автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров и разработка податливых опор для охраны повторно используемых выработок

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА

РГ6 ОД вними

. ,-,.-■• На правах рукописи

Горный инженер ТИМОХИН Алексей Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА ПОДАТЛИВЫХ ОПОР ДЛЯ ОХРАНЫ ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность 05.15.02

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Авто-реферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена в научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Райский Вадим Васильевич

доктор технических наук, профессор Зубов Владимир Павлович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Семенов Юрий Алексеевич

АО "Гуковуголь"

Защита состоится 1993 г. в " час.

на заседании специализированного Совета Д.135.Об.01 при научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) по адресу: 199026, С.-Петербург, В-26, Средний пр., 82, зал заседаний Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.с 9 до 15 час. 30 мин.

Автореферат разослан " 1993 г.

Исх. »

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук

/

В.М.ШИК

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Наиболее перспективным способом охраны подготовительных выработок по бесцэликовой технологии является их повторное использование с помощью искусственных ограждений.

В качестве средств охраны более предпочтительными являются ограждения Слитые полосы, бортовые крепи из стоек ОКУ или секций механизированных крепей), позволяющие создать значительный отпор консоли пород, зависшей вдоль выработки со стороны выработанного пространства. Однако эти средства достаточно дороги, со сложной технологической цепочкой, весьма металлоемки.

В настоящее время в качестве средств охраны повторно используемых выработок широко используются тумбы (опоры) из железобетонных блоков, объем применения которых на шахтах с пластами пологого и наклонного залегания мощностью до 1,5 м за последние 10 лет вырос с 3 до 1%. Тумбы имеют высокую обрезную и несущую способности, изготавливаются в заводских условиях на поверхности, менее трудо- и металлоемки, однако область их применения обоснована недостаточно, так как при слабых породах кровли происходит их обыгрывание, при слабых почвах - вдавливание, при труднообрушавщихся кровлях - опрокидывание или разрушение из-за слабого сопротивления материала блока растягиваю дим усилиям.

Поэтому актуальной задачей является геомеханичэское обоснование лримэнения тумб в различных горно-геологических условиях, расширение области их применения за счет разработки новых эффективных конструкций опор с параметрами, обеспечивающими их необходимое рабочее со-1ротивление как в начальный период нагружения, так и в режиме дефор-«ирования, и податливость, соответствующую прогибу консоли зависаю-1их' над выработкой пород. При этом новые конструкции должны обеспе-1ивать снижение расхода дорогих исходных вяжущих, металла и исполь-ювание местных дешевых материалов -наполнителей.

Диссертационная работа является итогом исследований в соответ-:твии с тематическим планом ВНИМИ в 198^-1990 г.г. по темам: 1220108000 "Выполнить геомеханическую оценку способа охраны выемоч-:ых выработок блоками и литыми полосами, изготовленными из различ-ых материалов" (№ гос.регистрации 018500039485), 0293II3000 "Анализ ффективности новых технических решений по способам управления горим давлением в подготовительных выработках" (№ гос.регистрации I87000II08), 0293003100 "Разработка методики инженерного расчета и ыбора рациональных паспортов охраны и крепления примыкающих к чистным забоям выработок и их сопряжений в условиях трудноуправляе-СГЙ кровли и пучащей почвы" (№ гос.регистрации 0I87000II08),

0239060000 "Разработка рекомендаций по выбору рациональных параметров крепи усиления и ограждения" (№ гос.регистрации 01890080754).

Целью работы является обеспечение эффективного поддержания повторно используемых выработок в различных горно-геологических условиях за счет разработки и применения новых конструкций опор из блоков с определенными механическими характеристиками.

Основная идея: поддержание повторно используемых выработок обеспечивается с помощью опор из блоков новых конструкций, имеющих силовые и деформационные характеристики в пределах, определяемых величиной и характером проявления горного давления.

Методы исследований. В работе использовался комплекс методов исследований, включающих изучение и анализ взаимодействия опор с вмещающими породами в различных условиях, разработку и лабораторные испытания новых конструкций опор с регулируемыми механическими характеристиками, проверку их работоспособности в шахтных условиях, разработку методики выбора и расчета плотности опор для различных горно-геологических условий.

Научные положения, выносимые на защиту:

1) расчет плотности установки искусственных ограждений из податливых блоков производится в зависимости от нагрузочных характе-рисик кровли и деформационных характеристик опор, взаимодейовие меж' ду которыми учитывается показателем сЬ , равным 1,33 для легкообрушв' емой основной (Л), устойчивой непосредственной (У) кровель и прочных пород почвы (П) (ЛУП), 0,93 для легкообрушаеной основной, неустойчивой кровель (ЛНП), 0,77 для труднообрушаемой основной, неустойчивой непосредственной кровель (ТНП), 0,85 для труднообрушаемой основной, устойчивой непосредственной кровель (ТУП);

2) жесткость искусственных опор определяется устойчивостью непосредственной кровли, обрушаемостью основной, вынимаемой мощностью пласта, величиной относительных опусканий пород кровли в зависимости от их класса (ЛУП, ЛНП, ТУП, ТНП) и собственной податливостью опорного ряда;

3) силовые и деформационные свойства опор зависят от характеристик вяжущих, наполнителей и прокладок, устанавливаемых между блоками (податливых или жестких).

Научная новизна работы заключается в:

1) обосновании геомеханических требований (продольной деформации, максимальной и остаточной несущих способностей) к новым конструкциям опор;

2) выявлении зависимости несущей способности опор от их подат-

ливости и изменения несущей способности опор от различных сочетаний вяжущих, наполнителей и прокладок;

3) разработке методики определения плотности установки опор с учетом их силовых и деформационных характеристик и взаимодействия с вмещающими породами в различных горно-геологических условиях.

Личный вклад автора:

1) разработка опор и блоков новых конструкций для охраны повторно используемых выработок;

2) лабораторные и натурные исследования силовых и деформационных характеристик новых конструкций опор из блоков и их работоспособности в шахтных условиях;

3) исследование взаимодействия массива пород с опорами в ювторно используемых выработках на шахтах и методом моделирования за эквивалентных материалах;

анализ результатов применения опор высокой прочности на вахтах ПО;

5) разработка методики расчета плотности опор в различных :орно-геологических условиях;

Достоверность научных результатов подтверждена промьшленны-!и испытаниями и шахтными исследованиями проявлений горного давле-шя в повторно используемых выработках шахт Центрального и Восточ- -' юго районов Донбасса в различных горно-геологических условиях [5000 шт.)» стендовыми испытаниями блоков (320 шт.) и тумб, соот-1етствием расчетных и фактических данных.

Научная ценность работы заключается в геомеханическом обос-овании области применения опор из блоков с регулируемыми механиче-кими характеристиками и разработке методики расчета и выбора пара-етров опор с заданными характеристиками для охраны повторно ис-ользуемых выработок в различных горно-геологических условиях.

Практическая ценность работы заключается в разработке новых онструкций опор, обеспечивающих расширение их области применения, овышение безопасности горных работ, снижение трудоемкости охраны овторно используемых выработок.

Реализация работы: Основные результаты исследований реализо-зны при поддержании повторно используемых выработок на шахтах АО ^уковуголь" на основании составленных при участии автора "Техли-эских требований на изготовление блоков из облегченных и недефицит-1х материалов для околоштрековых тумб и полос", утвержденных на-¡льником Технического управления МУП СССР, 198^.

Апробация работы. Основное содержание работы, а также ее от-

дельные результаты докладывались и получили одобрение на 1У Республиканской конференции молодых ученых (Донецк, 1984), были представлены на ВДНХ СССР 1984 и 1986 г.г., на конференции молодых ученых ВНИМИ 1984, 1985, 1989 г.г., на секции Ученого Совета ВНИМИ (С.-Петербург. 1992-г.).

Публикации. По материалам работы опубликовано 10 статей и получены 3 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 86 страниц текста, 12 таблиц и 51 рисунок. Она состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 123 наименований и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В разработку и совершенствование средств охраны повторно используемых выработок с помощью тумб из блоков весомый вклад внесли: Кардаков Е.В., Ардашев К.А., Бажин Н„П., Диманштейн A.C., Кольчик Е.М., Борзых А.Ф., Гринько Н.К., Литвинов A.B., Мацкевич Г.К., Мартыненко И.А., Мороз В.Д., Мухин H.A., Мельников О.И., Нейман Л.К., Райский В.В., Рева В.Н., Тоцкий A.B., Тлеубаев Ж.К., Черняк ИЛ. и др.

Серийно изготавливаемые блоки из бетона М 300, размерами 500x400x150 и весом 75-80 кг, сочетая обрезные и опорные функции, обеспечивают в ряде условий удовлетворительное состояние выработки в течение всего срока эксплуатации.

Тем не менее, анализ применения тумб из блоков в производственных условиях показал, что они обладают рядом недостатков, значительно влияющих на эффективность их работы, особенно в условиях неустойчивых пород кровли и слабых пород почвы, где из-за обыгрывания кровли или вдавливания опоры в почву практически невозможно реализовать ее прочностные и деформационные характеристики, и, следовательно, обеспечить рабочее состояние выработки.

Производство этих блоков требует использования достаточно дорогих компонентов - вяжущего и наполнителей. Попытки изыскания более дешевых материалов для опор из блоков предпринимались Кердаковым Е.В., Братцевым В.В., Котелевцом A.A., Литвиновым Ю.Д., Кибальничен-ко Н.С. и др., однако их решения не получили широкой практической реализации в связи с недостаточной максимальной и остаточной несущими способностями опоры.

Существующие методы расчета нагрузок на искусственные ограждения (Диманштейн A.C., Борзых А.Ф., Тоцкий A.B., Мельников Е.А.,

Чакветадзе Ф.А., Полищук Н.Я.), не учитывают собственную механическую характеристику искусственного ограждения при решении задачи взаимодействия опоры с вмещающими породами. В связи с этим возникла необходимость в разработке методики, учитывающей, наряду "с собственной характеристикой опоры, и параметры ее взаимодействия с вмещающими породами в различных классах условий.

Исходя из поставленной цели и анализа состояния вопроса, в работе решались следующие задачи:

1) исследование взаимодействия опор в повторно используемых выработках с массивом вмещающих пород и на этой основе разработка требований к их основным параметрам;

2) разработка конструкций облегченных податливых блоков с учетом геомэханических и технологических требований к их изготовлению;

3) проведение испытаний тумб новых конструкций для оценки их механических характеристик и работоспособности в шахтных условиях;

разработка методики расчета плотности опор с учетом их собственной механической характеристики и взаимодействия с вмещающими породами.

На основе выполненного анализа изученности вопроса в первой главе обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, которые приведены выше, а результаты их решений, изложенные в четырех главах работы, заключаются в следующем:

Исследования проявлений горного давления в повторно используемых выработках, охраняемых опорами из блоков БНБТ, проводились, в основном, в районах Центрального и Восточного Донбасса в широком диапазоне горно-геологических условий. Оценены смещения пород в выработках на пластах с различной степенью обрущаемости основной кровли (легкой - Л, тяжелой - Т), с различной степенью устойчивости непосредственной кровли (устойчивой - У, неустойчивой - Н) и с разной прочностью пород почвы (прочной - П, слабой - С). Результата исследований подтверждают положение о том, что в условиях классов ЛНС, ПУС, ТНС и ТУС, т.е. со слабой почвой применение жестких ограждений «целесообразно. Поэтому в дальнейшем рассматриваем только классы условий с прочной почвой (ЛУП, ЛНП, ТУП, ТНП).

Проведенные исследования области применения ограждений в зависимости от прочности пород почвы позволили установить критическое ¡начение параметра Н/Еспч = 15 , что существенно уточняет область 1рименения жестких ограждений на больших глубинах.

Установлена зависимость, которая позволяет прогнозпсовзть сум— !арное смещение (^о^щ. мм) контура повторно используемой выработки, >хрзняемой опорами из блоков за весь срок ее службы:

U.o6 = 340+360-H-0.03Cm -I)+0,4<H-400)-7,I<R. -60)--5,5(Rcn4-.30), . где: H - глубина, м; т - мощность пласте, м; Вскр. Rcn4 - соответственно сопротивление пород кровли и почвы одноосному сжатию, МПа. Нагрузку на опору из блоков на этом этапе рекомендуется оценивать по результатам исследований Борзых А.Ф., Тоцкого A.B. и Диман-штейна A.C.

Однако для обоснования требований к параметрам опор, необходимых для более точного решения задачи взаимодействия, этих исследований оказалось недостаточно. Более детально геомеханичэская задача взаимодействия массива пород с крепью выработки и тумбами из блоков в указанных условиях решалась на плоских моделях методом эквивалент ных материалов. Получены зависимости, описывающие напряженно-деформированное состояние системы "вмещающие породы - крепь выработки -искусственное ограждение". Оценены смещения пород в выработке позади забоя первой лавы, давление на крепь выработки со стороны массива и со стороны выработанного пространства, а также нагрузки (Р0Гр, кН) на искусственное ограждение.

Р « P-I,<*6(RC -60M.37(H-600)+3,I2(£h-I5) +

+6,72(m, -1,5), W

где: Sil- мощность пачки основной кровли, участвующей в нагруке-нии, мм;

Р - величина, характеризующая типовые нагрузочные свойства пород кровли, определяемая опытным путем и равная для ЛНП - 3300 кН; ЛУП - 3900 кН, ТИП - 4700 кН и ТУП -- 5200 кН.

Установлено, что при решении задачи взаимодействия наряду с природными факторами важную роль в формировании нагрузок на тумбы из блоков играет характеристика их податливости, которая учитывается при определении суммарных смещений пород кровли по линии опорного ряда:

И = U1+ Д=4т-дИ+Д (3)

где: Uj, Д - смещения пород, обусловленные классом пород и собственной податливостью опорного ряда соответственно д 11 - относительные опускания пород кровли, принятые по "Каталогу обобщенных показателей и характеристик взаимодействия мехкрепей с боковыми породами по классам условий" -Л., -ВНИМИ -1987, и равные: 48,8 - для ЛУП, 55,8 - для ЛНП, 76,1 - для ТУП. ,

Исходя из предпосылки, что общие закономерности смещений nopoj по продольной оси сохраняемой выработки и в очистном забое идентичны, получена зависимость:

\ А иг ) •

со

\ А Пг

где: дК-1 и йИ^ - относительные средние опускания кровли (мм/м^) соответственно при сопротивлении крепи Р^ и Р£ Показатель оС в зависимости от класса горногеологических условий равен 1,33 - для ЛУП, 0,93 - ЛНП, 077 - ТИП и 0,85 - ТУП. Требуемое сопротивление опоры с учетом суммарных смещений пород кровли по линии опорного ряда равно:

Р - / ЫП- А и I* : т I 4 т- д и + Д / '

где: т - высота опоры, &11, А - см Плотность опорного ряда п

огр'

(3), Рогр - см. оценивают из выражения:

(5)

(2).

П =

Р к

т доп т

Сб)

где: к - коэффициент условий работы опоры при неравномерном режиме

нагружения, равный 1,5; Рт доп - типовая допустимая несущая способност1. опоры из блоков различных конструкций, принимаемая 0,7Ртах (табл.3), кН; кт - коэффициент влияния высоты опоры на ее несущую способность (табл.1).

Таблица I

----1т , м! 1 0,6 0,8 ! 1,0 ! 1,2 ; 1.4 1,6

*Т 1 1,0 0,98 ! 0,95 ! 0,84 | 0,73 0,62

Исходя из .результатов исследования взаимодействия опор из 5локов с вмещавшими породами сформулированы геомеханические требования к их параметрам:

1) требуемое рабочее сопротивление опоры Рт должно быть не «юнее рабочего сопротивления опоры из серийно изготавливаемых блоков, рассчитываемого по формуле (5);

2) продольная деформация конструкции, необходимая для реализации смещений пород.кровли в режиме "заданных деформаций" должна 5ыть не менее величин, рассчитанных с учетом относительных опуска-1ий пород кровли л21 .

Для пласта мощностью 0,8 + 1,0 м она должна составлять 200 * 245 мм для условий ЛУП, 220 * 275 мм - для ЛНП, 300 * 355 мм -цля ТУП. В условиях ТИП,- из-за недостатка экспериментальных данных

рекомендуется пользоваться расчетными величинами для условий ТУП.

Продольная деформация конструкции обеспечивается за счет деформации непосредственно блоков, сжатия прокладок, устанавливаемых между блоками, и сжатия деревянного клина, расположенного между верхним блоком и кровлей.

Кроме геомеханических, сформулированы технические требования, предусматривающие снижение веса отдельных блоков на 30-40$, уменьшение расхода вяжущего, замену дорогостоящих видов вяжущих, применение в качестве наполнителей дешевых местных материалов (древесная щепка, опилки,, керамзит и др.).

Для удовлетворения перечисленных требований разработано и исследовано 16 конструкций опор из новых блоков, отличающихся применением вяжущего (цемент, фосфогипс), наполнителей (отрезки деревянных стоек, опилки, керамзит) и типом применяемых прокладок между блоками (дерево, металл).

Испытаниям подвергли следующие типы блоков: БЖБТ - серийно изготавливаемый, БДБТ - армированный вертикально расположенными отрезками деревянных стоек, (с выступающими торцами в т.ч.), БОБТ -из смеси бетона и деревянных опилок, БКБТ - из смеси бетона и керамзита, масштаб изготовления блоков - 1:3. Проведены две серии испытаний указанных типов блоков - с использованием цемента и фосфо-гипса.

Для обеспечения представительности результатов в лабораторных условиях исследованы как одиночные блоки, так и сложенные из них опоры. Испытания проведены путем одноосного сжатия объектов на 300-тонном прессе в режиме заданной деформации со скоростью осевой деформации, равной 1,0 мм/мин.

В процессе лабораторных исследований определяли: несущую способность и податливость отдельных блоков; максимальную и остаточну! несущие способности тумб; изменение максимальной и остаточной несущей способности тумб при установке между блоками податливых (деревянных) и жестких (металлических) прокладок.

На рис.1 приведены результаты испытаний тумб из блоков новых конструкций, а пересчитанные на натуру характеристики тумб предста лзны в табл.2.

Блоки новой конструкции характеризуются снижением веса единич ного блока до уменьшением расхода вяжущего на 25-50%, увеличе

нием несущей способности на 25-40$.

Лучшие параметры механических характеристик имеют опоры, на которых конструктивно применяются жесткие металлические прокладки. Однако их дороговизна и отсутствие в настоящее время жестких прокл док других типоё, хорошо сопротивляющихся растягивающим напряжения

а-на основе цемента; б-на основе фосфогипса; в-серийно изготавливаемых с прокладками; 1-серийно изготавливаемых; 2-е отрезками деревянных стоек; 3-то же, с выступающими торцами стоек над рабочей поверхностью блока; ^-с керамзитовым наполнителем; 5-е опилками; б-из фосфогипса 100$; 7-е песком; 8-е керамзитом: 9-е отрезками деревянных стоек; 10-е опилками; 11-без прокладок; 12-е деревянными прокладками; 13-е металлическими прокладками.

Таблица 2

¡Прок- Ртпад? i

! ладка кН |

П

п/п,'Наименование, состав

Вес

, , °CT'i блока, кН ¡мм/м ¡ММ/М j кг

OCT >

на основе цемента

I. БЖБТ (серийный) - 2200 400 50 270 75- -80

2. БЖБТ м дер. 2700 1000 213 270

3. БЖБТ -п - мет. 3850 2240 60 320

БДБТ - 2600 1600 80 270 48- ■50

5. БДБТ с выст.(15$) торцами - 2600 1600 126 270

6. БДБТ мет. 3850 1750 . 90 270

7. БКБТ керамзит 23$ - 1210 410 93 270 45- ■50

8. БКБТ керамзит 23$ мет. 2000 2000 120 -

на основе фосфогипса

9. Фосфогипс 100$ - 3300 2000 40 270

10. Фосфогипс 100$ мет. 5000 2000 100 270

II. Фосфогипс 70$,песок 30$ - 2200 500 26 270

12. Фосфогипс 70$,песок 30$ мет. 4400 3500 53 270

13. Фосфогипс 74$,опилки 26$ - 1400 1200 66 106

14. БДБТ - 2800 2200 100 116

15. Фосфогипс 77$,керамзит 23$ 2800 800 60 270

16. Фосфогипс 77$,керамзит 23$ мет. 4500 2400 100 320

обуславливают выбор опор из блоков БДБТ. затраты на изготовление которых в 1,9 рэза ниже по сравнению с серийно изготавливаемыми.

Блоки БДБТ на цементной и фосфогипсовой основе характеризуются податливостью опоры, равной 0,I'm (при максимальной несущей способности) и остаточной несущей способностью, равной 0,6-0,75P,max • Для проверки работоспособности опор из этих блоков выполнены шахтные наблюдения с комплексом геомеханических исследований по охране повторно используемых выработок в ПО "Гуковуголь".

На рис.2 представлены деформации опор на опытном и контрольном участках конвейерного штрека № 3 шх. им.бО-летия BJIKCM. В зоне установившегося опорного давления в 80 м за первой лавой деформация опор из блоков.БЖБТ составила 150 мм, из блоков БДБТ - 70 мм. Состояние выработки было удовлетворительное, трудоемкость работ по погрузке и разгрузке блоков при транспортировке и выкладке полос из БДБТ в 1,5 раза ниже, чем при работе с серийными блоками.

Разработана методика расчета плотности тумбового ряда, заключающаяся в следующем:

U,m

450

too

50

2

AO

80

120 ¿fM

Рис.2:

1 - на опытном участке;

2 - на контрольном участке

1) оценивают горно-геологические условия поддержания выработки (глубину расположения выработки, мощность пласта, класс пород кровли и почвы, мощность пачки основной кровли, сопротивление пород кровли нз одноосное сжатие);

2) определяют ожидаемые нагрузки на искусственное ограждение по формуле (2);

3) оценивают относительное опускание пород кровли лИ для последующего определения требуемой величины суммарной толщины деревянных прокладок и клиньев;

L0 устанавливают показатель с/ в зависимости от класса горно-гбологических условий;

5) определяют требуемое сопротивление опоры по формуле (5);

6) рассчитывают плотность опорного ряда по формуле (б).

На основании разработанной методики определения плотности

тумбового ряда рекомендована область применения тумб из блоков БДБТ.

В легких условиях поддержания рекомендуется применение тумб из блоков БДБТ на цементной (¡М300) основе с плотностью I тумба/м до глубины 600 м и плотностью 1,5 тумбы/м на глубине 800-1000 м, на фосфогипсовой основе - I тумба/м до 1000 м как в качестве самостоятельных полос, так и в кострах.

В средних условиях поддержания: на цементной основе - I тумба/м до 400 м и 1,5 тумбы/м на глубинах 400-1000 м, на фосфогипсовой основе I тумба/м до 800 м и 1,5 тумба/м на глубинах 800-1000 м.

В тяжелых условиях поддержания при наличии труднообрушающейся кровли плотность тумб из рекомендуемнх блоков на основе цемента должна быть 2 тумбы/м, на основе фосфогипса - 1,5 тумбы/м, причем на глубинах, превышающих 800 м, установка тумб предполагается после предварительного отсечного торпедирования.

Проведено сопоставление результатов аналитических данных определяемых нагрузок на тумбы из блоков, рассчитанных с использованием рассматриваемой методики, с данными натурных наблюдений на шахтах Донбасса. Результаты сопоставлений свидетельствуют о возможности применения методики для решения практических задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи геомеханичэского обоснования и разработки параметров податливых опор для охраны повторно используемых выработок.

Основные результаты исследований сводятся к следующему:

1) Установлены величины смещений пород в выработках, сохраняемых для повторного использования, при их охране Б1БТ в различных классах горно-геологичэских условий. Оценено критическое значение параметра H/Rcn4 , равное 15, позволяющее уточнить область применения опор на больших глубинах.

2) Предложены зависимости для оценки величин смещений пород в повторно используемых выработках, нагрузок на тумбовый ряд и на крепь выработки.

3) Разработаны геомеханические и технические требования к созданию новых конструкций блоков и опор из них. Разработан способ регулирования податливости и несущей способности опор из блоков, при этом установлено, что применение блоков различного состава и конструкции с податливыми или жесткими прокладками обеспечивает изменение податливости опор в 1,5-2,5 раза, максимальной несущей способности в 1,5-2,0 раза, остаточной несущей способности в 2-5 раз.

4) Создано и испытано 16 видов опор из блоков новых конструкций, из которых к применению рекомендованы опоры из блоков БДБТ, на цементной и фосфогипсовой основе, обеспечивёющие максимальную несущую способность 2600-2800 кН, остаточную несущую способность 1600-2200 кН и податливости, соответствующие этим величинам - 100-126мм и 116-27 мм.

5) Проведенными промышленными испытаниями блоков типа БДБТ в

АО "Гуковуголь" доказана их работоспособность при снижении веса единичного блока на 35$, уменьшении расхода вяжущего на 50$, снижении трудоемкости работ в 1,5 раза, уменьшении затрат на материалы при их производстве в.1,9 раза при обеспечении эффективного поддержания повторно используемых выработок.

6) Предложена новая методика определения плотности тумбового ряда,•учитывающая его собственную механическую характеристику и условия взаимодействия с вмещающими породами, использование которой в решении практических задач обеспечивает эксплуатационное состояние выработок.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Тимохин А.Н. Совершенствование способа охраны подготовительных выработок опорами высокой прочности. Тезисы докладов 1У Республиканокой конференции "Молодые ученые - научно-техническому прогрессу в угольной промышленности" - Донецк, Укр.Респ.правление НТГО, МУП УССР, АН СССР, ЦК ЛКСМУ, 1984, -12.

2. Разработка и внедрение эффективных конструкций искусственных ограждений, обеспечивающих эксплуатационное состояние выемочных выработок при их повторном использовании. Проспект ВДНХ СССР, 1984.

3. Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов. JI., ЕНИМИ, 1984.

4. A.c. № I2I6354 (СССР) Охранная крепь /ВНИМИ Авт.изобр. В.Н. Рева, Н.П.Бажин, Л.К.Нейман, О.И.Мельников, А.Н.Тимохин, Н.А.Мухин, В.П.Кисницкий, В.В.Кравченко, № 3775366/22-03, заявлено II.04.84, эпубл. 07.03.86, Бюл. № 9 изобретения - 1986, № 9.

5. A.c. № II77497 (СССР) Тумба для околоштрековой полосы. Авт. 13обр. Н.П.Бажин, К.М.Павлович, В.Н.Рева, Л.К.Нейман, О.И.Мельников, \.Н.Тимохин, Н.А.Мухин, № 3726112/22-03, заявлено 11.04.84, опубл. DI.09.85. Бюл. № 33 изобретения - 1985, № 33.

6. A.c. № I20I5I3 (СССР) Элемент горной крепи. Авт.изобр. В.Н. Зева, Л.К.Нейман, О.И.Мельников, Н.П.Бажин, А.Н.Тимохин, Н.А.Мухин, В.П.Кисницкий, В.В.Кравченко, 2718889/22-03, заявлено 03.04.84, эпубл. 30.12.85, Бюл. № 48 изобретения - 1985, » 48.

7. Разработка и внедрение прогрессивных паспортов крепления эхраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой от-заботке угольных пластов. Проспект ВДНХ СССР, 1986.

8. Бажин Н.П., Рева В.Н., Тимохин А.Н. Пути повышения эффектив-юсти охраны выработок тумбами из блоков //.Управление деформациями -орного массива: сб.научн.тр. -Л.,-ВНИМИ, 1986, -с. 52-54.

9. Тимохин А.Н. .Прогнозирование смещений пород в повторно ис-

пользуемой выработке //Тезисы докладов "Молодые ученые ВНИМИ -горному производству". Л., 1989, -с. 8-9.

10. Мухин H.A., Тимохин А.Н., Гайворонский И.Д. Опыт применения блоков новых конструкций для охраны выработок //Устойчивость выработок в сложных условиях, Сб.научн.тр. -Л., ЛГИ, 1990. -с.96-

11. Мухин H.A., Белоусов А.П., Тимохин А.Н. Охрана повторно используемых подготовительных выработок при труднообрушающихся породах кровли: Сб.научн.тр. -Л., ВНИМИ, 1990, -с. 12-15.

12. Бажин Н.П., Рева В.Н., Нейман Л.К., Тимохин А.Н. Охрана повторно используемых подготовительных выработок тумбами из железобетонных блоков. Обзор ЦНИЭИуголь -М., 1990.

13. Мельников О.И., Тимохин А.Н. О расчете параметров искусственных ограждений ограниченной податливости //Устойчивость выработок в сложных условиях. Сб.научн.тр. -СПб СПБГИ, 1992.

99