автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Повышение эффективности механизированной выемки мощных пологих пластов с труднообрушаемой кровлей и опасных по горным ударам

#

^ На правах рукописи

/

Василенко Николай Климентьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКИ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ С ТРУДНООБРУШАЕМОЙ КРОВЛЕЙ И ОПАСНЫХ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ

(на примере шахт Южного Кузбасса)

Специальность 05.15.02—„Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1998

Работа выполнена в Кузбасском государственном техническом универсшъ те и шахтах акционерного общества угольная компания"Кузнецкуголь"

Научный руководитель - доктор техн. наук, проф. П.В.Егоров, Научный консультант - доктор техн. наук С.И.Калинин

Официальные оппоненты:

доктор техн. наук, проф. В.И.Мурашев,

кандидат техн. наук, СА.Шахурднн

Ведущее предприятие - Открытое акционерное общество угольная компания

"Ленинскуголь"

Защита диссертации состоится " 28 " мая 1998 г. в 14.00 час. на заседании диссертационного совета Д 063.70.01 в Кузбасском государственном техническом университете, 650026, г.Кемерово, ул.Весенняя, 28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кузбасского государственного технического университета.

Автореферат разослан "«¿с?У.у-^-зу^ч*' 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор техн. наук, проф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы , Отработка пластов с труднообрушаемой кровлей связана с целым рядом трудностей« Во-первых, обрушение кровли происходит крупными блоками с большими зависаниями пород, что осложняет взаимодействие крепей с породами кровли. Резкие осадки кровли и Высокие нагрузки на крепи вызывают их деформацию, остановки забоев, создают опасные условия труда, -. Во-вторых, большинство пластов с труднообрушаемой кровлей относятся к опасным по-горным ударам. Это, в первую очередь, относится к пластам мощным.

Мощность пласта более 3,5 м и наличие в кровле труднообрушаемых пород способствуют возникновению динамических проявлений горного давления. На -ряде шахт Кузбасса' имеют место динамические проявления горного давления. К ним относятся резкие осадки кровли и горные удары.

В Кузбассе выявлено более 550 шахтопластов склонных к горным ударам. Новые угольные районы Восточного Кузбасса, представлены также гитами пластов пологих с труднообрушаемыми породами кровли и склонными к горным ударам. ..■■:!. ' • "

Возникновение горных ударов, их еидз п характер проявления зависят эт многих горно-геологических и технологияеекихфакторов. Наиболее существенным фактором, способствующим возникновению динамических троявлений горного давления, является кровля пластов. В зависимости от гого, какие породы залегают в кровле, происходит формирование напряжг-«# в массиве впереди забря.и параметров зоны опорного давления. При зтрабопсе гйастов с трудйообрушаемьши породами в. кровле коэффициент сонцентрации .напряжений; в зоне; опорного давления достигает таких зна-юний, при которьис возникают горные удары. ^ •

Поэтому разработка рекомендаций, направленных на повышение эффективности и? безопасности выемки удароопасных пластов угля с трудно-)брушаемыми кровлями является важной и актуальной задачей-

Целью, работы является разработка и обоснование комплекса мер, >беспечивающих эффективную, н безопасную отработку пологих пластов с руднообрушаемой кровлей и опасных по горным ударам. : ■

Идея работы заключается в использовании экспериментально устано-(ленных закономерностей деформирования угаепородного массива при от-»абопее пологих; пластов опасных по горным ударам для разработки ком-[лекса мер^ обесценивающих эффективное и безопасное ведение горных ра-

IOT.

Задачи исследований:

- установить,параметры зон опорного давления при отработке ударо-шасных пластов с труднообрушаемыми породами кровли;

установить., закономерности изменения.; напряженно-деформированного состояния подрабатываемого массива пород;

- определить влияние технологических процессов на динамическое состояние углепородного массива в очистных и подготовительных забоях;

-• разработать инженерный метод выбора механизированньос крепей для отработкнудароопасных гшастов; • ••. . • • - ; у !

. - раэработать:рекомендации по безопасному ведениюторнйх работ На; : пластах, опаснымпо горным ударам. .„- -

■.• Методьгисследований. В работе-:аля решения поставленных задач'пр'и^ менекыг.кояплекс геомеханических и геофизических шахтпыхи-лаборатор-' ных исследований с обработкой результатов методами математической ста-тистик1Е:И:-корреляционного анализа, опьггно-промышленные.испытаний и внедрение .ра'зработок в производственных условиях. '''*'"

.:, •.Научные положения; выносимые на защиту:'"'

^¿зависание Пород труднообрушаемых!кровель приводит к увеличений*, протя^к'чясти опорного давления и кЬнйёнт^ацйи-напряжений в зоне макс'н&ума опорного давления; •

.; с ^«смещенкеразрушенных пород кровли ндсйт дискретный характер,' разделенный на два периода, для нижних и верхних слоев пород кровли; ' --/-гййнамичейсое состояниеуЬкпрродного массива зависит преимуице^ ственно от даины йавы.'скорости подвигания очистного забоя, вынимаемой: мощнШЙгЙЙаста,:сипс«К1х параметров и'раздвимшости крепи;'': ..

•'•". '^;выб8р?мёханизйро'ваннь1х крепей для. отработки удароопасных лтс? тов с т^уднооб*рушаемыми породами кровли базируется на использовании сре№$Штнсга'5кских и экстремальных смещенйй кровли. '*' ' .-.

' О03снШайность и достоверность научных положений гюдавсрждастся:"' —'значительным объёмом и хорошей сходимостью выполнений Шахтных, лабораторных и аналитических исследований (расхождение не превы-

' положительными результатами внедрения разработанных рекомендаций на рядешахт Кузбасса. .

■' Шучная новизна работы: ' ' . ' .„.

-"установлены параметры зон опорного давления на пластах с трудно-обрушаш£!ми-породами кровли; ;' " .

- и.« определена периодичность обрушения нижних и вфхних-^сл9.ев, кр^-лиГ'а также критическая величина их смещений, При превышении которой в оОДстнрм забое создается аварийная ситуация; , . .. , , х

~ определены скорости подвигания очистного забоя, при которых массив проявляет наименьшую удароопасность; ... н;.,г..г!

разработан инженерный метод выбора механизированных крепей для-отработки пологих удароопасных пластов с труднообрушасмыми порода- ;

ми кровли. " "'

Личный вклад автора заключается: ~

- в установлении особенностей проявления горных ударов при отработке пластов с труднообрушаемыми породами кровли; -

- в установлении закономерностей деформирования пород кровли н формирования нагрузок на механизированные крепи;

- в разработке метода выбора механизированных крепей для отработки удароопаеных пластов; ...,...,.

-в обосновании и разработке комплекса мер, направленных на снижение удароопасности углепородного массива. , - , ' Практическая ценность работы: -. - .

-. установлены горно-геологические условия возникновения горных ударов на пластах с труднообрушаемыми породами кровли;

- разработан и реализован комплекс мер, направленных на снижение удароопасности пластов с труднообрушаемыми породами кровли.

Реализация работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, вошли составной частью в нормативно-методические документы: 1

- "Методические указания по выбору механизированных комплексов для отработки угольных пластов, опасных по горным ударам";

- "Методические указания по выбору схем и параметров камуфлетного взрывания зарядов при снижении удароопасности угольных пластов".

Разработанный комплекс мер по снижению удароопасности массива пород внедрен на шахтах "Распадская" и "Усинская".

Апробация работы.

. Основные научные положения диссертации докладывались на технических совета АО шахта "Распадская", АО шахта "Усинская", АО УК "Кузнецкуголь" (гг.. Междуреченск, Новокузнецк 1990-1996 гг.), на ученом Совете КузНИУИ. (гЛрокопьевск, 1990-1996 гг.), на международном симпозиуме "Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций" (15-21 сентября 1995 г. Москва-Пермь). • '

Публикации: По результатам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ.

Объем и структура работы. ■ ■ .. ■

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 195 страниц машинописного текста, 19 таблиц, 41 рисунок, список использованных трудов из 65 наименований.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проявление горных ударов определяется рядом геологических и горно-

технических факторов. Влияние того или иного фактора различными исследователями и в различное время определялось по-разному в связи с различием мнений о механизме горного удара. Разнообразные геологические и горнотехнические условия, а также их сочетания, обуславливающие проявление горных ударов, педполагают и разнообразные меры борьбы с ударами применительно к отдельным месторождениям и бассейнам.

Комплекс вопросов, связанных с условиями возникновения ударов и их предупреждением при разработке угольных месторождений рассмотрен в трудах многих отечественных и зарубежных исследователей. Анализ этих трудов, а также происходящих на шахтах горных ударов показывает, что еще недостаточно ясно установлено влияние вмещающих пород, в том числе труднообрушаемых кровель, на возникновение горных ударов. Исследованию данного вопроса посвящены работы: В.М.Абрамова, С.ГАвершина, Я.А.Бича, Б.Ш.Винокура, С.Е. Григорьева, Ф.П.Глушихина, П.В.Егорова, С.С.Золотых, С.И.Калинина, Л.В.Кучерского, ПА.Манукяна, В.И.Мурашева, И.М.Петухова, М.Ф, Шкляровского и других ученых.

В рассматриваемой исследователями геомеханической системе, уча-струящей в подготовке и проявлении горного удара "боковые породы -уголь" основное внимание было сосредоточено на подсистеме "уголь". В связи с чем, в ряде случаев не находится объяснения причинам повторных горных ударов на одних-и тех же пластах и в одних и тех же выработках. Это также относится к участившимся случаям проявления горных ударов при выемке угая, механизированными комплексами из пологих пластов с труднообрушаемыми кровлями на шахтах Кузбасса.

. Анализ локальных и региональных мероприятий по предотвращению горных ударов показали, что применительно к пластам с труднообрушаемыми кровлями требуется их доработка и уточнение по сравнению с тем,, как они трактуются в "Инструкции rio безопасному ведению горных работ на' шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам".

В целом анализ литературных источников выявил, что вопрос разработки удароопасных пластов с труднообрушаемыми породами кровли, является малоизученным.

На перспективных шахтах Кузбасса предполагается отрабатывать около 150 пологих и наклонных шахтопластов мощностью более 2,5 м в диапазоне глубин 180-450 м. По тяжести проявления горного давления 72 шахто-пласга (595, 5 млн. т) имеют легкую кровлю и 78 шахтопластов (910, 5 млн.т) тяжелую кровлю.

Наибольшее количество горных ударов при отработке мощных пластов в Кузбассе зарегистрировано на шахтах "Усинская" и "Рзспадская". На шахте "Усинская" горные удары происходили Неоднократно при отработке

Лава {-9

Рис.1. Горные удары на шахте "Усинская": а - план горных работ; б - характер разрушения уклонов

пласта III. Мощность пласта 8,5-9 м, угол падения 8-12°. Пласт разрабатывался на глубине 400-500 м тремя наклонными слоями. Основная кровля (25-30 м) представлена крепкими песчаниками. Горные удары произошли в передовых наклонных пластовых выработках, находящихся впереди очистных забоев на расстоянии от 160 до 230 м (рис.1). Причем в одних и тех же выработках горные удары проявились два раза.. Первый раз горный удар произошел в уклонах при подходе к ним лавы I -12, а второй раз - лавы 115. Деформирование выработок при горных ударах происходило на протяжении до 120 м. При этом наблюдалось разрушение секций механизированной крепи в лавах в момент разрушения пород кровли.

На шахте "Распадская" зарегистрированы микроудары по пластам 6-6а и 7-7а на глубине от 120 до 250 м от поверхности. Угол падения пластов 6-8°, мощность пласта 6-6а - 3,8-5,7 м, а пласта 7-7а - 4,5 м.

Кровля пласта 7-7а относится к тяжелым, т.к. крепкий песчаник залегает непосредственно над пластом. На пласте 6-6а зарегистрировано 9 микроударов, а на пласте 7-7а - 15. На рис.2 представлен микроудар в очистном забое лавы № 4-7-13.

Рис.2. Микроудар в очистном забое лавы № 4-7-13 на шахте "Распадская"

Анализ проявления микроударов и результаты исследований по обрушению кровли показывают, что большинство микроударов по пласту 6-6а в районе сопряжений лав (66,8%), большинство микроударов по пласту 7-7а в забоях лав (60,3%) и в районе сопряжений лав (27%) связаны с характером обрушения кровли. Во всех случаях обнаружены большие зависания кровли.

В результате оценки влияния основных горно-геологических факторов на возникновения горных ударов установлено, что горные удары возникают во всем диапазоне вынимаемых мощностей пластов. Однако наиболее часто (43,3%) проявления ударов приходятся на пласты мощностью 3-4 м. Наибольшую удароопасность массив проявляет в диапазоне глубин 200-400 м, а мйнимальная глубина, на которой при отработке пластов с труднообрушаемой кровлей можно ожидать возникновение динамических явлений, составляет 70 м. ' '

Выполнена оценка склонности пород к хрупкому разрушению с учетом запредельной ветви деформирования образцов при нагружении их на "жестком" прессе. Установлено, что алевролит мелкозернистый, песчаник крупнозернистый и уголь имеют кратность модуля спада к модулю упругости более единицы и являются удароопасными.

Исследование напряженно-деформированного состояния углепородно-го массива в натурных условиях выполнялось с помощью глубинных и контурных реперов, а также методом электрометрии по схеме профилирования и каротажа.

Установлено, что на участке с труднообрушаемой кровлей протяженность зоны опорного давления больше, чем на участках с нормальной кровлей по обрушаемости (таблица). В среднем протяженность зоны опорного давления на участках с труднообрушаемой кровлей увеличивается в 1,2-1,3 раза.

Таблица

Мощность пласта, м Протяженность зоны опорного давления, м

Глубина работ, м

200 00

Нормальная Труднообруш. Нормальная Труднообруш.

3 4 5 41 50 55 46 58 70 55 • 60 65 70 83 105

Концетрация напряжений в зоне максимума опорного давления- также существенно зависит от типа кровли. При залегании в кровле крепких (стсж ä (00 МПа) и монолитных песчаников напряжение в зоне максимума опорного давления в момент разрушения пород перед осадкой превышает reo статическое в 10 раз и более. Главной причиной перенапряжений в массиве является накопление потенциальной энергии консольно зависающих пород в выработанном пространстве позади забоя. Длительность процесса перенапряжения пород является кратковременной. Поэтому общий коэффициент концентрации напряжений в зоне максимума опорного давления может

быть представлен состоящим из двух коэффициентов: статического и динамического коэффициентов концентрации напряжений:

К = Ко х Кд , (1)

где Кс - коэффициент концентрации напряжений в зоне опорного давления при статических (относительно длительных) режимах нагружения. Согласно выполненных исследований его величина для очистных выработок составляет 1,8-2,7;

Кд - коэффициент концетрации напряжений в зоне опорного давления в момент разрушения пород кровли (динамических нагрузок), изменяется в пределах от 2 до 3,2.

При исследовании деформационных процессов в подрабатываемом массиве труднообрушаемых кровель получены численные параметры зоны активных сдвижений: граничный угол сдвижений; угол полных сдвижений; смещение (опускание) массива; протяженность зоны активных сдвижений; величина зависания массива за очистным забоем; раскрытие расслоений.

- Установлено, что основными факторами, влияющими на обрушение кровли являются: мощность пород основной и непосредственной кровли, , прочность пород, вынимаемая мощность пласта, глубина разработки. Шаг первой осадки основной кровли и основные горно-геологические факторы связаны между собой зависимостью вида:

0_ А^У? (В-Н+С)

Н(аЬ1) + а)(Р-тв+К) - м ®

.где Ьо - мощность основной кровли, м; та - вынимаемая мощность пласта, м; Г - коэффициент крепости пород по шкале М.М.Протодьяконова; Н - глубина работ, м.

Постоянные коэффициенты для исследуемых условий можно принимать равными: А - 0,54-0,58; В - 0,5-0,53; С - 70-75; а - 0,3-0,4; К - 0,75-0,85; Р -0,1.

При вторичных осадках процесс обрушения происходит следующим образом. Кровля обрушается в несколько .этапов. На один блок верхнего слоя приходится до 5 и более блоков (шагов обрушения) нижнего слоя активной кровли. Сначала формируется и обрушается первый блок нижнего слоя, наиболее крупный. Затем формируется второй блок, размеры которого меньше первого (рис.3). После этого формируется и обрушается еще несколько промежуточных блоков. Последний блок нижнего слоя часто обрушается совместно с блоком верхнего слоя. Горные удары и аварийные

а

1/////////. -у / ////////////'/ /////,

IV : Х ш • *, N « тш

п, ¡г// < ' ' \п// / / !>; / /■/) //•/;? Лт7 г А

б

45 МО 32 ¿?4 /5 8

Ц 8 12 1& 20 24 28

Рис.3. Схема формирования (а) и периодичность (б) обрушения труд-нообрушаемой кровли при вторичных осадках: Ьа, Ьн - длина верхнего и нижнего блоков

СООТВСТСТВСННО> Пв> Ья - высота верхнего и нижнего блоков соответственно; 1...6 - порядок формирования и обрушения блоков нижнего ;лоя

ситуации с механизированными комплексами наиболее часто возникают когда обрушается первый блок нижнего слоя,а также при совместном обрушении последнего нижнего блока и большого верхнего.

Смещение^, труднообрушаемых пород ноет дискретный. (скачкообразный) характер, до разрушения они составляют 3-4 мм и максимум 30-40 мм, в период разрушения достигают 200-300 мм и более, скорости смещения достигают 600-670 мм/с. Вертикальные и горизонтальные деформации распространяются на расстояние до 70 м и более от поверхности пласта. Фактические горизонтальные деформациии на указанных удалениях от пласта превышают критические значения для алевролитов и песчаников в несколько раз.

Выполненные исследования позволили установить последовательность протекания процессов при развитии горных ударов на пластах с труднооб-рушаемыми породами кровли:

1 - зависание пород кровли и высокая концентрация напряжений в зоне опорного давления; 2 - накопление потенциальной энергии от изгиба зависающих пород; 3 - коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины кровли достигает значений, превышающих предельные значення для пород; 4 - взрывоподобные прорастания трещины и разрушение пород кровли и угля в зоне максимальных напряжений; 5 - разгрузка пород почвы и кровли пласта от упругих деформаций. Проявляется это чаще всего в виде сильных сотрясении, массива, опрокидывания оборудования, срыва очистных комбайнов, деформаций крепи и вспучивания почвы.

Установлено влияние ряда технологических факторов на напряжено-деформированное и удароопасное состояние углепородного массива.

Специальными исследованиями в условиях шахт "Распадская" и им. Ленина определены предельные скорости подвигання очистного забоя, которые должны составлять 10 м/сут и 3-4 м/сут. При скорости выше 10 м/сут повышается удароопасность массива, а при скоростях ниже 3-4 м/сут возникают аварийные ситуации, связанные с вывалами порой и отжимом угля.

В лабораторных условиях путем моделирования на моделях из эквивалентных материалов и в шахтных условиях исследовано влияние параметров механизированных крепей на геомеханические процессы в очистном забое.

Установлено, что смещение блоков пород кровли зависит от сопротивления крепи. Эта зависимость для пластов мощностью 2,5-4,5 м выражается следующим уравнением:

СггИ25-' -0Д2].а , (3) ,

где Я - сопротивление крепи, кН/м2;

а - переводной коэффициент равный 1,0 кН/м.

Доказано, что от величины начального распора зависит место появле-1ия закола в непосредственной кровле. Увеличением начального распора ■идростоек ступенями с 160 кН/м2 до 460 кН/'м; было достигнуто переметете места образования закола из краевой части забоя за крепь (над задним »ядом стоек). При начальном распоре 160 кН/м2 развитие трещин происхо-[ит в зоне опорного давления.

Полученные данные составили основу методики выбора силовых па-1аметров механизированных крепей для отработки удароопасных пластов, [ля расчета нагрузок на крепь принят метод уравновешивания пород кре-ъю с учетом поэтапного обрушения пород. Выбранное сопротивление кре-и по поддерживающей части рекомендуется ограничивать величиной 1300500 кН/м2. Дальнейшее сопротивление эффективнее компенсировать раз-вижностью стоек крепи, которую можно определить по графикам на рис.4, рафики 1 и 2 представляют собой соответственно изменение кратности К.ф / 1тм от сопротивления крепи Р при среднестатистических показателях раз-вижности и при поездках секций крепи "нажеегко", где 1?ф - фактическая аздвижность стоек крепи, м; И я и - максимальная высота крепи, м. На ис.4 область выше графика 1 - представляет собой зону высокоэффек-шной работы крепей. Между графиками 1 и 2 расположена зона, в кото-ой аварийные режимы работы крепей не исключаются. Область ниже гранка 2 - нерабочая. - .

Изменение длины лавы приводит к изменению геомеханических про-сссов. Так увеличение длины лавы с 80 м до 200 м приводит к повышению зрног давления в центральной части и снижению шага обрушения основой кровли в 1,4-1,5 раза.

На базе установленных закономерностей и зависимостей разработан эмплекс мероприятий, направленных на повышение эффективности отра-этки удароопасных пластов с труднообрушасмой кровлей, включающий в :бя рекомендации по выбору рациональных способов подготовки вы-.ючных полей и столбов, систем разработки, типов и параметров механи-фованных крепей и специальных мер по снижению степени удароопас-эсти углепородного массива.

Предложены прошедшие длительную проверку на шахтах технологиче-:ие схемы отработки пластов с погашением выработок и проведением од-эй из них на контакте с выработанным пространством, впрйсечку к уголь-?му массиву. При отсутствии наклонной фланговой выработтси подготов-I к выемке нижележащего столба возможна только после полной отработ-I вышележащего столба. Поэтому для своевременной подготовки очистно-| фронта отработку предлагается осуществлять в шахматном порядке.

ср; птах

0,6 0,5

V

0,3 0,2

°1 О

1 Ш 7/7л 777"

1 <// о V//

1° J Гг

сс ¡1 I 1 <

1 ч ! я

/ I

I 1 1_____

250

750

1250

Ж

Рис.4. Графики доя расчета раздвижности крепи: 1 - график изменения кратности Яф / Нт« от сопротивления крепи Р пр| среднестатистических показателях раздвижности; 2 - график изменения Нт« отсопротивления крепи Р при посадках секций крепи "нажестко"; I область безварийной работы крепи; II - область неустойчивой работы кре

Отработку пластов мощностью более 5 м производить наклонными слоями, в основном последовательно по схеме "слой-пласт".

Определены параметры выемочных столбов: длина лавы рекомендуется не менее 200 м, длина выемочного столба 2000-2500 м; при отработке пластов наклонными слоями длина выемочных столбов 1000-1500 м.

Основные силовые параметры крепей рекомендуются следующие: сопротивление секций крепи при вынимаемой мощности пласта 3,5-5 м - 60008000 кН/м2; сопротивление крепи по поддерживающей части - 1300-1500 кН/м2; сопротивление на 1 м дайны лавы - 4000-6000 кН; для отработки нижних слоев - соответственно: 3200-4800 кН/м2, 700-900 кН/м2, 2200 кН.

' Разработаны рекомендации по управлению удароопасным состоянием массива методом варьирования скоростью подвигания очистного забоя за счет изменения рабочей скорости комбайна. Для этого по фактической длине лавы определяется средняя рабочая скорость комбайна в зоне скорости очистного забоя 3-4 м/сут < У< 10 м/сут, а перед обрушением кровли за 7-10 м осуществляется переход на минимально допустимую скорость подвигания забоя 3-4 м/сут. После обрушения кровли скорость подвигания забоя может быть увеличина до 8-10 м/сут.

Разработаны и прошли промышленное испытание на шахте "Усинская" схемы и параметры камуфлетного взрывания зарядов в кровле:

- при бурении скважин из предварительно пройденной демонтажной камеры (лава 3-1 -1 б);

- при бурении скважин из вентиляционного и конвейерного штреков в районе демонтажной камеры (лава 3-1-15);,

- при бурении скважин из монтажной камеры (лава 3-1-17).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи разработки комплекса мер, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку мощных пологих пластов, опасных по горным ударам с труднообрушаемыми породами кровли.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований состоят в следующем:

1 . Установлены параметры зон опорного давления на пластах, опасных по горным ударам с труднообрушаемыми породами кровли. Выявлено, что в среднем протяженность зоны опорного давления на участках с труднооб-рушаемой кровлей в 1,12-1,3 раза больше по сравнению с среднеобрушае-мой кровлей. Коэффициент концентрации напряжений в зоне максимума опорного давления до обрушения кровли составляет 1,8-2,7, а в момент обрушения возрастает в 2,0-3,2 раза.

2. Установлены закономерности деформирования подрабатываемого ; массива пород. Смещение труднообрушаемых пород имеет дискретный характер, до разрушения оно составляет 3-4 мм (максимум 30-40 мм), в периоды разрушения достигает 200^300 мм и более, при скоростях смещения 600-670 мм/с. Обрушение кровли происходит в несколько этапов. На один блок верхнего слоя приходится до 5 и более блоков (шагов обрушения) нижнего слЬя. Горные удары и аварийные ситуации с механизированными 'комплексами наиболее часто ^возникают, когда обрушается первый блок нижнего слоя, и при совместном обрушении последнего нижнего блока и большого верхнего. '' '3. Определено влияние технологических процессов на динамическое состояние углепородного массива. Установлено, что при длине очистного забоя 200-220 м, длине выемочного столба до 2000-2500 м (при слоевой отработке 1000-1500 м) и скорости отработки столбов до 10 м/сут массив проявляет наименьшую удароопасность. Силовые параметры крепей при этом ' должны составлять: для пластов мощностью 3,5-5 м сопротивление секций -6000-8000 кН/м2, сопротивление крепи по поддерживающей части - 1300' 1500 кН/м2, сопротивление на 1 м длины лавы - 4000-6000 кН/м2, для отработки нижних слоев - соогветсвенно: 3200-4800 кН, 700-900 кН/м2, 22003000 кН/м.

• 4. Разработан инженерный метод выбора механизированных крепей дня отработки удароопасных пластов с труднообрушаемыми породами кровли, учитывающий среднестатистические смещения кровли и экстремальные смещения при аварийных ситуациях. С использованием данного метода определена рациональная раздвижность крепей, составляющая при мощности пласта 3,5-5 м - 2400-2500 мм.

5. Разработаны и реализованы на практике схемы и параметрь! камуф-летного взрывания зарядов в кровле в районах монтажных и демонтажных камер, а также рекомендации по снижению удароопасности массива методом варьирования скорости подвИгания очистного забоя за счет изменения рабочей скорости комбайна. -

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Механизм горных ударов на мощных пластах с труднообрушаемой кровлей // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. № 10 / Кузбассуглетех-нология. - Кемерово, 1996. - С.49-53.

2. Механизм возникновения и проявления резких осадок кровли при отработке пластов с труднообрушаемой кровлей // Совершенствование тех-

нологии разработки угольных пластов Кузбасса. / КузНИУИ. - Прокопьевск, 1997. - С.15-27. (Соавторы: Логвинов В.Н., Калинин С.И.)

3. Горные удары и меры борьбы с ними на шахте "Усинская" // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. № 10 / Кузбассуглетехнология. - Кемерово, 1996. - С.37-49.

4. Прогноз удароопасности участков угольных пластов шахты "Усинская" методом наведенного электромагнитного поля // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. № 10 / Кузбассуглетехнология. - Кемерово, 1996. - С.69-74. (Соавтор Торро В.О.)

5. Методические указания по выбору механизированных комплексов для отработки угольных пластов, опасных по горным ударам / КузНИУИ. -Прокопьевск, 1997. - 27 с. (Соавторы: Егоров П.В., Калинин С.И., Белов

B.П., Мирошников Г.П. и др.).

6. Методические указания по выбору схем и параметров камуфлетного взрывания зарядов при снижении удароопасности угольных пластов / КузНИУИ - Прокопьевск, 1997. - 34 с. (Соавторы: Егоров П.В., ., Калинин

C.И., Сурков A.B. и др.)

7. Условия возникновения горных ударов"~при разработке мощных пластов // Тезисы доклада международного симпозиума "Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений пойеЗных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций". - Пермь, 1995.-; .СЗ1.

8. Параметры зон опорного давления при "бтраобтке" пластов с трудно-обрушаемой кровлей // Совершенствование техйойогических ¡процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. № 12 / Кузбассуглетехнология: - Кемерово, 1997. - С. 15-17. "(Соавторы: 'Калинин С.И., Сурков A.B., Егоров П.В., Ренев АЛ.).

9. Требования, предъявляемые к механизированным крепям при отработке удароопасных пластов с "труднообрушаемой кровлей // 'Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. № 12 / Кузбассуглетехнология. - Кемерово. - 1997. - С.63-66. (Соавторы: Лудзиш B.C., Сурков А.В"., Логвинов В.Н.)