автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование способов повышения устойчивости вентиляционных штреков при отработке крутых пластов

РГ6 од

ДОНЕЦКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 2 1 ШОН 1993 ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ПОДКОПАЕВ Сергей Викторович

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ШТРЕКОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ КРУТЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 05.15.02. «Подземная разработка месторождении полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДОНЕЦК — 1003

Работа выполнена в Донецком ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.

Научный руководитель заслуженный работник высшей школы Украины, доктор технических наук, профессор М. П. Зборщик.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ю. В. Бондаренко, кандидат технических наук, старший научный сотрудник А. Л. Селезень.

Ведущая организация — производственное объединение по добыче угля «Артемуголь».

в ;ов на заседании специализированного совета Д 068.20.02

при Донецком ордена Трудового Красного Знамени политехниче-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

диссертации состоится

ском институте по адресу: 340000, г. Донецк, ул. Артема, 58.

Автореферат разослан «

1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, ^^

доктор технических наук, профессор /лу/ ЧЕРНЯЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность рабэты. Разработка крутых пластов в Центральном районе Донбасса характеризуется относительно.низким уровнем технико-окономических показателей. В немалой степени это связано с отсутствием надежных и эффективных способов обеспечения устойчивости пластовых вентиляционных игреков. В настоящее время, несмотря на высокую трудоемкость работ на их поддержание дос игаю-шу? 11% от суммарных трудовых затрат на подземных работах 50% общей протяженности- выработок имеют неудовлетворяющие требованиям технической эксплуатации площади погзречных сечений. Работы по поддержанию штреков выполняются вручную и в обозримой.перспективе не имеют решений по их механизации.

' Применяемые Н" шахтах способы охраны вентиляционных штреков целиками угля, бутовыми полосами, различною рода конструкциями из дерева, проведение их вприсечку к выработанному пространству часо не обеспечивают надежной защиты выработок от горного давления или усложняют технологию в -;ения подготовительных и очистных работ. Повышение эффективности использоваяи- 'комплексов оборудования с механизированными крепями и щитовых агрегатов сдерживается из-за неудовлетворительного состояния пластовых выработок и требует изыскания, главным образом, способов их поддержания, удовлетворяющих требованиям высокопроизВидительной безопасной работы очистных забоев. Этим предопределяется актуальность работы по поиску технических решений совершенствования способов охраны пластовых выработок на. крутых пластах.

Ана-чз применяемых способов охраны пластовых выработок показал, что применяемые способы, являясь эффективными для конкретных условий, теряют, сбою эффективность при изменении условий. Поэтому приобретает особую важность изыскание универсального способа охраны выработок. Таким способом, как показывают предварительные исследования, является закладка выработанного пространства. Однако, осуществление этого способг связано с дополнительными затратами.

Целью работы явлгется обоснование способов повышения устойчивости вентиляционных штреков при отработке пластов крутого падения.

Идея работы заключается в использовании геомеханическчх особенностей и закономерностей формирования напряженного состоя-

ния вещающих пород в окрестности очистного забоя для снижения проявлений горного давления в участковых подготовительных выработок при выемке крутых пластов.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели в работе использован комплексный метод, включающий анализ и обобщение опыта охраны и поддержания участковых выработок, физическое моделирование-на оптически чувствительных и эквивалентных материалах, математическое ¡'.зделирование, статистическую обработку экспериментальных данных, промышленный эксперимент.

. Научные положения, выносимые на защиту и их новизна:

1. Экспериментально раскрыты особенности механизма взаимодействия оседающих пород кровли с закладочным массивом, заклю—. чающиеся в уменьшении концентрации напряжений в породах кровли прибойного пространства, длины зоны проявлений опорного давления, в закрытии трещин разлома пород кровли над закладочным массивом и повышении сплошности подработанной толщи.

2. Аналитически доказано при применении закладки наличие арочного эффекта в породах кровли над и вблизи призабойного пространства лавы, обеспечивающего увеличение сжимающих напряже-1 ний в плоскости напластования (горизонтального распора), способствующего сохранению сплошности оседающих; пород кровли. При этом установлены поправочные коэффициенты, позволяющие при отношении высоты балки к ее длине менее 1:6 применять теорию балок вместо теории балок-стенок для расчета напряжений в породах кровли пласта. . ;

3. Установлена эмпирическая зависимость для определения

5ели даны сближения пород контура по длине откаточного штрека, читывамцая способ охраны выработки со стороны лавы, мощность отрабатываемого пласта, глубину разработки и предел прочности пород кровли на одноосное сжатие.

4. Разработана математическая модель прогнозирования изменения площади поперечного сечения поддерживаемого откаточного штрека, учитывающая Способ охраны выработки со стороны лавы и степень смещения пород кровли по длине выработки.

Обоснованность и достоверность научных!положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: анализом опыта охраны подготовительных выработок; натужными и лабораторными исследованиями характера их деформирования; аналитическими исследованиями распределения сжимающих напряжений, в плоскости напластования с исполь-

зованием теории упругости и строительной механики; математическим моделированием прогнозирования изменения площади поперечных сечений выработок; удовлетворительной сходимостью экспериментальных и расчетных данных (рассогласование + 20^); результата!»! промылленных испытаний способа повышения устойчивости участковых . подготовительных выработок.

Научное значение работы заключается в более полном раскрытии механизма взаимодействия с закладочным массивом оседающих . потгад кровли пласта впереди лавы, призабойном и выработанном пространствах; в установлении арочного эффекта в породах кровли пласта при применении закладки выработанного пространства; в разработке математической модели прогнозирования изменения площади поперечного сечения по длине выработки; установлении эмпирической зависимости обличения пород контура выработки по ее длине.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- обоснована целесообразность применения закладки выработанного пространства для существенного улучшения устойчивости участковых подготовительных выработок пр1. разработке крутых пластов на больших.глубинах; 4

- предложена математическая модель прогнозирования изменения площади поперечного сечения по длине выработки при разных способах ее охраны, учитывающая мощность .и уг^л падения пласта, глубину разработки и предел прочности пород кровли на одноосное сжатие;

разработаны способы повышения устойчивости пластовых штреков, базирующиеся на использовании .закладки выработанного . пространства (новизна способов защищена 2 авторскими свидетельствами и 5 полоямтельными решениями на предполагаемые изобретения) .

Реализация работы. Научные и прикладные результаты работы использованы Донецким научно-исследовательским угольным институтом (ДонУГИ) в научно-исследовательских работах ло разработке технологии оставления породы в погашаемых выработках и для выкладки бутовых полос,'и влиянию компрессионных свойств закладочного массива на фильтра'ионные, тёрмо- и газодинамические свойства массива горных пород (номера госрегистрации 0102070000 и 0102074000) . Способ консервации откаточного; штрека дробленой породой с последующим её извлечением для выкладки бутовой пол-1Н под вентиляционным штреком принят к- внедрению на шахте "Красный

Профинчерн" ПО "Орджоникидзеуголь".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на У1 Всесоюзном семинаре "Аналитические методы и применение ЭШ в механике горных пород" (Новосибирск, 1991 г.), на заседании научно-технического совета ПО "Орджоникидзеуголь" (Енакиево, 1992 т.), на расширенном заседании кафедры горной'геомеханики ДМ (Донецк, 1992 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи, 2 авторских свидетельства и 5 положительных решений на'изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, .изложена на ЦЗ страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 15 таблиц, список литературы из 84 наименований, 3 приложения.

. ОСНОШОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Опыт показывает,' что по мере роста глубины разработки увеличиваются трудности поддержания пластовых подготовительных выработок при выемке тонких-и средней мощности крутых пластов в Центральном районе Донбасса. Особенно большие трудности испытывают ся в обеспечении устойчивости вентиляционных штреков. Это обусловлено спецификой подготовки крутых пластов, заключающейся в том, что участковые выработки откаточного горизонта затем используются в качестве вентиляционных.

Устойчивозть пластовых выработок зависит в решающей степени, при прочих равных условиях, от способов их охраны и применяемых: средств крепления. В настоящее время на шахтах района . . широко используются способы охраны вентиляционных штреков целиками угля, бутовыми полосами и другими искусственными конструкциями. Способ охраны вентиляционных штреков в большинстве случаев предопределяется принятыми способами охраны бывших откаточных штреков. При выемке угля лавами, откаточные штреки обычно .^погашаются, поэтому вентиляционные штреки проводят по завалу .Проведение "минусовых" вентиляционных штреков (вприсечку к выработанному пространству ниже бывшего откаточного горизонта) является Исключением и этот сьлсоб применялся в единичных случаях.Применение "минусовых" вентиляционных штреков сопряжено с "потерей

горизонта" и необходимостью оставления целиков угля между выше-и нижележащими горизонтами. Это осложняет технологию ведения горных работ, а оставление целиков сопряжено с опасностью возникновения эндогенных пожаров и созданием зон повышенного горного давления на соседних пластах в свите.

Ранее предложенный и испытанный в натурных условиях способ проведения и поддержания вентиляционного штрека в зоне разгрузки быниего откаточного (после его погашения) в настоящее врем., на. шахтах не применяется. Это связано с рядом трудностей проведения как самой выработки, так и оформления сопряжения ее с лавой и размещением породы от проведения вентиляционного штрека в отрабатываемой лаве. Проведение полевых участковых выработок облегчает условия их поддержания по сравнен..» с пластовыми, однако при этом конструктивно усложняется система разработки пластов и увеличивается относительный объем проводимых участковых выработок. Кроме того, использование полевых участковых-выработок не исключает проведения по завалу на вентиляционном горизонте пластоыго штрека.

Таким образом, при выемке пластов крутого падеяиг в Центральном районе'Донбасса основным является способ проведения и поддержания пластовых участковых подготовительных выработок на откаточном и вентиляционном горизонтах. Такая тенденция к использованию пластовых участковых выработок обусловливается еще и тем, что по мере применения высокопроизводительных комплексов для выемки угля в лавах геометрия применяемой системы разработки по возможности должна'быть наиболее простой. Отсюда вытекает,что изыскание способов повышения устойчивости вентиляционных штреков крутых пластов должно базироваться на использовании пластовых подготовительных выработок.. При специфичности применяемых способов вскрытия и подготовки крутых пластов наиболее перспективным является использование откаточного штрека в качестве вентиляционного (повторное использование).

■ Для улучшения устойчивости пластовых выработок при применяемых системах-разработки крутых пластов, необходим^ обеспечить более благоприятную геочеханическую обстановку в окрестно ги поддерживаемых выработок, т.е. необходимо уменьшить концентрацию напряжений в окрестности очистного забоя,, величину оседаний лоро,, над. выработанный пространством лавы и уменьшить деформацию пород в местах расположения и поддержания участковых выработок.

Достичь этого можно при изменении способа управления кровлей в отрабатываемых очистных забоях. Применяемый в настоящее время способ управления кровлей в лавах путем удержания ее на кострах •является-наиболее неблагоприятным, особенно при выемке угля на глубоких горизонтах. Существенно изменить геомеханическую обстановку в окрестности поддерживаемых пластовых выработок можно за счет применения заклад-и выработанного пространства как вблизи вырао'отоц, так и в выработанном пространстве лавы в целом. Следовательно, управление оседающими породами кровли вблизи приза-бойного пространства и далеко позади лавы является одним из главных направлений повышения устойчивости пластовых выработок.

В свете изложенного сформулированы цель работы, ее идея и поставлены следующие задачи исследований: -.

- экспериментально и теоретически изучить картину распределения напряжений в окрестности очистного забоя и механизм взаимодействия с закладочным массивом оседающих пород кровли над выработанным пространством лавы;

- провести натурные наблюдения за смещениями пород контура. участковых подготовительных выработок и установить зависимость смещений пород кровли по-длине откаточного штрека;

- разработать математическую модель! прогнозирования изменения плоп^и поперечного сечения поддерживаемых участковых выработок .при различных способах их охраны со стороны лавы;

^ - разработать пути и способы повышения устойчивости пластовых вентиляционных штреков при отработке пластов крутого падения,

Для оцек -и закладочного массива, как средства ограничивающего деформации боковых пород, выполнены лабораторные исследования на моделях из оптических материалов. Исходя из реального поведения вмещающих пород и области применения оптического метода, исследования включали два этапа: первый - установление исходной картины распределения касательных напряжений после выемки угля в лаве.(в породах появляются упругие деформации), второй - ус" ловное расчленение пород кровли на блоки, которые взаимо^ейст-• вовали между собой подобно механической системе, позволяющей выявить в первом приближении механизм раскрытия и закрытия трещин по мере удалени.. от забоя лавы. В качестве оптически чувствительного материала использован игдантин. Данные моделирования показывают, что применение закладки выработанного пространства снияает концентрацию напряжений во вмещающих породах и повышает

У

их устойчивость в призабойном пространстве и в окрестности очистного забоя. Механизм улучшения состояния кровли заключаете« в уменьшении эксплуатационной трещиноватости пород впереди и позади лавы, в сохранении сплошности, увеличении сил трения.и зацепления между оседающими породными блоками. В сравнимых условийх геомеханические показатели применения закладки улучшаются по мере увеличения жесткости закладочного пассива и уменьшения ширины поддерживаемого призабойного пространства.

Установлено, что при отставании закладочного массива от забоя до 3,0 - 3,5 м и его усадке до 305?, сплошность оседающих пород не нарушается. Такое состоянис пород имеет место и в выработанном пространстве лавы. Контактирующие между собой породные блоки создают над выработксЛ эффект арочной формы, обеспечиваю- . щий увеличение сжимающих напряжений в плоскости.напласт вания (горизонтальном распора) и способствующий сохранению сплошности подработанной толщи, т.к. при' этом зияющие трещины отсутствуют. Область трещиноватых пород, расположенных над очистной выработкой, пи своей форме приближается к своду > в -вершине которого залегает плита с большим шагом разлома. Чем меньше уйа; :<а закладочного массива, тем меньше ширина и высота перемечающейся сводообразной области трещиноватых пород.

Для определения влияния закладки выработанного пространст • ва на состояние пород кровли в. окрестности очистного забоя проведены аналитические исследования с использованием положений строительной механики и теории упругости. При применении заклад- • ки аналитически доказано наличие арочного эффекта .в породах кровли нах и вблизи призабойного пространства лавы. При этом установлены поправочные коэффициенты, позволяющие при отношении высоты балки к ее длине менее 1:6 применять теорию балок вместо теории балок-стенок, для расчета напряжений в породах кровли пласта. Значения поправочных коэффициентов на угол поворота

) и прогиб ^ балки можно определять _ю зависимост; 1:

к, = 9>5 - 3,3+ 0,43ч£г -0,01-^? кг = 2,8 - 0,844? + - и,006-/'

к3 = 3,8 - 1,07-/ + М4-<?г - 0,006ч?,' к4 = 1,9 - 0,14ч? - 0,013-<?г + 0,002-// , где ^ - отставание закладочного массива.от очистного забоя (м).

Если интерпритировать результаты лабораторных и анали"ч-ческих исследований к решаемой задаче и расположить пластовый

штрек .¿ежду целиком угля и закладочным массивом (бутовой полосой) с расстоянием между ними до 3,5 м, то можно утверждать, что будет обеспечена более высокая устойчивость откаточных штреков крутых пластов (за счет наличия арочного эффекта в породах кровли). Для проверки это~о положения на моделях из оптически чувствительных материалов изучено распределение напряжений в окрестности штреков при•охране их бутовыми полосами разной плотности и. ширины. Всего было отработано 33 модели.

Анализ картины распределения касательных напряжений показывает, что охрана откаточных штреков бутовыми полосами из дробленой породы шириной 8!П ( П - мощность разрабатываемого пласта), в сочетании с заполнением штреков такой.же породой по длине и площади сечения благоприятно сказывается на распределении напряжений во вмещающей толще и предопределяет возможность их повторного использования в качестве вентиляционных при отработке нижележащих горизонтов..Увеличение размера полосы до 12/й и более практически теряет смысл в связи с незначительным уменьшением касательных напряжений. Если откаточный штрек охраняется кесткими деревянными или металлическими конструкция-» • ми, бутовыми полосами из.дробленой породы или твердеющих материалов шириной до бПЪ , в окрестности егр контура наблюдается более высслая концентрация напряжений.

; Консервация оыаточного штрека и закладка его дробленой породой по длине и площади сечения оказывает положительное влияние на распределение напряжений в окрестности выработки при любой ширине б-товой полосы и ее жесткости. При этом в 1,5-2,0 раза уменьшается уровень напряжений в породах кровли и почвы выработки. В случае повторного использования штрека, размещенная в, нем порода может быть использована для подштрековой бутовой полосы.

Изучение сдвижения пород в окрестности подготовительной выработки проведено на плоских моделях из' эквивалентных материалов по общепринятой методике ННИйИ и с учетом накопленного опыта моделирования в лаборатории ДЛИ. Моделируемая толща представляла собой перемежающиеся слои глинистых и песчаных сланцев с пределами прочности на одноосное сжатие 50-60 Ша.' В процессе испытаний 4 моделей фйксирова"ась качественная картина сдвижения пород в окрестности вентиляционного штрека при способе охраны егр двухсторонними бутовыми полосами и традиционном способе: накатное костры - бутовая полоса.

' Согласно моделям бутовые полосы шириной не менее 8/Я .расположенные; по обе стороны штрека, существенно уменьшают оседание толщи пород висячего бока пласта, создавая предпосылки для нормального эксплуатационного состояния выработок. Штрек поддерживается во вмещающей толще, претерпевшей меньше сдвижения по нормали к напластованию. Широкий закладочный массив предотвращает также сдвижения пород в плоскости напластования, что особенн. важно на пластах со сползающими почвами,

Инструментальные наблюдения за особенностями смещений пород контура пластовых выработок проведены в течение 1987-1989 г.г. в 1 типичных для района условиях пластов , /Я?/ , , , ^ , ^ шахты им.К.Маркса. Выработки откаточного горизонта 875 м (8 выработок, 32 замерные станции) охранялись со стороны лавы искус*, ственными сооружениями (накатные костры из деревянных шпал, кус-■¿ы из стоек); вентиляционные штреки горизонта 750 м (4 выработки,. 16 замерных станций) охранялись нижней бутовой полосой из рядовой породы (усадка закладочного массива 60-70%).

В стабильном режиме работы лавы (при большом отходе от разрезной печи и скорости подвигания примерно 30 м/мес.) на глубинах 700-900 м величина активной зоны смещений пород на контуре выработки составляет впереди очистного забоя не более 20 м, позади очистного забоя не более 60 ы. Ухудшение устойчивости пластовых вентиляционных выработок связано прежде всего с тем, что последние восстанавливаются и поддерживаются в нарушенной толще. Характер.уменьшения сечения выработки с удалением от очистного забоя на 50-6 м в сторону выработанного пространства .имеет одинаковую качественную картину как при охране бутовыми полосами, так и традиционными способами, но отличается интенсивностью.

Использование полученных в натурных условиях качественных зависимостей позволяет ставить вопрос о возможности разработки методики выбора площади сечений выработок с расчетом на осадку с тем, чтобы используя те или иные способы охраны пластовых выработок, обеспечить создание условий для их нормальной эксплуатации.

Условия поддержания штреков предлагается оценивать по величине смещения пород кровли на контуре выработки и изменению площади их сечения, "читывая основные влияющие фактопы, зависимость для прогнозирования величины сближения пород на контуре

участковой подготовительной выработки можно моделировать как

+ и-еМ

где. % - плотность пород (н/м3); Н - глубина разработки (м), (Л - мощность угольного пласта (м), - предел прочности

пород кровли на сжатие (н/м^); ^ - эмпирический коэффициент., зависящий от категории пород кровли по устойчивости, установлен в диссертации; X - V- -¡стояние от очистного забоя до рассматриваемого сечения пластово** подготовительн'Я выработки (м); -расстояние, на котором формируется зона установившегося горного давления при разных способах охраны (м); {с - коэффициент,учитывающий степень смещения пород кровли по длине откаточного штрека.

При обработке экспериментальных данных установлено, что значения коэффициента к изменяются только при изменении расстояния до очистного забоя, т.е. при одинаковых расстояниях до лавы этот коэффициент можно считать условно постоянным для конкретных способов охраны штреков и для различной глубины разработки.

Для прогнозирования изменения площади поперечного сечения выработок с .'»/четом предложенной зависимости разработана программа для ПЭВи, исходными Данными для которой являются горногеологические и горнотехнические характеристики, что отражено в алго-рит! решения такой задачи. Испол. зование алгоритма позволяет осуществить предрасчет сечений участковых подготовительных выработок без проведения специальных исследований в шахтных условиях

Применительно к типовым условиям Центрального района Донбасса по разработанной методике выполнен расчет ожидаемых потерь пгощади пог.эречного сечения штреков, если мощность.пласта 1,0 м; угол падения 60°, вмещающие породы не ниже средней устойчивости ( = <*д ... 50 мПа), глубина разработки 850 м, способ охраны - бутовой полосой. Расчет показывает, что для исключения ремонтные. работ в зоне влияния лавы, сечение откаточного штрека в проходке должно быть не менее 12,5 - 13,0 м . В настоящее время сечение откаточного штрека в проходке составляет 10,5 - 11,0 м*\

Для использования бывшего откаточного штрека в качестве вентиляционного, необходимо при проведении и поддержат.и откаточ ного штрека использовать: под вентиляционным штреком целесообраз

Алгоритм решения задачи прогнозирования изменения площади поперечного сечения участковых подготовительных выработок

но возводить бутовую полосу или управлять кровлей в лаве полной закладкой выработанного пространства. При этом площадь поперечного сечения в проходке откаточного штрека следует принимать таким, чтобы компенсировать уменьшение площади сечения штрека за период его эксплуатации в качестве откаточного и вентиляционного.

На основе выполненных исследований разработаны новые способы повышения устойчивости участковых подготовительных выработок, базирующиеся на принципе создания локальных зон разгрузки и защищенные 7 авторскими свидетельствами-на изобретения. В частности, локальная разгрузка обеспечивается за счет применения бутовых полос для охраны штреков (или полной закладкой выработан» ного пространства при ведении очистных работ).

Промышленные испытания способа консервации откаточного штрека дробленой породой по длине и площади его поперечного' сечения проведены в условиях пласта горизонта 660 м шахты "Красный Ирофинтерн" ПО "Орджоникидэеуголь". Механизация работ по забутовке штрека породой осуществлялась с помощью участкового дробильнозакладочного комплекса. В качестве закладочного материала использовалась порода, от проведения и ремонта выработок. Коэффициент заполнения штрека породой составлял примерно 0,91.

На основе исследований и экспериментов установлена область рационального использования способа консервации откаточного штрека дробленой породой: глубина разработки до 1000 м; система разработки столбовая или комбинированная с отработкой на передние промежуточные квершлаги; крепость пород - не более 10; площадь поперечного сечения выработки в свету 12,5 - 14 м^; крепь -металлические трехзвенные арки из спецпрофиля (податливость не менее 300 мм).

Результаты промышленных испытаний по консервации откаточных штреков и охране их со стороны лавы бутовой полосой нашли отражение в но; мативном документе Государственного комитета.по угольной промышленности Украины (приказ №7 от 20.08.1992 г.). .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи, зякшочамщейся в раскрытии особенностей механизма Езашиодействия оседающих пород кровли с закладочным массивом, установлении эипи-

рической зависимости сближения пород контура и разработке математической модели прогнозирования изменения площади поперечного сечения штреков для повышения их устойчивости прл отработке крутых пластов на глубоких горизонтах.

Основные научные и практические результаты работы заклю- . чаются в следующем:

1. Механизм взаимодействия закладочного массива с оседающими' породами кровли заключается в закрытии над закладочным массивом трещин разлома пород кровли и повышении сплошности подработанной толщи. При таком взаимодействии закладочного массива с оседающими породами кровли уменьшается концентрация напряжений

в породах кровли призабойного пространства и длина зоны проявлений опорного давления.

2. При применении закладки выработанного пространства. оседающие породы непосредственной и основной кровли образуют над и вблизи призабойного пространства лавы устойчивый свод.При этом в плоскости напластования наблюдается увеличение сжимающих напряжений способствующих сохранению сплошности оседающих пород кровли. Установлены поправочные коэффициенты, позволяющие при отношении высоты балки к ее длине менее 1:6 применять теории балок вместо теории балок-стенок для расчета напряжений в породах ■кровли пласта.

3. Установлена эмпирическая зависимость для определения сближения пород контура по длине откаточного штрека, учитывающая способ охраны выработки со стороны лавы, мощность отрабатываемо«» го пласта, глубину разр ботки и предел прочности пород кровли на одноосное сжатие.

4. Разработана математическая модель позволяющая производить расчеты потерь площади поперечного сечею.л участковых подготовительных выработок учитывающая способ охраны откаточного штрека со стороны лавы и степень смещений пород кровли по длине выработки.

5. Теоретически и экспериментально обоснована эффективность охраны вентиляционного штрека двухсторонними бутовыми полосами, обеспечивающими локальную разгрузку пород в окрестности выработок и повышающими их устойчивость при отработке пластов крутого падения на больших глубинах.

6. Разработаны способы повышения устойчивости участковых штреков, базирующиеся на принципе локальной разгрузки за счет возведения у выработок породных бутовых полос или применения

полной закладки выработанного пространства лавы. Новизна способов защищена 7 авторскими свидетельствами на изобретения.

7. Осуществлены промышленные испытания способа консервации откаточных штреков с закладкой их породой от проведения выработок и возведения над штреком породной бутовой полосы. Результаты промышленных испытаний вошли составной частью в нормативный документ Госуглепрома Украины, предусматривающий широкое применение данного способа обеспечения устойчивости штреков на шахтах 1 Центрального района Д. гбасса. ■ j

Основные положения диссертации опу^такованы'в следующих работах автора:

. I. Подкопаев C.B. Определение зоны ремонта пластовых штреков. В кн.: Технология добычи угля подземным способом из тонких пластов на шахтах Украинской ССР. Донецк, ДонУГИ, 1989,-с.173-179.

2. Зборщик M.П., Подкопаев C.B. Влияние параметров бутовых полос на распределение напряжений в окрестности штреков

' крутых пластов. В кн.: Совершенствование разработки тонких крутых пластов Донбасса. Донецк, ДонУГИ, 1990, - с.255-260.

3. Зборщик М.П., Подкопаев C.B. Механизм повышения устойчивости кровли в лавах при применении закладки выработанного пространства //Уголь Украины, №5, 1992. - с.20-23.

4. Способ отработки крутопадающих пластов /М,П.Зборщик, С.З.Подкопаев. - Положительное решение по заявке №4794080 от 26.С:.91 г.

5. Способ отработки крутопадающих пластов /М.П.Зборщик, С.В.Подкопаев. - Положительное решение по заявке №4919602 от 05.03.92 г. .

6. A.c. №1726746. Способ отработки крутопадающих пластов /...П.Зборщкк, С.В.Подкопаев. Еэл.И4. 1992 г.

7. A.c. №1745935. Способ отработки крутопадающих пластов /М.П.Зборщик, С.В.Подкопаев. Бюл.№25. 1992 г.'

8. Способ отработки крутопадающих пластов /М.П.Зборщик, Г.ivl.Тимошенко, II. S. Зима., В. Г .Тимошенко, В.С.Колоыиец, С.В.Под-копаев, В.С.Иващенко. - Положительное решение по заявке №4934722 от 31.01.92 г.

9. Способ повышения устойчивости подготовительной выработки /ы.И.Зборщик, С.Б.Подконаев, А.Г.Авербуй. - Положительное решение по заялке .44877683 от 27.02.92 г.

10. Способ отработки крутопадающих пластов /М.П.Зборщик, Г.Ы.Тимошенко, В.С.Коломиец, С.В.Подкопаев, В.С.Иващенко. -Положительное решение по заявке №4883922 от 25*02.92 г.

Подп. в печать£>£.0'/.93>Формат 60х84'/|б- Ьумага отЪср, Сть гаф. Офсетная печать. Усл. псч. л. 0,93 ._. Усл^кр.-отт. -/¿6 . Уч.-изД. л. 0 . Тираж -130 »Кз, Заказ К Ц-91.

' Донецкий политехнический институт, 34ООО0, Донецк, ул. Артема, 58. ДМПП, 340050, Донецк, ул. Артема, 96