью целиков, а пролеты камер выбираются исходя из устойчивости пород.

Эти два параметра (размеры целиков и устойчивые пролеты кровли) и являются основными при применении камерной системы разработки. Выбор устойчивых пролетов рассмотрен в разделе 8, поэтому здесь рассмотрим вопросы, относящиеся к размерам целиков.

При определении размеров целиков в условиях многолетней мерзлоты .использованы положения методики расчета слоистых неоднородных целиков различного назначения для обычных горно-геологических условий, разработанные ранее проф., д.т.н. Ф.П.Бубликом, к.т.н. Г.А.Ивановым, инж. А.В.Плаховым.

Размеры целиков определяют исходя из предположения, что действующая на них нагрузка уравновешивается несущей способностью Рн с некоторым коэффициентом запаса и, т.е.

Это уравнение является основным. Далее в зависимости от назначения целика, срока его службы, прочности пород, мощности пласта и т.д. определяют элементы, определяющие значения Рф и Рн.

Ниже приведены в качестве иллюстрации уравнения для расчета ширины междукамерных целиков. В диссертации рассмотрены и приведены аналогичные уравнения для целиков различного 'назначения, барьерных, охранных, междублоковых. В случае, когда в пласте угля ледяные прослои отсутствуют, ширину целика определяют из следующего уравнения, решая его относительно Ь.

п

(12)

где А - ширина камеры, м;

Ь - ширина междукамерного целика, м;

I - длина целика, м;

с1 - ширина сбойки (рассечки), ограничивающей целик, м;

у - средний объемный вес породы;

к - высота целика;

Ин - мощность непосредственной кровли, м;

п - коэффициент запаса;

д - поправка, учитывающая влияние на целик взрывных работ; И, - длительная прочность материала целика, которая

рассчитывается в зависимости от срока службы по формуле:

где Л. - предел длительной прочности на сжато угля .т.чшого гите и:.

для мерзлых

пород, согласно исследованиям, можно принимал, равным

0,5ЯГЖ.;(2);

г - срок службы целика;

а - эмпирический коэффициент, для мерзлых пород а - 0,7.

Если в пласте имеются ледяные прослои, то ширину целика необходимо определят ь ич уравнения-

(л + ь)(1 = ~ (й - ?)(/ - <г(о,9 + 0,1 (15)

Проведенные исследования позволили сформулировать требования к условиям, нри которых применение механизированных комплексов будет эффективным.

1. Не рекомендуется применять механизированные комплексы если породы кровли представлены смерзшейся песчано-глинистой смесью (породы I типа), с температурой пород -2°С и ниже.

2. Если породы кровли относятся ко II типу (слоистой криогенной текстуры), следует ориентироваться на механизированные крепи оградительно-поддерживающего типа со следующими силовыми параметрами: сопротивление гидростоек 500-600 кН, . .сопротивление секций 1000-1200 кН. Для рассматриваемых условий требуются крепи с развитым основанием, т.к. в противном случае происходит вдавливание стоек в почву, даже если исходные прочностные характеристики пород при выборе крепи соответствовали требуемым. 'Это происходит из-за уменьшения прочности пород почвы при ее о паипании.

И очистном забое, одновременно с локальным подогревом во;д\ха необходимо применят!, в качестве рабочей жидкости специально разработанною незамерзающую эмульсию.

Проведенные исследования позволили обосновать принципы разработки и освоения новых шахтных полей, которые обеспечат эффективную их стоабоссу во всех температурных зонах. Суть их сводится к следующему.

1. Отработку угольных пластов в зонах с температурами пород -3,5СС и ниже, независимо. 01 чипа кровли, осуществлять камерными системами разработки, без крепления кровли камер или с применением анкерной крепи и взрьтной отбойки угля.

2. Ширину камер определять в соответствии с предложенной методикой (см. раздел 8), ширину междукамерных целиков принимать заредомо больных размеров, чем получается по расчету (2+3,5 м), равных ширине камеры (10+15 м).

3. С началом отработки многолетнемерзлой зоны бремсберговы.ми молям'! вскрывающим!! выработками (уклонам!!) войти в подмерзлотную зону с целью организации дренажа воды и газа метана.

4. Воду, дренируемую из подмерзлотных горизонтов, направлять в отработанные камеры с целью создания в них льдопородной закладки.

5. По мере образования льдопородной закладки приступать к отработке междукамерных целиков.

6. Выемку уклонных полей с температурами пород выше -3,5'С осуществлять механизированными комплексами системой разработки длинными столбами по восстанию пласта.

7. У основных магистральных выработок оставлять целики угля шириной, равной длине лавы при принятом типе механизированного комплекса.

8. Отработку охранных целиков осуществлять лавой принятой длины и тем же типом механизированного комплекса.

9. Отработку мощных пластов камерными системами осуществлять почвоуступным забоем одновременно на всю мощность пласта при проведении подготовительных выработок по почве пласта.

10. При отработке свиты пластов осуществлять подготовку с группированием пластов. При этом групповые выработки проводить только по пласту. Не рекомендуется применять полевую подготовку пластов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения комплекса исследований, в диссертации разработаны геомеханические принципы конструирования технологических схем, основанные на максимальном использовании естественного температурного поля ыноголетнемерзлого породного массива и сформулирована концепция разработки угольных месторождений в рассматриваемых условиях. Это позволило решить крупную научно-техническую проблему обеспечения эффективности и безопасности выемки угольных пластов во всех температурных зонах.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Получены в натурных условиях прочностные характеристики для всех, разрабатываемых в многолетней мерзлоте угольных пластов и вмещающих пород, установлены закономерности их изменения под влиянием температуры, льдистости, времени действия нагрузки, разработан комплексный подход к оценке прочности многолетнемерзлых пород.

2. Установлен внутренний "источник"' тепле, вызывающего изменение прочностных характеристик многолетнемерзлых пород и устойчивости выработок, связанный с изменением напряженного состояния породг.ого массива.

3. Разработаны методики расчета предельного пролета кровли очистных выработок, представленной слоистыми неоднородными пролетами, смерзшимися по контактам, крепи подготовительных выработок и размеров целиков различного назначения с учетом их криогенного строения.

4. Установлено, что криогенная текстура мерзлых пород является универсальным критерием, характеризующим тяжесть проявлений горного давления в очистных забоях, получены зависимости величин предельных пролетов кровли от температуры для основных разновидностей углевмещающих пород и определена область эффективного применения механизированных комплексов.

5. Определены зависимости силовых параметров механизированной крепи 1 охлаждения и гидросистеме рабочей жидкости, сформулированы требования к ¡абочей жидкости для этих условий и разработан ее состав, обеспечивающий ффе[ патую работу гидросистемы механизированных комплексов в условиях ар(ч-ат'.-.чь:К45: температур.

6. Установлена зависимость тяжести проявлений гппнпго лаиления в ••шегаых и подготовительных выработках от направления подвигания фронта очистных раСог относительно вектора температур породного массива и ф1 j рм у л и р с j; *; I i ы принципы конструирования технологических схем для этих

7. Предложена концепция разработки и освоения новых месторождений, „а.,,,„„,л,,,а„ ^AwTunuvin н бечопясную отпаботку угольных пластоа во всех

Задачами дальнейших исследований автор считает углубление и развитие [редстаплений о деформируемости и устойчивости мерзлой слоистой кровли с ¡едяными включениями, накопление экспериментальных данных о связи [апряженного состояния породного массива с его температурой, теоретическое 'ешение задачи о термонапряженном состоянии массива с учетом обоюдного сияния этих факторов, развитием совершенствование технологических способов 'правления горным давлением в очистных механизированных забоях.

OCIЮВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

Монографии.

1. Слепцов A.C. и др. Управление кровлей на шахтах области многолетней 1ерзлоты./Слепцоз А.Е., Скуба В.Н., Андреев B.C., Розенбаум М.А. --¡овоснбирск, Наука С.О.. 1981 - 115 с.

2. Розенбаум М.А. и др. Работоспособность гидрофицированных крепей в ■словиях многолетней мерзлоты /Розенбаум М.А., Украинский А.И.,'.Скуба B<Hv' Громов Ю.В., Киржнер Ф.М., Слепцов А.Ё. Новосибирск, Наука С.О., 1988 -102 с.

Нормативно-методические документы.

3. Методические указания по определению размеров целиков различного шначения в условиях многолетней мерзлоты. Л., ВНИМИ, 1979 - 22 с.

4. Методическое пособие по изучению прочностных характеристик гаоголетнемерзлых пород в натурных условиях. Якутск, ИГДС, СО АН СССР, $83 - 35 с. • • •-•*.£ л

5. Технологические схемы очистных и подготовительных работ для шахт »бласти многолетней мерзлоты, учитывающие применение систем и средств >егулирования теплового режима. М., ИГД им. А.А.Скочинского, 1987 - 262 с.

6. Временное руководство по применению короткозабойной системы шработки на шахтах производственного объединения "Северовостокушль". 1кутск, ИГДС, СО АН СССР, 1988 - 23 с.

7. Инструкция по применению пожаробезопасной незамерзающей рабочей жидкости в гидросистемах механизированных крепей для шахт Северо-востока СССР, Якутск, ИГДС, СО АН СССР, 199 i - 54 с.

Статьи и доклады.

8. Ельчанинов Е.А., Розенбаум М.А., Шор А.И. Влияние сезонных колебаний температуры на устойчивость очистных камер в условиях Аркагалинского месторождения./ГНаучные сообщения" ИГД им. А.А.Скочинского сб. 103, с. 354-38.

9. Ельчанинов Е.А., Розенбаум М.А., Шор А.И. Исследование влияния горных работ на температуру пласта и вмещающих пород в условиях многолетней мерзлоты.// "Научные сообщения" ИГД им. А.А.Скочинского, М., 1973, вып. 105, с. 26+29.

10. Ельчанинов Е.А, Шор А.И. ., Розенбаум М.А. О формировании температурного поля вокруг выработки.// Проблемы горной теплофизики. Всесоюзная научно-техническая конференция, J1., ЛГИ, 1973, с. 104. '

11. Ельчанинов Е.А, Шор А.И., Розенбаум М.А. О природе устойчивости пород при разработке Месторождений в условиях многолетней мерзлоты. Проблемы горной теплофизики. Всесоюзная научно-техническая конференция, Л., ЛГИ, 1973, с. 78.

12. Розенбаум М.А., Златкин В.И., Гапанович Л.Н. О зависимости между напряженным состоянием и температурой угольного массива в зоне опорного давления. "Физика горных пород и процессов". Всесоюзное совещание, М., МГИ. 1974, с. 63.

13. Розенбаум М.А., Сорокин Н.Р. Совершенствование параметров камерной системы разработки угольных пластов Аркагалинского месторождения в зоне многолетней мерзлоты. Л., ВНИМИ, 1975, сб. 95, с. 32+35. .

14. Шемякин Е.И., Фисенко Г.Л., Курленя М.В., Опарин В.Н., Рева В.Н., Глушихин Ф.П. Розенбаум М.А., Гропп 'Э.А., Кузнецов Ю.С. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1986, №3, с. 3+15.

15. Розенбаум М.А., Ельчанинов Е.А., Шор А.И. Влияние напряжений и деформаций на динамику температуры угольных блоков. Уголь, 1977, №2, с. 27+ЗК

16. Розенбаум М.А., Трофимов В.Д. Экспериментальные исследования параметров состояния угольного массива в зоне опорного давления. Горный журнал "Известия вузов", 1977, №1, с. 46+49.

17 Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Стеценко В.П., Игнатьев А.Н Исследование работы гидрофицирозанной крепи при выемке угольного пласта с зоне многолетней мерзлоты. "Колыма", 1977, №5, с. 17+19.

18. Розенбаум М.А.. Трофимов В.Д., Соколов А.Б., Рейпольский П.А Тепловой эффект в горной породе при объемном нагружении. Горный журнаг "Известия вузов", 1977, №11, с. 27+30.

19. Ельчанинов Е.А, Шор А.И., Розенбаум М.А., Маничев Е.В. Некоторьк направления совершенствования систем регулирования теплового режима шахт

области многолетней мерзлоты. В кн. Тепловой режим глубоких угольных шахт и металлических рудников. Материалы Международного симпозиума. Киев, "Наукова думка", 1977, с. 135+140.

20. О связи между полями деформации и температур пород вокруг выработки при разработке месторождений в области многолетней мерзлоты. В кн. Тепловой режим глубоких угольных шахт и металлических рудников. Материалы Международного симпозиума. Киев, "Наукова думка", 1977, с. 192+196.

21. Розенбаум М.А., Бублик Ф.П. Способы управления горным давлением при разработке угольных пластов в различных геокриологических зонах шахт Севера. Сб. Основные направления совершенствования технологии и средств комплексной механизации подземной добычи угля в районах многолетней мерзлоты. Материалы Всесоюзного научно-технического совещания. М., 1977, с. 22+26.

22. Розенбаум М.А. Исследование процессов деформации и разрушения многолетнемерзлой кровли. В сб. Совершенствование разработки мощных пологих пластов на базе средств комплексной механизации. М., ИГД им. А.А.Скочинского, 1978, с. 130+135.

23. Шемякин Е.И., Фисенко Г.Л., Курленя М.В., Опарин В.Н., Рева В.Н., Глушихин Ф.П. Розенбаум М.А., Тропп Э.А., Кузнецов Ю.С. Эффект зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок. Доклады АН СССР, 1986, т. 289, №5. с. 1088+1094. -■■ .......

24. Ельчакинов Е.А, Шор А.И., Розенбаум М.А. Об устойчивости горных выработок в многолетнемерзлых породах. Сб. Доклады третьей международной конференции по мерзлотоведен',ю. 10+13 июня 1978 г., г. Эдмонтон, Канада, с. 175+180.

25. Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Русаков В.П., Украинский А.И. Исследования проявлений горного давления при выемке угольного пласта комплексом КМ-81Э на шахте "Анадырская", "Колыма", 1978, №12, с. 40+43.

26. Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Немтинов С.И. Взаимодействие крепи М-81с породами кровли в условиях многолетней мерзлоты. Сб. Вопросы горного давления АН СССР СО, Новосибирск, 1979, вып. 37, с. 91+93.

27. .Розенбаум М.А., Громов Ю.В. Экспериментальные исследования длительной прочности замороженных углей. "Колыма", 1980, №10.

28. Розенбаум М.А., Трофимов В.Д. Экспериментальные исследования взаимосвязи напряженности и температуры горных пород при объемном нагружении. Проблемы горной теплофизики. II Всесоюзная научно-техническая конференция. Л., ЛГИ, с. 35.

29. Розенбаум М.А. О коэффициенте формы целиков в условиях вечной мерзлоты. "Колыма", 1981, №8, с. 17+18.

30. Розенбаум М.А. О влиянии отрицательной температуры на прочность скальных пород. "Колыма", 1981, №11.

31. Розенбаум М.А., Громов Ю.В. Влияние ледяных прослоев на прочность многолетнемерзлых пород. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 1982, №1, с. 101+103.

32. Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Шатров В.Ф. Исследование сдвижения поверхности при отработке пласта Слоистого II на шахте "Анадырская", "Колыма", 1983, №1.

33. Розенбаум М.А., Платонова О.В. Поддержание подготовительных выработок при бесцеликовой отработке угольного пласта на шахте "Анадырская". "Колыма", 1984, №4, с.21+23.

. 34. Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Украинский А.И. Работоспособность гидравлической крепи в очистных забоях шахт в условиях вечной мерзлоты. "Колыма", 1984, №10, с. 5+8.

35. Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Украинский А.И. Влияние отрицательной температуры на сопротивление гидравлической крепи в условиях вечной мерзлоты. Сб. Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. Новосибирск, СО АН СССР, 1985. Вып. 43, с. 46+49.

36. Розенбаум М.А., Платонова О.В., Андриенко В.И.,1 Красько Н.И. Исследование проявлений горного давления в подготовительной выработке при бесцеликовой отработке мощных угольных пластов в зоне многолетней мерзлоты. "Колыма". 1989, №9. С. 13+14.

37. Лось И.Н., Слепцов В.П., Розенбаум М.А. Работоспособность механизированной крепи при использовании пожаробезопасной незамерзающей рабочей жидкости. "Колыма", 1989, №8, с. 22+24.

38. Розенбаум М.А., Андриенко В.И., Украинский А.И., Киржнер Ф.М. Управление горным давлением на месторождении Бухты Угольной. "Колыма", 1989, №9, с. 16+18.

39. Розенбаум М.А., Андриенко В.И., Красько Н.И., Платонова О.В., Украинский А.И. Крепление горных выработок на шахтах объединения Северовостокуголь. "Колыма", 1990, №3. с. 23+25.

Изобретения.

40. A.c. 859647 (СССР) Устройство для установки верхняков секций механизированной крепи. ВНИМИ./Авт. изобр. Розенбаум М.А., Крутиков В.П., Украинский А.И.. Лозовский В.И. №2849174/22-03 заявлено 22.10.79, опубл. 30.03.81, Бюл. №32, Изобретения- 1981 -№32 - с. 74. 41. A.c. 773270 (СССР) Способ управления труднообрушаемой кровлей. ВНИМИ./ Авт.изобр. Розенбаум М.А., Крутиков В.П., Громов Ю.В., Слепцов А.Е., Скуба В Н., Украинский А.И. №2741995/22-03 заявлено 26.03.79, опубл. 27.10.80, Бюл. №39, Изобретения - 1980 • №2, с. 80.

42. A.c. 834348 (СССР). Способ разработки пологих пластов. ВНИМИ. Авт.изобр. Розенбаум М.А., Крутиков В.П., Громов Ю В.. Слепцов А.Е., Андреев B.C. №2682751/22-03 заявлено 10.11.78, опубл. 30.05.81, Бюл. № 20. Изобретения -1981-№20-с. 86.

43. Ас 8552)6 (СССР). Способ крепления горных выработок в условиях многолетней мерзлоты. ВНИМИ./ Авт.изобр. Розенбаум М.А., Крутиков В.П.. Слепцов А.Е., Громов Ю.В., Иванов Г.А. №2547019/22-03 заявлено 17.11.77. опубл. 15.08.81, Бюл. № 30. Изобретения - 1981 - №30 - с. 78.

44. A.c. 909177 (СССР). Способ управления труднообрушаемой кровлей. 13! 1КМИ./ Авт.изобр. Кругликов В.П., Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Слепцов А.Е. №2952245/22-03 заявлено 04.07.80, опубл. в Б.И. 28.02.82, Бюл. № 8, Изобретения . 1QR7-№8-c. 6S.

A.c. 022279 (СССР).Способ определения прочности многолстяемерзлых ] пород ь натурных условиях. ВЧИМИ./ Авт.изобр. Розенбаум М.А.. Иванов

Г..».. 7чр; гдвков В.П., Громов Ю.В., Украинский А.И. №2812031/22-03 заявлено f 2.0Е 7 ), опубл. 23.04.82, Бюд.№ 15. Изобретения - 1982 - №15 - с. 86."

46. А г 1023083 (СССР). Способ моделирования эквивалентными . ' -л процессов обрушения и сдвижения горных пород. ВНИМИ./

А -I t'ciCi:ua>M М.А., Кругликов В.П., Громов Ю.В.. Пплп.^—т Т'.П.,

Злотников М.с. №3306206/22-0? опубл.' 1Z.0Z.Ö*. № 22. '

17. A.i.. ¿а31Ш2 (СССР). Способ управления труднообрушающейся кровлей пласта в очистном забое. ВНИМИ./ Авт.изобр. Бычков Ю.Н., Громов Ю.В., Розенбаум М.А., Слепцов А.Е. №3315342/22-03 заявлено 06.07.81, опубл. 23.07.83, , Бюл. № 27. Изобретения - 1983 - №27 - с. 70.

48. A.c. 1032184 (СССР). Способ моделирования эквивалентными материалами проявлений горного давления. ВНИМИ./ Авт. изобр. Розенбаум М.А., Громов Ю.В., Платонова О.В., Кругликов В.П. №3398206/22-03 зачалено 24.02.82, опубл. 30.07.83, Бюл. № 28. Изобретая - 1933 - №28 с. (>9.

л.'>. Л.'-. 11S2166 (СССР). Способ управления труднообрушаемой кровлей 1>1«г с-тро'1. ■ | кс пластовых месторождений с условиях многолетней мерзлоты. ИГДС. Я.О. СО АНСССР. ВНИМИ./ Авт. и/обр. Слепцов А.Е., Марков B.C., PoieiiCnjii М.Л., Кругликов В.П., Громов Ю.В. №3726376/22-03 заявлено 17.04.84, опубл. 30.09.85, Бюл. № 36. Изобретения - 1985 - №36 - с. 78.

50. A.c. 12080 72 (СССР). Рабочая жидкость для гидравлических систем механизированных крепей. ВНИМИ./ Авт. изобр. Розенбаум М.А., Злотников М.С., Громов Ю.В., Кругликов В.П., Украинский А.И., Красько Н.И., Скуба ß.H.,. Киржнер Ф.М., Уманцев Р.Ф. №3734674/22-03 заявлено 01.03.84, опубл. 30.01.86, Бюл. № 4. Изобретения - 1986 - №4 - с. 87.

51. A.c. 1298350 (СССР). Способ управления первичной посадкой труднообрушаемой кровли. ВНИМИ./ Авт.изобр. Слепцов А.Е., Столяров A.M., Розенбаум М.А., Стеценко В.П., Громов Ю.В., Фрайман Г.Б., Шамес Г.Я. 3917625/2203 заявлено 26.06.85. Опубл. 23.03.87 Бюл.№11. Изобретение-1988-№ 11-с.бб.

52. A.c. 1562452 (СССР). Способ управления первичной посадкой кровли в условиях многолетней мерзлоты. ИГДС СО АН СССР./ Авт. изобр. Галкин А.Ф., Ефремов А.П., Лось И.Н., Розенбаум М.А. №4410811/23-03 заявлено 13.04.88, опубл. 07.05.90, Бюл. № 17. Изобретения - 1990 - №17 - с. 65. 1

53. A.c. 1578335 (СССР). Способ отработки пластов полезного ископаемого с труднообрушаемой кровлей. ВНИМИ./ Авт. изобр. Розенбаум М.А., Рева В.Н., Киржнер Ф.М., Лось И.Н., Слепцов В.П. №4413949/24-03 заявлено 21.04.88, опубл 15.07.90, Бюл. № 26. Изобретения - 1990 - №26 - с. 84.

54. A.c. 1666721 (СССР). Способ отработки мощных угольных пластов. ВНИМИ, ИГДС ЯЦ СО АН СССР./ Авт.изобр. Розенбаум М.А., Громов Ю.В.,

Лось И.Н., Красько Н.И., Андриенко В.И., Пшиченко A.B. №4726570/03 заявлено 02.08.89, опубл. 30.07.91, Бюл. № 28. Изобретения - 1991 - №¡28 с. 77.

55. A.c. 169719 (СССР). Затяжка рамных крепей горных выработок. ВНИМИ./ Авт.изобр. Розенбаум М.А., Андриенко В.И., Красько Н.И., Пшиченко A.B., Смелянский Ю.Д. №4771645/03 заявлено 20.12.89, опубл. в 07.12.91, Бюл. № 45. Изобретения - 1991 - №45 - с. 80.

56. A.c. 1726774 (СССР). Способ крепления горных выработок в условиях вечной мерзлоты. ВНИМИ./ Авт.изобр. Розенбаум М.А., Андриенко В.И., Красько Н.И., Шатров В.Ф., Пшиченко A.B. №4771644/03 заявлено 20.12.89, опубл. 15.04.92, Бюл. № 14. Изобретения - 1992 - №14 - с. 63.

Печатный цех ВНИМИ. Зак. 18. Тир. 100. 2 п. л.