автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Научные основы разработки тонких и средней мощности пологих угольных пластов на больших глубинах



Министерство высшего и среднего специального образования РС5СР

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горгай институт им. Г.В.Плеханова

Специализированный совет Д.063.15.01

На правах рукописи

ЗУБОВ ВЛАДИМИР ПАВЛОВИЧ

УДК 622.631.24.622.33

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТОНКИХ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ленинград 1990

Работа выполнена в Ленинградском горном институте имени Г.В.Плеханова

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зборщик М.П.

доктор технических наук, профессор Шик В.М.

доктор технических наук, профессор Нисковский В.Н.

Ведущее предприятие: институт "Центрогипрошахт"

Защита диссертации состоится "_"_1990 г.

в_час. мин, на заседании специализированного Совета

Д.063.15.01 при Ленинградском горном институте им, Г.В.Плеханова по адресу: 199026, Ленинград, 21 линия, дом 2, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского горного института им.Г.В.Плеханова

Автореферат разослан _"__19 г.

Учений секретарь влизированного Сс Д.063.15.01, д.т.н., проф. Г.А.Холодняков

специализированного Совета /

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность темы: Технико-экономические показатели и перспективы развития угольной промышленности в значительной степени зависят от эффективности отработки пластов на глубоких шахтах, доля добычи из которых постоянно возрастает, В настоящее время шахтами, отрабатывающими пласты на глубинах, превышающих 600 м, добывается более от общего объема добычи подэемньм способом. Величина данного показателя для Донецкого бассейна, обеспечивающего потребности энергетики и металлургической промышленности в антрацитах и коксующихся углях наиболее ценных марок, превышает 60*?.

От г подземной отработки пластов показывает, что при переходе горных работ на более глубокие горизонты технико-экономические показатели угледобычи ухудшаются, Об этом, в частности, свидетельствуют наблюдаемые в годы последних пятилеток тенденции к снижению среднесуточной нагрузки на очистной забой и уровня пространственной концентрации горных работ.

Отрицательное влияние глубины связано с усложнением горногеологических условий и снижением надежности функционирования подсистем шахты.

При использовании на больших глубинах традиционных технологических схем бесцеликовой отработки пластов и способов управления горным давлением фактическая среднесуточная нагрузка на очистные забои, оборудованные современными механизированными комплексами, в 2,5 - 5 раз меньше технических возможностей средств выемки, а уровень пространственной концентрации работ в 1,5 - 2,0 рала ниже эталонного. На глубоких шахтах Донбасса ежегодно ремонтируется до 4(К выработок. Трудоемкость их поддержания на 1000 т добычи достигает 70 чел.-с-., .и и более.

Цель» работы являлось создание и научное обоснование схем подготовки и бесцеликопой отработки тонких и средней мощности пологих угольных пластов, позволяющих повысить технико-экономические показатели ведения горных работ на болызах глубинах при использовании серийно выпускаема отечественной промь*зл<?кнссть» креп?Я очисттэс и подготовит.ольнме гкряботок.

Идея работы заключается в комплексном использовании систем разработки и способов управления горным давлением на основе перераспределения напряжений в массиве для нейтрализации отрицательного влияния глубины на проявления горного давления в очистных и подготовительных выработках.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. Установлены закономерности изменения проявлений горного давления в*очистных и подготовительных выработках в зависимости от природных (глубина работ, физико-механические свойства вмещающих пород) и технологических факторов, позволившие обоснован приоритетные направления совершенствования способов управления горным давлением и систем разработки пластов в условиях глубоких шахт.

2. Построены физические модели формирования зон повышенной нарушенности пород непосредственной кровли в лавах, тремя основными системами трещин эксплуатационного происхождения, определяющими интенсивность и характер обрушений пород кровли в при-забойном пространстве лав, отрабатываемых на больших глубинах: частота трещин первой системы зависит от технологии выемки пласта, второй системы - от глубины ведения горных работ и прочностных. характеристик пород кровли, третьей системы - от условий формирования областей неупругих деформаций в окрестностях подготовительное выработок. -

3. Выдвинута и экспериментально подтверждена гипотеза о возможности регулирования степени нарушенности пород кровли трещинами эксплуатационного происхождения путем искусственного перераспределения напряжений впереди очистного забоя и в окрестностях подготовительных выработок, позволяющего увеличить боковое давление в областях опасных напряжений и тем самым повысить сопротивляемость пород кровли разрушению.

4. Выявлены особенности процессов деформирования и разрушения пород непосредственной кровли на различных участках по длине лавы и их зависимость от системы разработки и способов охраны подготовительных выработок, что позволило сделать вывод о необходимости дифференцированного подхода к вопросам

управления кровлей на средних участках лав, располажзнных вне зон влияния неподвижных краевых частей угольного массива и подготовительных выработок, на концевых участках лав, прилегающих к нетронутому массиву или целикам, и на концевых участках лав, прилегающих к выработанному пространству.

5. Установлена зависимость роли факторов, определяющих интенсивность обрушений пород кровли в лавах и устойчивость подготовительных выработок, от глубины разработки пласта: на малых глубййах, характеризующихся значениями коэффициента

^ < 0,4, вывалы в лавах связаны с осадками основной кровли й геологическими нарушениями, на больших глубинах ( ^ 0,6) до 8555 от общего числа вывалов обусловлено разрушением пород кровли впереди забоя лавы; основными факторами, определяющими ' устойчивость подготовительных выработок на малых глубинах,. являются опускания и разрушение пород кровли, на больших глубинах - пучение пород почвы, доля которого в конвергенции достигает 80& и более.

6. Показано, что при разработке, пластов на больших глубинах определяющее влияние на долю пучения пород почвы подготовительных выработок в конвергенции оказывают соотношение пределов прочности'пород кровли и почвы, способ охраны выработок, мощность пучащего слоя и ориентация выработок относительно линии простирания пласта. Дана количественная оценка доли пучения пород при различном сочетании указанных факторов.

7. Установлено, что при бесцелиховой технологии отработки пластов на большие глубинах основными причинами, сдерживающими внедрение- прогрессивных столбовых систем разработки,являются высокая интенсивность обрушений пйрод кровли на концевых участках лав и отсутствие надежных способов и средств, обеспечивающих устойчивое состояние выработок за лавой при залегании в почве пласта пород, склонных к пучению.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

I. Установлены и проанализированы причины возникновения негативных тенденций изменения основных технико-экономических показателей подземной угледобычи в течение последних пя-

»клеток и определены пути преодоления этюс тенденций.

2. Разработаны инженерные методы прогноза интенсивности обрушений пород кровли в лавах и смещений пород почвы в участковых подготовительных выработках.

3. Оценены перспективы и эффективность использования известных способов управления горным давлением в очистных и подготовительных выработках на больших глубинах разработки.

4. Разработаны эффективные способы управления горным давлением» позволяющие исключить основные причины обрушений пород кровли а лавах» отрабатываемых на больших глубинах, и расширить область ^рационального использования серийно выпускаемых механизированных крепей поддерживающего типа.

6, Предложен* столбовая.система разработки пологих угольных Пластов на больших глубинах, позволяющая в 1,5 - 2,0 раза увеличить концентрации рабо?, исключить влияние очистной выемки на состояние подготовительных выработок, в несколько раз уменьшить ватраты на поддержание повторно используемых подго-товителгшх выработок.

• 6. Созданы пространственно-планировочные решения по подготовке к отработке свит сближенных пологих угольных пластов, позволяющие уменьшить объемы горно-подготовительных работ и нейтрализовать отрицательное влияние глубины на проявления горного давления в очистных и подготовительных выработках на-драбвтшаемых пластов.

?. Разработаны блок-схемы выбора расчетных вариантов рекомендуемых систем разработки в зависимости от горно-геологических условий отработки пластов.

При выполнении работы использованы методы научного ана-ямв и обобщения данных, опубликованных в горно-технической литературе как отечественными так и зарубежными учеными,ана-ЛйТИчее. >е, лабораторные и иахтные исследования. Полученнче при проред:нии исследований результаты обрабатывались на ЭВМ с использованием методов математической статистики.

Рйбста выполнялась в 1971 - 1939 гг. в Ленинградском горком институте с соответствии с планами НИР Отраслевой горно-

технологической лаборатории МУП СССР. В проведении этих исследований с 1971 по 1983 гг. автор принимал участие в качестве ответственного исполнителя, а с 1983 г. - в качестве научного руководителя тем (номера госрегистрации тем 01825059249, 01830015972,01850006597,01870007900).

Обоснованность и достоверность выводов и рекомендаций подтверждаются большим объемом производственных и лабораторных экспериментов, проведенных в 1971 - 1989 гг. для широкого диапазона горно-геологических условий, удовлетворительной сходимостью прогнозируемых и фактических результатов, полученных при опытно-промышленной проверке и внедрении рекомендуемых систем разработки и способов управления горным давлением, а также длительным использованием предложенных технических решений и методических разработок как при проектировании, так и на действующих шахтах восточного района Донбасса.

Внедрение результатов работы.

Результаты исследований использованы при подготовке отраслевых нормативных документов, утвержденных Ыинуглепромом СССР: "Методических рекомендаций по предотвращению вывалов пород из кровли в лавах, отрабатываемых на больших глубинах в условиях шахт восточного района Донбасса", г.Шахты, 1986.} "Указаний по рациональному расположению, охране и поддержанию выработок на угольных шахтах СССР", ВНИМИ, 1978г.; "Временных указаний по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м и углом падения до 35°", Л., ВНЙЩ, 1982 г. Разработанные технологические схемы и способы управления горным давлением используются как на отрабатываемых горизонтах, так и при проектировании схем подготовки и отработки новых горизонтов глубоких шахт восточного района Донбасса. Экономический эффект, связанный с внедрением результатов работы, превышает 1,1 млн.руб.

Научные и практические результаты работы широко используются в учебном процессе при подготовке специалистов горного профиля.

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на Международной конференции по проблемам гесмеха-ники в глубоких шахтах (ПНР, г.Краков, 1968); Всесоюзной научно-технической конференции "Исследование, прогноз и контроль проявлений горного давления", Ленинград, 1982; совместном заседании секции подземной разработки угля и сланца Научно-технического совета Минуглепрома СССР и секции новой технологии подземной добычи угля Научного совета по проблеме "Новые процессы и способы произ-родства работ в горном деле" Государственного комитета СССР, по науке и технике (Ворошиловград, 1983); технических совещаниях по вопросам отработки пластов на больших глубинах, проводимых по инициативе Минуглепрома СССР в производственном объединении по добыче угля "Гуковуголь" (г.Гуково, 1988 и 1989 гг.) и институте "Ростовгипрошахт".

• Решением конкурсной комиссии Северо-Западного территориального Правления и Президиума НТО работа на тему "Способ управления кровлей в лавах при разработке пластов на больших глубинах" награждена дипломом 11) степени (Л., 1983). Работа на тему "Изыскание эффективных схем разработки уклонных панелей" (Л., 1987) награждена почетной грамотой на Всесоюзном конкурсе на лучшую НИР.

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 48 печатных работах. Новые технические решения, созданные в процессе работы над диссертацией, защищены 23 авторскими свидетельствами на изобретения.

Материалы исследований явились основой для утвержденных Мин-углепромом СССР "Методических рекомендаций по предотвращению вывалов пород из кровли".

В издательства находится принятая к печати монография.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка использованных литературных источников из 182 наименований.

Общий объем рвботы - 456 страниц, в том числе: 22 таблицы, 135 рисунков, 299 страниц машинописного текста.

Автор выражает глубокую благодарность за консультации и методическую помощь члену-корреспонденту АН СССР проф., д.т.н. Проскурякову H.H., заслуженному деятелю науки и техники РСФСР Борисову A.A. и доценту Андрушкевичу С.Г., за консультации по проблемным вопросам разработки угольных пластов на больших глубинах - главному горняку Главподземуголь МУП СССР Афонину Н.И., за помощь, оказанную при проведении производственных экспериментов и внедрении результатов исследований, - к.т.н.Лазченко К.Н., инженерам Иванову A.A., Рутькову К.И., ГУцалюку B.C.

ОСНОШОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Актуальность и практическая значимость проблемы повышения эффективности разработки угольных пластов на больших глубинах привлекают внимание многих исследователей как в нашей стране, так и в других развитых в области горного дела странах.

Исследованию различных аспектов этой проблемы посвящены работы Ардашева К.А.* Борисова А;А., Барановского В.И., Бат-манова Ю.К., Бажина Н.П., Видулина А.Е., Гринько Н.К., Григорь-« ева B.JI., Горбачева Д.Т., Кошелева К.В., Кузнецова С.Т., Збор-щика М.П., Заславского Ю.З., Литвинского Г.Г., Лира Ю.С., Трум-бачева В.Ф., Черняка И.Л., Овчаренко Б.П., Устинова М.И., Фи-сенко Г.Л., Лепихова А.Г., Иреебергера Г., Каммера В., Ольден- . готта М., Хераига Г., Якоби 0., Эверлинга Г., Глэса Ф., Хайфта П. и др.

Высокие темпы увеличения глубины горных работ и связанное с этим ухудшение горно-геологических условий указывают на необходимость постоянного совершенствования известных и поиска новых нетрадиционных пространственно-планировочных решений по подготовке и отработке пластов, а также, способов управления горньи давлением, позволяющих обеспечить стабильность и высокий уровень технико-экономических показателей подземной угледобычи.

В первой главе выполнен анализ состояния и перспектив совершенствования технологических схем отработйи пологих угольных пластов на больших глубинах.

На развитие технологии подземной добычи угля и состояние экономики угольной промышленности в годы последних пятилеток определяющее влияние оказывали следующие факторы: увеличение глубины разработки пластов; снижение уровня пространственной концентрации горных работ; увеличение доли бесцеликовых способов охраны участковых подготовительных выработок; возрастание уровня механизации основных производственных процессов, связанных с очистными работами.

С первши тремя из указанных факторов связано возникновение таких негативных тенденций, как снижение нагрузки на лаву Я производительности труда горнорабочих, а также увеличение объемов Проходки и протяженности поддерживаемых подготовительных выработок. Так, на шахтах Донецкого бассейна, отрабатывающих пласты с углами падения до 35°, среднесуточная нагрузка на.комплексно-механизированный очистной забой за период с 1975 по 1985 г. снизилась на 32,а производительность рабочего по добыче на 29,8$. Увеличение протяженности горных выработок на 1000 т годовой добычи за указанный период составило 28,Ж.

Широкое внедрение механизированных комплексов позволило частично нейтрализовать отрицательное влияние рассмотрении факторов на объем добычи угля подземным способом и стабилизировать ее на уровне 413 - 422 млн.т.в год.

При переходе горных работ на более глубокие горизонты возрастают затраты, связанные со вскрытием и отработкой шахтных полей. Одним из реальных путей снижения удельных затрат и повышения эффективности угледобычи на больших глубинах является увеличение среднесуточной нагрузки на очистной забой на основе использования средств комплексной механизации очистных работ.

Из известных пространственно-планировочных решений условию максимальной реализации возможностей современных механизированных комплексов в наибольшей степени отвечают столбовые системы разработки. Вместе с тем на шахтах Донецкого бассейна, отрабатывающих пласты на глубоких горизонтах, наибольшее распространение получили сплошные и комбинированные системы разработки. Доля столбовых систем уменьшается с 63-7355 на глубинах менее 600 м до , 40$ на глубинах, превышающих 1000 м, ;

Анализ отечественного и зарубежного опыта отработки пластов показал, что снижение доли столбовых систем вызвано, в основном, следующими причинами. При переходе горных работ на глубокие горизонты при столбовых системах разработки более существенно, чем при сплошных и комбинированных системах, возрастают трудности поддержания участковых подготовительных выработок. На шахтах,отрабатывающих пласты на глубинах 800-1200 м, затраты на поддержание ярусных штреков при столбовых системах разработки в 1,5-2,5 раза превышают затраты на поддержание штреков при сплошных системах. Отсутствие надежных способов охраны и крепей, обеспечивающих устойчивость выработок за лавой, затрудняет реализацию одного из наиболее существенных достоинств столбовых систем разработки в условиях газовых шахт - прямоточной схемы проветривания выемочных участков. Возрастание трудностей поддержания выра-' боток приводит к увеличению промежутка времени между завершением очистных работ а лаве и подготовкой рядом расположенного столба, а следовательно к уменьшению уровня пространственной концентра-'ции работ. В частности, этим обстоятельством объясняется тот факт, что число уклонных панелей; в пределах которых отрабатывается всего одна лава, превышает 66%.

С увеличением глубины при столбовых системах разработки в большей степени, чем при сплошных,затрудняется регаение вопросов, связанных с предотвращением обрушений пород кровли в призабойном пространстве лав. В условиях глубоких горизонтов продолжительность простоев лав, связанных с ликвидацией последствий вывалов, при столбовых системах разработки на 30-45^ и более превышает продолжительность простоев при сплошных системах разработки.

Оценивая перспективы использования столбовых и сплошных систем разработки как пространственно-планировочной основы для создания технологических схем ведения очисэных работ в условиях глубоких шахт, необходимо учитывать следующие факты. С увеличением глубины залегания угольных пластов метановыделзние в горние выработки возрастает (Бржсанез A.M., Д.штриев A.M., Куликова H.H. и др.К При этом, в газовом балансе выемочных участков повышается газовтаелоние из выработанного пространства. Так, в

Донецком бассейне основным источником газа, поступающего в очистные и подготовительные выработки, на глубинах до 600 м является угольный пласт. При переходе горных работ на глубины 700-1000 м метановыделение из пласта снижается до 40-50?, а в раде случаев до 20% от общего'объема газоввделения. На глубоких горизонтах из-за низкой газопроницаемости пластов снижается эффективность их предварительной дегазации. Фактическая эффективность мероприятий по дегазации пластов известными способами на больших глубинах не превышает 15-30$. Требуемое же снижение газовыделения б горные выработки, при котором снимается ограничение по газовому фактору, составляет ке менее 60-7С%. В этих условиях решить проблему проветривания выемочных участков только путем проведения мероприятий по дегазации пласта не представляется возможным. При ведении работ на сверхкатегорийных шахтах с долей газовыделения из выработанного пространства, превышающей 40^, ограничения по условиям проветривания могут быть преодолены только при применении прямоточной схемы проветривания выемочного участка с подсвежением исходящей из лавы струи на выработанное пространство. В свою очередь, реализация данных схем практически осуществляется только при применении столбовых систем разработки.

Учитывая вышеизложенное, для достижения поставленной в работе цели решались следующие задачи:

1) исследование влияния глубины отработки пласта на проявления горного давления в призабойном пространстве лав, оборудованных механизированными крепями поддерживающего типа;

2) исследование влияния глубины на проявления горного давления в подготовительных выработках при бесцеликовой технологии отработки пласта;

3) установление особенностей управления горным давлением в очистных и подготовительных выработках при разработке одиночных и свит сближенных пластов на больших глубинах;

4) разработка эффективных способов управления горним давлением, позволяющих уменьшить интенсивность обрушений пород кровли в лавах, отрабатываемых на больших.глубинах, и расширить область применения серийно выпускаемых отечественной промышленностью

механизированных комплексов с крепями поддерживающего типа;

5) создание пространственно-планировочных решений на базе столбовых систем разработки по подготовке и отработке одиночных и сближенных пластов на больших глубинах, обеспечивающих устойчивое состояние подготовительных выработок за лавой и позволяющих увеличить уровень пространственной концентрации работ в панелях.

Во второй главе приведены результаты шахтных исследований влияния глубины разработки пласта в типовых горно-геологических и горно-технических условиях на состояние пород кровли в лавах, оборудованных механизированными крепями поддерживающего типа.

Выполненными исследованиями установлено, что при решении вопросов управления кровлей в лавах необходимо различать: средние участки лав, расположенные вне зсн елияния подготовительных выработок и неподвгашкх краевых частей угольного массива; концевые участки лав1, прилегающие к нетронутому массиву или целикам; концевые участки лав, прилегающие к выработанному пространству.

На средних участках лав процессы деформирования и разрушения пород кровли пластов, разрабатываемых на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента ^ < 0,3 ( ^» ^^ , где Ц - средневзвешенная плотность пород покрывающей толщи, Н - глубина ведения очистных работ, б" - предел прочности пород непосредственной кровли при одноосном сжатии), протекают практически одинаково. Разрушение пород непосредственной кровли начинается с образования трещин, ориентированных под углом 0-15° к линии забоя. С течением времени по этим трещинам происходит проскальзывание породных блоков с спусканием и перемещением их в сторону забоя, в результате чего в кровле возникают заколы. Наибольпее влияние на расстояние между трещинами оказывают условия взаимодействия пород основной и непосредственной кровель, мощность непосредственной кровли и физико-механические свойства слагающих ее пород. В стадии осадки.основной кровли расстояние между трещинами составляет 0,6-0,98, в стадии деформирования основной кровли - 0,9-2,7 ширины за-

хвата комбайна.

Обрушени.г пород кровли в приэабойном пространстве лав, отрабатываемых в условиях, характеризующихся значениями коэффициента j? < 0,3, в 90-955? от общего числа случаев связаны с осадками основной кровли, а их интенсивность определяется, главным образом, величиной шага обрушения основной кровли. Необходимость в проведении дополнительных мероприятий по предотвращению обрушений пород крорпи в призабойном пространстве лавы возникает непосредственно при осадках основной кровли и при отходе лавы от трещины разлома в основной кровле на расстояние 5Т , величина которого определяется из выражения

С-т. « , (i)

где: /у - ширина призабойного пространства лавы, mt - вынимаемая мощность пласта.

Основной причиной вывалов при осадке основной кровли является разрушение пород непосредственной кровли на незакрепленных ее участках, при отходе лавы на расстояние 5, от трещины разлома - повшенная нарушенность пород, лежащих над задней консолью крепи.

Суммарная продолжительность указанных периодов обычно не превышает 7-I0& от общей продолжительности работы лавы. Т.е., при у < 0,3 в течение основного по длительности периода работы лавы механизированные крепи поддерживающего типа удовлетворительно выполняют призабойные функции, обеспечивая надежное поддержание кровли.

При увеличении глубины ведения горных работ до некоторой предельной глубины, характеризующейся значениями коэффициента р большими 0,3-0,4, наблюдаются качественные изменения в процессе деформирования и разрушения непосредственной кровли пласта, основные из которых связаны с переходом пород непосредственной ' кровли в предельное состояние впереди забоя лавы. К моменту обнажения породы непосредственной кровли нарушены несколькими системами трещин, различно ориентированными относительно линии очистного ¡*абоя. При этом,.наиболее четко выражены две системы. Одна по своим признакам аналогична системе трещин, наблюдаемой

при ведении горных работ на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента 0,3. Особенностями второй системы являются непостоянство ориентации поверхностей отдельных трещин относительно напластования, определенная закономерность расположения по отношению к трещинам первой системы и незначительная их протяженность. Поверхности трещин неровные, рваные и не имеют явных признаков скольжения. Наибольшая интенсивность и выраженность трещин этой системы наблюдается в непосредственной близости, от трещин первой системы со стороны нетронутого массива. Углы наклона трещин к напластованию изменяются в пределах от 60 до 100°.

Нарушенность кровли трещинами второй системы в значительной степени определяется глубиной разработки и физико-механическими свойствами пород непосредственной кровли. С увеличением глубины ведения работ, а также при уменьшении предела прочности пород непосредственной кровли на одноосное сжатие степень нарушенности кровли трещинами данной системы увеличивается. При изменении коэффициента ^ от 0,4 до 0,8 расстояние между трещинами уменьшается более чем в три раза. Зафиксированные при проведении исследований расстояния между трещинами второй системы изменялись в диапазоне от 0,15 до 0,95 ширины захвата комбайна.

Вывалы пород в призабойном пространстве лав при ведении очистных работ на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента ^ » 0,4, происходят как в стадии деформирования основной кровли, так и в стадии ее осадки. Их происхождение свя- . зано с повышенной нарушенностью пород непосредственной кровли впереди забоя лавы и неудовлетворительным выполнением крепями поддерживающего типа призабойных функций на участке между передними стойками крепи и забоем. Неудовлетворительное выполнение крепью призабойных функций (Кузнецов С.Т.) объясняется тем, что в результате обрушений пород в призабойном пространстве лавы, выдавливания разрушенных пород в зазоры между секциями крепи и высыпания их в выработанное пространство, степень нарушенности кровли возрастает по мере удаления от забоя лавы. Как правило, на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента

^ > 0,6, над задней консолью перекрытия, происходит разворот перекрытия с опусканием передней его консоли. Этот разворот бо-.

лее, чек в 20-40£ случаев сопровождается потерев контакта между перекрытием и кровлей на участке, расположенной между передними стойками крепи и забоем лавы. Размер незакрепленного участка кровли в направлении подвигания лавы достигает 1,5-2,0 м. Нарушение устойчивости системы, состоящей из породных блоков, на данном участке приводит к резким опусканиям кровли, сопровождающимися динамическими нагрузками на передние консоли перекрытия, обрушениями пород в призабойное пространство и дополнительным разворотом перекрытий крепи с опусканием их передних консолей.

Увеличение вероятности разворота перекрытий секций крепи при переходе горных работ на более глубокие горизонты может быть объяснено изменением взаимного расположения равнодействующей сопротивления крепи и равнодействующей внешней активной нагрузки на крепь, что связано с перемещением последней к забою лавы. При ведении очистных работ на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента ^ > 0,6, точка приложения к перекрытию равнодействупцей внешней нагрузки расположена между забое! и точкой приложения равнодействующей гвдро стоек крепи. к!оыгнт сил, возникающий в результате несовпадения точек приложения равнодействующих приводит к развороту перекрытия с опусканием передней его консоли. Аналогичный механизм взаимодействия крепи с породами кровли имеет место при ведении очистных работ на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента ^ < 0,3, при отходе лавы на расстояние 5, (I) от трещины разлома в основной кровле.

Глубина разработки пласта оказывает определяющее влияние на интенсивность вывалов, происходящих на незакрепленном участке кровли в промежуток времени с момента ее обнажения до начала работ по передвижке крепи. Число вывалов, происходящих в этот период, на глубинах, характеризующихся значениями коэффициента |г у 0,6, достигает 34-37? от общего числа вывалов за Еыекоч-ный цикл. При этом наиболее резко увеличивается число выпалов,

происходящих: над корпусом комбайна при стбойке угля, предотвратить которые известными способами и средствами крепления практически невозможно. Доля обрушений пород кровли над работающим комбайном возрастает с 1-3? при ведении очистных работ в условиях, характеризующихся значениями коэффициента у < 0,4, до 16-18? при j? > 0,6. Шатпше исследования показали, что основной причиной увеличения числа вывалов в рассматриваемые периоды времени является возрастание иарупенности пород непосредственной кровли пласта впереди забоя лавы.

На концевых участках лав характер и интенсивность деформирования пород кровли зависит от места расположения данных участков относительно нетронутого массива и от способа охраны подготовительных выработок. На участках лав, примыкающих к подготовительным выработкам, породы непосредственной кровли пласта нарушены трещинами, ориентированными под углом 0-40° к линии очистного забоя. Эти трещины аналогичны трещинам первой и второй систем, наблюдаемым на средних участках лав и во многих случаях являются их продолжением.

При столбовых системах разработки в породах непосредственной кровли на концевых участках лав наблюдается также третья характерная система трещин, ориентированных под углом 70-90° к линии очистного забоя. При переходе горных пород на более глубокие горизонты частота трещин этой системы возрастает, прячем наиболее резкое увеличение степени нарушенности кровли трещинами наблюдается при изменении коэффициента 7 в диапазоне от 0,3-0,4 до 0,6. 1 .

Ка участках лав, прилегающкх к выработанному пространству, трещины первой, второй и третьей систем пересекаются впереди забоя лавы, что резко снижает устойчивость кровли и услсяняет решение вопросов по ее поддержанию. Более благоприятные условия управления кровлей создаются на участках лав, примыневщих я не— тронутому угольному массиву или целикам угля. Это объясняется тем, что на данных участках лавы непосредственная кровля пласта к моменту ее обнажения, а также на площадях» расподсасшпшх мег-ду консолями перекрытия крепя и линией забоя, нарушена только •трещинами третьей системы. Максимальная няруиенность кровли на-

блгадается на некотором удалении от забоя лавы, где пересекаются ярещины первой, второй и третьей систем. Расстояние от линии очистного забоя до данной области составляет 1,0-4,5 м.

. При сплошных системах разработки на участках лав, прилегающих к нетронутому массиву или к целикам, трещины третьей системы не возникают.

Существенное влияние глубина разработки пласта оказывает на предельную продолжительность простоя, при превышении которой наблюдается увеличение интенсивности вывалов в лавах при возобновлении в них очистных работ. С увеличением глубины предельная продолжительность простоя уменьшается, причем меньшей мощности пород непосредственной кровли соответствует меньшая предельная продолжительность простоя. При мощности пород непосредственной кровли 1,0 м и ведении очистных работ в условиях, характеризующихся значениями коэффициента у , равными 0,3 и 0,5, предель-. ная продолжительность простоя лавы составляет соответственно 23 и 4,5 часа. При мощности пород непосредственной кровли равной 2,0 м предельная продолжительность простоев для рассматриваемых значений коэффициента ^ составляет 37 и 7 часов.

Основные особенности.процесса деформирования пород кровли, представляющие практический интерес при решении вопросов,- связанных с предотвращением вывалов в лавах, отражены в предлагаемой классификации глубин разработки, в соответствии с которой ваделены: малые глубины, при которых интенсивность обрушений кровли в призабойном пространстве лав определяется главным образом осадками основной кровли; средние глубины, при которых интенсивность обрушений кровли в призабойном пространстве лав обусловлена в равной степени осадками основной кровли и нарушен-ностью пород непосредственной кровли впереди забоя лавы трещинами эксплуатационного происхождения; большие глубины, при которых основной причиной обрушения кровли в призабойном пространстве лав является их нарушенность впереди забоя лавы трещинами эксплуатационного происхождения.

При разработке пластов, непосредственная кровля которых представлена глинистыми, пес.чвно-глиниотьл.т win песчаными слан-

памп, мальм глубинам разработки соответствуют значения коэффициента ¡г < 0,4, средним глубинам - £ " 0,41-0,6, большим глубинам разработки соответствуют значения коэффициента р > 0,61.

В третьей главе произведена оценка целесообразности и перспектив использования известных способов предотвращения обрушений пород кровли в лавах, отрабатываемых на больших глубинах.

Исследования, связанные с управлением горным давлением в лавах, оборудованных механизированными крепями, ведутся, в основном, по следующим трем направлениям: I) поиск путей активного управления кровлей механизированными крепями; 2) разработка дополнительных мероприятий по предотвращению обрушений пород кровли в призабойном пространстве лав; 3) разработка мероприятий, снижающих интенсивность эксплуатационной трещинова-тости.в породах кровли пласта в зонах ведения; очистных работ.

Учитывая случайное по своему характеру появление вывалов при ведении очистних работ на больших глубинах .основное внимание необходимо уделять разработке профилактических способов управления кровлей в лавах. К их числу относятся рекомендуемые способы, сущность которых заключается в искусственном перераспределении напряжений в зонах опорного давления, возникающих впереди забоя лавн и в окрестностях подготовительных выработок, с целью создания таких условий деформирования пород непосредственной кровли, при которых их разрушение до обнажения очистными работами исключается или будет происходить с безопасной интенсивностью. Перераспределение напряжений производится путем ослабления краевой зоны пласта известными техническими средствами, например, рыхлением угля впереди забоя лавы (гидроразрыв, буровзрывные работы и др.), бурением по пласту шпуров или скважин, созданием в пласте узкой щели.

Рассмотрим схему, представленную на рис.1, где: I, 2 -эпюры распределения наибольших главных напряжений в зоне опорного давления впереди забоя лавы, соответственно после выемки полосы угля и после стабилизации процесса разрушения пород непосредственной кровли; 3 - эпюра распределения наибольших главных напряжений впереди забоя лавы при проведении мероприятий

по ослаблению краевой зоны пласта; А - щель; X - глубина зоны ослабления пласта; - мощность пород непосредственной кровли пласта; аб , йЬ' и с</ - зоны опасных напряжений, характеризуемые тем, что величины наибольших главных напряжений в этих зонах превышают предел прочности пород непосредственной кровли на одноосное сжатие. „

Ч.

Рис.1, Схема, поясняющая предложенный способ управления кровлей на средних участках лав, отрабатываемых на больших глубинах.

В соответствии с принятой при обосновании способа физической моделью процесса разрушения кровли трещиносбразовгние в породах . непосредственной кровли на.участке, расположенном в зоне опас-■фк напряжений, происходит под действием растягивающих и каса-• тельных напряжений,; под зоной отжатого угля породы кепосредст-

венной кровли дополнительно разрушаются путем скола или изгиба. На рис.1 трещины сдвига показаны наклонными криволинейными линиями, трещины отрыва - штриховыми линиями, трещины скола или изгиба - наклонньми прямолинейными линиями.

Ослабление краевой зоны пласта приводит к разгрузке пород непосредственной кровли на участках, примыкающих к лаве, и перемещению области опасных напряжений (область аЬ ) в глубину массива (область с(1 ). Следствием этого является увеличение бокового давления в области, где возможно разрушений пород непосредственной кровли, а следовательно, и возрастание общего сопротивления пород кровли разрушению.

Основндои параметрами рекомендуемого способа являются максимально допустимое значение податливости краевой зоны массива угля с учетом его ослабления и неснижаемый запас опережения зоны ослабленного угля впереди забоя лавы. Необходимость в ограничении величины податливости пласта при его ослаблении связана с тем, что при величинах податливости,больших предельных опусканий пород непосредственной кровли ,возмо:кно разрушение рород над зоной ослабленного угля от изгиба или скола. При этом трещины изгиба (скола) возникают над границей зоны ослабленного угля (рис.1,5 ). Образование трещин разлома приводит к развороту блока непосредственной кровли и снижению величины бокового давления в зоне опасных напряжений сс/ . В сэога очередь, изменение соотнопения величин главных напряжений б, и 6, в зоне се/ может привести к разрушения пород непосредственной кровли от растягивающих и касательно напряжений и распространению трещиноватости в глубь массива.

Задача по огтределени:? минимально необходимой глубины ослабления пласта решается, исходя из следующих положений. Степень участия отрыва и сдвига в процессе разрушения пород кровли впереди забоя лавы, находящихся в услопиях неравномерного всестороннего сжатия, записи? от соотношения главпкх напряжений на рассматриваем!« участках массива и условий взаимодействия непосредственной кропли с пластсм и основной кровлой. -При относительно'небольшом боковом 'давлених к нсзначителкшэс волкчянах сил

трения на контактах у верхней и нижней границ непосредственной кровли, что имеет место вблизи обнажения, определяющую роль в процессе разрушения кровли играет отрыв по площадкам, перпендикулярным направлению минимального главного напряжения . С увеличением бокового давления ¡«^применительно к реальной схеме, с увеличением расстояния от рассматриваемой точки до линии забоя вероятность появления трещин отрыва уменьшается, а трещин сдвига возрастает, что связано с изменением соотношения количе-стса сдвиговых площадок и площадок, fio которым возможен отрыв ' (А.Н.Ставрогин). Т.е. глубина распространения области разрушенных пород кровли впереди забоя лавы определяется глубиной распространения в массиве трещин сдвига.

Условие предельного напряженного состояния пород неподсред-ственной кровли впереди забоя лавы при сдвиге может быть записано в виде: i i

Г

где: :-■ б((Па/- наибольиее значение максимальных главных напряжений в зоне опорного давления при ослаблении пласта; j) , ^ - со-втветственно угол внутреннего трения и плотность пород непосредственной кровли; б,(*) - закон изменения максимальных главных напряжений над зсной ослабленного угля; / , / - коэффициенты трения по контактам:непосредственной кровли с пластом и оснсвно! кровлей; С* , Ст сцепление пород непосредственной кровли с пластом и основной кровлей; F - сила, действующая на непосред-. ственную кровлю со стороны пород, находящихся над крепью; X -расстояние до линии очистного забоя, на котором удовлетворяется условие предельного состояния пород непосредственной кровли.

Определение минимально необходимого, запаса опережения зоны ослабленного угля впереди забоя лапы связано в дальнейшем с решением равенства (2 ) относительно X .

Задача по определений размеров области продольного разнозе сйя .в боках штреков, -пройденных с верхней подрызкой решается в два этяпа: на перзом.этапе определяется область неупругкх дефсг маций в пласте. угля, на;, втором - "сцелизается возможность возник

новения зон неупругих деформаций в породах кровли на удалении от штрека, превышающем глубину распространения зоны неупругих деформаций в пласте. После прекращения процесса образования зоны неупругих деформаций на границе раздела 1/ областей допредельного и предельного состояний имеем:-

где н„ , Ц, - радиальные безразмерные смещения а областях предельного и допредельного состояний; ЛГ»1(Нру ('- ^ Д ) ;

' предел прочности угля при одноосном сжатии; л, - угол внутреннего трения угля.

К моменту завершения процесса образования зоны неупругих деформаций в пласте максимальные напряжения перемещаются к границе этой зоны. При величинах напряжений, превышающих прочность ' пород непосредственной кровли, происходит разрушение кровли на расстоянии от штрека, большем г* . Процесс образования зоны неупругих деформаций в непосредственной кровле развивается от границы зоны предельного состояния в угольном пласте в глубь массива. После прекращения процесса образования зоны неупругих деформаций в непосредственной кровле на границе раздела зон допредельного и предельного состояний имеем:

„ „ ^цг,.х-л.,. «с

где и„ , ил - радиальные безразмерные смещения в областях предельного и допредельного состояний; К"; р. - угол внутреннего трения пород непосредственной кровли; (£, - предел прочности пород непосредственной кровли при одноосном сжатии. Проведенные аналитические исследования показали, что для определения глубины распространения зоны неупругих деформаций в пласте ^ может быть использовано решение БаклашоваИ.В. и Картозии Б. А., полученное для пород, деформирование которых описывается диаграммой хрупкого массива.

Эффективным региональным профилактическим способом предотвращения обрушений пород кровли в лавах при отработке свит сближенных пластов на больших глубинах является опережающая надработ-ка. Характер и степень влияния опережающей надработки на состояние кровли в лавах надрабатываемых пластов определяется в основном типом кровли надрабатываемого пласта и расположением выемоч-

ных участкбв относительно краевых зон угольного массива и целиков, оставленных в выработанном пространстве надрабатыващего пласта. В период отработки лав надрабатываемого пласта в этих зонах площадь вывалов уменьшаемся в 2-3 раза и более, а средняя •их высота в 1,2-2,0 раза. Сокращение длительности простоев лав,' связанных,с ликвидацией последствий вывалов, приводит к увеличению их производительности на 10-40$. .

: Наряду с .общим положительным воздействием опережающей над-работки на состояние кровли в лавах надрабатываемых пластов, в периоды прохождения лавами разгруженных зон .наблюдается возрастание вероятности-зависаний на больших площадях и динамических осадок основной кровли.

В четвертой главе приведены результаты исследований влияния ослабления пласта, впереди очистного забоя и в окрестностях подготовительных выработок, на состояние пород непосредственной кровлй'/в призабойном пространстве лав.

Ослабление пласта производилось путем бурения по нему скважин, рыхлением угля буровзрывными работами или созданием в нижней пачке„пласта врубовой дели. Глубина ослабления пласта составляла 1,0-15,0 м.

- Шахтные наблюдения на концевых участках лав, прилегающих к подготовительным выработкам, показали, что в зависимости от времени выполнения мероприятий по перераспределению напряжений следует различать три периода: период нахождения выработки вне зоны влияния очистных работ до стабилизации процесса образования.зоны неупругих деформацийв ее окрестности; период нахождения выработки вне зоны влияния очистных работ после образования в ее окрестности зоны неупругих деформаций; период нахождения выработки в зоне влияния очистных работ. Максимальный эффект достигается при проведении мероприятий по перераспределению напряжений в начале первого из указанных периодов. При этом варианте организации работ улучшение состояния кровли наблюдалось на всех экспериментальных участках. При этом, при увеличении глубины ослабления пласта до некоторой предельной величины образование трещин в окрестностях Ярусных штреков ' до обнажения кровли очистньми работами и связанные с этим вы- .

валы практически полностью исключались. Предельная глубина ослабления пласта зависит в основном от вынимаемой мощности пласта .. ( т, ), глубины разработки, физико-механических характеристик пород кровли и скорости подвигания лавы. Для условий отработки пластов Л," , Л* • К, и К, величина этого параметра составляв

ет (1,1-8,0) т. .

С увеличением промежутка времени между проходкой, ярусных ' штреков и выполнением мероприятий по перераспределению'напря-. жений эффективность способа снижается. При ослаблении пласта в период нахоящення штреков вне зоны влияния.очистных работ после стабилизации процесса образования зоны неупругих деформаций в окрестности штреков возможно получение, как положительного, • _ так и отрицательного эффекта. Отрицательный эффект зафиксирован на 30-40л от общего числа экспериментальных участков при ослаблении пласта на глубину до 1,3 т, . При глубине ослабления более (2-3) т, состояние кровли на участке лавы длиной (1,0-1,3) т,, непосредственно, прилегающем к штреку, остаётся,..' . как правило, без изменения. На более V удаленных участках лавы наблюдается резкое улучшение состояния кровл». Основные пока- ' затели интенсивности обрушений кровли'на этих участках снижа-* ются в 1,5-3,5 раза и более. ■ - ; ;•.,

• Наименьшая эффгктивность рассматриваемого способа управления кровлей достигается при ослаблении пласта в период нахождения штреков в зоне влияния очистной выемки. При.такой организации работ состояние непосредственной кровли на участках лав / длиной (0,8-2,3) /п, , непосредственно прилегающих к штрекам, в большинстве случаев не улучшалось.

.'Проведенные шахтные исследования позволили выявить зависимость между глубиной распространения в породах непосредственной кровли з.боках выработок трещин третьего типа и глубиной ослабления пласта, при которой достигается снижение интенсивности вывалов в лавах. В частности, установлено, что,независимо от организации работ по перераспределению напряжений, глубина ослабления пласта, при которой'достигается снижение интенсивности вывалон на концевом участке лавы, меньше глубины распространения ¿ породах непосредственной- кровли в окрест-

ности выработки, испытавшей влияние лавы, трещин третьего типа. Данный факт имеет практическое значение, так как позволяет с по мощью простых визуальных наблюдений за состоянием кровли на кон цевых участках лав, а также в печах, проченных в боках подгото вительных выработок, определить необходимую глубину ослабления пласта при реализации предложенного способа управления кровлей.

На средних участках лав исследования проведены для'двух ва риантов организации работ по ослаблению пласта впереди забоя ла вы: I) ослабление пласта производилось периодически по мере прохождения лавой расстояний.равных ширине ослабленной зоны; 2) увеличение зоны ослабленного пласта производилось после выемки каждой ленты угля.

Шахтные наблюдения показали, что для экспериментальных уча стков с величиной податливости пласта, превышающей предельные опускания пород непосредственной кровли, большая эффективность способа достигается при реализации первого из указанных вариантов организации работ. На экспериментальных участках, где был принят этот вариант, суммарная площадь вывалов и их объемы на единицу, площади кровли в 1,4-^,1 раза меньше соответствующих показателей, установленных для участков, на которых ослабление пласта производилось после выемки каждой полосы угля. При величинах податливости пласта, меньших предельных опусканий пород непосредственной кровли, влияния организации работ на интенсивность вывалов в призабойном пространстве лав не установлено.

Перераспределение напряжений на средних участках лав, расположенных вне зон влияния подготовительных выработок, позволяет снизить основные показатели интенсивности вывалов в 2-4 раза и более. • ■

В пятой главе приведены результаты исследований влияния глубины разработки пласта на проявления горного давления в подготовительных выработках.

В качестве исходных данных при анализе использованы резуль таты наблюдений, проведенные автором на шахтах восточного района Донецкого бассейна, а также результаты аналогичных исследований (Важин Н.П., Зборщик М.П., Литвинский Г.Г., Каш/ер В.,

Ольденготт М. и др.), опубликованные в горно-технической литераТуре. Всего было проанализировано более 270 случаев поддержания подготовительных выработок, отличающихся способами их охраны И глубиной расположения от поверхности.

Шахтные наблюдения проводились в основном с использованием общепринятых методик, разработанных институтами ВНШИ и ИГД им. А.А.Скочинского. Кроме того, для наблюдений использовались подготовительные выработки надрабатываемых пластов, расположенные под целиками и краевыми частями угольного массива по вышерасположенным пластам. Это позволяло получать сопоставимые данные на участках подготовительных выработок, отличающихся только уров- • нем напряжений в массиве, а такие производить оценку проявлений горного давления на глубинах в два раза и более превышающих Глубину отработки надрабатываемых пластов.

Проведенные исследования показали, что увеличение глубины приводит как к качественным, так и к количественным изменения].! в процессе деформирования подготовительных выработок. К количественным относятся изменения, связанные с увеличением интенсивности стечений пород.на контуре сечения выработок, к качественным - перераспределение роли факторов, определяющих устойчивость подготовительных: выработок.

Надежность выполнения подготовительной выработкой своих Функций определяется, главным образом, интенсивностью опусканий пород кровли и интенсивностью пучения пород почвы. По мере, перехода на более глубокие.горизонты .роль этих факторов, с точки зрения их влияния на устойчивость выработок, изменяется.На относительно небольших глубинах, характеризующихся значениями коэффициента < 0,4 ( у'• ., где б^ - предел

прочности пород почвы при одноосном сжатии), основным видом деформаций, определяющих устойчивость выработок, является опускание пород кровли. Доля Вйличинь! опускания пород кровли составляет 60-85/) к более от величины сближения пород кровли; й почвы.'Нарушение -нормального'режича ;эксплуатации'выработок происходит в основном в результате -деформаций' верхняков и ножек. . . крепи, а также ..разломов -'и- обрутениЯ. пород -кровли в'пределах свс-*а • естественного равкояссия. Характером проявления Горного , .

давления определяются и соответствующие требования к крепям и способам охраны выработок, основным назначением которых на малых глубинах является предотвращение опасных опусканий и обрушений пород кровли. На глубинах, характеризующихся значениями коэффициента у <. 0,3-0,4,практически безремонтное поддержание выработок достигается при охране их целиками угля шириной 10-15 м.

С увеличением глубины разработки все большее влияние на устойчивость выработок оказывает пучение пород почвы. При одинаковых пределах прочности пород кровли и почвы на одноосное сжатие и мощности пучащего слоя, составляющей 0,3-0,5 ширины выработки,примерное равенство величин пучения пород почвы и опусканий пород кровли зафиксировано при значениях коэффициента у' , равных: 0,35-0,45 - для выработок, пройденных по простиранию пласта и охраняемых по схемам "массив-массив" или "целик-массив"; 0,5-0,6 - для выработок, пройденных вприсечку к выработанному пространству; 0,6-0,7 - для повторно используемых выработок: 0,5-0,6 - для выработок, расположенных по падению пласта.

. ■ Максимальные значения коэффициентов к„» ( -

величина пучения пород почвы, £„ - величина опускания кровли) установлены для выработок, пройденных в нетронутом массиве или охраняемых целиками угля. Доля пучения в этих выработках достигает 0,6-0,8 и более величины сближения пород кровли и почвы. При этом значения коэффициента К, , установленные для подготовительных выработок, пройденных по простиранию пласта, ка 15-30? превышают соответствующие величины К, , установленные для выработок, расположенных по падению пласта. .

На рис.2 приведена номограмма, позволяющая производить оценку значений К, для подготовительных выработок, закрепленных металлической арочной податливой крэпью в соответствии с "Унифицированными типовыми сечениями горных выработок". Отклонения значений К„ , спределзннкх по номограм?.:е, от фактических значений К„ , установленных при проведении контрольных замеров, не превышает 3055. Основными характеристиками процесса

пучения пород почвы в подготовительных выработках, влияющими на выбор способов охраны и видов крени, являются: величины и скорости пучения пород в периоды ее интенсивного и установившегося деформирования; продолжительность периода интенсивного деформирования пород почвы; неравномерность процесса пучения пород почвы по ширине пролета выработки, характеризуемая соотношением, максимальных и минимальных величин пучения, зафиксированных в сечении, перпендикулярном оси выработки. При увеличении глубины расположения выработки от поверхности все перечисленные характеристики процесса пучения возрастают. При этом наиболее, "чувствительными" к изменению глубины являются величины и скорости пучения пород почвы. При увеличении глубины с 270-350 м . до 700-G50 м средняя суточная скорость пучения в первый месяц после проведения выработки возрастает в 2,5-4,0 раза в выработках, пройденных по простиранию пласта в нетронутом массиве, и в 2,0-3,0 раза в выработках.охраняемых целиками угля и пройденных по падению пласта.

Доля величины пучения пород почвы в период ее интенсивного деформирования возрастает с 30-40% на глубине 270-350 м до 50--бЭя на глубине 700-850 м от величины пучения пород почвы за . полтора года существования выработки. Продолжительность же данного периода с увеличением глубины изменяется несущественно. Для крайних значений указанного диапазона изменения глубины расположения выработок (270 и 850 м) продолжительность интенсивного деформирования пород почвы отличается не более, чем на-15-30 суток для выработок, пройденных по простиранию пласта, и на 30-45 суток для выработок, пройденных по падению,пласта.

Известные в настоящее время способы повышения устойчивости участковых подготовительных'выработок могут быть объединены в следующие группы: I) способы, включающие оставление вблизи выработок целиков угля или возведение искусственных сооружений (тумб из железобетонных блоков, литых полос, костров и др.) для предотвращения опусканий пород кровли при выемке ■ пласта; 2) способы, основанные на разгрузке массива пород в окрестности охраняемых выработок; 3) способы,, включающие упрочнение массива' вмедагощих пород. '-•' /.'-.'; ■ Л' ■' '

• Рис.2. Номограмма для определения значений К„ для выработок, пройденных по простирания пласта: К„ - при способах охраны по схеме "массив-массив" или "целик-массив"; Ки - для присечных выработок; К„ - для повторно используемых выработок.

Проведенные исследования показали, что с увеличением глу6> ны эффективность способов повышения устойчивости выработок сни* жается. Так, если на относительно небольших глубинах ( р 0,3-0,4) способы первой группы позволяют обеспечить практически безремонтное поддержание выработок, то на глубинах, характерно.1 ющихся значениями коэффициента ^ > 0,6, их использование приводит к уменьшения конвергенции пород кровли и почвы выработок всего на 20-40$.

Отрицательное влияние глубины на эффективность мероприятий по локальной разгрузке массива в окрестности подготовительных выработок проявляется прежде всего в уменьшении продолжительности положительного воздействия разгрузки на интенсивность пучения пород почвы выработок, а также в возрастании дополнительных опусканий пород кровли, связанных с проведением мероприятий по разгрузке. На глубинах, характеризующихся значениями коэффициента р' > 0,5, продолжительность положительного воздействия разгрузки массива путем взрывания в пласте или породах почвы каму-.флетных зарядов,как правило,не превышает 7-0 мес. При разгрузке

массива скважинами диаметром 300 »дм продолжительность данного периода возрастает до 10-14 мес. Практически неограниченной продолжительность положительного воздействия разгрузки является лишь при выемке в боках выработок разгрузочных берм или при проведении выработок широким ходом. Однако при реализации данных способов более существенно, чем при других способах локальной разгрузки, возрастают дополнительные опускания пород кровли выработок, величины которых на больших глубинах соизмеримы с предельной вертикальной податливостью серийно выпускаемых крепей.

Выполненные исследования позволяют сделать вывод о том, что в настоящее время имеются способы и крепи, позволяющие обеспечить практически безремонтное поддержание выработок вне зон влияния очистных работ на глубинах до 1400-1500 м. Вместе с тем, при бесцеликовсй технологии отработки пластов как в отечественной, так и в зарубежной практике отсутствуют надежные технические средства, обеспечивающие устойчивое состояние повторно используемых выработок в зонах влияния первой и второй лав. Следует отметить, что.величины смещений, в периоды нахождения выработки в указанных зонах достигают 70-75% и более от суммарных ' смещений пород в выработке за весь срок ее службы.

Изложенное вцше относится главным образом к случаям отработки одиночных пластов,а также тех пластов свит, которые отрабатываются первыми. Решение проблемы обеспечения устойчивого состояния подготовительных выработок надрабатываемых пластов - в рациональном планировании горных работ в пластах. Объективными предпосылками для этого являются: возникновение в надрабатывае-мой толще вблизи краевых частей угольного массива и целиков по вышерасположенному пласту областей, уровень напряжений в которых в 2-5 раз ниже уровня напряжений естественного для данной глубины; сохранение эффекта разгрузки вблизи краевых частей угольного массива в течение 5-15 лет и более, что превышает реальные сроки службы участковых подготовительных выработок; не- . значительная глубина распространения в надрабатываемом.массиве пород, перешедших в предельное состояние и существенно изменив-. ших свои физико-механические свойстве.

В шестой и седьмой главах приведены рекомендуемые техноло-

гические схемы предотвращения обрушений пород кровли в приэабэ-йном пространстве лав и системы разработки одиночных и свит пологих сближенных пластов на больших глубинах. Для конкретизации областей рационального использования предложенных технических решений выделено четыре класса вмещающих пород, отличающихся составом и сочетанием свойств кровли и почвы угольного пласта.

I класс. Непосредственная кровля пласта представлена породами, переход в предельное состояние к разрушение которых происходит впереди забоя лавы до обнажения их очистными работами. Породы почвы пласта пучащие.

П класс. Непосредственная кровля пласта представлена породами, переход в предельное состояние и разрушение которых происходит впереди забоя лавы до обнажения их очистными работами. Породы почвы не пучащие.

Ш класс. Непосредственно над пластом залегают труднообру-щаеиые породы или породы, склонные к плавному опусканию в выработанном пространстве. Породы почвы пучащие.

' 1У класс. Непосредственно над пластом залегают труднообру-иаемые породы иди породы, склонные к плавному опусканию в выра-ботаннои пространстве/Породы почвы не пучащие.

.При разработке пластов на больших глубинах породы кровли в 1-ы н Пни классах соответствуют порода 1-го и 2-го типов, а породы кровли Ш и 1У классов - породам 3-го и 4-го типам по кл.быв.ВУга. • '

Областью использования рекомендуемых технологических схем предотвращения обрушений пород кровли в лавах, основанных на > перераспределении напряжений в зонах опорного давления, являются пласты с вмещающими породами 1-го и П-го классов. В этих схемах различаются средние участки лав, расположенные вне зон влияния подготовительных выработок, и концевые участки лав, находящиеся в зонах влияния, подготовительных выработок.

Перераспределение напряжений на средних участках действующих лав предусматривается с использованием одного из следующих вариантой: ослабление пласта впереди забоя лавы производится периодически по мере прохождения лавой расстояний, равных разности между максимальной глубиной ослабления пласта и величиной

неснижаемого опережения ослабленной зоны; увеличение ослабленной зоны производится после выемки каждой ленты угля на глубину, равную сирине захвата комбайна. Величина неснижаемого опережения ослабленной зоны может быть оценена по данным, приведении! в таблице.

Принимая во внимание сложность регулирования в реальных условиях ведения горных работ величины податливости пласта, ос-норным следует считать вариант организации работ, предусматривающий периодическое ослабление пласта. Использование данного варианта исключает необходимость определения предельных опусканий пород кровли, что-в своя очередь упрощает его реализация.

Таблица

Мощность пород непосред-

ственной кровли, м

менее 1,0 1,1-2,0 2,1-3,3 более 3,1

[Величина нёсшяаемого~спере'ксш1ч~ослаблённо1Р зон!.- ( I, ^ впереди забоя лави п долях от ; четности пласта

При_скорости_подвигадия_лачиА_м/сут_ При про-

[долтите-

более 3,1

до 1,3

льности простоя ■ лавы бо-ч лее 12 ^

1,5

1.8 ■

2,4

2,7

При разработке мероприятий, связанных с использованием предложенного способа управления кровлей для предотвращения сбруве-ний пород в лавах при возобновлении в них очистных работ после простоев, следует различать случайные и плановые простои. Случайный простои связаны с возникновением аварийных ситуаций и, следовательно.являются практически непрогнозируекнми. Плановые простои регламентируются § 76 Правил технической эксплуатации угольных и сла:-:цевих пахт.

При возникновении ситуаций, приводящих к случайным простоям лавы, перераспределение напряжений производится через минимально воэмотаь'э прсмэтутки времени поме прекращения в ней очи-

стных работ. При этом, для случаев, когда мероприятия по перераспределению напряжений впереди забоя лавы ранее не проводились, глубина ослабления пласта I, определяется из выражения С,* /),*£„, где (¡, - глубина распространения в породах кровли впереди очистного забоя трещин эксплуатационного происхождения. В случаях, когда отработка пласта до прекращения очистных работ в лазе велась с проведением мероприятий по перераспределению непряжений в зоне опорного давления,

При запланированных простоях лав мероприятия по перераспределению напряжений начинаются при подходе лавы к месту ее остановки на расстояние о.»

При выполнении мероприятий по перераспределению напряжений в окрестности ярусных штреков во время их проходки нижние пределы значений глубины ослабления пласта определяются по номограммам, представленным на рис.3. На номограммах по оси АБ отложен! величины коэффициента р , по оси С3> - глубина ослабления пласта в боках подготовительных выработок X, и .

При перераспределении напряжений в период отработки выемочных столбов минимальная глубина ослабления пласта ( X, , Кг ) увеличивается на (1,0-1,5)/п

Результаты проведенных исследований показали, что использование рекомендуемых способов предотвращения обрушений пород кровли в лавах экономически целесообразно: в действующих лавах при значениях коэффициента у > 0,5; в лавах, используемых в качестве резервных или резервно-действующих, при продолжительности простоев более 12 часов и условиях ведения очистных работ, . характеризующихся значениями коэффициента р у 0,4; в лавах над-рабатываемых пластов в периоды прохождения ж под краевыми частями угольного массива и целиками, расположенными в выработанном пространстве надрабатывающих пластов.

Сущность рекомендуемых систем разработки одиночных пластов на больших глубинах заключается в том, что при их использовании участковые подготовительные выработки проходят на определенном расстоянии I от границ выемочных столбов за пределами площадей, занимаемых-подготавливаемыми столбами. Величина этого ра-■ сстояния определяется из условия исключения вредного влияния

, очистных работ на процесс деформирования массива пород в окрестностях повторно используемых участковых подготовительных выработок в течение всего срока их службы. Дня связи лавы с подго-товительнши выработками в период ведения очистных работ проходят нарезные выработки, имеющие непродолжительный (до 2-3 мес) срок службы.

а

тщнхп пласта,м

ножякп нтсредаккнЫ крфя. я

почность пласта, м

скорость пЛЫакм лоЫ, щжиость тттдст1епмя кп(/т, н

т м

скорость пзд!игаии> ла1ы,%п

Рис.3. Номограммы для определения глубины ослабления пласта в боках подготовительных выработок со • стороны падения ( X, ) и восстания ( Хг-).

Отработка ярусов при использовании.рекомендуемых систем

.разработки может производиться как в нисходящем, так и в восходящем порядке. Максимальный эффект достигается при восходящем порядке отработки ярусов, при котором обеспечивается практически безремонтное поддержание вспомогательных нарезных выработок и возможность реализации прямоточных схем проветривания с под-свежением исходящей из выемочного участка струи воздуха при любых углах падения пласта. В качестве примера на рис.4 приведена технологическая схема с независимой отработкой столбов при панельном способе подготовки шахтного поля. При подготовке очередного выемочного столба СШ ярусный штрек I проходится за пределами площади, занимаемой данным столбом, на удалении от/его границы, расположенной со стороны восстания пласта.При прямоточной схеме проветривания лавы № I с подсвежением исходящей струи без проведения фланговой вентиляционной выработки проходка ярусного штрека I и разрезной печи 6 завершается до начала очистных работ в лаве № I.

. В период отработки выемочного столба СВЕЯ за лавой № I открепляется ходок 5 и проходятся печи 4, обеспечивающие связь лавы с вентиляционным штреком 2. В нижней части столба впри-сечку к выработанному пространству проходится ходок 7 с несни-жаемым опережением забоя лавы на величину

' (з)

где: 5 - расстояние между забоем ходка 7 и лавой; Л - ширина зоны опорного давления,возникающей впереди забоя лавы на уровне нижней границы выемочного столба; с/, - расстояние между печами; а, - ширина печи; V - угон межд^ осью печи и линией очистного забоя.

Выполнение условия (3) исключает необходимость проведения ремонтных работ на участке откаточного штрека 3-й в печах 4 , расположенных в зоне'опорного давления, возникающей впереди лавы 1? I.

При отработке пластов с вмещающими породами 1-го и 11-го классов в период проходки ярусных штреков и. печей .производится перераспределение напряжений в их окрестностях в соответствии .с изложенными ранее рекомендациями. При вмещающих породах Ш-го.

Ш и 1У классов.

Использование рекомендуемых систем разработки позволяет практически полностью исключить обрушения пород кровли на участке лавы, прилегающем к массиву угля, и в несколько раз уменьшить интенсивность вывалов на участке лавы, прилегающем к выработанному пространству. По сравнению с технологическими схемами, традиционно используемыми при бесцеликовой отработке пластов, рекомендуемые схемы позволяют уменьшить суммарное.сближение пород кровли и почвы откаточного и вентиляционного штреков за весь срок их службы в 1,0-2,0 раза и более. При этом, опз'скания пород кровли в штреках уменьшаются в 3-3,4 раза по сравнению со схемами, в которых предусматривается повторное использование штреков, и в 2,0-3,7 раза по сравнению сс схемами, предусматривающими погашение па лавой откаточного штрека и проведение вентиляционного штрека пприсечку к выработанному пространству.

Достоинством рекскбнцуемнх систем'разработки 'ярляптся такие то, что при отсутствии фланговых выработок, восстановление-

откаточного штрека за лавой для повторного использования может быть проведено в период отработки данной лавы. То есть, в каждом крыле панели одновременно могут отрабатываться одна лава и подготавливаться один выемочный столб. Етагодаря этому, пространственная концентрация работ в панели увеличивается в 1,2-2,0 раза.

Общим принципом, лежащим в основе конструирования рекомендуемых систем разработки свит сближенных пластов, являлось максимальное использование объективных закономерностей формирования в горном массиве областей с повышенными и пониженными напряжениями с целью создания в пределах выемочных участков над-рабатываемых пластов условий, аналогичных условиям ведения горных работ на малых глубинах.

Результаты шахтных и лабораторных исследований свидетельствуют о том, что для получения максимального эффекта очистные работы в надрабатываемом пласте необходимо вести на минимально допустимом расстоянии от краевых частей угольного массива по вы-керасполсженному пласту. При отработке надрабатываемых пластов с вмещающими породами 1-го и П-го классов это расстояние определяется из условия исключения отрицательного влияния краевой части, являющейся местом концентрации напряжений, на состояние пород кровли в лав'ах надрабаткваемого пласта, при вмещающих породах Ш-го и 1У-го классов - из условия исключения влияния краевой части на устойчивость участковых подготовительных выработок,

В рекомендуемых системах разработки сближенных пластов с обратным порядком выемки столбов отработка первого пласта свиты производится с использованием рассмотренных вьпе схем, предназначенных для одиночных пластов. Подготовительные выработки этого пласта, поддерживаемые вне зон елияния очистных работ, выполняют функции групповых выработок, причем при отработке ярз'сов в нисходящем порядке в качестве групповой выработки используется откаточный штрек, а при отработке ярусов в восходящем порядке -вентиляционный штрек.

Трудности реализации на больших глубинах систем разработки с обратным порядком сыемки столбов связаны с выполнением требования более полного извлечения запасов на участках, прилегающих

к уклонам и ходкам, и обеспечением устойчивости этих выработок. Эти Трудности преодолеваются при использовании комбинированной системы разработки. При данной системе уклон и ходки проходятся по нижерасположенному пласту. Выемочные участки надрабатывающе-го пласта, отрабатываются в направлении от уклона к границам панели, а выемочные участки надрабатываемого пласта в противоположном направлении - от границ панели к уклону. Отработка правого и левого крыльев I -го яруса надрабатывающего пласта начинается одновременно от рядом расположенных разрезных печей, пройденных над уклоном. Ярусный штреки проходятся с отставанием от забоев лав по надрабатывающему пласту. Расстояние от штреков до проекций краевых частей угольного массива по верх, нему пласту определяется из выражения .

а> тах (1,а) ,

где: [„, а. - предельные расстояния от'штрека до проекций краевой части угольного массива, при превышении которых, исключается отрицательное влияние краевой части на состояние пород непосредственной кровли в лавах надрабатываемого пласта и устойчивость штрека.

Дня связи лав с ярусными штреками в период ведения очистных работ проходятся промежуточные квершлаги, расстояние между которыми оптимизируется. Принятый порядок отработки выемочных участков обеспечивает полную выемку надрабатываемого пласта и разгрузку области массива, в"которой располагаются уклоны и ходки, без использования специальных разгрузочных лав. При этом исключается отрицательное влияние лав на состояние, уклонов и ходков в процессе их надработки. :

ЗАКЛЮЧЕНИИ!

. В диссертации дано теоретическое обобщение и новое решение крупной народнохозяйственной проблемы повышения•интенсивности подземной угледобычи на больших глубинах при бесцелико- . вой технологии отработки пластгов с использованием .выпускаемых отечественной промышленностью очистных механизированных комплексов и крепей подготовительных выработок. Широкое внедрение разработанных способов управления горньм давлением и простран--

ственно-планировочных решений по подготовке и отработке тонких и средней мощности пологих угольных пластов позволяет создать предпосылки для преодоления наблюдаемых в последние 10-15 лет негативных тенденций изменения основных технико-экономических показателей работы шахт и выполнения стоящих перед отраслью задач.:

Основные научные и практические результаты работы заключайся в следующем:

I.. Показано, что основными факторами, определяющими состояние и перспективы работы отрасли,являются уменьшение среднесуточной нагрузки на комплексно-механизированный очистной забой, снижение уровня пространственной концентрации горных работ И сокращение числа лав, отрабатываемых с использованием столбовой систем:: разработки, при переходе горных работ на глубокие горизонты.

2. Установлено, что одними из главных причин снижения уровня пространственной концентрации горных работ и уменьшения среднесуточной нагрузки на ксуллексно-механизированный очистной забой в течение последних 15-20 лет являются: высокие темпы увеличения глубины горных работ и связанное с этим ухудшение горно-геологических условий отработки пластов; широкое внедрение бесцеликовоЯ технологии выемки пластов, доля которой в; период с 1970 по 1987гвозрасла с 40,2 до 69,65?; отсутс-. твие комплексного сбалансированного подхода к совершенствованию технологии подземной угледобычи, решению конструкторских задач по повышению производительности средств выемки не предшествовало адекватное и своевременное совершенствование систем разработки и способов управления горным давлением применительно' к изменяющимся;с глубиной условиям ведения горных работ.

3. Установлено, что использование на больших глубинах традиционных схем бесцеликовой подготовки и отработки пластов, хорошо зарекомендовавших себя в условиях малых глубин разработки, приводит: к увеличению невосполнимых потерь добши, связанных с ликвидацией последствий обрушений пород 'кровли' в прйзабойном пространстве, лав, доля которых достигает 40-60^ и

более от общих потерь добычи при простоях; к снижении в 1,5-2,0 раза концентрации работ в панелях; к возрастания в 1,3-2,0 раза объемов подготовительных работ.

4. Доказано, что в условиях глубоких шахт основными причинами, нз позволяющими реализовать возможности современных механизированных комплексов при столбовых системах разработки без оставления целиков угля между столбами, являются высокая интенсивность обрушений пород кровли в лавах и отсутствие надежных способов и средств, обеспечивающих устойчивое состояние выработок за лавой при залегании в почве пласта пучащих пород. По этим причинам доля столбовых систем разработки на шахтах Донбасса снижается с 70-75* на глубинах менее 400 м до 40-43? на глубинах, превышающих ООО м, а среднесуточная нагрузка на комплексно-механизированный очистной забой на газовых шахтах в 2,5-5 раз меньше производительности средств вые-ж и.

5. Увеличение интенсивности вывалов в лэезх, оборудованных механизированными комплексами поддерживающего типа, при переходе горных работ на более глубокие горизонты связано с возрастанием степени нарушенное™ пород непосредственной кров- ■' ли впереди забоя лавы трещинами эксплуатационного происхождения и разворотом перекрытия секций крепи с опусканием их передних консолей, обусловленным низкой плотностью разрушенных пород, лежащих над задней консолью, и перемещением результирующей внешней активной нагрузки на крепь к груди забоя.

6. Установлено, что предельная продолжительность простоя лавы, при повышении которой наблюдается увеличение интенсивности вывалов пород кровли, находится в обратной зависимости от величины коэффициента ^ . При ведении очистных работ в условиях, характеризующихся значениями коэффициента р < 0,3-0,4, предельная продолжительность простоя лапы (¡оставляет 7-45 ч, в условиях, характеризующихся значениями коэффициента у > 0,6, предельная продолжительность простоя снижается до 5 ч и менее. На основании этих фактов сделан вывод о необходимости корректировки 5 76 Правил технической эксплуатации угольных и сланцев! зс шахт, регламентирующего уровень резерва в подсистеме "Очистные забои". Учитывая значительнее влияние длительности

простоев на технико-экономические показатели работы лав, для шахт, отрабатывающих пласты на больших глубинах, необходимо регламентировать не число лав, работающих по добыче угля в одну смену в сутки, а число резервных смен.

7. Установлены три основные системы трещин эксплуатационного происхождения, определяющие интенсивность и характер обрушений пород кровли в призабойном пространстве лав: трещины первой системы кратны ширине захвата выемочной машины и расположены параллельно на средних участках лав или под углом до 30-40° на концевых участках лав к линии очистного забоя; трещины второй системы расположены в непосредственной близости

от трещин первой системы со стороны нетронутого массива и характеризуются незначительной протяженностью отдельных трещин и непостоянством их ориентации относительно линии очистного забоя и плоскостей напластования пород; трещины третьей системы, наблюдаемые на концевых участках лав, расположены под углом 70-90° к линии очистного забоя.

8. Выявлена зависимость процессов деформирования и разрушения пород непосредственной кровли по длине лавы от способов охраны подготовительных выработок и системы разработки пласта, что позволило сделать вывод о необходимости дифференцированного подхода к вопросам управления кровлей на средних участках лав,' расположенных вне зон влияния подготовительных выработок, концевых участках лав, прилегающих к нетронутому

■ массиву или целикам, и концевых участках лав, прилегающих и выработанному пространству.

9. Произведена качественная и количественная оценка роли факторов, определяющих интенсивность обрушений пород кровли в лавах и устойчивость подготовительных выработок в зависимости от глубины разработки пласта: на малых глубинах, характеризующихся значениями коэффициента 0,4, вывалы в лавах связаны с осадками основной кровли и геологическими нарушениями,на больших глубинах ( ^ > 0,6) до 85^ от общего числа вывалов обусловлено разрушением непосредственной кровли впереди забоя лавы; основными факторами, определяющими устойчивость подготовительных выработок на малых глубинах, являются опускания и раз-

рушение пород кровли, на больших глубинах - пучение пород почвы, доля которого п конвергенции достигает 80?. и более.

Ю. Дана кол/честпснкая оценка доли пучения пород почвы подготовительных выработок в конвергенци:' в зависимости от соотношения пределов прочности пород кровли и почвы, способа ехраны выработок, мощности пучащего слоя и ориентации выработок относительно линии простирания пласта. При одинаковых пределах прочности пород кровли и почвы и мощности пучащего слоя более 1,0 м примерное равенство величин опускания кровли и пучеиия почвы наблюдается при значениях коэффициента у' равных! 0,35-0,45 - для выработок, пройденных по простиранию пласта и охраняемых по схемам "массив-массив" или "целик-массив"; 0,5-0,6 - для выработок, пройденных вприепчку к выработанному пространству; 0,6-0,7 -для повторно используемых пыработок.

11. На основе аналипг .кгзультатоп проведенных исследований и опыта подземной разработки пластов как п нашей стране, так и за рубежам (ФРГ, ПНР, ЧССР^ сформулированы принципы конструирования пространственно-планировочных решений при отработке пластов на больших глубинах: П. комплексность 'решения вопросов,связанных с обеспечением устойчивости участ 'овых подготовительна вкроботок, управлением кровли на концевых участках лав и выбором систем разработки; 2) использование систем разработки, исключающих влияние лав на повторно используемые подго.ояительныо ргтрпбетки и влияние подготовительных выработок на состояние

■кровли в лавах} 3) использование схем совместной отработки снижения пластов, позволятдих рпяме. ;ать выемочные участки нпд-робатнпаемих пластов я зонах разгрузки, формирующихся вблизи крпетге частей уги«ьиого массива по выгаерясполохенныч пластам.

12. Разработан» нот» эффективные профилактически« способы предотвращения обрушений пород кровли п ланах, отр..б«тмпое-и 1-х на больших глубинах, сущность которых заключается в искусственном перераспределении напряжений впереди забоя ллм? и в окрестностях подготовительных выработок с лгдья увслич-лн'ч копого 'ячнления в областях оляаптс напряжений и п^вткония то» самым.ссп?2Тквляемости пород непосредственной кровли р'^;:.-„гспкич.

13. Предложена и обоснована столбовая система разработки тонких к средней мощности пологих угольных пластов на больших глубинах, отличительным признаком которой является расположение участковых подготовительных выработок за пределами площадей,занимаемых подготавливаемыми столбами, на удалении от границ столбов, исключащим вредное влияние лав на устойчивость повторно используемых выработок в течение всего срока их службы; Использование данной системы разработки на.больших глубинах позволяет: в 1,5-2 раза увеличить пространственную концентрацию работ; обеспечить возможность повторного безремонтного использования подготовительных выработок при применении облегченных крепей; исключить влияние очистных работ на состояние выработок,а следовательно уменьшить затраты на их поддержание в 3-5 раз; уменьшить интенсивность обрушений кровли на концевых участках лав; обеспечить полное извлечение крепи при погашении подготовительных выработок при отсутствии контроля за эти»* процессом со стороны лиц технического надзора.

14. На основе предложенной системы разработки созданы новые варианты групповой подготовки и отработки свит сближенных пластов в нисходящем порядке на больших глубинах, позволяющие

в 1,5-2,0 раза уменьшить объемы горно-проходческих работ;про-изводить отработку надрабатываемого пласта без двполнительных мероприятий по управлению горнил даплением в очистных и подготовительных выработках; снизить затраты на поддержание участковых подготовительных выработок; обеспечить прямоточное проветривание выемочных участков без проведения фланговых выработок.

15. Предложена комбинированная схема подготовки и отработки сближенных пластов на больших глубинах, позволяющая исключить оставление целика угля над панельными уклонами и ходками, проченными по надрабатываемотлу пласту, что обеспечивает уменьшение затрат на их поддержание в несколько раз. Данная система отличается от традиционно используемых: тем, что отработку ярусов надрабатываемого и надрабатывающего пластов ведут в противоположных направлениях с использованием групповых ярусных ■

• штреков, пройденных по надрабатываемому пласту.

Созданные в процессе работы над диссертацией новые технические решения защищены 23 авторскими свидетельствами на изобретения.

Основные положения и научные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Влияние неполной надработки на устойчивость работы очистных забоев. Научн.труды: Новые исследования в горном деле. Л., изд.ЛГИ, 1973, вып.б, с.33-38.

2. Особенности деформирования подготовительных выработок в зонах влияния целиков. Научн.труды: Новые исследования в горном деле.Л.,изд.ЛГИ, 1974,с.26-30 (соавтор Лазченко К.Н.).

3. Зоны повышенных смещений при неполной надработке подготовительных выработок. Технология добычи угля подземным способом. ЩйЭИуголь, 1974, № 7, с.25-26 (соавтор Лазченко К.Н.).

4. Динамика напряженно-деформированного состояния междупла-стья при работе лав под целиками. Научн.труды: Новые исследования в горном деле.Л.,изд.ЛГИ,1974, вып.7, с.20-25.

5. Метод, оценки необходимых объемов работ при погашении целиков. Горный журнал. Из в.вузов, 1979, Р 3, с.6-9.

6. Способ управления кровлей в лавах при разработке пологих угольных пластов на больших глубинах и принципы определения его параметров. В кн.: Физические процессы горного производства. Всессюзн,межвуз.сб.,Л.,изд.ЛГИ, 1979, вып.7, с.76-80.

7. Влияние разгрузки краевой зоны пласта на состояние кровли в призабойном пространстве лав. В кн.: Механика горных пород. Л., изд.ЛГИ, 1930, т.82, с.40-47.

8. Влияние глубины разработки на проявления горного давления в очистных забоях. Изв.вузов.Горный журнал, 1981, № I,

с.13-17 (соавтор Андрушкевич С.Г.).

9. Влияние ширины раскоски на величины и характер пучения пород почвы в охраняемых выработках. В кн.Исследование, прогноз и контроль проявлений горного давления.Тез.докл.Всесоюзн. научно-техн.конф.Л.,изд.ЛГИ, 1982,сЛ00-109(соавтор Лазченко К.Н.).

10. Влияние ширины раскоски на распределение напряжений в породах почвы пласта.3 кн.:Исследований, прогноз и'контроль проявлений горного давления.. Тез.доКл.Зсесоюзн.научно-техн.конф.,Л,

_ 46 -

изд.ЛГИ, 1982, с.9 (соавтор Лазченко К.Н.).

11. Управление кровлей в лавах на больших глубинах. Уголь, 1983, № 3, с.16-20 (соавторы Андрушкевич С.Г., Иванов A.A.).

12. Влияние ослабления краевой зоны пласта на характер распределения напряжений впереди забоя лавы. Изв.вузов. Горный журнал, 1984, '» 3, с.21-28.

13. Особенности деформирования пород кровли при создании в пласте впереди забоя лавы зарубной щели.Физ.процессы горного производства. Сб.научных трудов.Л.,изд.ЛГИ, 1984,с.24-32.

14. Влияние глубины разработки на пучение пород почвы в подготовительных выработках. Уголь Украины, 1984,12, с.13-14 (соавторы Лазченко H.H., Иванов A.A.).

15. Борьба с вывалами на концевых участках лав при отработке пластов на больших глубинах .Угол ь,1985, $ 12, с.22-?5.

16. Особенности деформирования пород кровли на концевых участках лав. Уголь, 1985, № 5, с.чЗ-52.

17. Влияние подрывок на пучение пород в аодгототштельних выработках.Уголь Украины,1985, № 7, с.15-16 (соавторы Лазченко К.Н., Черньмков Л.Н.).

18. Методические рекомендации по предотвращению вывалов пород из кровли в лавах,отрабатываемых на больших глубинах в условиях шахт Восточного района Донбасса.!Гахты, 1986,57с(соавто-ры Андрушкевич С.Г.,Иванов А.А..Лазченко ¡¡.11.,Шаульский А,К,, Нечспурснко И.З., Рутьков К.И., Мельков А.Д.).

19. Влияние горно-технических факторов на размеры зон с повышенной интенсивностью вывале на концевых участках лав. Ипв.вузов.Горный курная, 1906, J* 5, с.19-23.

20. Особенности ведения очистных работ в лавах надраблтнви-ewux пластов.В сб.Современные проблеки сорершенстиовпния добычи горючих сланцев Северо-Запада СССР,!.,изд.ЛГИ,с.52-57(соавторы /лц'руик^ьич С.Г., Иванор A.A., Лазченко H.H.).

21. Влияние горно-технических <?пкт?рсж на интенсивность вн-ь .тагах. Уголь, I9CÖ. '< II, с. 17-19.

22. Особенности декодирования п'.-ред кр-.ми ь лапах при во-i^üii'.i р них '.-«игтн.'Ч раб -г.Уг.еь, 1907,'"?,, с.2,0-22.

ЙЗ. Iii и ч ни ■ ц^-лакс.» и Kpftti кх ча?г«.-Я уг-.-лънэго v.nccxps на

состояние кровли в лавах надрабатываемых пластов. Уголь, 1988, № 2, с.18-21.

24. Состояние и перспективы совершенствования технологических схем отработки пластов на больших глубинах. Уголь, 19В9, » 9, с.17-19.

25. Особенности проектирования технологических схем ведения очистных работ на больших глубинах. Материалы 1-й Международной конференции по проблемам геомеханики в глубоких шахтах. Горництво, Краков, 1988, № 141, с.307-312.

РТП ЛГИ. ГЛ—37896. 21.12.89. 3.646 т.ЮО экз.Бесплатно

199С26, Ленинград,

21-я линия, 2

Бесплатно.