автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя

?ть О* .

■11

На правах рукописи

ШИПУЛИН Михаил Михайлович

)БОСНОВАНИЕ ТИПА И ПЛОТНОСТИ КРЕПИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

ГИДРОШАХТ С УЧЕТОМ СКОРОСТИ ПОДВИГАНИЯ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ

Специальность 05.15.02 - Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1995

Работа выполнена в Кузбасском государственном техническом университете и на шахте "Инская".

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

академик РАИН, лауреат Государственной премии Егоров Петр Васильевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

академик РАИН Фряиов Виктор Николаевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Любогощев Виктор Иванович

Ведущее предприятие - АООТ "Беловоуголь"

Защита диссертации состоится 14 апреля 1995 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д.063.70.01 при Кузбасском государственном техническом университете по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослан 14 марта 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, член-корреспондент АЕН РФ доктор технических наук

профессор _Б. А. Александров

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. С развитием горных работ на шахтах и их переходом на более глубокие горизонты протяженность поддерживаемых подготовительных выработок увеличивается а расходы на их поддержание ежегодно возрастают. Расходы на поддержание подготовительных выработок определяются смещениями пород на их контуре, поскольку по ним производится выбор типа и расчет плотности крепи выработок. Опыт поддержания подготовительных выработок на шахтах показывает, что смещения пород на их контуре в зависимости от скорости подвигания очистного забоя могут изменяться в пять раз и более. Несмотря на это, нормативные документы по обоснованию типа и плотности крепи подготовительных выработок не содержат рекомендаций по учету скорости подвигания при расчете смещений, что приводит к завышению или занижению против необходимой расчетной плотности крепи либо к неудачному выбору типа крепи. Завышение плотности крепи приводит к ; перерасходу крепежных материалов; занижение плотности крепи - к росту затрат на ремонт крепи и снижению безопасности ведения горных работ; неудачный выбор типа крепи - также к росту затрат на ремонт крепи и снижению безопасности ведения горных работ (например, в случае выбора крепи с недостаточной податливостью), или к -повышению трудоемкости ведения горных работ (например, в случае применения рамной крепи подготовительных выработок гидрошахт вместо анкерной). Гидродобыча, по сравнению с отработкой пластов длинными очистными забоями, характеризуется более высокими скоростями подвигания очистного забоя и большим объемом проведения подготовительных выработок, проводимых одновременно с очистной выемкой. В этой связи разработка методики выбора типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя является актуальной задачей.

Целыо работы является разработка методики выбора типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя, обеспечивающей повышение эффективности и безопасности ведения горных работ.

Идея работы заключается в использовании закономерностей влияния скорости подвигания очистного забоя на смещения пород в выработках при обосновании типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт.

Методы исследования включают: научное обобщение и анализ литературных источников и отчетных материалов по исследованию влияния скорости подвигания очистного забоя на смещения пород в

выработках; шахтные исследования на замерных станциях контурных и глубинных реперов; статистическую обработку результатов наблюдений методами корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов; экономический анализ эффективности рекомендаций.

Научные положения, разработанные лично диссертантом, и новизна:

♦ впервые получены для гидрошахт зависимости размеров зоны влияния очистного забоя, смешений и приращений смешений пород в подготовительных выработках от скорости подвигания очистного забоя, необходимые для обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт;

♦ разработан метод обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт, учитывающий скорость подвигания очистного забоя, позволяющий снизить затраты на крепление и поддержание подготовительных выработок и повысить безопасность ведения горных работ;

♦ разработан способ крепления подготовительных выработок гидрошахт крепью переменной плотности, соответствующий распределению смещений пород в выработках и позволяющий снизить затраты на крепление подготовительных выработок.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

♦ получением экспериментальных данных в шахтных условиях с использованием комплекса апробированных методов исследования на замерных станциях контурных и глубинных реперов;

♦ представительным объемом экспериментальных данных (более 1,7 тыс. замеров);

♦ статистической обработкой экспериментальных данных с оценкой существования и силы связи между исследуемыми величинами по критериям Пирсона, Фишера, корреляционным отношениям и коэффициентам корреляции;

♦ внедрением результатов на производстве и полученным экономическим эффектом.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей влияния скорости подвигания очистного забоя на смещения пород в подготовительных выработках гидрошахт.

Практическое значение работы заключается в разработке и внедрении методики обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт, позволяющей снизить плотность крепи подготовительных выработок на 36% (в 1,56 раза) и в разработке и внедрении паспортов крепления подготовительных выработок.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований были использованы на шахте "Инская" при внедрении паспортов крепления подготовительных выработок. Экономический эффект в ценах 1994 года составил 37339,2 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на технических советах АООТ "Шахта Инская" и "Беловоуголь", на областной научно-практической конференции (г. Кемерово, 1990 г.), на конференции, посвященной 40-летию деятельности кафедры РМПИ (г. Кемерово, 1990 г.), на третьем семинаре по научным исследованиям в области гидравлической добычи угля (г. Новокузнецк, 1990 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 научных работ.

Объем работы. Диссертационная работа общим объемом 142 страницы состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 94 наименований, двух приложений и содержит 32 рисунка и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Большой вклад в решение вопроса поддержания подготовительных выработок внесли ученые ВНИМИ, ИГД им. Скочинского, МГГУ, КузГТУ, КарПТИ, КНИУИ, КУЗНИУИ, ВНИИгидроуголь, ИГД СО РАН, Института Угля СО РАН и др.

В первой главе выполнен обзор и анализ работ отечественных и зарубежных исследователей, посвященных изучению влияния скорости подвигания очистного забоя на смещения пород в подготовительных и очистных выработках. Проведенный анализ работ показал следующее:

♦ рост скорости подвигания очистного забоя приводит к уменьшению смещений пород в подготовительных выработках в 1,3-5,3 раза;

♦ в действующих инструкциях по расчету крепей обоснование типа и плотности крепи подготовительных выработок производится без учета скорости подвигания очистного забоя;

♦ существующие зависимости смещений пород в подготовительных выработках от скорости подвигания очистного забоя установлены для длинных очистных забоев и диапазона скоростей подвигания 1 - 6 м/сут, что не соответствует условиям гидрошахт (короткие очистные забои, скорость подвигания очистного забоя до'50 м/сут).

С учетом анализа состояния вопроса и поставленной цели определены следующие задачи исследования:

♦ провести исследования смещений пород в подготовительных выработках гидрошахт при скоростях подвигания очистного забоя более 6 м/сут;

♦ на основе результатов исследований установить зависимость смещений пород в подготовительных, выработках гидрошахт от скорости подвигания очистного забоя;

♦ на основе полученной зависимости разработать метод обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя.

Во второй главе изложены методика и результаты шахтных исследований деформаций пород в подготовительных выработках отрабатываемого пласта и породной толщи в его почве при выемке угл гидроспособом. Комплексные исследования на станциях контурных и глубинных реперов выполнены в условиях шахты "Инская" при отработке лавы № 2104 пласта Инского со скоростью подвигания очистного забоя 5,8 - 27,4 м/сут. Лава отрабатывалась на глубине 180230 м длинными диагональными столбами с выемкой односторонними заходками. Ширина заходкиравнялась 7,5м, длина - Юм. Выемка угля осуществлялась гидромониторами 12 ГД. Выемочные печи и сбойки лавы № 2104 крепились анкерами. Площадь поперечного сечения выемочных печей и сбоек - 4,5 м2.

Пласт Инский в районе лавы № 2104 имеет сложное строение и состоит из двух-трех угольных пачек, разделенных прослоями алевролитов и аргиллитов мощностью 0,05-0,40 м. Общая мощность пласта 2,25 - 3,24 м, угол падения 16-22°, крепость угля 1,1 по шкале Протодьяконова.

Непосредственная кровля пласта представлена мелкозернистыми алевролитами мощностью 1,5-2,0 м и крепостью 3,0. Имеется ложная кровля мощностью 0,3-0,5 м, состоящая из тонкозернистых трещиноватых алевролитов крепостью до 2,0.

Основная кровля пласта - мелко- и среднезернистые слоистые песчаники мощностью 10-25 м и крепостью 3,0-6,0.

Непосредственная почва представлена крупнозернистыми алевролитами мощностью до 2,0 м и крепостью 3,0. Имеется ложная почва, представленная переслаиванием мелкозернистых алевролитов, аргиллитов и линзочек угля, мощностью 0,45-1,0 м и крепостью 2,0-3,0.

Шесть станций контурных реперов располагались в сбойках между выемочными печами лавы № 2104. На станциях определялись конвергенция кровли-почвы и бортов выработки.

Станция глубинных реперов состояла из трех скважин, пробуренных нормально напластованию пород из параллельного штрека № 2210 нижележащего пласта Полысаевского II в сторону пласта Инского, и оборудованных 2-3 глубинными реперами.

Наблюдения на станциях контурных реперов показали, что влияние отработки на смещения пород в выработках прослеживается на расстоянии 73-117 м впереди и 46-99 м позади очистного забоя вдоль длины выемочного столба. С приближением очистного забоя к замерной станции величина приращений смещений пород кровли-почвы выработки возрастает в 3-7 раз, достигая максимума на расстоянии 8-11 м впереди забоя; при последующем движении очистного забоя величина приращений смещений пород уменьшается. График распределения приращений смещений пород кровли-почвы выработки относительно очистного забоя вдоль длины выемочного столба имеет колоколообразную форму, симметричную относительно своего максимума. График распределения смещений пород кровли-почвы выработки относительно очистного забоя вдоль длины выемочного столба имеет Б-образную форму с точкой перегиба, соответствующей максимуму приращении смещений. Отработка выемочного столба оказывает влияние на смещения пород кровли-почвы выработок в пределах трех соседних выемочных столбов, т. е. на расстоянии 38 м от него. Характер смещений пород кровли-почвы выработки во всех выемочных столбах, подверженных влиянию отрабатываемого выемочного столба, аналогичен, отличаясь только величинами смещений и приращений смещений, убывающими с удалением от отрабатываемого выемочного столба. Полные смещения пород кровли-почвы за весь срок существования выработки составляют 90-199 мм. Смещения пород кровли-почвы выработки за период полной отработки одного выемочного столба составляют для выемочных столбов с номерами 1 = 1, 2, 3 и 4 (рис. 1) соответственно 32, 43, 15 и 10% от полных смещений.

Наблюдения на станции глубинных реперов показали, что вдоль нормали к длине выемочного столба влияние отработки выемочного столба на смещения реперов начинается с расстояния 34 м впереди краевой части пласта Инского. Максимум деформаций сжатия пород междупластья отмечен на расстоянии 3-8 м впереди краевой части, что указывает на ее разрушение. Вдоль длины выемочного столба влияние отработки на смещения реперов прослеживаются на расстоянии 65-74 м впереди очистного забоя. Под воздействием отработки краевая часть пласта впереди очистного забоя вдоль отрабатываемого выемочного столба, уже разрушенная при отработке предыдущего выемочного столба, продолжает разрушаться, вследствие чего под краевой частью, на расстоянии 8 м впq>eди нее, по мере отработки выемочного столба фиксируются деформации расширения пород междупластья. По мере отработки выемочного столба также разрушается краевая часть пласта вдоль соседнего выемочного столба позади очистного забоя, вследствие чего под краевой частью на расстоянии 8 м впереди нее начиная с

Рис.1. Графическая интерпретация параметров Ь, В, 6 и D, входящих зависимость (1): 1 - .изолиния приращений смещений пород кровл* почвы выработки га единичное подвигание очистного забоя, мм/к «max - максимальное значение приращений смещений в зоне динаш ческих проявлений опорного давления; i - номер выемочного стол ба в порядке удаления от фронта очистных работ

расстояния 87 м позади очистного забоя деформации сжатия переходят в деформации расширения.

В третьей главе статистической обработкой экспериментальных данных установлена зависимость приращений смещений пород кровли-почвы подготовительной выработки в зоне влияния очистного забоя от скорости подвигания очистного забоя

(О

шах да

оа =

УщахО V,

'♦етн^г

о)

где © • приращение смещений пород кровли-почвы выработки, мм/м, в точке с координатами х и у, м, в системе координат, связанной с очистным забоем; оошахсо1 Ушах0 - коэффициенты; г3 - скорость подвигания очистного забоя, м/сут; Ь, В - координаты максимума приращений смещений пород кровли - почвы выработки за единичное подвигание очистного забоя соответственно по осям ох и оу; С, Б -расстояния между точкой с максимальным значением приращений смещений и приращениями смещений в половину максимальных соответственно вдоль осей ох и оу.

Для условий отработки пласта Инского значения входящих в зависимость (1) параметров составляют: сошяхоо = 0,88 мм/м, *шях0 = 6,11 мм/сут, Ь = 8-11 м, В = 8 м, С = 24,04-58,11 м, О = 14,41 м. Физический смысл коэффициентов шшахоо и уш!|х0 следующий: юшахоо -максимальное значение приращений смещений пород кровли-почвы выработки при бесконечно большой скорости подвигания очистного забоя; Ушах0 - максимальное значение скоростей смещений пород кровли-почвы выработки при неподвижном очистном забое. Физический смысл остальных входящих в формулу (1) параметров поясняет рис. 1.

Путем математических преобразований зависимости (1) получены формулы (2) и (3) для определения размеров зоны влияния очистного забоя в выемочных столбах, подверженных влиянию очистных работ, с учетом скорости подвигания очистного забоя:

•и! = С» X

ю шах°оуз + У шах О

+ Ь,

(2)

= (5 х Iю гшх°оуз УщахО

ГО

1 +

т

-Ь,

(3)

где длина юны влияния очистного забоя вдоль длины ¡-го выемочного столба, соответственно впереди и позади очистного забоя, м; у0- скорость смещений пород кровли-почвы выработки вне зоны влияния очистного забоя, у0 = 0,61-4,44 мм/сут; I - номер выемочного столба в порядке удаления от фронта очистных работ (рис. 1); у|-координата выработки ¡-го выемочного столба, у! = Ь^ + Ьп0 - 1), Ь^ -ширина выемочного столба, Ь^ = 10 м; Ьп - ширина выемочной печи, Ьп = 2,5 м.

Расчеты по формулам (2) и (3) показывают, что размеры зоны влияния очистного забоя с увеличением скорости подвигания очистного забоя растут по зависимостям, близким к линейным (максимальная погрешность от аппроксимации прямой линией не превышает 7%).

На основе зависимости (1) получена формула (4), позволяющая рассчитывать смещения кровли-почвы подготовительной выработки за весь срок ее существования с учетом скорости подвигания очистного забоя:

"-1

ы

'шах 0

»0

1 +

, Ьв1 - >0*1 ., +---¥0

, (4)

где и - смещения пород кровли-почвы выработки, мм, на расстоянии 1 м (рис. 2) от вентиляционного штрека; п - число выемочных печей, пройденных впереди фронта очистных работ; V, - средняя скорость подвигания очистного забоя, м/суг; х^, х^- координаты соответственно начала и окончания влияния очистного забоя на смещения пород в выработке ¡-го выемочного столба (рис. 1) на расстоянии 1 м (рис. 2) от вентиляционного штрека, м; определяются в соответствии с таблицей; 'ош * расстояние, которое проходит очистной забой от начала отработки выемочного столба до положения, при котором он начинает оказывать влияние на смещения пород в выработке ¡-го выемочного столба (рис. 1) на расстоянии 1 м (рис. 2) от вентиляционного штрека, м; определяется в соответствии с таблицей; 10к5 - расстояние, которое проходит очистной забой с момента окончания его влияния на смещения пород в выработке ¡-го выемочного столба (рис. 1) на расстоянии 1 м ( рис. 2) от вентиляционного штрека, м; определяется в соответствии с таблицей; 1 -

Рис.2. Графическая интерпретация параметров, входящих в зависимость (4), на вертикальном разрезе вдоль длины Ьгб выемочного столба: 1,2- кривые приращений смещений пород соответственно на моменты начала и окончания отработки выемочного столба; 3 - точка, в которой рассчитываются смещения; Л, 5, 6 - соответственно вентиляционный, параллельный и аккумулирующий штреки; 1Н1, 1к1 - расстояние от очистного забоя, на котором соответственно начинается и заканчивается влияние выемки заходки на смещения пород; 1онь 1ок1 - расстояние от точки 3 соответственно до границы начала и окончания влияния выемки заходки; 13 - длина заходки, вынимаемой над вентиляционным штреком; 1 - расстояние от точки 3 до вентиляционного штре1са; 1п - длина выемочной печи (выемочного столба)

Таблиц;

Значения параметров х^, х^, l0Hi, l0ld в зависимости от I и i

Значения х^, х^, 10hî, I0kî Условие

при i = 1 при i = 2 и 3

xld = 0 lo,d=0 Хм 'id Vi = 'n ~ ' ~ 'ici

*Ki = l-ln IOKi = 0 прит,,-^

*ю = 1 + »зЛ» = 0 при 1 <1^-1,

\ri = ta ' 'ûiii = 1 ~ 'ni + ^ при1^1ш-1з

расстояние от вентиляционного штрека до сечения выработки, в котором производится расчет смещений пород кровли-почвы, вдоль длины выемочного столба, м; 1„-длина выемочного столба, 1П = 195 м; L длина заходки, вынимаемой над вентиляционным штреком, 1, = 10 м;

Анализ построенных по зависимости (4) графиков распределения смещений пород кровли-почвы вдоль выемочной печи (рис. 3), показал, что практикуемое в настоящее время крепление выемочных печей постоянной плотностью не всегда отражает реальную картину смещений пород в этих выработках и приводит к завышению плотносп крепи в верхней трети выемочного столба. Выработку следует крепить постоянной плотностью только в нижней части выемочного столба, равной 2/3 его длины, где смещения пород можно считать постоянными так как различие между ними не превышает допустимую погрешность расчета смещений ( 10-20%). В верхней трети выемочного столба выемочные печи должны иметь переменную плотность, возрастающую < удалением от вентиляционного штрека.

В четвертой главе разработана методика обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя и выполнен экономический анализ эффективности ее применения.

Сущность методики заключается в корректировке действующих методик расчета крепи по смещениям пород на контуре выработки посредством расчета смещений кровли выработки с учетом скорости подвигания очистного забоя по формуле

UKp = UkKk, (5)

где и - смещения кровли-почвы выработки за весь срок ее существования с учетом скорости подвигания очистного забоя,

и

срок ее существования при скоростях подвигания очистного забоя: 1-7,5 м/сут (1 заходка в сутки); 2-15 м/сут (2 заходки в сутки); 3 - 22,5 м/сут (3 заходки в сутки); 4-30 м/сут (4 заходки в сутки)

определяемые по формуле (4); кк - коэффициент, характеризующий доли смещений пород кровли в общих смещениях пород в выработке, к -коэффициент, характеризующий изменение смещений пород кровли для условий отработки, отличных от лавы № 2104,

к = (6)

Ц<р.1" смещения пород кровли, рассчитанные по действующим методикам для условий отработки, при которых определяются тип и плотность крепи, мм; и^ 2 - смещения пород кровли, рассчитанные по действующим методикам для условий отработки лавы № 2104, и 2 = 198 мм;

Характер распределения смещений кровли выработки вдоль длины выемочного столба, рассчитанных по формуле (5), представлен кривой 1 на рис. 4. Плотность крепи выработки, рассчитанная в соответствии с кривой 1 будет изменяться через каждый метр длины выработки, что не удобно при проходке. Поэтому выполнена аппроксимация кривой 1 ступенчатым графиком А,А2АзА4А5АбВС на том основании, что в пределах каждой из его ступеней смещения пород кровли выработки отличаются на величину, не превышающую допустимую погрешность вычислений (20% от смещений в точке Н) и поэтому могут считаться постоянными. Размеры участков графика А,А2А3А4А5А6ВС: А, А2 = А3А4 = А5Аб = (1/9)1п, ВС = (2/3)1п. Смещени кровли на ступени ВС равны максимальным смещениям на графике 1 (точка Н, определяемая подстановкой в формулу (5) значения 1 = (2/3)1п) смещения кровли на ступенях А, А2, А3А4 и А5Аб составляют соответственно 40, 60 и 80% от смещений в точке Н.

Полученный график А,А2А3А4А5АбВС используется для обоснования типа и плотности крепи при отсутствии в верхней части лавы зоны статического состояния опорного давления, образовавшейся в результате отработки вышележащей по пласту лавы. При наличии зоны статического состояния опорного давления смещения кровли на участке ОЕ выработки в этой зоне принимаются равными смещениям н участке ВС и для обоснования типа и плотности крепи используется график ОЕЕ,А4А5А6ВС.

Для обоснования типа и плотности крепи, соответствующих каждому участку ступенчатых графиков А, А2А3А4А5АбВС или ОЕЕ|А4А5А6ВС построена номограмма (рис. 5).

Методика обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт заключается в следующем.

и

Б

А

в н с

• 1 * \_1_ •

6

Аа • ! 4 | / |/ а4-

Я..

/ ЛИ Ар

/ / / - •

20

40

60

80

100 120 140

160

180 1,

кр

ММ

м

Рис.4. График для определения типа и плотности крепи подготовительной выработки: 1 - характер распределения смещений пород кровли выработки вдоль длины выемочного столба за весь срок ее существования; А1А2А3А4А5А6ВС и 0ЕЕ1А4А5А6ВС - аппроксимация кривой 1 соответственно при отсутствии и при наличии зоны статического состояния опорного давления в верхней части лавы;

ик.

к «0.9

к-1.0

м/сут

150 173 ММ

Анкерная крепь

I

го

Шт/м

£.5

Смешанная крепь

□

111111111111 о ао» а»

| I I И | I I 11 | I I I Р| р»м/м

129 о.зз азе о.4б

Комбинированная крепь

| н 111111111 о он« <Х93

рттф-птр-пт| Шт/м

-48 № 19 111

Металлическая рамная крепь

р 1111111111 О 0.1 0.2

ттр 0.26

П|М|||Ш1|М||| Р,„/М

0.32 037 0.41 а«

Рис.5. Номограмма для обоснования типа и плотности крепи подготовительной выработки: 1 - график для обоснования типа и плотности крепи на участках ЮЕ и ВС (рис. 4); 2, 3, 4 - графики для обос-

НППЯНИЯ ТИПЯ М ПЛПТНГШПЧГ 1?попи лЛЛФВошлптаиия ииллр..^.. А_«_ »_л. * *

По методике ВНИМИ для условий применения крепи рассчитываются смещения кровли и^л, подстановкой которых в формулу (6) рассчитывается коэффициент к.

Выемочный столб между вентиляционным и параллельным штреками разбивается на 4 участка (рис. 4): участок ВС у параллельного штрека длиной (2/3)1п и участки А, А2, А3А4, А5Аб у вентиляционного штрека длиной по (1/9)1п каждый. При наличии вышележащей по пласту отработанной лавы по действующим инструкциям определяется ширина 1одзоны статического состояния опорного давления и длина участка БЕ выемочного столба, попадающего в эту зону, ОЕ = 1 од/ бнкх -13, где а -угол между осями вентиляционного штрека и выемочной печи, градус.

По номограмме (рис. 5) в зависимости от значений средней скорости подвигания очистного забоя и коэффициента к определяются тип и плотность крепи выемочных печей и сбоек: для выработок, находящихся вне зоны статического состояния опорного давления на участках выемочного столба ВС, А5А6, А3А4, А,А2, -соответственно с использованием кривых 1, 2, 3,4; для выработок, находящихся на участке выемочного столба ЭЕ в зоне статического состояния опорного давления - с использованием кривой 1.

Экономический анализ предлагаемой методики показал, что при увеличении скорости подвигания очистного забоя с 5 до 30 м/сут плотность крепления подготовительных выработок можно уменьшить на 36% (в 1.56 раза).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи обосновать типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя, позволяющее повысить эффективность и безопасность ведения горных работ.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. На основании результатов шахтных исследований установлены дробно-степенная зависимость размеров зоны влияния очистного забоя от скорости подвигания очистного забоя, и дробно-рациональная зависимость прнращетш смещений пород кровли-почвы подготовительной выработки в зоне влияния очистного забоя от скорости подвигания очистного забоя, позволяющие разработать методику обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигания очистного забоя.

2. Установлена нелинейная квазнгнперболическая зависимость смещений кровли подготовительной выработки от скорости подвигания

очистного забоя в диапазоне скоростей подвнгания 5,8 - 27,4 м/сут, учитывающая технологию ведения горных работ на гидрошахтах.

3. Разработана методика обоснования типа и плотности крепи подготовительных выработок гидрошахт с учетом скорости подвигами: очистного забоя. Экономический анализ методики показал, что при увеличении скорости подвнгания очистного забоя с 5 до 30-м/сут плотность крепления подготовительных выработок можно уменьшить на 36% (или в 1,56 раза).

4. Разработан способ крепления выемочных печей переменной плотностью, соответствующий распределению смещений в них пород вдоль выемочной печи и обеспечивающий снижение плотности крепи нг участке выемочной печи, расположенном в верхней по длине трети выемочного столба, на 7-15%.

5. Экономический эффект от внедрения разработанной методики и паспортов крепления подготовительных выработок в ценах 1994 года составил 37339,2 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Определение оптимальных параметров проведения подготовительных выработок на гидрошахтах //Молодые ученые Кузбасса - народному хозяйству: Тез. докл. обл.'науч.-практич. конф. 5-июля 1990. - Кемерово, 1990. - с. 41.

2. Определение рациональных размеров и формы заходок при гидравлической выемке угля //Подготовка горных инженеров и развита научных исследований: Тез. докл. конф. поев. 40-летию деят. каф. РМПИ.- Кемерово, 1990. - с. 34.

3. Проявления горного давления в подготовительных выработках при гидравлическом способе выемки пологих пластов// Научно-технические проблемы подземной разработки месторождений: Межвуз. сб. науч. тр./ Кузбасс, политехи, ин-т. - Кемерово, 1991. - 93 - 97.

4. Определение оптимальных параметров проведения подготовительных выработок при гидравлическом способе выемки угля на пологих пластах// Совершенствование технологических процессов при подземной разработке месторождений: Межвуз. сб. науч. тр./ Кузбасс, политехи, ин-т. - Кемерово, 1992. - с. 94 - 97.

5. Исследование влияния скорости подвнгания гидромониторноп забоя на смещения пород в подготовительных выработках// Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. научн. тр. N 5/ Ассоциация Кузбассуглетехнология.- Кемерово, 1992. - с. 111 - 115.

С