автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Обоснование параметров усовершенствованной технологии тампонажа закрепного пространства горных выработок

Міністерство освіти України Національна гірнича академія України

УДК 6:2.28.043.22

БУГАЙОВ Ігор Васильович

ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ УДОСКОНАЛЕНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ТАМПОНАЖУ ЗАКРІПНОГО ПРОСТОРУ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК

Спеціальність 05.15.11 «Фізичні процеси гірничого виробництва»

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі підземної розробки родовищ в Національній гірничій академії України Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник::

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри підземної розробки родовищ, проректор з наукової роботи Національної гірничої академії України Міністерства

освіти і науки України Бондаренко Володимир Ілліч

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри будівництва шахт і підземних споруд, проректор з міжнародних зв’язків Національної гірничої академії України Міністерства освіти

і науки України Шашенко Олександр Миколайович

кандидат технічних наук, директор Західно-Донбаського науково-виробничого центру «Геомеханіка» Міністерства палива

та енергетики України Кириченко Володимир Якович

Провідна організація - Донецький науково-дослідний

данні спеціалізованої ради Д 08.080.03 по захисту дисертацій при Національній гірничій академії України Міністерства освіти і науки України за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, пр. К.Маркса, 19, тел.: (0562) 47-24-11

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національної гірничої академії України.

Автореферат розісланий « Ч » ^ 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 08 П8П т ~

вугільний інститут, лабораторія проведення, підтримання та охорони гірничих виробок, Міністерства палива та енергетики України, м. Донецьк

Захист відбудеться « Т' » ^ и Я 2000 р. о ( ^ ° годині на засі-

• канд. техн. наук, доцент

ВСТУП

Актуальність теми. Поліпшення техніко-економічних показників проведення і підтримання гірничих виробок у робочому стані протягом усього періода їх експлуатації є дуже актуальним. На ці види робіт витрачаються великі матеріальні та трудові ресурси, які лягають важким тягарем на вуглевидобувне підприємство, значно підвищуючи собівартість видобуваємого вугілля. Так, трудомісткість підтримання гірничих виробок на шахтах Донецького бассейна нерідко перевищує 100 людино-змін на 1000 т видобуваємого вугілля; понад 20% виробок не відповідають вимогам правил безпеки, а на цілій групі шахт зі складними гірничо-геологічними умовами щорічно доводиться ремонтувати майже половину від їх загальної протяжності.

Тому надто гостро стоїть проблема підвищення стійкості гірничих виробок, особливо у складних гірничо-геологічних умовах їх експлуатації. Успішне розв’язання цієї проблеми, на наш погляд, повного мірою пов'язано як із створенням та впровадженням надійних і економічних видів кріплень з максимальним ступенем механізації операцій по їх будівництву, так і з найбільш повним урахуванням особливостей роботи кріплення у взаємодії з породним масивом, пов’язаних з його конструктивними та технологічними параметрами процесу будівництва.

Вельми перспективним напрямком підвищення стійкості виробок поряд із зниженням її матеріаломісткості є залучення приконтурних порід до роботи по опору гірському тиску. Одним із шляхів ре&тізації такого напрямку є тампонаж закріпного простору гірничої виробки твердіючими сумішами. Досвідом ведення тампонажних робіт установлено, що при цьому утворюється багаторазове кріплення з високою несучою здатністю за рахунок зміцнення тампонажним розчином частково порушених приконтурних порід, будівництво оболонки з тампонажного каменя і зв’язування в єдину монолітну конструкцію усіх елементів багатошарового кріплення. Але, очевидно, що таке багатошарове кріплення, яке сладається з еле;центів з різними механічними властивостями і геометричними параметрами, не буде рівно-міцним само по собі. Тому робота спрямована на удосконалення способу возведення рівноміцного по контуру виробки багатошарового кріплення.

Робота виконана відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України «Про державну підтримку міжнародного співробітництва у сфері високих і критичних технологій» №216 від 16 лютого 1996 р. і спільного наказу Міністерства вугільної промисловості України та Міністерства машинобудування, військово-промислового комплексу і конверсії України «Про впровадження нових технологій і техніки» №494/331 від 05.10.1995 р. Робота є

складовою частиною досліджень, виконаних Націон&іьною гірничою академією України з держбюджетної (№ держреєстрації 0 і 971Л016034) і госпдо-говірної (№ держреєстрації 0196Ш14839) тем, по окремим розділам яких здобувай був виконавцем.

Мета роботи і задачі досліджень. Мета робота - підвищення стійкості гірничих виробок у складних гірничо-геологічних умовах шляхом вибору раціональних параметрів тампонажу закріпного простору, які забезпечують утворення по контуру виробки рівноміцного багатошарового кріплення підвищеної несучої здатності і зниженої матеріаломісткості.

Дія досягнення мети поставлені і вирішені такі завдання:

1. Розробити й обгрунтувати вимоги щодо удосконалення багатошарового комбінованого кріплення гірничих виробок, утвореного при тампонажі закріпного простору, і конструктивно-технологічну схему її возведення.

2. Виконати аналіз напружено-деформованого стану багатошарового кріплення з тампонажною оболонкою змінної деформативності і на цій основі удосконалити метод розрахунку компонент напружень у такому кріпленні.

3. Розробити критерії рівноміцності багатошарового кріплення, утвореного тампонажем закріпного простору гірничих виробок, і метод розрахунку його максимальної несучої здатності на базі вибору раціональної функції розподілу деформаційних властивостей тампонажного каменя по контуру кріплення.

4. Установити залежності зміцнення вміщуючих виробку гірських порід від їх міцності і несучої здатності рамного кріплення.

Ідея роботи - керування напружено-деформованим станом багатошарового кріплення у напрямку підвищення його несучої здатності за рахунок регулювання деформаційними властивостями тампонажного каменя шляхом підбору відповідного складу тампонажного розчину, змінного по контуру виробки.

Методи досліджень. Поставлені завдання вирішувались шляхом: аналізу й узагальнення сучасних досліджень і досвіду застосування тампонажу закріпного простору гірничих виробок; використання аналітичних методів механіки твердого деформівного тіла і будівельної механіки; методів кореляційно-дисперсійного аналізу; експериментальних шахтних досліджень процесів зміщення породного контура виробки та глибини проникнення тампонажного розчину у породу; шахтних випробувань багатошарового кріплення зі змінними по контуру виробки деформаційними властивостями тампонажного каменя.

Основні наукові положення, що виносяться на захист:

1. Рівномірність багатошарового кріплення досягається при возвеленні в закріпному просторі виробки тампонажного шару зі змінним по контуру модулем деформації, нелінійна функція розподілу і чисельні значення якого визначаються товщиною 5„ і міцністю на стиск а]ж зміцненого породного шару, а також співвідношенням вертикальних і бічних навантажень на кріплення. Урахування виявлених закономірностей забезпечує досягнення кріпленням своєї максимальної несучої здатності.

2. Із збільшенням піддатливості і навантаження на рамне кріплення до 75% від їхніх максимальних значень відбувається збільшення за логарифмічним законом несучої здатності кріплення у цілому. Це дозволило установиш раціональну величину відставання тампонажних робіт від прохідницьких. Для умов шахт Західного Донбасу ця величина становить ЗО...33 м.

3. При підвищенні міцності зміцненого породного шару до 35...40 МН/.м відбувається зменшення навантаження на рамне кріплення за експоненціальним законом. Це дозволило знизити матеріаломісткість кріплення на 20. ..30%.

Обгрунтованість і достовірність наукових положень, висновків та рекомендацій.

Обгрунтованість результатів роботи обумовлена коректною постановкою і вирішенням задач з використанням фундаментальних положень механіки твердого деформованого тіла, будівельної механіки і методів математичної статистики.

Достовірність результатів забезпечується використанням апробованих методів прогнозу проявлень гірського тиску в підземних виробках вугільних шахт Донбасу, експериментальними шахтними дослідженнями шодо установлення раціональних параметрів технології тампонажних робіт, позитивним досвідом впровадження пропонуємих технічних рішень.

• Наукова новизна роботи полягає у наступному:

- обгрунтований новий спосіб тампонажу закріпного простору гірничих виробок, який забезпечує рівноміцністьусіх основних елементів багатошарового кріплення, що несуть навантаження, за рахунок будівництва тампонажної оболонки зі змінною деформативністю по контуру виробки;

- уперше одержані залежності для визначення раціональної функції розподілу модуля деформації тампонажного каменя по контуру виробки:

- розроблений новий критерій вибору раціональної відстані відставання тампонажних робіт від прохідницького вибою, що ураховує не тільки силові. ' але й деформаційні параметри рамного кріплення:

- розроблена нова аналітико-експериментальна методика вибору раціональних параметрів тампонажу закріпного простору, що дає змогу безпосе-

редньо визначати раціональний склад тампонажного розчину, який с змінним по контур}’ виробки.

Значення роботи

Наукове значення роботи полягає: в установленні закономірностей впливу функції розподілу модуля деформації тампонажного каменя ¿V по контуру виробки на напружено-деформований стан багатошарового кріплення; у визначенні рівнянь зв'язку раціональної функції розподілу Ет з параметрами кріплення і характером його навантаження; у створенні критеріїв вибору раціональних параметрів технології тампонажних робіт.

Практичне значення роботи полягає у наступному:

1. Обгрунтована й доведена до промислового впровадження конструктивно-технологічна схема тампонажу закріпного простору гірничої виробки, яка грунтується на возведенні тампонажної оболонки змінної деформатив-ності по контуру кріплення; причому, ступінь її деформативності зростає у міру того як збільшується навантаження на кріплення.

2. Розроблений критерій доцільного застосування тампонажу закріпного простору гірничої виробки, який ураховує силові параметри рамного кріплення й деформаційні параметри бічних порід і кріплення.

3. Розроблений оперативний графічний метод розрахунку несучої здатності багатошарового кріплення залежно від міцності вміщуючих виробку порід, її геометричних параметрів і нерівномірності навантаження кріплення.

4. Розроблена методика вибору раціональних параметрів тампонажу закріпного простору гірничих виробок з урахуванням взаємодії усіх елементів системи «породний масив - кріплення» і змінної деформативності матеріалу шарів.

5. Обгрунтована раціональна величина тиску нагнітання тампонажного розчину у межах Р=0,2...0,3 МПа при найбільш широкому використанні кроку установки рамного кріплення ¿=0,7. ..0,8 м і його виготовленні з спец-профілю СВП-27, СВП-33.

6. Установлено характер впливу відстані відставання тампонажних робіт від прохідницького вибою на величину і характер проявлень гірського тиску й зміцнення приконтурних порід, при цьому раціональна величина відставання місця виробництва тампонажних робіт від прохідницьких коливається у межах 30...33 м.

7. Основні положення роботи використані у такій технічній і методичній документації: «Руководство по расчету параметров тампонажа закрепного пространства горных выработок» (утверждено Минуглепромом Украины. 1997), «Технические условия ТУ 12.5410775.018-92 на комплекс оборудования

для механизации тампонажних работ» (утверждены институтом «Днепроги-прошахт», 1992), у робочій документації спорудження гірничих виробок.

Особистий внесок здобувана в дисертаційній работі: аналіз станку проблеми підвищення стійкості гірничих виробок під час тампонажу закріпного простору і постановка задач досліджень: обгрунтування конструктивно-технологічної' схеми тампонажу; аналіз напруженого стану кріплення, розробка умов її рівномірності та рекомендацій щодо складу тампонажних розчинів; визначення конструктивних і технологічних параметрів тампонажу закріпного простору гірничих виробок; аналіз шахтних досліджень; формулювання за результатами досліджень висновків і їх складання.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались і обговорювались: на міжнародному симпозіумі «Неделя горняка

- 97» (Москва, 1997 р.); на міжнародних науково-технічних конференціях «Эколого-экономические проблемы разведки, разработки и обогащения полезных ископаемых Украины» (Дніпропетровськ, 1996 р.) і «Сучасні шляхи розвитку гірничого обладнання і технологій переробки мінеральної сировини» (Дніпропетровськ, 1997 р.); науково-технічних радах ДХК «Добропілля-вугілля» (1997-1998 рр.); наукових семінарах НГА України (1997-1999 рр.).

Публікації. Основні наукові положення і результати дисертаційної роботи викладені у монографії, 3 статтях в наукових фахових виданнях та 2 доповідях в матеріалах симпозіуму і конференції.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу. 4 розділів і висновку, викладених на 134 сторінках машинописного тексту, має 23 рисунки, 2 таблиці, перелік посилань з 57 назв та 2 додатків.

Автор висловлює глибоку вдячність науковому керівнику, докт. техн. наук Бондаренку В.І., канд. техн. наук Ковалевській I.A., докт. техн. наук Симановичу Г.А. за консультації і постійну увагу до роботи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Проблемою підвищення стійкості гірничих виробок шляхом тампонаж} закріпного простору під час їх спорудження займалися наукові і інженерно-технічні працівники ряду інститутів і виробничих організацій України, країн ближнього та дальнього зарубіжжя. Найбільш суттєві результати при розробці цієї проблеми були одержані Г.С. Піньковським, Б.М. Усаченком, О.В. Колоколовим, В.В. Євтушенком, О.М. Шашенком, B.C. Рахутіним, A.B. Шмиголем, А.М. Роєнком, В.Я. Кириченком, В.І. Бузилом, В.П. Друцьком, A.A. Коломійцем та ін.

Традиційні технології, які застосовують для возведення тампонажної оболонки (послідовна і суміщена технологічні схеми), передбачають подачу у закріпний простір по всьому контуру кріплення постійної за складом твердіючої суміші й утворення монолітної тампонажної оболонки постійної міцності і деформативності у поперечному перерізу виробки. Разом з тим, численними дослідженнями установлена значна нерівномірність розподілу поля напружень у поперечному перерізу такого кріплення, яка викликана як наявністю шарів з різними механічними властивостями, так і нерівномірним розподілом навантаження по контуру кріплення. Це викликає нерівномірність завантаження як різних шарів кріплення, так і у межах одного шару, шо призводить до нерівномірності кріплення по контуру і, відповідно, до зниже-ня його несучої здатності. При цьому на ділянках кріплення, шо малозаван-тажені, має місце перевитрата матеріалів. Національною гірничою академією України та інститутом «Дніпродіпрошахт» розвивається напрямок по збільшенню несучої здатності такого кріплення за рахунок вирівнювання поля напружень і досігнення рівноміцності шляхом зміни по його контуру механічних властивостей затверділого тампонажного каменя. Цей напрямок, на наш погляд, дуже перспективний і дозволяє в остаточному підсумку підвищити стійкість виробки з одночасним зниженням матеріальних витрат.

Змінна деформативність тампонажної оболонки задається шляхом уведення в тампонажний розчин або необхідної кількості поризатору, наприклад, бензосульфокислоти, або зміною складу «пісок - цемент» у тампонажному розчині по контуру кріплення.

Обгрунтування параметрів такої удосконаленої технології виконано у трьох напрямках: розроблено графічний метод розрахунку навантаження на кріплення гірничої виробки (рис. 1), досліджено напружено-деформований стан усіх шарів такого комбінованого кріплення та умови підвищення його несучої здатності, шо в остаточному підсумку дозволило розробити методику розрахунку основних конструктивних і технологічних параметрів багатошарового кріплення.

Рис. 1 - Номограма для розрахунку навантаження на кріплення

У роботах О.М. Шашенка. Г.А. Симановича, I.A. Ковалевської та ін. доведено, що тангенційна компонента о$ напружень практично по усьому перерізу кріплення на півтора-два порядки вища за чисельним значенням ради-альної сгт і тгd дотичної компонент, що дало змогу спростити дослідження основних закономірностей зв'язку напружено-деформованого стану кріплення з геометричними і механічними параметрами його шарів. При цьому особливу уваг}- приділено впливу зміни модуля деформації тампонажного каменя по контуру кріплення на поле напружень в усіх елементах кріплення.

На рис. 2 подані установлені закономірності розподілу тангенціальних напружень за кетовою координатою б? контура кріплення залежно від функції розподілу модуля деформації Е]{0) тампонажного шару, навантаження с/( в) на кріплення, товщини зміцненого породного шару 8п■ Аналіз цих залежностей указав на сильний зв’язок максимумів тангенціальної компоненти ав не тільки з відзначеними параметрами шарів кріплення, але й з коефіцієнтом К нерівномірності навантаження та моментами опору перерізів W шарів кріплення, а також на виникання максимумів тангенціальної компоненти аду п’яті авг і в замку склепіння erfl| та їхній характерний взаємозв’язок під час

зміни модуля деформації тампонажного шару по контуру кріплення -збільшення максимуму стЄ] за абсолютною величиною, наприклад, в замку

склепіння потягне за собою зменшення ав} у п’яті того ж шару кріплення і навпаки. Розрахунки показали, що мінімальне значення за абсолютною величиною максимумів тангенціальної компоненти ад буде тоді, коли максимуми в ціх точках шару будуть рівні між собою {сгв=аві). З урахуванням цієї обставини і того, що рівноміцність багатошарового кріплення у цілому буде досягнута тоді, коли максимум тангенціальної компоненти в кожному шарі буде досягати, але не перевищувати міцності на стиск матеріалу цього шару (°v)max одержана умова рівноміцності кріплення

п т Р

°РІ _ а6\ _ °0І (])

<*сж ^сж

де а", crj, і Oj - максимуми тангенціальних напружень у зміцненому породному, тампонажному шарах і рамному кріпленні: асж, сгтсж і ат - межа міцності на стиск породи, тампонажного каменя і межа текучості матеріалу рамного кріплення відповідно.

Рис. 2 -Розподіл тангенціальних напружень сг«/с/0 за кутовою координатою в контура кріплення залежно від функції розподілу Еі{0) модуля деформації тампонажного шару (а), с/(0) навантаження на кріплення (о) і товщини сУ//зміцненого породного шару

1-£(Є) = £; 2-£(0)=£(1+55ІпЄ); і-К=0; 2-К=1

З - Е (0) = Е, (І +5с(К0)

рамне кріплення

зміцнений породний шар

тампонажний шар

Для спрощення розрахунків зроблено припущення про утворення у п'яті і в замку склепіння тампонажного шару квазипластичних шарнірів, які забезпечують якби «автоматичне» вирівнювання максимумів тангенціальної компоненти у ціх точках кожного шару, внаслідок чого одержана умова рівно-міцності кріплення у цілому в спрощеному виді:

Максимуми тангенціальної компоненти у п'яті і в замку зміцненого породного шару і рамного кріплення розраховують за виразами, приведеними в дисертації, які одержані на основі чисельного аналізу епюр рис. 2 з використанням методів математичної статистики.

Чисельне розв’язання рівнянь максимумів тангенціальної компоненти ов зміцненого породного шару і рамного кріплення за критерієм рівноміцності (2) та подальша статистична обробка дозволили одержати вирази для визначення раціональної функції розподілу по контуру кріплення модуля деформації тампонажного шару, при якій тришарове кріплення буде рівноміцним

Технологія нагнітання тампонажної суміші в закріпний простір гірничої виробки передбачає певну рухливість розчину для забезпечення його проникання в макро- та мікротріщини приконтурних деформованих порід. Дослідженнями В.В. Євтушенка, СШ. Максимова та ін. доведена доцільність використання для цього співвідношення води і зв’язуючого В/Ц= 0,7...0,8. Тоді модуль деформації Ет тампонажного шару визначається по формулі

ЕгІ^ЕтІНАсоїЄ),

де

Ет = Е„ {1.1 - 0,067/: + 0.007<тсж х ехр[(4,4 - 0,72 К + 0,036агж )бп ]}“'; А = ОД К + [0,53 +0,56 К + (0,023 + 0.0 \6К )сгсж \5П.

за якою виконано наведені в таблиці розрахунки рекомендованого складу тампонажного розчину для найбільш характерних умов спорудження виробок з тампонажем у породах з коефіцієнтом кріпості за М.М. Протод'яконо-вим/=2...4. У чисельнику указані рекомендовані значення об'ємних частіш піску, які припадають на одиницю об'єму портландцементу марки М400. в замку склепіння, а в знаменнику - величина ПІЦ у боках виробки.

Рекомендований склад тампонажного розчину при Б/Ц= 0,7. ..0,8 і /=2. ..4

Несуча здатність кріплення, утвореного під час тампонажу закріпного простору виробки, істотно залежить від глибини зміцнення приконтурного породного масиву твердіючими сумішами. Основними факторами, впливаючими на товщину зміцненого породного шару, є тиск Р=0,2...0,3 МПа і ступінь знеміцнювання приконтурного породного шару, яка чисельно виражена через функцію зміни коефіцієнта розпушення по глибині породного масиву. З урахуванням досліджень Г.С. Піньковського і положень нормативних документів з проектування і розрахунку кріплень гірничих виробок одержана аналітична залежність основних впливаючих факторів, за якою для спрощення розрахунку товшини зміцненого приконтурного шару побудована номограма (рис. 3).

Разом з тим шахтними дослідженнями установлена тверда залежність між глибиною зміцнення приконтурного породного масиву і величиною відставання тампонажних робіт від прохідницьких при послідовній технологічній (основній) схемі виробництва робіт, раціональне значення якої ко- « ливається у межах ЗО...33 м.

Рис. З - Номограма для розрахунку товщини зміцненого приконтурного породного шару

Для реалізації нової технології тампонажу закріпного простору гірничих виробок на Торезькому ремонтно-механічному заводі за робочими кресленнями Дніпродіпрошахту були виготовлені дослідні зразки насосної та змішувальної установок безперервної дії. Заводськими та промисловими випробуваннями ціх виробів установлена висока надійність їх роботи в шахтних умовах і як результат - розроблена й затверджена технічна документація на їх серійне виробництво (ТУ 12.5410775.018-92).

висновки

В дисертації, що є закінченою науково-дослідною роботою, виконано наукове обгрунтування актуальних технічних розробок по удосконаленню технології тампонажу закріпного простору гірничих віробок, яке забезпечує підвищення їх стійкості у складних гірничо-геологічних умовах з одночасним зниженням матеріальних витрат шляхом керування напружено-деформо-ваним станом утвореного кріплення в напрямку досягнення рівноміцності усіх його несучих елементів.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають в наступному.

1. Обгрунтована й доведена до промислового впровадження конструктивно-технологічна схема тампонажу закріпного простору гірничої виробки, яка базується на возведенні тампонажної оболонки змінної деформативності по контуру кріплення, що дозволяє забезпечити рівноміцність усіх основних його елементів, що несуть навантаження.

2. Аналіз напружено-деформованого стану тришарового кріплення (утвореного під час тампонажу закріпного простору) із змінною по контуру деформативністю виявив істотну залежність поля напружень в усіх шарах кріплення від функції розподілу модуля деформації Еіів) тампонажного шару. Одержано кореляційні залежності для розрахунку максимумів тангенціальних напружень як визначальних при розрахунку міцності шарів і кріплення у цілому.

3. Змінюючи величину та характер розподілу модуля деформації тампонажного шару можна добитися рівноміцності тришарового кріплення, при якій воно досягає своєї максимальної несучої здатності. На основі удосконаленого критерія рівноміцності тришарового кріплення уперше одержані залежності з розрахунку раціональної функції розподілу модуля деформації тампонажного шару по контуру кріплення.

4. Установлено, що при параметрах зміцненого породного шару 8пасж>35..Л0 МН/м переважна частина зовнішнього навантаження сприймається цим шаром кріплення; тому в даних умовах доцільно установлювати полегшене рамне кріплення, необхідне, головним чином, для виконання технологічних функцій процесу тампонажних робіт і використання в якості захисту, що істотно знижує його матеріаломісткість.

5. Розроблено оперативний графічний метод розрахунку несучої здатності рівноміцного тришарового кріплення, а також рекомендації з вибору раціонального складу тампонажного розчину в склепінні та боках кріплення

залежно від міцності та деформаційних властивостей порід навколо виробки, її геометричних параметрів і нерівномірності навантаження кріплення.

6. Обгрунтована раціональна величина тиску нагнітання тампонажного розчину у межах 0,2...0,3 МПа при найбільш широкому використанні кроку установки рамного кріплення 1=0,1...0,8 м.

7. Установлено характер впливу величини відставання тампонажних робіт від прохідницького вибою на величину і характер проявлень гірського тиску і глибину зміцнення приконтурних порід; при цьому раціональна відстань відставання місця виробництва тампонажних робіт від прохідницьких коливається у межах 30...33 м.

8. Розроблена інженерна методика вибору раціональних параметрів тампонажу закріпного простору гірничих виробок, які забезпечують у конкретних гірничо-геологічних умовах досягнення максимальної несучої здатності тришарового кріплення за рахунок підбору необхідного складу тампонажного розчину, змінного по контуру виробки.

9. Основні положення роботи використані у такій технічній документації: «Руководство по расчету параметров тампонажа закрепного пространства горных выработок» (утверждено Минуглепромом Украины, 1997); робоча документація спорудження гірничих виробок на шахтах; технічні умови ТУ 12.5410775.018-92 на комплекс устаткування для механізації тампонажних робіт.

Основні положення та результати дисертації опубліковані у наступних роботах:

1. Расчеты параметров тампонажа закрепного пространства горных выработок / В.И.Бондаренко, И.А.Ковалевская. И.В.Бугаев, Г.А. Симанович. -Днепропетровск: ГИПП «Системные технологии», 1998. - ¡80 с.

2. Бугаев И.В., Корж П.П., Ковалевская И.А. Развитие методов прогноза проявлений горного давления й обоснование новых конструкций мал о материалоемких крепей// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Издательство МГТУ. - 1997. - С.99-102.

3. Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Бугаев И.В., Корж П.П. Определение нагрузки на крепь горной выработки // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1998. - №3. - С. 18-19.

4. Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Бугаев И.В., Корж П.П. Определение параметров новой конструкции анкера с распорной резиновой втулкой // Уголь Украины. - 1998. -№1. - С.28-30.

5. Бугаев И.В. Совершенствование крепления выработок при безлюдной выемке законсервированных участков угольных пластов // Материалы Меж-дун. конф. «Эколого-экономические проблемы разведки, разработки и обо-

гашения полезных ископаемых Украины». - Днепропетровск: ГНПП «Системные технологии», 1997.-С. 100.

6. Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Бугаев И.В. Инженерный метод расчета вертикальной нагрузки на крепь подземного сооружения // Сборник научных статей 1Г Междун. конф. «Проблемы и перспективы освоения подземного пространства крупных городов». - Днепропетровск: Редакционноиздательский комплекс НГА Украины, 1997. - с.64-69.

Особливий внесок здобувача у роботах, опублікованих у співавторстві: [1] - аналіз досвіду й обгрунтування удосконалених технологій тампонажу закріпного простору гірничих виробок, аналіз напруженого стану багатошарового кріплення з тампонажною оболонкою змінної деформативності, розробка методу розрахунку раціонального складу тампонажу розчину; [2] -розробка вимог до комбінованого кріплення; [3] - обгрунтування схеми нерівномірного навантаження контура кріплення; [4] - аналіз результатів випробувань; [6] -обгрунтування принципу будування узагальненої схеми розрахунку навантажень на кріплення.

АНОТАЦІЯ

Бугайов І.В. Обгрунтування параметрів удосконаленої технології тампонажу закріпного простору гірничих виробок. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.11. - «Фізичні процеси гірничого виробництва». - Національна гірнича академія України, Дніпропетровськ, 2000.

Захищаються параметри удосконаленої технології тампонажу закріпного простору гірничих виробок. Обгрунтована конструктивно-технологічна схема тампонажу, яка базується на возведенні тампонажної оболонки змінної деформативності по контуру кріплення. Установлена суттєва залежність для напружень в усіх шарах кріплення і по їхньому контуру функції розподілу модуля деформації тампонажного шару та раціональне її значення для забезпечення рівноміцності несучих елементів кріплення - досягнення максимальної несучої здатності. Розроблені оперативний графічний метод розрахунку несучої здатності багатошарового кріплення і рекомендації з вибору раціонального складу тампонажного розчину та впроваджені у технічну документацію. Здійснено виготовлення та впровадження нового тампонажного устаткування. Основний зміст роботи відображено в монограції та 5-ти статтях.

Ключові слова: гірнича виробка, кріплення, закріпний простір, розчин, тампонаж, параметри, розрахунок.

АННОТАЦИЯ

Бугаев И.В. Обоснование параметров усовершенствованной технологии тампонажа закрепного пространства горных выработок. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.11 - «Физические процессы горного производства». -. Национальная горная академия Украины, Днепропетровск, 2000.

Защищаются параметры усовершенствованной технологии тампонажа закрепного пространства горных выработок. Обоснована конструктивнотехнологическая схема тампонажа, основанная на возведении тампонажной оболочки переменной деформативности по контуру крепи. Разработаны требования к многослойной комбинированной крепи, графический метод расчета нагрузок на крепь вне зоны влияния очистных работ, впереди и позади очистного забоя, а также метод предрасчета толщина упрочненной породной оболочки в зависимости от основных технологических параметров тампонажа. Установлена существенная зависимость поля напряжений во всех слоях крепи Я по их контуру от функции распределения модуля деформации тампонажного слоя и рациональное ее значение для обеспечения равнопрочно-сти несущих элементов крепи - достижения максимальной несущей способности. Получен критерий для установления области целесообразного применения тампонажа закрепного пространства горных выработок, который учитывает не только силовые, но деформационные параметры рамной крепи. Разработаны оперативный графический метод расчета несущей способности трехслойной крепи, сформулированы условия устойчивости затамлониро-ванной выработки, пути реализации этой задачи, а также создана методика выбора рациональных параметров тампонажа закрепного пространства горных выработок, которая внедрена в методическую и техническую документацию. Установлено, что при параметрах упрочненного породного слоя 8цОсж>25. ..40 МН/м преобладающая часть внешней нагрузки воспринимается этим слоем крепи; поэтому целесообразно устанавливать облегченную рамную крепь, необходимую, главным образом, для выполнения технологических функций процесса тампонажных работ, и использования в качестве ограждающей крепи, что существенно снижает ее материалоемкость. Выработаны рекамендации для определения рационального состава тампонажного раствора в боках крепи и ее своде. Осуществлено изготовление и испытание нового тампонажного оборудования. Основное содержание работы отражено в монографии и 5-ти статьях.

Ключевые слова: горная выработка, крепь, закрепное пространство, раствор, тампонаж, параметры, расчет.

SUMMARY

Bugajev I.V. Justifications of arguments of an improved sealing technique of mine workings fasten space. Manuscript.

Thesis attaining decree of the Candidate of technical science under a speciality 05.15.11 - «Physical processes of mining». National mining academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2000.

The arguments of an improved sealing technique of a fasten mine workings space are advocated. The structurally - technological schema of a sealing, based on the seal shell with variable deformation of a support contour is justified. The significant dependence of a tension field in all strata of a support and on it contour, a deformation modulus disteibutiGn function of a sealing stratum and its rational value for supply the strength balance of supporting members - reaching of maximal bearing capacity are installed. The operating graphic account method of multiplayer support bearing capacity is designed and recommendations at the choice of rational seal solution compositions is introduced into engineering specifications. The basic contents of operation are published in monograph and five papers. . . '

Keywords: mine working, support, fasten space, solution, sealing, arguments and account.