автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Научные основы выбора и возведения закладки при разработке угольных месторождений

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. А. А. Скочинского

На правах рукописи

Кандидат технических наук Владимир Ильич СИМОНОВ

УДК 622.273.2(043)

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА И ВОЗВЕДЕНИЯ ЗАКЛАДКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 05.16.02 — «Подземная разработка месторождении полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институте горного дела вм.А.А.Ско* чинского. -

Официальные оппоненты:

проф. ,докт.техн.ваух В.Е.Яуков, проф. ,докт.техн. наук О.В.Кодоколов, проф.,докт.техн.наук И.С.Крашкин.

Ведущее предприятие ДовНШ, „ ' .

Автореферат разослан " М1' " 1992 г. .

Защита дисоертадии состоится " " ^ 1992 г.

в I ^ чао. ва васвлаввв специализированного совете Д.135.05.02 Института горного дела вы.А.А.Скбчинохого.

С диссертацией ыоино оэнакошться в секретариате ученого совета ннотптута.

Отвывы в двух вк&еишшрах просим направлять по адрооу: 140004, г.ЛиЗергш МоокоеокоИ обл. 11ГД еы.А.А.Скочинского.'

Учений оекретарь специализированного оовота, проф. .докт.тохн. паук

Н.е.Куооа

»••. ». л.

С где л г:

'.иссертаций

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАКШ

Развитие экономического потенциала страны предусматривает прежде зсего существенное повышение эффективности использования ооновкых производственных фондов и снижение стоимости продукции.

Повышение фондоотдачи в угольной промышленности является актуальной проблемой.решение которой возможно за счет увеличения полноты извлечения угля в предохранительных целиках под объектами, находящимися на земной поверхности. Это позволяет продлить ороки службы многих шахт и горизонтов без снижения угледобычи- и тем самым увеличить фондоотдачу.

Об актуальности проблемы свидетельствует тот факт, что-запасы, оставленные в целиках угольных шахт, превышает 16 млрд.т, в том числе на шахтах Украины - 4 млрд.т (38,2$ балансовых), Кузнецкого баосейна - 10 млрд.т (8,8% балансовых), Карагандин-окого баооейна - 2 млрд.т (более 25% балансовых),ПО "Кизелуголь" - 0,5 млрд.т (69% балансовых) и т.д.

Законодательством о недрах предусматривается усиление охраны окружающей среды. Больаой вред природной среде причиняют горящие породные терриконы, объем которых может быть снижен за счет уменьшения порода, выдаваемой на поверхность, а также использования породы отвалов.и терриконов в качестве сырья для закладочного материала.

Уменьшением выдачи пустой породы из шахт на поверхность достигается повышение пропускной способности стволов, следовательно добычи угля и производительности труда, так как рабочие, занятие на выдаче породы и обслуживании породного комплекса,будут заняты на добыче угля.

В настоящее время в угледобывающих бассейнах наблюдается дефицит запасов, удорожание угля (в связи о углублением горных работ, отработкой запасов о благоприятными условиями добычи а т.д.) в то время как в целиках ' отработанных, верхних гора-8онтов оставлен качественный уголь, находящийся в идеальных условиях для разработки, технология добычи'этих частей плаота отработана, разработана механизация и т.п. При этом теряются миллиарды тонн не только топлива,но и сырья для получения кокоа.

Указанный дофицит запасов заотавляет отрабатывать выбросоопасные, пожароопасные,о неуправляемыми кровлями и др. подобные пласты, что создает значительно повышенную аварийность работ в отрасли. Создание и внедрение технологии, позволяющей компенсировать сложные горно-геологические и горно-технические условия, вызванные указанными негативными явлениями, является актуальной проблемой. Однако без знания основных закономерностей распределения горного давления и особенно деформаций в пласте, призабойном пространстве и закладочных массивах, степени влияния горно-геологических и горно-технических факторов на ати закономерности нользя выбрать оптимальные параметры технологии добычи угля подземным способом и обеспечить высокую безопасность и эффективность ведения очистных работ.

Поэтому весьма актуальна проблема создания высокоэффективной и безопасной технологии получения и выбора закладочного материала и опродоления параметров закладочного массива на основе установленных в работе закономерностей, оценивающих приза-боПное пространство и закладочный массив. Создание системы разработки с закладкой дает возможность осуществить выемку угля из целиков, утилизировать отвальные породы, уменьшить затраты на противопожарные мероприятия, значительно снизить выбросоопасность и обрушаемость пород, затраты на рекультивацию земель, расходы на крепление выработок, утечки воздуха и сократить объемы проведения, поддержания и охраны подготовительных выработок. Все это позволит решит1Г~крупную научную"' и техническую проблему разработки угольных месторождений более безопасными системами, осуществить управление горным давлением на уровне.требований по охране недр и окружаицей среды.Тематика исследований выполнялась в соответствии о Постановлениями Совета Министров СССР от 06.05.87 г. Л 414; от 06.02.76 г. № 103., Постановлением 1КНТ СССР по науке и технике Л 410 от 26.10.70г. Задание 0.С61031, постановление коллегии бывшего Мивутле-прома СССР № 226. и др.

Поль таботы - разработка научно обоснованной, экологически чистой технологии закладочных работ, обеспечивапцей повышение эффективности разработки месторождений угля с закладкой выработанного пространства и охрану объектов, расположенных на поверхности, за счет возможности выбора н управления свойствами закладочных материалов и параметрами закладочных массивов.

Основная идея работы:

расчет допустимого сдвижения кровли очистной выработки в зависимости от.назначения закладки, так, при охране сооружений -от установленных ШИШ категорий и разрядов охраняемых сооруже-ний-и объектов на поверхности; при снижении выбросоопасности пластов и управлении горным давлением, а также оставлении породы в шахте - специальным раочетом; ,

■ определение параметров призабойного пространства и закладочного массива, на основании которых выбирается закладочный материал, необходимый для обеспечения этих параметров.

Методология исследований предусматривала установление показателей, характеризующих эффективность закладки, которую мы рассматриваем как процесс и как способ управления горным давлением. Для решения поставленных в этих случаях задач были использованы экономико-математические модели. При атом деформация массива закладки и вмещающих пород была представлена в виде комплексного показателя. Методически работа была построена на комплексном методе исследования,включающем в себя научное обобщение и анализ теории и практики,а также литературных данных, проектных и научно-исследовательских работ; на широкой гамме лабораторных и промышленных экспериментальных .исследований и большом объеме статистических данных, которые позволили получить математические мо-делиГ технико-экономическом анализе ' конечных результатов, сравнительном технико-экономическом анализе испытанных вариантов технологии и внедрении результатов исследований. " Основные положения работы, выносимые на защиту: установленный характер и степень влияния параметров закладочного массива и механических характеристик закладочного материала на напряженно-деформированное состояние угольного и закладочного массивов, и горных пород, вмещающих очистную выработку;

установленную закономерность напряженно-деформированного состояния вмещанцйх пород и закладочного массива,представленного в виде сыпучих горных пород, в зависимости от физико-механических, горно-технических свойотв этих пород и закладочного масоива;

- разработанные экономико-математические модели получения, переработки и транспорта закладочного материала и аддитивной подработки зданий и^соорумний о учетом ко нотруиттногвоодта вительных и горных (закладка) мер защиты;

выявленные особенности деформации пород в призабойноы пространстве и усадки их в закладочном маосиве от горного давления в зависимости от состояния закладки, угольного маосива (целика)

и динамических проявлений в этом целике. Разработаны эффективные и безопасные технологии очистных работ с закладкой;

разработанная методика подобия, позволяющая оценить напря-женно-деформативные показатели закладочного массива при моделировании их применительно к закладочным массивам, состоящим из различных пород;

методика проведения экспериментов о закладочным материалом различного состава на моделях с целью установления компрессионных свойств закладки;

основные направления повышения эффективности закладочных работ - определение, а затем и использование тех параметров эакладочного массива и свойств заполняющих этот масоив материалов, которые являются оптимальными для данных горно-геологических и горно-технических условий разработки и определяющими как способы управления горным, давлением о закладкой, так и типы закладки;

разработки по расширению области применения закладки за счет установления ее рациональных параметров и утилизации шахтных, горно-обогатительных отходов и отходов иных производств в качестве сырья для закладочного материала. Расширение применения закладки позволяет комплексно решить задачу организация высоко-^ эффективной, экологически чиотой технологии горных работ, обеспечивающей снижение себестоимости закладка, повышение производительности труда, охрану окружающей среды.продление сроков службы многих шахт и горизонтов без снижения угледобычи и тем самым, увеличение фондоотдачи предприятий в целом;

развитие статистических методов расчета, на основе которых установлены закономерности, определяющие параметры закладочных массивов.Эти закономерности учитывают горно-геологические в горно-технические факторы, влияющие на разработку угольных пластов о закладкой;

парные и многофакторные зависимости параметров закладочного массива, влияющие на очистные работы;

методика моделирования упрочненное закладки, базирующаяся на физическом я влети этого процесса. . .

Научное значение работы:

ооуществлйк выбор закладочного материала на основе созданной экономико-математической модели, которая определяется целевой функцией, множеством ограничений в выражает зависимость критерия оптимальности от рассматриваемых значений оптимнзуемнх решений.

В качестве критерия оптимальности указанной модели используется минимизация приведенных затрат, при этом исходные условия задачи имеют множество альтернатив и заданы скалярными коэффициентами и рядом индексов, выражешшх численными значениями;

созданы методические рекомендации, использование которых позволяет определить экономическую эффективность основных мэр защиты (горных, строительно-конструктивных или комплексных) зданий и сооружений па поверхности при помощи закладки, а также разработаны нормативы затрат на указанные меры защиты. Эти рекомендации утвервдены Госстроем УССР;

создана классификация применяемых и возможных к применению закладочных массивов . на основе физико-механических свойств раздельно зернистых пород и интегральных технологических показателей. Выбор материала того или иного класса осуществляется при помощи экспоненциальных уравнений. Эти уравнения (интегральный

___способ выбора) могут быть получены моделированием: . _____

установлено допустимое сдвижение кровли очистной выработки о учетом выведанных ЕНИМИ нормативных показателей деформации поверхности, при , этом подрабатываемые объекты остаются без повреждений. Определены параметры призабойиого пространства и закладочного массива,1 обеспечивающие допустимые сдвикония кровли для данных конкретных природных и горно-технических уоло-вай. Параметры закладочных массивов установлены на основэшта законов математической статистики, а закладочный материал необходимого качества выбран о использованием экономико-математической модели.

В диссертационной работе научно обоснованы, установлены а разработаны:

методический.подход к разработке технических.требований на . закладочный материал для условий выемки угля под охраняемыми объектамл;

метод технологической оценка закладка и -технических требований на оозданиэ оборудования и приборов для закладочных работ при выемке уголышх пластов на глубоких горизонтах,в зависимости от" назначения Гцелай и условий применения закладки.

Натчная новизна работы: —.....—

. впервые в вкокомйко-иатематичеокой ыододя выбора закладочного материала кзходшга условия задача вместо эвристических мо-годов представлены по-новому в ввдэ огсадяряых коэффициентов и индексов, внражэшых. численными значениями, раочет осущеотвля-

этся методами теории исследования операций. Поскольку исходные условия задачи имеют множество альтернатив и решить задачу путем прямого перебора рассматриваемых вариантов практически невозможно, поэтому каждую перестановку изображаем в виде точки в многомерном Евклидовом пространстве и записываем в виде скалярных числовых величин;

моделирование упрочнения раздельно зернистых горных пород позволяет с минимальными затратами средств и времени исследовать и отрабатывать параметры массива раздельно зернистых сред и базируется на физическом явлении этого процесса, начальных и граничных условиях, включает критерии подобия, размерность величин, входящих в уравнения движения, а также применении теоремы Букин-гема Стг- теоремы);

впервые доказано, что в системе горный массив - закладочный масоив статическое равновесие зависит от- утла падения пластов. Установлено, что оно наступает на крутых пластах Донбасса практически через 3-4 месяца, на пологих - через 4-6 месяцев, на пластах Карагандинского бассейна - через 7 месяцев;

экспериментальными исследованиями впервые установлено, что даже в зоне влияния горных работ на подрабатываемые ответственные сооружения могут использоваться шахтные породы, из которых образуются закладочные массивы высокой несущей способности. Методика выбора и переработки материала для создания этих массивов базируется на всестороннем исследовании значительного объема сырья на закладочный материал;

разработана и внедрена в производство комплексная методика определения конвергенции вмещающих пород и усадки закладочного массива на основе интегральной оценки деформации вмещающих очистное пространство пород, измеряемых созданными автором приборами, защищенными авторскими свидетельствами. Замерами этих параметров в натурных условиях установлена правомерность использования методики (отклонения не превышают 10-14$;

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомондапий подтверждается значительным объемом выполненных лабораторных и шахтных исследований, удовлетворительной сходимостью их результатов (погрешность рассчитанных по разработанный в диссертации математическим моделям значений параметров закладочных массивов и деформации поверхности ве превышает 10-14 %). Было произведено несколько тысяч экспериментов по определению свойств закладочного материала, 160 опытов по установление

оптимальных параметров компрессионных приборов и около тысячи опытов по исследованию параметров закладочных массивов в лабораторных условиях. В шахтных условиях било произведено несколько тысяч опытов в восьми производственных объединениях.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности заключается в создании:

системы разработка о закладкой на основе проведенных исследований полученных параметров, обеспечивающих выемку целиков под охраняемыми объектами;

новых приборов защищенных авторскими свидетельствами,которые позволяют измерить в натурных условиях деформации и напряженное оостояние в призабойном пространстве и закладочном массиве;

параметров закладочного массива и призабойного пространства при применении закладки для охраны поверхности, обеспечения утилизации отвальных пород, а также для оставления породы в шахте;

методических основ исследования процессов получения, приготовления и транспорта закладочного материала, на базе которых разработан порядок"изменения структуры предложенных комплексов для получения и переработки закладочного материала с учетом возможности увеличения потребности в нем.

Исследования выполнены автором о' учетом опыта его работы в области технологии о закладкой в ИГД им. A.A. Скочинского (о 1964-1992 гг.) и позволили: получить из отходов производства сырье для закладки выработанного пространства и снизить себестоимость транспорта и переработки этого сырья за счет лучшей организации работы и замены оборудования на высокопроизводительное, которое соответствует вновь принятым охемам; определить сырьевую _бару для закладки, которая вошла в ТЭО по развитию Донбаоса п Кузбасса; в комплекса изучить физико-механические, петрографические, химические и другие свойства пород,применительно к деформационным свойствам маооива, состоящего из этих пород. Установлено, что все применяемые для закладки породы могут быть пяти классов. Применение закладки для обеспечения утилизации отваль-пнх пород стало возможным благодаря разработка параметров закладочного массива и призабойного пространства, что позволяет оставлять породы в иахте даже при их оредной устойчивости. Результаты исследований использованы при проектировании, реконструкции закладочных работ непосредственно па пахтах Донбасса, Ткибули-Шзорского кэсгороясдвния.а такжо Караганды и Кузбасса.

Только на шахтах Центрального района Донбасса при отработке угольных пластов с закладкой без оставления целиков угля под группой Енакиевских заводов было добыто более четырех млн.т угля, благодаря чему достигнут экономический эффект 2,33 руб/т (фактический экономический эффект подтвержден справками).

Документы нормативно-методического характера, составленные совместно с другими исследователями,нашла применение в производственных объединениях бывшего Минутлепрома СССР:

"Технологические схемы возведения закладочных масоивов.обос-печиваицие эффективную отработку запасов под охра!иемыми объектами Центрального района Донбасса". Эти схемы вподряются по тематическому плану ИГД. Утверждены объединениями "Артемуголь" и "Орджоникидзеуголь" и институтами ДонУГИ, ИГД км.А.А.Скочин-

схого и УкрШШгидроутоль в 1980 г. ; ___

"Основные положения разработки Прокопьавско-Киселевского" месторождения Кузбасса" (раздел закладки). Выпущена и утверадош Мпнуглепромом СССР в 1973 г., апробированы при работе с закладкой в Кузбассе;

"Рекомендации по организации закладочного хозяйства ыа сох-■ тах Центрального района Донбасса (основные пояогхнпя)". Выпуцоси и утверждены Минутлепромом УССР б 1976 г., апробированы прп работе с закладкой в Центральном районе Донбасса; _ _ ____,

"Методические рекомендации по выбору параметров аакладочнох-о массива и закладочных материалов для отработки пластов под охраняемыми объектами в Центральном paflouo Донбасса". Этп рокоиоп-дацпи утверждены ПО "Орджоникидзеуголь" и ИГД г.;:. А. А. Скочш:сг.ого в 1978 г. Апробированы при выемке целиков и Цоитральноу раВосо Донбасса;

"Методические рекомендации по определонпэ сконошческо2 cç-фоктивности основных мор защиты общественных едшшй на лодрабати-ваомых территориях". Пооледииа рекомовдациа утворкдегад ГосстрЬси" УССР в 1977 г. к апробированы при выемке цэлпков 2 Донбасса;

"Разработка технологии закладки и технологических требований на создание оборудования для закладочных работ при выемке угольных пластов на глубоких горизонтах". Эта кетодика апробирована . в странах бившего СЗВ и утвервдека it нрпыопенша на постоянной комисоии по углю в 1968 г.

"Разработка технических тробовашзй па гсклэдочннЗ натерпал для условий выегди угля под охранношка объектами (методика)". Апробирована при еыо;,жо утля пз целиков Донбасса, п Караганды.

Апробация работы. Материалы диссертации, которые являются научными основами выбора и возводения закладки, докладывались, обсуждались и получила одобрение на Всесоюзных и республиканских конференциях: "Опыт производства земляных, горных и дноуглубительных работ в Сибири" (Новосибирск, 1964 г.); "Проблем разработки угольных месторождений на больших глубинах (Донецк. 1971г.); "Рационадышо способы отработки запасов угля под застроенными территориями в -Донбассе". (Донецк, 1978 г.). "Совершенствование техники и технологии закладочных работ" (Тккбули, 1980 г.), па совещаниях в Гоогортехнадзоре СССР, в Минутлепромо СССР, УССР, в проектных и производственных организациях (Дкепрогипрошахт, Донгппрошахт, Грузгилротахт, Сабгипрошахт, производственных объединениях Донбасса, Караганды, Кузбасса и др.), на объединенных семинарах ИГД им.А.А.Скочинского (1972, 1978, 1981,1988 гг.).

Публикация. По результатам проведенных исследований било опубликовано более 130 научннх работ, в том числе 10 монографий, более 60 научных статей и брошюр, несколько альбомов технологических схем; 51 отчот ипучно-исслодоватольокпх работ, депонированных во ВНТГЩонтро, и получено семь авторских свидетельств па изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения,изложенных па 503 страницах машинописного текста, содержит 76 рисунков, 115 таблиц, список использованной литературы из 367 наименований.

В диссертацию включены научные разработки и исследования, проведоппыо н обоснованные лично автором, а также работы, выполненные совместно о сотрудниками как ПГД им.А.А.Скочинского, так п других подразделений отрасли, которых считав свопм прялтннм долгом поблагодарить за сотрудничество.

Связь исследований о планг.ми НИР. Основная часть опубликованных работ выполнена по тематике ИГД им.Л.А.Скочипского в соответствии о координационными планами ГКПТ СССР.Минуглепрома СССР, ГКНТ и Президиумов академий наук Грузии, Казахстана и Украины.

Разделы- дпссортацпоиной работы выполнялиь в соответствии о отраслевыми планами по головным томам и проблемам ШД им.А.А.Скочинского 3 5, 6, 0103, 0104, 0160, 0150, 0130, 0114, 0130, П011005, 0193, 0192, 0I923I9, 0195148, 0102050, 0I020I9, 0102060.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ состояния проблемы научных основ выбора и возведения закладки показал, что условия добычных работ при выемке угля подземным способом за последнее время в значительной степени усложнились. Поэтому появилась необходимость в исследовании и применении систем разработок, включающих такие технологические процессы, которые бы позволили локализовать влияние сложных природных факторов и отрицательных физических явлений, вызванных этими работами; в то же время требуется иной подход к изучению процессов, происходящих в очистном пространстве-.'заполненнсы закладкой.

Работами М.И.Агошкова, Б.И.Бокия, Д.Д.Шевякова было установлено, а в последующем работами К.А.Ардашева, Ш.А.Алтаева, В.И.Барановского, Р.А.Бирюкова, Д.М.Брошшкова, М.И.Бескова, Г.И.Гриц-ко, Э.И.Гайко, А.Г.Джаваршейлвили, В.В.Добровольского, И.И.Ду-денко, В.Е.Жукова, В.В.Журавлева, Н.Ф.Замесова, П.Э.Зуркова, О.М.Кодолова, О.В.Колоколова, А.С.Кузьмича, И.А.Кузьмича, Н.И.Ку-ксова и др. подтверждено, что применение технологии разработки угольных пластов о закладкой может обеспечить оставление порода в шахте, охрану поверхности, выемку угля из целиков, управление кровлей в слошшх условиях, повысить безопасность работ и т.д. Широкого же внедрения вта технология до спх пор на получала , из-за недостаточной изученности механизма деформации закладочных массивов, влияния физико-козса¡щчвсклх характеристик материалов, состоящих из частиц различной крупности, на свойства закладочшлс массивов, о через них и на очистные работы, но были выявлены основные закономерности,поведения различных закладочных материалов, в том числе специально приготовленных (таких как шахты, упрочненные и уплотненные материалы). Не был определен порядок, позволяющий установить требования,обеспечивающие выемку угольных пластов под охраняемыми объектами. Недостаточная интенсивность развития систем разработки с закладкой объясняется еще а тем, что но были установлены оптимальные параметры призабойного пространства, способы, позволяющие осуществить высокую степень заполнения выработанного пространства и достаточно прившкшую" однородность свойств закладочного материала в пределах искусственного закладочного массива. Для выбранных параметров во были научно обоснованы требуемые характеристики закладки и не разработана технология закладочных работ, обвепечиващая вти характеристики. Не было создано технологии вакладочшлс работ с полпой

утилизацией отходов как горно-обогатительного производства, так п отвалов других производств, с определением параметров закладочных массивов, которая позволила бы осуществлять выемку угольных пластов под охраняемыми объектами. Недостаточно были изучены способы и средства, позволяющие создать постоянный состав закладочной смеои на стадиях ее приготовления, транспорта и возведения закладочного массива. До сих пор из изучены оптимальные гранулометрические составы, способные дать наименьшую усадку закладочного массива.

Использование в качоотво закладочного материала горных пород, характеризующихся разнообразием минерального и гранулометрического составов, присутствием остаточных химических реагентов (при использовании в качестве сырья для приготовления закладочных материалов отвалоз коксохимического производства п обогатительных фабрик) и т.д., обусловливает необходимость предварительного пзучоипя влияния этих особенностей па качество закладочных массивов.

Вместе о тем эта технология требует увязать закладку с очистными работами,' повысить надежность работы системы закладочный массив - вмещающие породы - поверхность, по-новому предотавить процессы, происходило в прлзабойном пространстве, и установить каучинэ основы выбора и возвэдешш закладки.

Процесс заполнения выработанного пространства при рассматриваемой технологии обеспечивается возведением загладочяого пассива тем или иным методом. При этом требуется определенный закладочный материал. В диссертации рассматриваются методы Еозведения загадочного массива и материал с точки зрения их пригодности для выемки угольных плаотов о закладкой, а но, как Ji.ro.т делали ранее,только для технологии закладки как процесса.

Закладка помет быть аппроксимирована в виде трех крупных процессов: получение (добыча), приготовление и транспорт закладочного материала. Ее экономико-математическая модель определяется долевой функцией, системой ограничений и выраяаот математическую зависимость критерия оптимальности от рассматриваемых численных значений оптимизируемых рэиений.

Вырази?.! целевую функцию S , установленную предыдущими исолэ-"д5в5тёдямя7 в оледувдем вцдо:

S-Г(х, у;-—mift, (I)

где X - вектор оптимизируемых решений; У - вектор исходных условий задачи; Р - форма целевой функции.

В рассматриваемом нами случае каждое из значений имеет множество альтернатив.

В качестве критерия оптимальности мы используем приведенные затраты С + ЕК,-

Вектор оптимизируемых рошений в рассматриваемом нами случае представлен в виде

X °(х1;хг;

где х, - вектор оптимизируемых решений по добыче закладочного материала; хг - вектор оптимизируемых решений по переработке сырья на закладочный материал нужного качества; дг, - оптимизируемые рошония по транспорту этих материалов.

Так, 5, - вектор оптимизируемых решений по добыче или получению сырья на закладочный материал имеет альтернативы, которые могут быть выражены в виде .

«.-{иаМи^ш},

причем

ими)°(и ,,иг..М„...ия). (2)

где има) - подмножество источников добычи или получения сырья на закладочный материал; и,... ип - годовые объемы по получению, сырья (материалов) на закладку из различных источников}

имиами;:и'г...и^„...ит). о)

где подмножество, характеризуйте получение сырья на 'закладочный материал из источника гг для учаотка переработки ^л .

Множество ¡4. всех альтернатив модели задано упорядоченной системой изгг элементов, причем в этой система порвым элементом является источник получения сырья на закладочный наторкал Ч, , который является принадлежностью миожоотва и.3 (2), к вторшз

Этот же принцип полозок в основу определения вектора оптсма* знруемых решений для х^.

Элементы вектора У , определяющие исходные условия задача, при которых действительны "приведенные затраты", выбранные наын в виде критерия оптимальности, задапн скалярными коэффициентам. Эти элементы ааданы также и рядом индексов,выраженных числзпшьга значениями. Такта образом, скалярные коэффициенты в ряд индексов определяют это множество.

Воктор (множество) исходных условий задачи в общем вида представлен следующим образом:

9»(».ль; у3).

где у, - множество исходных условий задачи,определяющих источник получения закладочного материала.

В свою очередь каждый из членов подмножества указанных походных условий задается элементами вектора у слодуиди.ч образом:

У

где , = твн^ - запао исходного материала \>-го вида в источника ого получения гг ; у,, » т^ - общий запао исходных материалов в источнике и ; 1? - индекс вида закладочного материала.

гдо Цг1=}Л - потребность закладочного материала по классам и года!,I; -индекс класса закладочного материала;

у, 1 а индекс вида закладочного материала.

гдо у, ^ - индеко вида'участков транспортирования; у, г = Си:1 -расстояние моаду пунктами у. к а . .

В качестве исходных данных попользованы слодуащие горныо, гсрио-геологичоские и технические уоловия:

запасы источников сырья на закладочный материал т!г; перспектива добычи угля . о закладкой на отрезке времени и\Г);

класо закладочного материала Я - 1-5; вид закладочных материалов 1> ; годовой фонд работы оборудования <}4; ^ (м3/чьа); запас исходных материалов на карьере шахты"Xместе' ото полу-' чанпя) т",.

Чнслешшэ зпачония отих условий в диссертационной работа овздзны"ТП.штрицы;

Для рассматриваемой нами ококомико-математичеокой модзли била приняты ограничения.

При моделировании затрат С и К вначале осуществим расчет обыска соответствующих работ,производимых за период оптимизации, а затем используем укрупненные отоимостныо показателя. Так, х, , представляет альтернативу годовых объемов добычп о ирья па закла-

дочиий материал для объективно существующих источников, которые могут бить выбрани из предлагаемого подмножества. Размерностью альтернативы из значений являются годовые объемы (м3 или т/год) по добыче сырья. Источники получения закладочных материалов, выраженные в виде этого вектора, в том или ином районе оцениваются соответствующими научно-исследовательскими институтами совместно с геолого-разведочными организациями по существующим методикам. В результате этого отбираются объекты по добыче сырья, удовлетворяющие указанным требованиям для закладочного материала. Предварительный отбор позволяет ограничить количество этик источников до какого-то коночного числа 5Е Ш и представить вектором вещественного Евклидова пространства X . В свою очередь этот вектор представляется в виде линейной комбинации

» ¡1 V ' ' И

где зг - индекс расположения источников сырья закладочных материалов; \) - индекс вида этих материалов; скалярные ковффи-циенты, причем О^р^щ « I; - множество, характеризующее производство исходных материалов на карьера зг для участка )х ;

- множество, характеризующее производство закладочных материалов на карьера аг .

Так, хг представляет альтернативу переработанных объемов, закладочного материала определенного качества. В настоязцоо время может быть замерена усадка закладочного цаееква, а, следовательно, и сдвижение кровли пласта. Этот метод зшлэра кэ является дискуссионным в отличие, например, от метода загара геркого давления в закладочном массива. Согласно классификации все ва-кладочные материалы делятся на пять классов,прнчеы в зависЕШОТи от уровня горизонта и категории охракяэшх объектов,под которыми производится выемка угля, "должен пригоняться зшиадочный интервал определенного класса.Поэтому выходкиэ переыенкнэ коаео представить вектором вещественного Евклидова пространства Хг.

Скалярные коэффициенты, характаризукака доли закладочного материала масса I, поступающего о участка приготовления к насту возведения закладочного массива } , сводится в фущдаз, характеризующую производство закладочных ьттершшда еа пушгтах врзго-товления М для ¿-го вахладочкого массива •

Сводим множества ептс^заруошх рсазшгй в грлевуп за критерий оптимальности в которой, кал ухо указывалось ке», приняты пргшдошЕэ затрата'

т^ЕъС^инМ+^^ри^М+ЕЕъа^иЛФ (5)

Матрицы || су ^ ¡,|) Ц, || || и || ^ ||

представлены в диссертации в виде таблиц.

На основании вышеизложенного определяем объемы исходных ияЦ) п производства закладочных материалов Ц^^) на основе минимизации функционала (5) при вышеуказанных ограничениях. Годовые объемы производства и3,(0 пи^И) определяем на основе экономико-математической модели методами теории исследования операций.

Рио. I. Схема алгоритма

На оснований созданной экономико-математической ¡.юдоли п методики расчета были оптимизированы параметры у[и(4)] • добычи (получения ^«гг ), переработки (к=»/д- ), транспорта сырья (зг-^) и закладочного материала - } ). Разработаны блок-схемы и машинные программы их раочета для различных ЭВМ. Так, для Кузбасса результаты раочета сведены в матрицы и создана программа для ЭВМ М-20; дня Донбасса - ЕС-1045. Пример. На рио.1 приведена

блок-схема для Донбасса, с помощью которой определяем параметры yfu(t)J по временному интервалу (j = t , где t - пятилетки). Программа разработана на языке программирования Pi/1 . В блоке 4 выбираем минимальное значение целевой функции по каждой переменной величине. Результаты выделяются в блок 5 (печать результатов). Призабойное пространство представим в виде контура выработки, борта у которой имеют различную деформацию. На выработку действуют со стороны почвы и кровли поверхностные силы, этим силам противодействует крепь очистных выработок.

Закладочный массив представлен в виде механической системы, состоящей из подсистем бутовых полос, которые состоят из зерен (кусков породы). Положение этих зерен в пространство характера-эуотся степенями свободы или координатами, которые определяют положенно тела (зерна) в массиве. При этом любая точка, соответствующая определенным координатам, находящаяся в одной бутовой полосе, и точка с такими же координатами,но находящаяся в другой бутовой полоое, имеют разные свойства и большое число степеней свободы. Куски породы, соответствующие этим точкам, расположены в массиве совершенно хаотично (закон Дк.Гиббса). Свойства модели распределения зорон (кусков породы) описываются законом отохас-тичности взаимного расположения и ориентировки зерен в массиве, обладающих большим числом степеней свободы.

Были определены моменты распределения различных показателе!?., входящих в основные уравнения, по которым можно найти функции или плотность .распределения. Известно, что таксе функции могут быть разными в зависимости от конкретных физических свойств среды п граничных условий.Один из возможных способов определения функции распродоления заключается в сравнении моментов распределения данной случайной величины с моментами какого-то теоретического закона распределения.

На основе законов распределения по указанным формулам были определены численные значения средних модулей упругости п продолов прочности для отдельных кусков закладочного материала. Например, для пород, испытания которых проводили параллельно напластованию, модуль упругости при Еср 10~а содтавпл: Е,и, = 30,5 Ша, Е11П = 26,3 МПа; E1Jn = 38 Ша, а пределы прочности соответственно: бМ11 = 38,6 ГПа; б1т = 41,9 ГПа; я

91,1 ГПа..

По матрицам и формулам определяют средние значения модулей упругости аакладочного массива.

При решении данной задачи мы рассматриваем первую стадию работы, т.е. определяем модули объемной ', упругости массива на основании физико-механических свойств кусков, из которых этот массив состоит.Поскольку предлагаемая модель является достаточно сложной и работа над ее детализацией продолжается в настоящее время введем экспресс-метод статистической обработки парных и многофакторных зависимостей,влияющих в конечном итоге на выбор технологии очистных работ.

Параметры закладочного масоива характеризуют его физико-механические свойства и определяют эффективность закладки как горно-технического мероприятия для целей, которые она выполняет как опособ управления горным давлением.

К основным параметрам закладочного массива относятся следующие: несущая способность, испытанная и средняя плотность закладочного массива ( рис. 2 ), его пористость и пустотность, минимально и максимально допустимые расстояния до закладочного массива, шаг закладки, ширина призабойного пространства, высота лавы, форма и взаимное расположение очистных выработок, скорость подвига¡шя забоя и ряд других.

Несущая способность - активное сопротивление массива воздействию на него внешней нагрузки. Эта способность массива определяется при помощи экспоненциальных уравнений, охватывающих весь диапазон используемых при закладке материалов, и уточдается компрессионными испытаниями выбранных при помощи расчета материалов. Таким образом, несущая способность (кгс/см2) определяется налря-аением, действующим на закладочный массив, при котором имеют моото незначительные остаточные деформации:

а, = 37,2 (I - е "0,0775(3,}. 9(75 (1 _в-0,0307*.);

£г= 25,6 (Г _д-0.069б1); 5>6 (1 _0-0,3036).

б,= 19,8 (I -.8 -0,06556,).

В приведенных экспоненциальных зависимостях коэффициент перед скобками характеризует усадку закладочного массива, а коэффициент при показателе степени - величину, обратнопропорциональ-нув скорости набора деформации.

Таким же образом в выпущенных вами методических рекомендациях и диссертация определены остальные параметры.

Ряо. 2. Зависимость конвергенции вмещающих пород от плотности заложенного маосива

Проведены лабораторные испытания основной зависимости механики - влияние напряжения, эквивалентного горному давлению,на деформацию раздельно зернистых сред при компрессионном сжатии материала. В работе были определены основные параметры компрессионного прибора, для этого были произведены серии опытов по установлению рациональной высоты, диаметра и объема обоймы прибора в зависимости от состава материала.

В диссертации также были установлены зависимости влияния на деформацию массива его пористости, деградации материала, дислокационных нарушений, испытан ряд стандартных приборов, описанных в опубликованных нами работах.

Применение полученных зависимостей может быть оправдано только в том случае, если они при протекании идеализированного процесса не входят в противоречие с законами классической механики и при сравнении с данными натурных наблюдений в шахтах не превышают допустимых статистикой пределов. ' В виде опытной нами была использована одна из шахт ЦРД, условия которой являютоя типичными для крутых пластов. Затем эти исследования были уточнены на пологих пластах Донбасса, в . Караганда и др. басоойназГ при различных методах возведения закладочного массива.

Достоверность и надежность . результатов экспериментальных исследований во многом зависят от точности, надежности и работоспособности применяемых для решения этой методологической задачи устройств и приборов для непосредственных заморов в шахте. Поскольку подобные работы с закладкой производятся впервые,поэтому были испытаны существовавшие, сконструированы и запущены авторскими свидетельствами новые приборы (рис. 3), которые позволили не только определить параметры закладочных массивов, но и дать общие технические требования на конструирование подобных приборов. Для оценки закладочных массивов с точки зрения механики сыпучих горных пород на пластах Донбасса,Караганды производились а производятся в настоящее время измерения усадки массива на большом протяжении,а напряженно оценивалось путем замера горного давления внутри закладочного массива. ,

Риз. 3. ПгиэретельиД прибор 2iC в яам

Для пзучс!СТ СбЛГГ.ЗППЯ ПОРОД ТОЛЬКО В ЦрПЗЙЙОЙКОМ

пространство быяэ врогзвздзно ПЭСКОЛ SKO тисяч СйМОрОЗ ПО ЕС On висото та. В результата этого установлено, wo устойчивость обкагокзЗ прззабс-йнзго пространства очпстноЗ выработки опрэдэля-ется параветраяа иассява, свойствам-* материалов закладка,а такко горно-гоологичзския я горяо-тохгпЕческккз дагшмя пласта. В ра-

боте дан™ анализ факторов, влияющих на усадку закладочного мао-сива, определено влияние на величину сближения вмещающих пород в призабойном пространстве и массиве таких факторов, как уступная или прямолинейная форма забоя, увеличение шага закладки, состояние вмещающих пород и зоны подработки, границы защиты; изучено также распределение конвергенции от откаточного до вентиляционного штрека и скорость ее нараотания.

Эти исследования позволили определить характер напряженно-деформированного состояния пласта и вмещающих пород в окрестности очистной выработки, который в основном подобен напряженно-деформированному, состоянию руды и вмещающих пород при разработке аналогичных по свойотвам рудных месторождений о закладкой. Установлено, что влияние закладки сказывается и в онижении напряженного состояния впереди очистного забоя за очет резкого уменьшения деформации краевой части пласта и вмещающих пород.

Несущая способность закладки (величина обратная объемной' сжимаемости массива), как установлено, не влияет на коэффициент концентрации напряжений, но при прочих равных условиях существенно влияет на шаг и отставание закладки. Таким образом, чем больше несущая способность закладки, тем больше может быть величина шага и отставания закладки.

В закладочном массиве, как было установлено в работе, зависимость (о—£ (напряжение - деформации) уменьшается со временем по закону экспоненты.

В пласте и вмещающих его породах у забоя очистной выработки в зависимости от параметров закладочного массива и свойств закладочного материала могут создаваться зоны продельного и даже запредельного состояния пород при нарушении предложенных в работе рекомендаций.

Физико-механические данные основных свойств пород приведены в сводной таблице в работе, а статистические плотнооти распределения, аппроксимирующие законы этих свойств, и их показатели отображены в значительных количествах в диосертации.

В целом рядовые породы, как указывалось выаэ, имеют низкие компреооиокные свойства. Эти порода, воли потребуется,могут быть упрочнены вяжущим, шихтовкой их о песком а т.д. Применение упрочненной закладки оправдано лишь в случае невысокой отоеыосте технологии приготовления И компонентов 8£ЮЗДКИ. Для 8того дано определение термпггу упрочнение, разработаны вида упрочвепцых

закладок и способы упрочнения, приведены методики упрочнения закладки. Ряд работ в этом направлении защищен авторскими свидетельствами. В диссертации приведен методически новый подход к математическому моделирования упрочненного массива,произведены поисковые роботы и определены перспективные и бесперспективные виды местных материалов и вяжущих, установлено влияние типа и свойств вяжущего,(расход его на I м3 закладки и т.д.),водо-це-ментного отношения, вида и кзчоства заполнителя и, в частности, добавок мелочи (0-5 мм) на технологию приготовления упрочненной закладки..

Рассматривая эту часть работы, необходимо остановиться па практическом значении установленных закономерностей в прикладном отношении. Например, дана обгонная плотность закладочного материала, уложенного в массив, и определено ее влияние па усадку. Основываясь па выявленной закономерности, колет быть предую'хона целая серия устройств по уплотнению закладочного массива (прессование .вибрирование,уплотнение катками и взрывом и т.д.),ц следовательно, и уменьшению деформации массива. То ае самое происходит при определении объемного напряжения или давления со стороны закладочного массива по падоншз я простиранию. Эти г.зело-дованзя могут бить использованы для создания ограядзпий массива и механических крепей.

В диссертации приводятся сопоставление экспериментальных я расчетных данных. Сроднее статистическое расхондонпе незначительно.

В последней главе диссертации подведены птогл исследований я дога научные основы выбора закладочного материала л параметров закладочного массива.

Сформированы методы и разработаны модели выбора и вомодо-пкя зпкладгсп, пепельзуемыо при проектировании технологии внсмтси угольных пластов с закладкой. Определены требования на приборы л оборудование для закладки прп постановке комплексов на производство я серийном изготовлении их. Совместно о другими исследователям:! определены первоочередные направления дальнейших работ п согместпо с ПО п ГПО разработаны программы по техническим я технологически« режимам управления газодинамическими процессия п безопасному веде тля горных работ при выемке внбро-ссопаспых пластов под застроенными торрпторпяма с закладкой выработанного пространства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе осуществлено теоретическое обобщение и решение крупной'научной проблемы, заключающейся в выборе закладочного материала и определении параметров закладочных мао-сивов на основе использования принципов математической статистики и экономико-математической модели, с целью повышения эффективности разработки месторождений угля и охраны объектов и сооружений, расположенных на поверхности.

Основные науч!ше и практические результаты проведенных исследований заключаются в следующем:

1. Выбор закладочного материала осуществлен при помощи экономико-математической модели и состоит в том, чтобы найти наиболее подходящий закладочный маториал для условий, в которых производится добыча угля. Экономико-математическая модель включает: целевую функцию, систему ограничений, критерий оптимальности.

2. Параметры "зшсладбчнбгсГ"массива "определены пр"а~помощи" корреляционных уравнений. В этих уравнениях на результативный признак - сближение вмещающих пород - влияют следующие фактора-альныо признаки: объемная плотность закладочного массива; высота этавса, состояние вмещающих пород и т.п.

Их влияние на очистные работы находится в зависимости от природных и горно-технических факторов и раосчитываотся на ооно-во парней и многофакторной корреляции. Взаимосвязь этих параметров установлена при изучении процессов, происходящих в система угольный массив - призабойное пространство - закладочный массив, и является определяющей при выборо технологии разработки месторождений полезных ископаемых о закладкой, это позволило создать вкопреос-метод для расчета сдвижений кровли в очистном пространстве.

3. Установлен метод определения параметров закладочного као-сива, на основе напряженно-деформативных показателей и учета качества составляющего этот маосив материалу.создана классификация закладочного материала. Указанный метод основан на классификации этих материалов по физико-механическим свойства;.!, приыеня-емш и возшкнш к применению раздольно гористых пород и интегральных технологических показателя*! определяемых вкопоненци-ьяькымя уравнениями.

4. Прп применении закладки рекомендованы следующие параметры закладочного массива:

оптимальный паг закладки должен составлять 3,6-6,3 м; минимальное расстояние от забоя до заложенного массива не должно превышать 3,6-4,5 м;

при наличии геологических нарушений или слабых боковых пород необходимо уменьшить шаг закладки. Так, для расчетов необходимо знать, что изменение шага закладки на I м вызывает изменение конвергенции боковых пород на 7,5$;

в случае разработки сближенных пластов и подработки одного пласта другим расстояние можду горними работами не додано быть .меньше, чем две толщины междупластья, а разрыв во времени должен быть но менее 6 месяцев.

Соблюдете отих параметров позволило получить следующие результаты. Зафиксированы, максимальное сближение боковых пород (в зоне геологического нарушения): в прпзабойном пространстве -7,8*, в заложенном массиве - 19,8$, а всего 27,5 %, что на 21% мопгшо, чем предусмотрено нормативом; среднео значение конвергенции боковых пород в зоно геологического нарушения составило: в прч^ябойпом пространство - 7,1 в выработанном пространство - 18,1 ;«, всего - 25,2%, в зоне нормальных боковых пород соответственно - 6,3 % и 13,7 %, всего 20,5 %.

о. Разработан метод моделирования упрочнения раздольно"зернистых горных пород. Он позволяот о глинпмальшшп затратами средств и промони исследовать и отрабатывать параметры и устройства для упрочнения зокладкп. Этот метод базируется па фпзичос-ягпс процессах, происходящих з упрочившюм закладочном массива, началЬ!ппс п граничных условиях, включает критерия подобия, размерность величин, входящпх в уравнения движения, а такте на применении тоорип Букипгема (тГ- теороны).

6. Обосновано, что в зоне влияния горных работ па подрзбаты-гзаемыо отвотствошшо сооружения могут применяться в качестве закладочного материала пахтныэ породы, методика выбора и переработки которых базируется на всестороннем исследовании з_иачптоль-ггого обю.мч сырья па закладочниЭ материал, основных параметрах, составов двухксиюнонтных, ¡лтогсксигопоятных пихт, научном обосновании потрзбпости з ¡закладочном материале. Это обеспечп-

в.здт, в зависимости__от категории охраны, установленных ВКШ1,

спНжонЕо выбросоопаспости, позволяет управлять горным дазлё-даом п т.д. я создавать зпкладочгаю гасопвн высокой

несущай способности, применение такой закладки ограничивается условиями разработки и соображениями экономии;

разработаны и защищены авторскими свидетельствами новыо приборы, которые позволяют измерить, в натурных условиях деформации и напряженное состояние в призабойном пространства и закладочном массиве. Замерами в натурных условиях установлена достаточно высокая сходимость расчетных показателей с замерами в производственных условиях (отклонение на превышает 10-14$);

определено, что в система горный массив - закладочный массив равновесие наступает - на крутых плаотах Донбасса практически через 3-4 месяца, на пологих - 4-6 месяцев, в Караганде- через" 7 мес.

7. В диссертации приведены исследования, результаты которых внедряются с 1970 г. в ПО "Орджоншшдзеуголь" при выемке целиков угля под группой Енакиевских заводов, работы в этом объединении являются типичными для крутых пластов Донбасса; на пологих нлао-тах Донбасса, в Караганде и в других бассейнах при .различных методах возведения закладочного массива. Кроме того, для исследования пород шахтных терриконов, являющихся наихудиим сырьем 'на закладочный материал из рассматриваемых и входящих в созданную нами классификацию, била предложена методика отбора представи-тельнох'о объема проб пород горящего террикона, включающая три фазы разведки последнего ..Объем изученной части проб (выборочная совокупность) является представительным из-за случайного отбора и достаточного объема выборки как по каждому показателю (от 40 до 2000 определений), так и в общей сложности.

Комплекс проведенных исследований позволяет~получит?~люоую величину деформации закладочного массива. Практическое применение зависит"от условий разработки п ограничивается соображениями экономии.

8. Работа реализована в разработке и создании:

"Технологических схем возведения закладочных массивов, обеспечивающих эффективную отработку запасов под охраняемы:,и объектами Центрального района Донбасса. Часть I. Технологические охеми, часть П. Пояснительная записка. Эти.схемы внедряются по тематическому плану ИГД с 1981 г. Утверждены объеди; аниями "Ар-темуголь" и "Орд-ионикидзеуголь" и институтами; ДонУШ, ИГД и«. А.А.Скочииского и УкрНИИГидроуголь в 1980 г.

"Технологических схем возведения закло..очных массивов, обео-печиваявдх аффективную отработку запасов под г.Карагандой". Утверждены объединением "Карагавдауголь".

"Основных положений разработки Прокопьевско-Киеелевского месторождения Кузбасса" (раздел закладки). Выпущены и утверждены Мпнуглепромом СССР в 1973 г..апробированы при работе с закладкой в Кузбассе.

"Рекомендаций по организации закладочного хозяйства на шахтах Центрального района Донбасса (основные положения)". Выпушены и утзерздоны Мпнуглепромом УССР в 1976 г., апробированы при работе с закладкой в Центральном районе Донбасса.

"Разработки технологии закладки и технических требований на создание оборудования для закладочных работ при выемке угольных пластов на глубоких горизонтах". Это работа апробирована в странах СЭВ и утверждена к применению па постоянной комиссии по углю в 1960 г. ;

"Разработки' технических- требований на закладочный материал для условий выемки угля под охраняемыми объектами (Методика)". Апробирована при внемке угля из целиков Донбасса и Караганды.

"Методических рекомендаций по выбору параметров закладочного массива и закладочных материалов для отработки пластов под охра-Еяа-лггп объектам з Центральном районе Донбасса". Эти рекомендации утЕорэденн л ГО "Орджошшидзоуголь" л ¡ТД пм.А.А.Скочпнского в .1978 г. Апробпрогани при внекко целиков в Центральном районе Донбасса.

"Методических рекомендации по определению еконсмнческой сффэктпвнсстя основных мор зацити общественных зданий из подра-батнгаемнх территориях". Последние рекомендация утверядош! Госстроем УССР г. 1977 г. п апробирована при выемке целиков з Донбассе.

"Нотодшга' оценки экономической эффективности применения 2е:*лаг.-:н выработанного пространства". Утверждена Млауглепромом СССР в 1987 г. и апробирована при презктпровашгд и примзиеп.ш ссзладка в Мпнуглепроко СССР. "

0. Создали научные основн отбора п возведения закладки, обзеиечпзагщио повышение эффективности технологии угледобычи при разработке угольшпе месторождений,определены допустимые ролбчккч олгггхепта кровли выработки в зависимости от патогорп" ограни аойорхпости, установленных ШИШ, показан экспресс-метод определения напряге нпо-деформпровашшх параметров массива и прхгзпбой-пзго пространства я на основе фпзпко-¥охшшческих свойств саклз-дзчгэго }:аторпялз п зкопокзко-«стег«ттакой кодоли, представлен

тот закладочный материал, который соответствует данной технологии.Получены наиболее экономичные варианты выбора эакладочнрго материала, определена потребность в закладочном материале и обеспечение этой потребности на основе теории графов оптимальной организационной структуры до 2000 года. Все это позволило определить сырьевую базу для закладки, которая вошла в ТЭО по развитию Донбасса и Кузбасса.

С полученным экономическим эффектом от внедрения оистем разработки с закладкой добыто только на шахте "Красный Октябрь" в Донбассе около 5 млн.т угля из целиков под охраняемыми объектами. В настоящее время добыто значительное количество угля из целиков с .закладкой в ПО'"Донецкуголь", "Карагандауголь". Экономический эффект составляет 2,33 руб/т. Этот эффект принят в качестве нормативного по отрасли.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Выбор способа закладки по трудоемкости // Бюллетень цветной металлургии. - 1967. - Я 24. - С. 3-7 (соавтор В.В.Чудаков).

2. Разработка технологии закладки и технических требований на созданиё'оборудования при выемке угольных пластов на'глубоких шахтах. - Берлин: Изд-во СЭВ, 1969. - 160 о. (соавторы В.В.Добровольский, С.А.Коржаев).

3. Разработка технических требований на закладочный материал для условий выемки угля под охраняемыми объектами (Методика).М.: ИГД им. А.А.Скочинского,1970.- 26 о.(соавтор В.В.Добровольский).

4. Закладочный материал из-пород терриконов и отвалов. - М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1971. - 36 с.

5. Применение упрочненной закладки при разработке месторождений полезных ископаемых. - М.: ЦНИЭИуголь, 1971.'-'48~с.

6. Применение гидравлической закладки для управления горным давлением при разработке угольных пластов на глубоких горизонтах ш. "Красный Октябрь"// Материалы Всесоюзной конференции "Проблемы разработки угольных месторождений на больших глубинах" /ИГД ом. А.А.Скочинского. - М., 1971. - С.15-17 (соавтор Э.И.ГаЙко).

7. Научные основы технологии закладки при выомко крутых пластов угля. - М.: ЦНИЭИуголь, 1971. - 32 о.

8. Давление закладочного маооива // Технология добычи угля подземным способом: Сб./ЦНИЭИуголь. - М., 1971, 12(60).- С.33^34~ (соавторы В.В. Добровольский, Э.И.. Гайка Ф.й. Шаламборидзо, А.В.Гостев).

9. К исследованию упрочнения закладочного массива методом моделирования с использованием эквивалентных материалов // Научн. сообщ./ИГД им.А.А.Скочинекого, - М., 1972. - Вшг.99. - С.43-48.

10. Исследование влияния прочности материала на усадку массива при гидравлической закладке// Научн.сообщ./ ИГД им.А.А.Ско-члнекого. - М., 1972. - Вып. 101. - С. 112-115 (соавтор Е.П.Епифанов) .

11. Свойства и способы подготовки закладочного материала за рубежом. - М.: ЦШШуголь, 1972. - 103 с.

12. Экономико-математическая модель размещения участков приготовления закладочных материалов // Технология добычи угля подземным способом: Сб. / ЦНИЭИуголь. - М. : Недра, 1973. - № 3. -С.30-31 (соавторы В.В.Добровольский, Л.Ю.Карась).

13. Выбор закладочного материала - эквивалента для объемных моделей // Технология добычи угля подземным способом : Сб. /ЦШШуголь. - М., 1973. - № 9. - С.14-15 (соавтор Н.Т.Бедарев).

14. Динамическая модель развития гидрозакладочного комплекса // Проектирование и реконструкция угольных предприятий:Сб.ЦНИЭИ-уголь. - М., 1973. - № 7(14). - С.23-25 (соавтор Г.Е.Соловьев).

15. Основные положения разработки Прокспьевско-Киоелевского меотороадокия Кузбасса. - М., ЦНИЭИутоль,1978 (соавторы А.С.Кузьмич и др.).

16. Деформация закладочного массива под действием нагрузки // Технология добычи угля подземным способом : Сб. / ЦШШуголь. - И., 1973. - № 10. - С.22-23.

17. Исследование проявлений горного давления при гидроза-кладкэ // Уголь Украины. - 1974. - Л 4. - С.12-13.

18. Выбор способов возведения массива при гидравлической закладке лмя различных систем разработки угольных пластов // Материалы конференции "Опыт производства земляных и дноуглубительных работ способом гидромеханизации в Сибири. - Новосибирск, 1974. - С.25-29 (соавтор В.В.Журавлев).

19. Исследования взаимодействия закладочного массива с ограждениями крепей на объемных моделях //Науч.сообщ./ИГД им.А.А.Ско-чапского. - М.,1974. - Вып.119.- С.73-79 (соавтор Н.Т.Бедарев).

20. Шахтныо закладочные машины. - М.: ЦНИЭИуголь, 1975. -40 с. (соавтор Н.Н.Ванифатов).

21. Гидравлическая закладка выработанного пространства на угольных сахтах. - М. : Недра, 1975. - 232 о. (соавторы В.В.Добровольский и др.). „7

22. Метательная машина для закладки крупнокусковым материалом // Уголь. - 1975, - № 4. - С.44-45.

23. Рекомендации по организации закладочного хозяйотва на шахтах Центрального района Донбасса (основные положения). - Донецк, 1976. - 27 с. (соавторы И.И.Дуденко, В.В.Куков и др.).

24. Давление закладочного массива на диагональное ограждение // Технология добычи угля подземным способом: Сб. / ЩМЭИуголь, 1976. - № 3. - С.13-14 (соавторы Ф.Ф.Шаламберидзе, Э.И.Гайко).

25. Классификация способов возведения монолитных закладочных массивов // Сб. науч.тр. /Моск. инж.-строит.ин-т.„- М., 1976. -№ 154. - С.92-95 (соавторы А.К.Шрейбер, Б.Ф.Ширшиков).

26. Исследование влияния некоторых факторов на прочностныэ свойства монолитных закладочных материалов // Сб.науч.тр./ Моск. инж.-строит, ин-т. - 1976. - К 154. - С.71-78 (соавторы А.К.Шрейбер, Б.Ф.Ширшиков и др.).

27. Закладка выработанного пространства на шахтах ЧССР,- М.: ЦНИЭИуголь, 1977. - 38 о. (ооавтор В.И.Гринев).

28. Параметры массива, образованного гидрозакладкой выработанного пространства для охраны подрабатываемых сооружений //Национальные способы отработки запасов угля под застроенными территориями в Донбассе,- Донецк,1978. - С.29-31 (соавторы Э.И.Гайко, Н.Э.Парамонова).

29. Метод определения свойств закладочных массивов при подработке охраняемых объектов // Рациональные способы отработки запасов угля под застроенными территориями в Донбассе.-Донецк, 1978. - С.33-35.

30. Методические рекомендация по определению экономической эффективности основных мер защиты общественных зданий на подрабатываемых территориях. - Киев, 1977. - 50 о. ( соавторы гГаГЗсьГ ленцова и др.). -

31. Итоги применения гидрозакладки на ш. "Краоный Октябрь" для охраны группы Енакиевских заводов // Материалы Республиканской науч.-техн.конф. "Совершенствование техники и технологии эакладочных работ". - Ткибули,1980. - С.3-4 (соавторы М.И.Бесков и др.).

32. Об опорном давлении в закладочном массиве^ // Добыча угля подземным способом: Сб. / ЦНИЭИуголь, 1981, — S~7.' - С Г 29-30, (соавторы Ф.Ф.Шаламберидзе, Э.И.Гайко).

33. Гидравлическая закладка при. охра"; наземных инженерных сооружений // Безопасность труда в про1ШвшепностиГ - 1982.- J3 2. - С.23-24 (соавторы М.И.Бесков, Э.И.Гайко).

34. Технологические схемы возведения закладочных массивов, обеспечивающих эффективную отработку запасов под охраняемыми объектами ЦРД. Часть I. Технологические схемы. - М., 1983 - 84 с.

35. Технологические схемы возведения закладочных массивов, обеспечивапцих эффективную отработку запасов под охраняемыми объектами ЦРД. Чаоть П.Пояснительная записка. - ГЛ.: 1983. - 78 с.

36. Модель и количественное описание закладочного массива // Уголь. - 1983. - № И. - С. 13-15.

37. Руководство по контролю качества закладочного массива при отработке пластов под охраняемыми объектами. - М., 1986.

- 33 о. (соавторы М.И.Бесков и др.).

38. Ведущие нормы технологического проектирования угольных и оланцевых шахт (Центрогипрошахт). - М.: Минуглепром СССР,1986.

- 62 с. (соавторы М.И.Устинов и др.).

39. А.о.273131 СССР. Инъекционное устройство для ввода вяжущего в закладочный массив / В.И.Симонов, А.С.Кузьмич, В.В.Добровольский, О.М.Кодолов (СССР). Бшл. '¡> 20 // Открытия, изобретения, промышленные образцы. - 1970. - № 20. - С.13.

40. А.с. 635263 СССР. Дисковый метатель / В.И. Симонов, Г.П.Дмитриев, В,В. Яуравлев, В.П. Капустин (СССР). Бшл. й 44 // Открытия, изобретения, про.«,шале иные образцы. - 1978. - № 44.

41. А.с. 729128 СССР.. Устройство для определения конвергенции а усадка закладочного массива / В.В.Добровольский, В.И.Симонов, Э.И.Гайко, А.В.Гостев (СССР). Билл. № II //Открытия, изобретения, промышленные образцы. - 1980. - № II. - С.121.

42. А,с. 783473 СССР. Способ выемки полезного ископаемого / В.И.Симонов, В.В. Еуравлев, О.М. Кодолов (СССР). Бшл. № 44 // Открыты, изобретения,, промышленные образцы. - 1980. - № 44. -С.141.

43. А.с.723128 СССР. Устройство для определения конвергенции Я усадил закладочного массива / В.В. Добровольский, В.И. Симонов я др. (СССР). Бплл. Л 3 / Открытия, изобретения, промышленные образцы. - 1990. - № 3. - С.ИЗ.

44. А.с.1430542 СССР. Прибор для измерения величины смещения горных пород / А.П. Задубровский, В.И. Симонов и др. (СССР). Еплл. Д 38 // Открытия, изобретения, 1 промыплепяно образцы. -1988. - Я 38. - С.124.

45. A.c. 1442655 СССР. Устройство для определения конвергенции и усадки закладочного массива/ А.П.Задубровский, В.И.Симонов и др. (СССР). Бшл. № 45 // Открытия, изобретения, промышленные образцы. - 1988. - № 45. - C.II8-II9.

46. Временные методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий научно-техничоокого прогрёооа в угольной промышленности. - М., ЦНИЭИуголь, 1990. - 327 о. (оо-авторы В.А.Сысоева, Р.Я.Кузнецов и др.).

47. Расчет экономико-математической модели оптимизации горнозакладочного хозяйства ра примере ЦРД // Горно-технические проблемы : Науч.сообщ. / ИГД им.А.А.Скочинского.- М., 1990. -0.88-91 (соавтор С.Я.Никитина).

48. Методические рекомендации по выбору параметров эакладоч-. ного массива и закладочных материалов для отработки пластов под охраняемыми объектами в Центральном районе Донбаоса. - М,,1979.

- 2В с. (соавторы Э.И.Гайко и др.).

49. Комплексная оценка экономической эффективности закладки выработанного пространства //Прогнозирование научно-технического прогресса: Научн.сообщ. / ИГД им. А.А.Скочинского. - М., 1989.

- С.90-94.

50. Влияние площади подработки на величину горного давления в закладочном массиве // Уголь. 1990. - № 4. - C.II-I3 (соавторы Ф.Ф.Шаламберидэе и др.).