автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров технологии разработки мощных крутых угольных пластов наклонными слоями с закладкой по падению

Минисгерсяво гошшва и энергетики РСФСР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА ШИМИ

На правах рукописи

КАЗАК Анатолий Артемович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НАКЛОННЫМИ СЛОЯМИ С ЗАКЛАДКОЙ ПО ПАДЕНИЮ

Специальность 05.15.02 - Подземная разработка месторождений

полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С.-Петербург 1991

Работа выполнена в Сибирском филиале Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ).

Научный руководитель - доктор технических наук

Шик Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Воскобоев Фридрих Николаевич кандидат технических наук Запреев Степан Иванович

Ведущее предприятие - ассоциация "Прокопьевскгидро-

уголь"

Защита диссертации состоится " <27" 199 & г.

в часов на заседании специализированного совета

Д.135.06.01 при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) по адресу: 199026, Ленинград, Средний пр., 82, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИМИ.

Автореферат разослан " /С " -Д 199^ г.

1

Исх.№ V~i 8 _

Ученый секретарь специализированного совета, т,окт. техн. наук

И .И. шнаревский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Разработка мощных крутых пластов Прокопьевско-Киселевского рай->на Кузбасса характеризуется постоянным ухудшением геомеханической :итуации, что обусловлено увеличением глубины горных работ, нару-юнности и трещиноватости угля и вмещающих пород, а также опасности юзникновения газодинамических явлений. В этих условиях системы разработки с подвиганием фронта очистных работ по восстании показали :вою бесперспективность.

Предложенная ВНИМИ система разработки наклонными слоями с гидро-(акладкой и подвиганием очистного фронта по падению (НСГЗп) еще в >0-е годы при испытаниях показала, что она позволяет обеспечивать ¡езопасные условия труда, полноту выемки, дегазацию пласта, исключа-¡т возможность газодинамических явлений, улучшает условия проветри-1ания и др., однако из-за ряда конструктивных ее недостатков не бы-:и получены удовлетворительные технико-экономические'показатели (про-[зводительность труда, себестоимость угля, качество закладочного мас-:ива), необходимые для широкого промышленного применения. При этом в ;овершенствовании нуждались параметры, обеспечивающие благоприятные словия отбойки и транспортировки угля, крепления очистного забоя и ортового штрека, а также технологичность формирования нависающего идрозакладочного массива и его качество при сохранении прочих поло-ительных факторов. Решению этого актуального вопроса и посвящается анная работа.

Диссертация .выполнена в соответствии с плановыми научно-исследо-ательскими работами 1981-91 гг. 0210708000 (№ ГР 01850006034), азработка и внедрение технологической схемы и ее параметров при от-аботке пласта Мощный участка № 19 шахты "Коксовая" полосами в нис-одящем порядке с гидравлической закладкой, 0293115000 (№ ГР 1860077976) Проведение патентных исследований способов и средств правления горным давлением при разработке крутых и крутонаклонных ластов угля и разработка методики экспериментальных работ, 292073000 (№ ГР 01870020691) Разработка и внедрение рекомендаций по правлению горным давлением при отработке полос в нисходящем порядке а шахте "Коксовая", 0592431000 (№ ГР 01890024915) Корректировка ин-трукции по применению систем разработки с гидравлической закладкой ьгработанного пространства в шахтах Прокопьевско-Киселевского района узбасса и-др., в которых автор принимал участие в качестве ответ-гвенного исполнителя.

Цель работ. Обоснование рациональных параметров слотами разработки НСГЗп и соответствующих ей паопортов крепления выемочных учаотков, обеопечивавдих роот технико-экономических показателей и возможности широкого практического применения новых перспективных вариантов технологической схемы.

Идея Работы. Использование установленной в типовых уаловиях зави оимосаи геомаханичаоких процессов ох параметров система о учетом специфика фактических уоловий посредством эмпирических коэффициенте

Задачи доследований.

- проанализирован о щи приме нения оиотемн разработки мощных кру тых плаотов о закладкой и подвига нивы фронта очиотных работ по наделаю (нагая);

- пров ее за шахтные иооледованяя и изучить закономерности проявлена^ горного давления при применении НСГ2п в типовых для меото-рокдения уоловиях; -

- провеоти теоретически» наследования условий формирования внеаша нагрузок ва прнзабойную.и бортовую крепь;

- определить коэффициент ошцифики, учитывающие различия конкретных я типовых уоловий;

- разработан предложи шш по оовараевотв ованшэ зехнологичеокой схемы;

- внедрить предлосвшя на шахтах Прокопьевако-Кааедввокого меоторовдеапя.

Методика вооледований. В работе вапользован кошлзконый метод, включающий шахтные доследования проявлений горного давления, анализ и обобщение практических и научных достивений по рассматриваемым вопрооаы, а таксе теоретические расчеты условий формирования нагрузок на при забойную в бортовую крепь и опредвлеш« ах шрама тров.

Научные положения, выноошыа на- защиту:

- проявления горного давления на проектируемой учаотке НСГЗп пропорциональна проявлениям горного давления не типовом выемочном учаотке а могут бить определены применением коэффициентов, подученных пшхтнши на блюде шшмд;

- раочотнне параметры элементов забойной и бортовой крепи устанавливаются по проявлениям горного давления в первом, кризичеоком, интервале* полоаы и являшая функцией скорооти обличения боковых пород и времени поддеркания выработок;

- забойная крепь работает в решме заданной деформации, при этом оуша^ная податливость!конструктивных элементов крененной рама (оминаемых верхняков, лакней и клиновидных концов стоек) долвна соответствовать расчетной величине заданной деформаций

- бортовая крепь работает в решша заданной деформации по норма-щ к ила о ту и в реши заданной нагрузки по на да ник, при этом неоу-щв элементы ее иопытываю1 воздействие составляющей ооботвеяного ieca закладки в объеме раополоненнрй над перекрытием призмы давле-шя и пригрузкя за очет бокового распора, возникающего при окатии складочного маооива омбщавдейоя кровлей олоя;

- эффактивнооть применения оиотемы НСГЗа (повышение базопаоноа-и и аниаенпе аварийноози, увеличение нагрузки на очно гной забой, шгсение трудоашсоога л улучшение качеотва закладочного массива) [бвапечявается комплексный использованием: наклонного расположения [олоо; короткозайойнай механизированной выемки угля; забойной в ¡ортовой крепи, модернизированной в ооответотвяа о ришмом нагрувв-1йя; а также открытого самотечного транспорта отбитого угля и зак-[адочной омеои по фронту выемочного о полба (блока) о обезвохиванв-;м закладки и,угля при гидротранопо]зтв.

Научная новизна работ:

- установлена основные закономерности формирования закладочно-'о маооива и режима работы крапай для усовершенствованных вариан-ов системы разработки;

- разработан метод расчета критериальных и конечных величин кидаемых смещений пород с учетом основных геологических и горно-ехнических факторов, а такке параметров яагружеяия забойной и ¡ортовой крепи;

- разработай метод определения значений коэффициентов специфики для конкретных условий;

- разработан метод раочета конструктивной додатлявоати элвмен-ов рамной деревянной краш для обеспечения безаварийного рахима

е работы.

Личный вклад автора:

- разработана методика исследований;

- проведены наследования проявлений горного давления на иахтах;

- уотановлана взаимосвязь мааду основными влияищими факторами и ■М5щашаями породного контура полосы;

- разработан метод раочета рациональных параметров забойной и ¡ортовой крепи;

- роотавлены паопорта крепления выемочшх учаотков;

- разработаны и защищена авторокими свидетельствами технические чтения по совершенотвованию технологии НСГЗп;

- определены и о опоетавлены расчетные и фактические параметры 'орного давления в наклонных полоаах на экспериментальном выемоч-юм участке.

Обоонованнаозь и доозоварноозь научных поломндй, выводов и ракомандадий подзварвдаамя:

- назуривмв наблоданвяии на 87 шблюдамльннх душ«ах, включавших конзурава и глуби нш • pi пара, а закжа динашшазрвчвокив длоцад-ки и раоо'зазнна о.юйки, в уоловвях шах! "Кокоовая", "Цанзральная"

я им. Ворошилова НЮ "Проковьавакгвдроуголь";

- оходвмоезыв равульзаюв вшмранвй в шахзннх условиях и долу-чанвых луни раоч^зов so разработанной ыазодика (огкдонаяиа со-озавдааз

- полсжиильшаш равулыазаш! вявдр»явя pikomi ядаций на шахзах района л подучвшим при атом ихндкс-экоаошуююш эффект си.

Пракзвчаокоа аначани« работы заключайся в обасвачанди возмсж-аооза боопаоной а аффективной разработки мощнлх крутых шшоюв о гидрозакладкой в любых г орно-та одогичао ких уоловвях Пр оковы во ко-Киоадавохого ыаазоровдання.

Реализация работы. Разработавши при учаозив автора ихнодогв-чвохва охами НСГЭа о буровзрывной, ыаханвзврованной в ыаханогвдрав-лвчаокой внемкой внедрит на шахзах "Кокоовая", "Ц| нзральная" в ви Ворошвдовя НПО "Прокопывокгидроуголь". При этой отработаны оааоан-ыы о баланаа подготовленные прошшхеннве аапаоы на выемочных учаозках, где вопызкв применения технологий о вооходяадим порядком оказялвоь бвзуоввшныв.

Цредотавланяне в двооарзацвв резульзаза доследований вошли в разработанные о учаотвем «взора нормазввно-ывзодвчеохве документ: "Указания во внжвнеряиы методам раочвза в выбора парашзров, одо-ообов в средотв управления горный да вмешен при разрабозка уголь низ пластов Кузбаооа о углами падения свыше 35°',' (Д...ВНШИ, 1986 г), а-закке во взоров издание "Ияозрякции во применению оиозем разрабозка о гидравдичеокой закладкой выработанного дроотра яства в шах-зах НД0 "Прокопьевакгидроуголь" Куанацкого баооейна" (Прокопьевск, 1990 г) а использована цра составлении паоворзов внеибчнвх учаазков.

Апробация рабозы. Ооновннв результат иоодедованвй докладывались на Воеооювной научно-зехначеокой конференции "О мерах во раавизвю и зехничеакоыу перевооружению шахз Прокодьевоко-Киоедевокого района Кузбаооа" (Проковьевак, 1988), на Ваеооюваых научно-зехничеоких семинарах "Технология разрабозки мощных угольных длаозов" (г„Ново-ойбярок, 1988 г) и "Гидротах!н нового уровня" (г.Новокузнецк, 1988 г), "Проблемы горного давления на бодьдшх'глубинах дрв ведении подзамшх в открытых горных рабо«" (г.Црввой Рог, 1990 г), а шке на технических ооввзах НПО |*Ирокопь«вокг.0дроугольп(1987-199О гг).

Публикации. По тема диссертации опубликовано двенадцать печатннх äöoi и получено два авюрахах оввдетелъозва

Структура и объем работ. Диссертационная работа- ооотоит из ведения, 4-х глав, заключения, описка литература из 78 наименована и 2 прилокений, оодаргшт 1^0 отрашц иашиноляоного текота, 32 асувков и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

На остовами анализа отечественного и зарубежного опыта разра-ики мощных крутых и крутоиаклонных плаотов о полной закладкой вы-аботанного проатранатва в качестве базн для ооздания эффективной-безоиаоной технологии разработки на больших глубинах а в целиках зинята созданная БНИШ оиотеыа разработки наклонными олоями о по-зиганием очистного фронта но падению, дри которой иоключаетоя воз-жноотъ образования перенапряженных зон угольного мвооива на конура выработанного пространства оо стороны восстания, благодаря ча-1 устранявтоя главная причина аварий очиотных забоев.

Выполнен анализ трудов Геронтьева В.И., Лукьянова П.Ф., Стрельцова Д.А., Ардашава К.А., Богомолова В.Ф., Грицко Г.И., Куксова .И., Севоотьянова В.К., Садянина A.C., Шика В.М. и др. по научному Зоонованию условий применения существующих оиотем и выявлена не-зотатки известных методов прогнозирования омещэний горних пород в цсрапном пространстве очистной выработки и определения ожидаемых ¡грузок на ее крась. В ооотватотвии о изложенным сформулированы ца-j и задачи исследований.

Приведена методика и результата шахтных исследований, отлячителъ-зй особенностью которых является изучение закономерностей прояв-1ний горного давления в поддеряиваемом выработанной проотранотве о шюы геологических, горно-техннчаоких и технологических факторов.

Наибольшее внимание в работа уделено определению величин и ха-iKiepa одвизения кровли слоя. Установлено, что конечные омещания ) нормали к плаоту форшруяяоя поо ледова тельными приращениями, за-шомерность распределения которых о момента обнажения боковых по->д обуоловлана периодами отработки полоо и включает четыре отадии. ¡рвая отадия соответствует периоду отработки полосы в зоне влияния 1истного забоя до забучивашя очередного шага закладки, величина :их смешений в центральной части выемочного блока дри скорости от-(ботки 1,3 м/сут ооотавляат 90-95 мм С7+8 мм/сут); вторая стадия ютватотвует периоду эксплуатации сформированного ширака под зак-дкой (конвейерный, затем вентиляционный), при этом общие смещения д нам'возрастают до 140-150 ым (I мм/оут); третья отадия амащений

кровли охватывает период поддержания подработанной бортовой крепи в зоне повторного влияния действующего очистного забоя и характеризуется их приращением оо скоростью 7-7,5 мм/сут; четвертая стади* соответствует периоду функционирования подработанной бортовой крепя за пределом зоны повторного влияния действующего очистного забоя подрабатывающей полооы, при этом к моменту погашения борта первым шагом ее закладки приращение смещений составляет в ореднем 1,7 мм/cyi, а конечная величина смещений достигает 260-235 мм» Ширина зоны опорного давления впереди очистного фронта составляет 35 м, а максимум его находится на расстоянии 1,5-2,0 м от кромки угольного борта. Силовое взаимодействие бортовой крепи с закладочным массивов характеризуется следующими закономерностями. После забучивания в средней части полосы бортовая крепь под действием собственного Евоа закладки деформируетоя по падению пласта на 10-25 мм, а интенсивность сплошной нагрузки на нее не превышает 16 кН/ы у кровли слоя ■и 38 кН/м - в середине перекрытия, затем до момента погашения борта величина указанных деформаций увеличивается до 150-180 мм, а интенсивность соответствующих нагрузок до 84 и 113 кН/м> 'при этом величина оползания по падению боковых стоек бортовой крепи о оставляет 15 мм, из которых 12 мм - до их подработки. Максимальное давление закладки на почву слоя непосредственно после забучивания подготовленного шага составляет 100 кН/м2. В процеосе сжатия закладки давление на почву доотигает до 600 кН/м2, а на кровлю - до 60 кН/м2. Бортовая крепь очистного забоя работает в рекиме заданной деформации по нормали к пласту, а по падению в режиме заданной нагрузки. Необходимая несущая способность крепи - не менее 120. кН/м2, с податливостью по нормали 150-180 мм , а по падению 30-150 мм.

На основании анализа результатов исследований разработана методика расчета проявлений горного давления в поддеркиваемом Еыработан ном пространстве очистного забоя НСГЗп, включающая:

- расчет конечной величины ожидаемой конвергенции боковых пород над первым, критическим, интервалом закрепного выработанного пространства как функции средних скоростей интенсивного и умеренного их деформирования при отработке полосы и времени поддержания крепи в эксплуатационном состоянии;

- определение ожидаемых нагрузок на элементы забойной и бортовой крепи при управлении кровлей полной закладкой выработанного пространства по ожидаемой величине конечного деформирования боковых пород чг критическом интервале очистной выработки;

- определение конструктивных параметров забойной и бортовой крепи, а такка геометрических параметров полооы.

Конструктивные параметры призабойной крепи определяются, исходя з условий ее работы в режиме заданной деформации, при этом рао-етная податливооть крепежной рамы устанавливается по деформацион-о-прочноотным характеристикам ее чопряженных элементов, смятие :оторых при регламентированном соотношении радиусов лежня ( ), ерхняка ( ^ ) и стойки ( 7С ) характеризуется на момент разруше-ия стоек'ооответотвенно оледуящими предельными величинами: ,715 1Л ; (0,61 4- 0,70) ?в и 1,2 Zc .

Конструктивные параметры бортовой крапа НСГЗп определяются, ис-;одя из условий, что по нормали к пласту крепь работает в режима аданной деформации, а по падению - в ракиме заданной нагрузки, при тем особенность разработанного автором метода приближенного расче-а параметров силового взаимодействия нависающего гидрозакладочно-о массявя а боковых пород с бортовой крепью при отработке пластов реднвй мощности и наклонных слоев' заключаема в предпосылке, что казанная крепь непосредственно после забучивання выработанного ространства полосы воспринимает вес закладки в объеме расположен-юй над перекрытием призмы давления. Для интервала значений угла .адения

а + т

В ^Ы- 4 а ГС Та -7——

/ [п + /7? ■ Lyji , где J} - угол отклонения

орювого перекрытия от нормали к пласту, град; /7? - мощность слоя, ln ~ размер полосы по падению.м, вес призмы давления распреде-деюя на поверхности бортового перекрытия по закону треугольника ак, что вектор максимальной интенсивности гравитационных сил закупочного массива проходит через вершину поперечного сечения ука-акной призмы, а его модуль и составляющие по падению, а также по юрмали к пласту определяют из выражений:

? -invt -Ж' <о

(г)

де tf - объемный вес закладки, Kh/м3; ~t - расчетный единичный .нтервал полосы закладочного маооива по проотиранию, м; J> - угол ;нутреннего трения закладки, град.; ос - угол падения пласта,град.

Для определения зависимости приращения нормальной к перекрыли эксплуатационной нагрузки использован принцип достаточности

рабочего сопротивления бортовой крепи при адекватной расширении по падении нависающего закладочного тас ива под действием переменной активной нагрузки, формируемой силами бокового распора, вознииаще-го при скати закладочного маосива смещающейся кровлей слоя о учет поперечной податливооти перекрытия:

„ / -21 ■+(1 ~0)г /,ч --21(1-/) '

где П - полное относительное айв щз нив кровли слоя над критическим интервалом полосы за период поддержания его бортовой крепи в рабо~ чем состоянии;

С - коэффициент поперечной податливости бортового перекрытия.

Установлена рациональная геометрия волоо:

-поперечное сечение полосы навиоеющего закладочного массива -параллелограмм, плоокооть которого составляет с вертикалью утол не мекев 8°;

- угол наклона полооь к горизонту определяется условиями оамо-течного транспорта угля по рештакам (келобам), а так&е необходимостью обеспечения полноты заполнения подготовленного выработанноп проотранотва закладкой;

- шаг закладки устанавливается формулой:

-т^ - 5'3 0 • &

"(у) о

где бн(е) - конечная величина оодаемой конвергенции боковых пород над критичеокиы интервалом закрепного выработанного пространства полосы за период п'оддерканш ее бортовой крепи в эксплуатационном состоянии, м;

I/ - средняя окорость отработки полосы, м/сут; Ци)о - средняя скорость конвергенции боковых пород в период их умеренного деформирования над критическим интервалом закрепного выработанного пространства!полосы при ее подработке смекной полосой з типовых условиях, м/сут.;

С - длина зоны интенсивного деформирования боковых пород, м; ксп - коэффициент влияния специфики условий отработки на проектируемом выемочном участке. Значение этого коэффициента определяется как произведение коэффициентов ооновшх влияющих факторов, учитывающих отличие конкретных уоловий отработка от типоввх (глубина работ, отепень тектонической нарушеннооти, физико-механичеокие

свойства угля и пород, компрессионные овойатва закладки и др.); разработана методика определения указанных коэффициентов влияния.

На ооновании выполненных исследований были разработаны новые технические решения по совершенствованию элементов системы НСГЗп, а о учетом установленных закономерностей проявлений горного давления определены параметры забойной и бортовой крепа.

Прадлоааны три варианта технологии:

1) с буровзрывной выемкой наклонных полос - НПГЗп;

2) о механизированной выемкой наклонных (противоположно наклонных) полоо - мНПГаз (мПНПГЗп);

3) с механопидравличеокой выемкой мгНПГЗп (мгПНДГЗп).

©тлячительными признаками новой технологии' НПГЗп являютоя:

- форшрование подошвы каждой полосы с достаточным продольным уклоном к горизонту при наличии поверхности скольжения из эмалированных раитаков, металлических листов и т.п., что позволяет обеопе-чить самотечный транспорт отбитого угля от очистного забоя до угле-спускного ската;

- использование бортовой крепи с отклоненным от нррмали к пласту перекрытием на анкаруашх прогонах и возведение ее о достаточным продольным уклоном к горизонту, что обусловливает сокращение ее материалоемкости и трудоемкости возведения борта, а также повышает пределы его податливооти по нормали и по паданию; вместе о тем, это позволяет осуществлять выброс закладочной, смеси на вершина наклонной полосы, что обеспечивает возможность непрерывного интенсивного растекания закладочной смеси по всему фронту отгороженного выработанного пространства полооь и его заполнение баз образования "карданов", исключает необходимость моятажа-демонтаяа фронтальной части закладочного трубопровода.

Особенностями технологии мНПГЗп (мПНПГЗп) являютоя:

- механизированный характер выемки С комбайнами типа ГПК или 4ПУ), благодаря чаму исключается эффект сейсмичнооти буровзрывной технологии;

- анкерная забойная крепь в заходках и отклоненное (до 15°) от нормали к пласту дощато-сетчатое перекрытие о деревянными каркасными стойками на признкероваиных к почве и кровле слоя прогонах с уклоном 8Ш)° к горизонту.

Наиболее эффективной следует считать технологию мгНПГЗп (рис.1), где выемочный процесс а заходках оонован на использовании мббильных малооперационных механогидравличеоких машин К-Ббмг и КПА, которые благодаря сочетанию- отбойка угля механическим исполнительным органом з гидросмывом и гидротранапортированиам угля из забоя позволяют

100 -Г 150 м

Рис.1. Технологическая схема механогидраэлической отработка мощных крутых пластов наклонными полосами с гидрозакладкой по падению (мгНПГЗп). I - комбайн К-56 МГ; 2 - желоба; 3 - бортовая крепь; 4 - закладочный трубопровод; 5 - водовод; б - пульповод.

стабильно обеспечивать значительную скорость подвигания очистного £рон1а по падению, в сеязи с чем, как и при механизированном варианте, становится возможным отказ от крепления выработанного пространства деревянной стоечной крепью и использование для этой цели яаталличеокой или полимерной анкерной крепи, а для удержания нави-зающего гидрозакладочного массива применять металлическую сетку али другой рулонный материал вмеото деревянного борта о дощато-аат-¿атым перекрытием. В данном случае длина каждого крыла в пределах знемочного блока по цроотиранию составляет 100*-150 м, а вынимаемая мощность слоя (пласта) и высота заходки - ¿,5 м. Использование подземной автономной сиотемы водоснабжения с замкнутым циклом обезвоживания угольной пульпы и осветления оборотной воды допускает обо-юбленную отработку пласта или сбиты пластов в границах отдельно ззятого выемочного столба.

Применение разработанной о участием автора технологии пПГЗп на дехтах "Центральная" и "Кокоовая" позволило осуществить отработку шемочных блоков, списанных о баланса из-за аварий при попытка от-:аботать их типовой системой НСГЗв, что свидетельствует о целееооб-;азности дальнейшего использования предложенных рекомендаций в ¡ложных горно-геологических условиях.

Подтверждена работоспособность расчетного аппарата. Разработан ¡лгоритм программы прогнозного расчета параметров технологии НПГЗп 1а ЭВМ.

Фактический коэффициент влияния специфики условий отработки на шемочном участке ШГЗп составил Ксп = 0,63, при этом раосчитанные ,о фактическим параметрам критериальные скорости интенсивной и меренной конвергенции боковых пород на критическом интервале за-'ойной и бортовой крепи при отработке и подработке полосы составили ,6;0,6 и 1,1 мм/сут.

Конечная величина конвергенции, рассчитанная по фактическим па-аметрам для критического интервала забойной и бортовой крепи, равна О мм, а фактическая конечная'величина конвергенции за период подержания забойной и бортовой крепи в эксплуатационном состоянии оставила 95 мм.

Достаточная сходимость расчетных и фактических результатов коечной величины конвергенции (0,947) подтверждает правомерность азработанной методики по определению ожидаемой деформации боковых ород с учетом осноеных геологических, горнотехнических и техноло-ических факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Б диссертации на основании шахтных наблюданий, теоретичаоках иооледований и анализа предшествующего опита предотавленн новые технические решения по совершенствованию технологии разработки мощных крутых пластов Прокопьевоко-Киоалевокого месторождения, внедрение которых дозволило повысить базопасность ведения горных работ и технико-экономичеокие показатели, в том числе на плаогах, опасных по газодинамическим явлениям.

Основане результата заключаются в следующей:

1. В области совершенствования технологии:

- разработаны и реализованы на шахтах "Центральная", "Коксовая" й & 5-6 технические решения по конструктивным изменениям геометрии полосы, забойной и бортовой крапя, а такке опособам выемки угля и закладки выработанного пространства;

- предложен механизированный споооб выемки угля в наклонных полосах с гидрозакладкой, который уотранявт эффект оейомичности буровзрывной технологии и при наличии противоположно наклонных полоо в пределах выемочного блока обеспечивает непрерывное ведение очяст-.ных и закладочных работ о повышением технико-экономических показателей добычного участка в 1,672 раза, причем разработанная технологическая схема о использованием мехаяогадравлических машин типа К-56мг и ША, благодаря их высокой маневренности и малой операца-оннооти позволяет обеспечивать значительную скорость подвигания фронта очиотнах работ по падешю,~в овязи о чем становится возможным отказ от крапления выработанного пространства деревянной стоечной крепью..

2. В области исследований гаомеханичеоких процессов установлены:

- зависимость проявлений горного давления от параметров оиотемн НСГЗп в типовых для меоторокдения условиях;

- критериальный показатель силового взаимодействия крепи и закладки о боковыми породами по конечной величине конвергенции над критическим интервалом поддерживаемой выработки;

- конечная величина конвергенции кровли и почва за время под-деркавдя крепи в рабочем состоянии, которая аоть функция оредних •окоростей смещения пород в периоды интенсивного и умеренного их деформирования, шага закладки и длины зоны интенсивного деформирования по простиранию полосы, составляющей 20+-25 м, при этом оредниа скорости конвергенции боковых пород над расоачкой полоон за время отработки и подработки указанной зоны на представительном выемоч-

яом учаотке оо ораднай акороотью 1,3 м/сут достигают величины 7,0+7,5 мм/оут, а оредние окороогй умеренных деформаций, которые имеют меото при расположении интервала раоаечки за пределами зоны влияния очиотного забоя, составляют 1*0 мм/оут в нижней зоне полозы и 1,7 ым/оу1 в верхней зона полосы;

- оиловоа взаимодейотвиа бортовой крепи о закладочным массивом а типовых уоловиях, которое характеризуется следующими закономерностями: напосредственно после забучивания подготовленного шага аыработанного проотранотва в средней чаоти полосы бортовая-крепь юд действием ооботванного веса закладочного массива деформируетоя ю падение плаота на 10+25 мм« а интенсивность сплошной нагрузки аа нее на превышает 16 кН/и на расстоянии 0,5 м от кровли слоя и 38 кН/м в о вредине перекрытия, затем до момента погашения борта величина указанных деформаций крепи увалйчиваетоя до 150+180 мм, а антеноивнооть ооотватотвувдих нагрузок до 84 а 113 кН/м, при этом величина оползания по падении боковых стоак бортовой рамы оостав-ияет 15 мм;

- реЪим взаимодействия крепи с внешними нагрузками: по нормали к плаоту крепь работает в режиме заданно^ деформации, а по паде-аию - в режиме заданной нагрузки, причем для безаварийной работы

а парлом наклонном олое типового выемочного участка необходима не-зущая опоообнооть этой крепи на менее 120 кН/м^ при обеспечении эе конструктивной податливости в двух направлениях:'по нормали к плаоту и по падению, причем отношение величины первой к величина второй для указанных уоловий изменяется в пределах от I до 5.

3. Методическую часть работа составляют раочетвые охема определения проектных параметров оиотеыы разработка и крепей по критериальным величинам оредних окоростей интенсивного и умеренного деформирования боковых пород: основным расчетным параметром деревянной забойвой крепи являатоя за суммарная конструктивная податли-зооть, необходимую величину которой определяют из уоловия равно-зрочности оопряженных элементов кредеяной рамы на завершающей ота-ецзи их работа при этом достаточная величина конструктивной податливости рамы должна соответствовать расчетной величине заданной деформации боковых пород; бортогая крепь непосредственно пооле за-Зучивания выработанного проотранотва полооы воспринимает вео зак-тадяи в обьаме расположенной над перекрытием призмы давления, при этом вектор максимальной интенсивности гравитационных оил закладочного масоива проходит через вершину поперечного оечения указанной призмы; раочет пригрузки бортового перекрытия учитывав! влияние бокового распора закладочного мааоива по падению при окатии его

смещающейоя кровлей пласта.

Результаты виполаеиных исследований внедрена на 3 шахтах, а такад использованы при аосиавланш "Оказаний по инженерным методам расчета и выбора параметров, опоеобов и средств управления горним давлением при разработке угольных пластов Кузбаоса о углами падения свше 35°" (Л.,ВНИМИ, 1986), а танка "Инструкции по применению систем разработки о гидравлической закладкой выработанного пространства в шахтах НПО "Прокопьевокгидроуголь" Кузнецкого бассейна". (Прокопьевск, КузНИУИДЭЭО) и в методике раочвта смешанной бортовой крапи НСГЗв.

Дальнейшее иопользование научннх выводов предполагается при составлении инструкции до применению технологических вариантов нисходящего порядка отработки полоо системы НСГЗп на воех шахтах мес-торокдения, разрабатывающих мощные крупье пласты о закладкой, а последующее совершенствование технологии НСГЗп целесообразно осуществлять за счет обеспечения возможности безотходной отработки указанной группы пластов баз использования индивидуальной крепи.

Основное содержание диооертации опубликовано в следующих работах:

1. Казак A.A., Аксененко В.И. Распределение нагрузок на бортовую крепь при ниоходящем порядке внемки полос //Сб.Добыча угля подземным способом / М., ЦШШуголь", 1983, Ж, с. 8*-?.

2. Казак A.A. Режим работы бортовой крейи при нисходящем порядке выемки коротких полос //Сб. Производительность труда и технический прогресс на угольных шахтах Кузбасса /Кемерово, КузПИ, 1965, с. 57*-62.

3. Аксененко В.И., Казак A.A. Пути совершенствования разработки мощных крутых пластов при управлении горным давлением гидравлической закладкой //-Сб.Основные направления совершенствования техники и технологии отработки мощных крутых пластов / Кемерово, КузПИ, 1988, с. 42*49.

4. Аксененко В.И., Казак A.A., Захаров Г.М., Родионов А.Е. Управление горным давлением при ниоходящем порядке отработки ¡.полос

с гидрозакладкой // Сб.Известия высших учебных заведений. Горный журнал. Свердловск , 1989, й 3, о. 39*43'.

5. Казак A.A. Отработка модных крутых длаотов // Безопасность труда в промышленности / М., Недра, 1989, Л 4, с. 30+31.

6. Аксененко В.И., Казак A.A. и др. Технологические схемы разработки мощных крутых и крутонаклонных пластов полосами й заходка-ми в нисходящем порядке // Сб.Технология отработки мощных плаотов / Новосибирск, ИГД СО АН СССР, 1990, 0. 49^55.

7. Акоененко В.И., Казак A.A., Гаврилаяко М,М. Технология меха-ногидравличаской разработки мощных крутых пластов о гидрозакладкой // Сб.Совершенствованиа технологии отработки угольных месторождений Кузбаооа' / Кемерово, Кузбассуглатехнология, 1991, о.46*62.

8. A.c. "I48I437 СССР МИ E2I 15/00. Способ закладки выработанного проотраноИва при отработка крутых плаатов / В.И.Акоененко, Л.А.Казак, В.А.Лашш (СССР). - 4303235/22-03 - заявлено 09.09.87; Опубл. 23.05.89. - Еюл. Л 19 // Открытия. Изобретения. - 1989 -о. 148.

9. A.C. 1532712 СССР МКИ 121 9/00. Споооб разворота проходческого комбайна'в горной выработке / В.И.Акааненко, A.A.Казак, В.А.Лапин (СССР) - 4173452/23-03 - заявлено II.II.86; Опубл. 30.12.89_ - Бюл. J6 48 // Открытия. Изобретенйя. - 1989. - с.190.