автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка эффективного способа управления горным давлением на базе пневмобаллонных крепей при выемке пластов многолетнемерзлых пород

Министерство науки, выспей пколы и технической пожпто-

Р-5

САШ -ШТЕРБ/РГСШ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОЮ'ЯВРЬСКОТ; РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО УИчИЕЙИ ГО'ЛШ ИНСТИТУТ ИМ. Г. В. ПЛЕХАНОВА

На правах рукописи

Лэбелев Владимир Владиьшровлч

РАЗРАБОТКА ЭФХЕГГЙБНОГО СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫЫ ДАВЛЕНИЕМ НА БАЗЕ ГШа:ОБАЛЛОННЬОС КРЫШ ПРИ БЫЕМКЕ ПЛАСТОВ ШЗГОЛЕГГНЙЙРЗЛЫХ ЮРОД

Специальность- Об. 16.02 - "Шдеемная разработка мэстороадений полезных псгаопаомых"

Автореферат

диссертации ва соискание ученой степени кандидата технических яаук

Сангст-Гётербург 199?. г.

гзйота Ешо.И'опа в Ленинградском ордена Левина, ордеш Симбръской Рэвел-лми и ордена Трудового Красного Знамени горном институте им. г. В. Яаехадояа.

Ш^чп'М руководитель: ло:г.гор технических наук,

ПрО&дСЮр

Борисов Алексей Алексеевич

04дим;иъньк оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бич

Яггад Адамович

кандщш технических ьаук

Симонов Владимир Александрович

• йедулке предпрнатиг - производства иное объединение

"^ВИЗО.'О^О". '

Вылита состоится п\0 "&ч!\£ 13 19о£г. в " час. " ^ 1.шн. на заседании специализированного оозета Д С63.15.01 в Ле нииградском гсрзоы гаституте км. Г. Ь Плеханова по адреоз 199026, г. Ленинград, 21-я хтт, дом 2, аудитория //Уч

С диссергаадгй можно ознакомиться в библиотеке янститутг £Г - /М ир^л

дьторэйнл'зт разослан

Учений 'сечсетарь Специализированного попета,

Л. Т. I1. , ИрО'ф.

-/О /.С^л'г^/"

(,'!.'[¿-Л''ь ■' '

Богуславски Эмиль Иосифе;

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. .

Подземная разработка росеыпних моста рсждзгшй, каходяЕихии в районах распространения шюголетнгй мерзлоты, получил?, пна-чихбльлое разпитие в последние годы.

На;:йольшеэ распространение в этих условиях получиги ка-мерно-лавида системы' разработки, которые хагактерузуются высокой надежностью поддержания целка «и эысЯ толп;; к относительно низкими технико-экономичесгагда показателям из-аа большого объема нарезных работ, значительных (до 25 %) потерь в целиках и высокой трудоемкостью операций по бурения, креплении и доставке горной массы.

Использование градационных утолкла технологий £ сочетании со способом управления крсзлей полным обрудонием сг»аэадосъ малоэффективным. Характер взаимодействия основной и непосредственной кровель при отрицательных температурах боковьлс пород не позволяет получить эффект подбучивачия основной кровли. 06-рушеяяе кровли, представленной мерзлыми породами, происходи? одновременно на больших плошадях обнажении, что приьодит к динамическим ударам и частым авариям л очистном забое.

Опыт эксплуатации механизированных крепеч в условиях многолетней мерзлоты выявил ряд трудностей, свяганных с работой гидросистемы крепи, вызванных увеличением вявкости рзоочея жидкости.

Поэтому, большое значение имеет разработка незчх технологий, позволяющих эффективно отрабатывать аале.чш без потерь к с бодее низким содержанием полезного компонента

Исследования, проведенные в ЛГИ на каф. РпМ, побили, что наиболее перспективны в этих условиях технологические счо-мы с применением длинных очистных еабоев и частичной аакяадли выработанного пространства Практическая реализация та. „их схиь возможна с применением пневмоЗаллолной крепи оад.'отнш; забоев, которая обладает высокой надежностью и хорошо работает в комбинации с частичной закаадиой выработанного пространства

Диссертационная работа является частью научно-иссладева-

тедгских работ, выполненных в соответствии с отраслевой программой КП 2 Г "Главадиазгодото", кафедрой Разработки пластовых месторождений при Ленинградском горном институте по теме:

"СоЕеряенсгвов&'ше техники и технологии подземной разработки рассыпных месторождений ПО. "Ленэолого" , на базе самоходных машщ, пневматических крепей и способов управления кровлей частичной вакхадкой выработанного пространства".

Ц2ЛЬ РАБОТЫ : - разработка нового эффективного способа управления горным давление в очистных вабоях пахт, отрабатывающих россишио месторождения, на базе гибких и ресурсосберегающих технологий,

• ОСНОВНАЯ ЩЕЯ РАБОТЫ: управление горним давлением в условиях длинных очистных забоев, обеспечивающее деформации изгиба многолеткеыералой кровли без раарп~а ее еплопиюсти с использованием пневмобаллонной крепи и породных опор, возводимых направленным вэршгам порол плотика.

ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИИ являются очистные- забои вахт П. О. "Лег.аолото".

ЫЕТОЛЫ ИССЛЗДОЕАШЙ включают в сэбя:

- анализ и обобоэние литературных источников , фондовых материалов , передового производственного опита;

- шахтные наблюдения;

- аназлякческие методы расчета напряженно-деформированного состояния кровли с использованием современных персональных компьютеров;

- лабораторные геследовании на моделях из эквивалентных материалов;

- технкко-экономический анализ подученных результатов.

НАУЧНАЯ НОВКЗНА работы- заключается е следующем :

- разработана метоупса расчета работоспособности пневыок-репи "Лона" при действии на ¡ico взрывной отбойки;

- разработана методика расчета напряжшю-дефор^роЕаннс-го состояния пород многолеткеморзлой кровли-на основе штода граничных элементов с учетом нелинейности ее деформирования;

- установлены зависимости параметров способа управления уорнш давлением, имеющие характер семейства кривых параболического т:та, (графики рис. 1), позволяют определять с достаточной точносгьи величины пролета между породными спорами и длину породной опоры, (график рис. 2).

ОСНОВНЫЕ НЛУЧЗШЕ ПОЛОЖЕНИЯ зашшаеша автором, заключатся в следующем :

- в условиях отрицательных температур боковых пород работоспособность пневмскрепи определяется е зависимости от применяемого паспорт буровзрияных работ а расстояния крепк до забоя, а устойчивость конструкции зависит от расстояния до места вйрыва и угла наклона ее вертикальной оси, максимальная величина которого находится ь пределах 10-12 град.;

- режим деформирования многолетнемерэлой кровли без разрыва ей сплошности возможен путем применения породних опор, всакодк!,-их взрывом пород мотива на пнэвмокрепь;

- на основании результате» исследований закономерностей горного давления устечовлено, что максимальный прогиб кровли без разрушения сплошности систавляет до 1-1,2 м, что дает возможность применять частичную закладку выработанного пространства с допустимым уровнем недозакладки до 30 X вынимаемой мощности пласта;

- >;а основании результатов аналитических и шахтных исследований установлено, что длина породной опоры, возводимой параллельно очистному забою, является Функцией от длины очистного забоя, а пролет между породными опорами является функцией от длины очистного забоя п скорости его подвигзния.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ научных положений, выводов и практических рекомендаций подтвердится результатами четырехлетних шахтных исследований. проьеденных на шахтах Д О. "Лензолото" в 1987-1991 гг., достаточной сходимость» результатов шахтных и лабораторных исследований, достаточной сходимостью аналитических расчетов к данных натурных исследований ( 15 X ).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ результатов, полученных в диссерта,-

¿8 24 ¿0 {5

а

/'Я., Л

- 6 -

>СУТ

\ Шм/ :ут

м/суг

Л,., Л!

20

40

60

«О

100

Рис. I Зависимость пролета (.ежду породными опорами ьп от длина очистного забоя и скорости его под-вигания и

80 60 МО 20

Ьп.о., М

•

/1

40

60

АО

ЮО

Г'чс. ? Зе&исимоот:» длин л породной опора от г,."ими ОЧИСТ'юго Зй^ОЯ

тонной работе, заключается в следуотем

- исгодьзопаиио результатов кспледос&дпй сосхаваых пкав-ыаткческих крьпвй позволило, в соавтогстье, создать более совершенные конструкт крепей типа "Лена-!, "Ленг-£' *,

- испол^эстнне результатов исслеяопанш к рзаультагов расчета параметров способа управления T&pmt лавямшы {ярого-■ та моаду породными опореш, длины породной опоры) позволит эффективно ограбагувстг. з алели ыаагол&'Г1,ом^рсд'ых пор-од о ¡ген-дицйями ниьз, чем в лаотойпоэ вр&мя приняты для подэеммоЛ рач-раоотки на тхчв "Умта? Еача" , повысить произЕодит«ш>носа'й труда и сг.осги к t/тиыуму потери полезного 1'скопг.сного м кадрах.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ И ТЗДШ® диессрташо.чной работы;

- установлена парзмотрц способа управления горчыы давлением частичной закладной гьработалкого пространства, roaводимой в виде иородаюс опор, путем направленного ивоыяа пород плотика на комбинированную пнеамокропь, технология еозвешш которой отрабогааа на шхте Шжни Гячц л. О. "Лензолото"',

- на юат 1'хмяя Еача в наекзяюэе ер<>ш проходит огтиг?-но-промкаленьыэ испытания ресурсосберегашаа технозегдог отри-оотки промп ласта, оснозайвая «а использования пиагмати^зской крепи и частичной закладки сиработанного пространства.

АПР0Ш1ЙЯ РАБОТЫ.

Оеновщ« гшо«гиия диссерталки „попэдриволиеь не Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальны? аспекты т«*;»кки и технологии »азраОогки ммтороедений полоаних кскопаамьк Неточной Сибири1' /г. Иркутск, 3990 г. /, нз 2-й Всесоюзной научно-технической конференция "Состояние и персповтягч í»pи;ш<ад;я мягких оболочек на пояземаю: горных работах" /г. Енолрэлет-РОесс, 1991 г./, на техническом соьете ГО ".^'¡золого'' /г. Бодайбо, г./, ка кй4«дг» Разработке, пластовых шсторо*с<ыиД Ленинградского горного института /г. Дгиинг-рад, 1391 г./.

ЛУЕЛЛКЛЯКИ. ОзюРнт содйрданиз дигсергацдаююй pa-So:v стрш«>-!ю а дкух üevaTHuc работах и вости ваторсиих епдатгль-стаах.

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа представлена на 197 страницах машинописного текста и состоит т введения, шести глаа и общих вшюдов, содержит 40 рисунков, 11 таблиц, список иснольаопаниоп литературы в 140 ноименований.

ОСНОГЮЕ СОДЕРЖЛШГЕ РАБОТЫ.

Измышленные запасы а районе ре-ют Лижнпя Вача продставло-нц с вид? ueci'jjJiMv.ix отделыи« росеипей, расположенных рядом, ПО НгГ-авязашшх ¡¿"хду соОой. Глубина аалегалпя изменяется в «трепелах от , 30 и до 100 м, ширина росалти от 40 до 70 м, Модность продуктивного пласта до м. Покрываюдае отложения предегапдоиц в основном двуш слоями, отличающими зс литологи-ueciCGwy составу.

Ниялий. гадогавдай да продугачгеку» вынимаемую толау, слой пошлостью Я - 5 ы представлен песчяцо-идлстой глиной с xoporjo окатанным валунным галечником размером 0,03 - 0,08 и. Текстура слоя массивная, льдистость 5-10 Z,

Верхний слой - алливиадьнуе отло.«гния мощностью 10 - 1Б м, представлены образованиями иороно-водно-ооеркого комплекса, которые состоят из песчаяо-глинистих илов с небольшим количеством обломочного материала. Текстура слоя слоистая.

Температура керзлшг пород колеблется в пределам от -1,6 град, до -3,0 град. Шрекрызащив толщи ледников«* и флкаиаг-ляционшх отложений полностью мерзлые.

Г.розедешшо ранее а ЛГИ, под руководством Толстунова С. А., исследования до определению прочностных свойств вмевдо-пц« пород показали, что предел прочности пород на сжатие составляет 2.7 МГСа, на рзстяаение - 0.15 МПа. Начальное напряженное состояние массива харагагеоизуется полным отсутствием природной тре5"Лчно.ратости.

Специфика месторовделлй области многолетней ыешлоти в значительной стслони предопределила распространение камориш и каи/р- лнвиых систем разработки, основанных на буровзрывной отбойке горной j.iacch! и гюддер.тании кровли с потока,» целиков.

Анализ принятых на ьедеорохденш параметров канеерио-стол-

бових систем разработки показал, что они находятся ь области предельных значений. Поэтому их иамсгюли? но представ лае тел .воэюкным.

С!<имение потерь полезного ископаемого з недрах, уыопыпо-нио объема нарезных работ и анг^штсдыюо угелипение производительности труда ёозмолаю при копо чьзовании столбовых систем разработки.

Переход на систему разработки длинными столбами меняет механизм язаимопействия основной и аеноерь-яятв^иной кровель, з спя си с этим сильно яоврастает функция крепи в очис.чюм оаооо. Быеокан прочность и вагунистость мерзлых ïïo-icob ограничивает испоньзованио угольных комбайнов на рол?ипях, вследстики чего повсеместно пески отбиванлея буровзрывным способом и транспортируются скреперами iuïa гогруьочшми машинами иг: забоя. Применение такого трансфертного оборудования приводив к песбходи-мости оставлять призабойкое пространство на расстоянии 1-6 м незакрепленным. Удаление от зх'-оа па такое расстоянии существующей серийной м>?ха]шак,хжлш10а кропи исключает ее преимущества. Да;«? наиболее лрочнш крепи, по расчетам, но могут с достаточной надежностью шадеркиг.ать массивные 6j:o':;î смерзшихся горных пород.

Вопросами управления кровлей, при внедрении механизированных крепей на россыпных шахтах в области многолетней мера-лоты, занимались такие учение , как Лубий К. Я , Скуба В. il , Слепцов А. Ё , Шгрстов а Л. , Нилус li А., teiwuejj №. Л., Кудлзй Е. Д. и другие. Однако опыт эксплуатации механизированных гид-ротацированных крелей ч условиях Сеперо-Востика показав, что • при первых и последующих обруиениях мерзлой кроили эачавтум происходят посре.чр.ония кропи, ааллтие и опрокидывание секций, воздушные удпри. Кроме этого возникает рад трудностей, связанных с работой гидросистемы крепи, вследïybmh увеличения вязкости рабочей жидкости при ее охлаждении.

Применение способа управлении горным давлением полным обрушением на посадочную механизированную крепь оказаяось малоэффективным, т. к. характер взаимодействия основной и непосред-

- 1С -

отаенкой кровель не даат возможности получить эффект дадбучи-гакия.

ШрИЛШ породы 0ТН0-ДТС8 Г, ТруДИООбр/ПаЯГфМС я н трудно-• расслайЕйшимоа, и рассдаие&тъ на закономерное обручение консольной часги кровли с определенным зпгом нельзя. Зависание пород крема в иидч консслзй за крепь в кэизбегсю вызывает ее *Зо«ма» й вкачигольш? ясое«адэд, котсрш> приводят к авариям в ечадтшм ?ьбое. Разрулевиэ йавиеазосз:х за крепью консолей горных 1.о&од воомогаю о яомош> вгшшнх работ. Спит вродшзиия разуирочнепиа пород кровли в усяогаях кшголвтиеи мерзлота выявил ряд недостатков: бодг^ч трудоемкость и сдо.сюсть г.ря бу-рзшш к ь'»рш5ак:гл «»аазая?, лассав з зонах декстггл варыаа приходя? в я&устой«л8с& госгоаиггз. £ад;:уе зоны трешишюбрааозаиш 8 тралах поводах а окреегколта сквалмн шеет мааае размеры, возгону необходимо больше число екдопш, что связано с бсш>-аям абьемои работ. Крем? тоге, уигывая характер роаруээнЕ« мкогоге^накэрзаых пород, не лажадкруетея оиругений. Вака'глгзяие рвзупроп'глкгмх реагентов в скакшни твкк? уа-за слабой срошгдайшсти юсехаа.

}'ч»ггнзая достаточно вксояуы устойчивость обяа>£ки2, а реологически? свойства масслЕа мчоголсткемгрзлых кород, клболсе ра^дювалько ксаоль&еваняе чзэтичяо'й аа^ладгеа выработанного .пространства, которая обесвечиазгт бегопаееость г-бот.

йтбог©'» аерся-гкгизньм в до*-п:см случае явлаэтов епогоо 80авег«юет в выработанной пространстве оаорша валов путем капраьг&даота гзрньа пород ьочзгу, разработанный ва каф. ЕШ Л2Ш, проф. Зорксозым А. А. н доц. Зозйтуювш 0. &. Зксозргмен-т&да.икмя ксс «едоваигяна бяга доказала возможность вах.£5денпа тюредней опоры тагам «»собой в лодтверадзз вдамэыюсть «задания а очвстси зазое такого режиме работу кровля, ара кшо-роа наступает ее аа гебормяруеиш пароята озоры без

спзозагет»'.

Ьелглэацча данного способа горным давлением

меэдююк-а йеэ ядомедегав спеи^агпиых видов »эхандайюкачаей кр«т. ЙЭТОАЙ из «¡еьлодюс условие еркшв^нкв шасэедаащкжадша

крепи в сметном забое сформулированы основные требования к ней. Крепь должна :

- иметь энергосистему, работоспособность которой слабо зависит от температуры окружающей среды;

- иметь хороший контакт и не разрушать породу в зоно контактирования при значительных неровностях кровли, образуются после агрквных работ;

- . обеспечить эффективное и устойчивое пэдд?р:кзн,:е кровли в призабойном пространстве при наличие зависающих консол?й;

- сохранять длительнее время несуну» способность и чэ повреждаться при динамическом воздействии разлетающихся куокоз породи, образующихся при бурскрыв.чой отбойке горней мзс-сы и выкладке породнь/х опор:

- обладать достаточней рагдви^кс^м для обеспечения нормальной и безопаской роботы логрузочгш тт! ( до 2,4 м вынимаемой моиости ),

Наиболее целесообразно в дашгах ^йорим лрямеиение ш;св~ мобаллонной крепи очистных забое зз, южрт ейлдает виоокой надеяностыэ к хорошо раЛотао? я еэтеташ* з частичной заклад--кой Еыработанного прострапстса.

Целью настоящей работа является разработка нозого эффективного способа управления герньгх давление« в лчиегньгс вабору. россыпких шахт с ксюдьЕ-ованием пкевиокрепл я частичной закладки выработанного пространства,

ЗАДАЧИ ИССМЕДОВАНШ

- изучение работоспособности глшкз^рящэй в условиях отрицательных температур боковых порол и устойчивости при воздействии вареной отбойки;

- изучение закономерностей прояг.лзний горного давления е условиях взаимодействия шгеголетнемерзлых поро^ кровли с пнчь-мокрепями и пэродньми опора\м;

- разработка методики расчета напряженно-деформированного состояния пород многолегнеыерзлсЛ кровли с учетом нелинейности эе деформирования;

- 12 -

- определение гараметоов закладочного массива ( пролета между породни;,'« опорами, длины породной оперы

- определение экономической айяктшшости способа управлений гориш давкнием.

Гшсксм и разработкой иошх конструкций пневмокрепей в последние годы аакималиоь Степанович Г. Я , Рахутия В. С. , Нико-леико Я А. , и др. ГсрлсЕсккм филиалом ДонУГИ созданы пневио-костры типа, СГМ-З, бг'м-л, осйоеинчо л серийном производстве и применяемые для тонких пластов крутого падокк« при вынимаемой мощности до м. Таким образом, .реально еущзетвулцих пнев.чо-конструкшй на момент испытаний, позволяющих устойчиво работать при вынимаемой мощности не жнее 2,4 м не существовало.

Наиболее целесообразно создание составных конструкций из сутаэетвуящгх элементов. В ходе исследований в ЛГИ, под руко-еодстгом Толотуипва с. А бил создан ряч конструкций составных лнеемокрепей "Лена'".

Аналитические исследования возможности применения составных конструкций пневмокрепей в условиях отрицательных температур, предполагали ответы ка два вопроса: целостности пнеамоо-болочм: при динамическом воздействии га нее взрыва и устойчивости составной конструкции в условиях в&аимодействия с боковыми, породами и импульсом взрыва.

В расчетах принималось, ото лшаадпеское воздействие взрыва на крепь проявляется в выбросе разруыенной среди с образованием ударво-воздушной волны, дополнительной нагрузки, вызванной скоростным.напором, а также удара кусков отбитой пороли о секцию. Была получена зависимость динашческого воздействия всрыаа на крепь от расстояния крепи от забоя, на основании которой получены зависимости параадзтрог материала пневмоо-болочкч: критической толщины и (сасательных напряжений от расстояния крепи до аабо'л и внутреннего давления.

В результате расчетов оказалось, что минимальная толщина оболочки при суиэстЕушцих паспортах БВР и расстоянии крени от забоя более 1 м должна быть Не менее 7 км, в то время как стандартная толщина 10-12 мм, следовательно материал оболочки вы-

- 13 -

держит импульс действия взрыва. .

Обеспечен;« устойчивости составных коистрдаий пновмокрз • пи является наиболее сложим при их разработке.

Действии взрыва та;сжз дает дополнительный импульс, снижающий устойчивость няогмокрепи. Исследования показали, что для составной конструкции само» слабое место в данном еяучао это место ст1г£ка пневшоболочки и .чссткой подставки. В отои мосте каэФЬлциент грекия будет .чалшиьким и пнеьмооболочка моют проскользнуть под действием импульса взркьа. Расчеты показали, что при динамическом воздействии взрыва на секцию гшез.мокрогш, находящуюся на расегояшяг более 1 м от забоя, секция пковмок-реп1( сохранит свое устойчивое пололонио при минимальном давлении распора в секции 0.5 &Па и будет устойчивой при углах наклона основания до 12-14 град.

Исследования характера взаимодействия систем бскопш породы - п.чевмокрепь - породная опора ироьодидись с помещая метода эквивалентных материалов.

На основания проьед-'ктл исследований установлено, что обруиэние носит крупчообломочиый характер, для успешной работы очистн'-го забоя крепь дол».ча- надежно выдерживать нагрузку, разную весу слоев пород, имеигцх мо^юста 3-Б выниыз?»лк мощностей пласта.

Также отраоатыьались вопросы управления горным давлением при применении различных по своим деформационном свойствам спор в выргботанком пространстве дав.

На основании этих исследований установлено, что в сочета-;ги5: с пневмобаллонкой крепьп и-гилучшие результаты могут быть получены при недозакладке породной опоры до 30 X.

Существенное плиякие на развитие опускания 1:ровли оказывает скорость подзигакия очистного гпбоя, вследствие развития деформаций ползучести в кровле;. Лучике результаты были получены при равномеоном движении очистгаго забоя.

Доказательство ранее выполненных теоретических расчетов и лабораторные исследований о характере взаимодействия основной и непосредственной кровель прк наличие в 041;« ном аабое

- к -

пневмокрепи, ее устойчивости и надежности, а также отсутствие какого-либо опыта применения мягких оболочек в условиях вечной мерзлоты потребовало постановки специальных шахтных экспериментов.

К попытзняям была принята конструкция, вклшаздая основание, на которое установлен гшевкокостор б ПИЧ, сконструированный ГорлоЕским филиалом ДояУГИ. Основание было выполнено из накатников пильного леса, енложнного а виде сплошного костра.

Испытания яроаодеьтаеь в два этапа. В ходе испытаний были созданы критические условия для работа кропя.

Сначала била проведена серия шахтных экспериментов по испуганно на устойчивость и работоспособность конструкции пнев-иокрет.

Экструкциа пкевыэкрепи была установлена в 4 м от ыеаду-камериого целина к в 11 м от станции н^блядения.. Для контроля за давлением воздуха к закинутой системе пнев^окостра подключался манометр, г>ок2аандя которого нота было считывать чмроа теодолит на расстоянии 5С м.

3 кровле камеры было забурено 6 шнуров, в которые Сшш поставлены репера для ваОлодеикем за проявления»® горного давления.

Для создания более жестких условий работы била проведена виеика меяяукамеряого велика буровзрывными работами. После выемки мегдука«ор:шго целика била создана ка^ра с общей пло-в$адья> обна^ния до 700 ь'1 с эквивалентцш пролетом по Е Д. . Слесареву 17 м. Начальная гдодадь контактиро£алвд лневмскостра составляла ориентировочно 0,65 \>2 при внутреннем давлении воздуха 0,35 МЯа.

Через три месяца после начале, испытаний установлено, что испытуемая конструкция находилась в устойчивом рабочем состоянии. Зафиксированное давление пнсвмокостра составило 1,1 Поооды кровли в непосредственной близости от конструкции находились е устойчивом состоянии.

Вторая «аст^ исследований От посьпщона испытанию пневматических крепей Н"1 ьзаимодййствие с боковыми породам»! при

отработке дат

Испытания пнезмокрепи проводились яа экспериментальном участка К:шзяя Вг.ча. 5Ьэт,чость зрэдугаяясго плюта составляла 1,6-1,8 м. Еннкмаемая юетссть определялась геолсч'кмоскиьз! я технологическими условиям! и была равна 2,4 ы.

Глубина уелевдя работ составляла до ВО м. ВнкимэдмыД участок вм?л шчрпку '¿5 и, длину 75 м.

Расстояние шзяу сокцинми крепя э лаве в сред?:»» доставляло 2 а. Татаг расстояние к-?дду секэдыьо! крош было выбран© из условия п;едольно-допустимых нагрузок да крепь, величина которых rparhosiipc&asacf заранее исхода и? накопленного опита. Длл укеньненкя разлета кускэз породы в проийжуткч хе«ду секциями была установлена сргазшзя крепь.

Нз основании шахтит'. кгслздсЕазмй усзгкоааево слгдуюзе«.

Ери отходе лавц от целика средняя скорость отработки составила 1,33 а/сушь Грн этом, при отходе от нолика на расстояние 24. £ и OT!Hve:í.u ягоявле.счя горсого давлении. Ери наличии rasase сйаакекий нгзляя-июс» закагосбразозаше я частичное отеле? низ парод крэглг в «ьработанноы пространстве. В яразабойаои пространстве кккхкгаг зраДшгх проявлений горного давления я за-тагообрззованиа не ебкзругэго. Увеличение плодздл обнажения apis отходе ст «зелмкз на 23 м, показало, чго в течении двух суток депортации í-í-овли раавкйажсь кедлечно. Сбзая деформсвш пород кровли е середине пролета ссстааюи 9.2 и. Ч?рсз трое суток обдая дафэриэакз кроЕДИ составила до 0,6 м. Наблюдалось интенсивное ггшлосбрзгогаяяе к пегкачител^'шэ даруаггшя. Снуе-тг «saia?po суток оаускаякэ кровли состазазз 1Ю см. При этом яроягешэ стелоея»<? пород кровля по всей ддоезда обваггш&и Ч*рег суток изкозальчи» хгфвр&ацж порея гфсазя соста-'

гзли 1,2 v, произошло рзгруэенке орган ной стоечной kí^om, ^ гагеи ср-оягоаго обруяэикэ кровля по гс„-й плогухк обнаженка.

Оневшгкчесгсаа крепь в период о&догеяяя кровля находаш» в -4-5 и ст гзбзз. Ерзсадка крепи но лзший ¿фвгзСо&чого срост-ранства ссетгтяяа З&З ш upsrcesi в се$еяяве яаау нреоаяка кре-та была MaúKViíaüaofS а составила 5С9 - 700 ил. 1%?я этан выьа-

- Î6 -

лов a призабойиое пространство па наблюдалось.

№»;еви«е место обрушения пород кровля в выработанном пространство i!p;i!)cj'n л o6pa;;oïiaifj<.a полости ь виде свода1 высотой 7 т G м. Характер сбрушиния кр;жчи гру.чнообломоччый.

Нгчгрушса на крепь я пагалыш?, период испытаний составляла до 00 - г: . Перед обрушен» im пород кроили нагрузки на крепь ьоураели с серединной части сабой до 1L.Q тс на секцию. Кр&т-кочромемю гмели поста и значительно больвше нагрузки, которые не удалось значительно точно зафиксировать.'Длина'консоли пород за крепью составляла в среднем 12 м.

Ла проталинки ЕСч.ге рт".одм испытаний крепь была устойчивой к работоспособной, случаев выгода из стрсн элементов кропи по/; действие,,: сил горпиго давления ь динамического воздействия вармлных раепт зафиксировано.

Проведенные шахтгие исследоьанин по определению предельных устойчивых обнажений п этих условиях показали, что в большинства случаев происходит отолоеннэ кропли швдюсть» до 2-2,5 м. После создания обнажений значительных размеров без применения крепления происходит плааное опускание непосредственной кровш па гелкчин;' до 1,2 м. ДальнсИа^^ увеличение пролета приводит к обрушении. Анализ результатов исследований показы-ьзет, что для дан mix условий наиболее нагруженным участком является серединная часть очистного забоя. 1!оэтсму в серединой части очистного забоя плотность коепп должна Сыть больше.

ilhxïiiue исследования подтвердили ранее высказанные предпосылки и расчети о необходимости использования частичной закладки ц выработанном пространстве лав.

Дл1, обоснования принятого способа управления горным давлением был ррсведоц расчет пролета между породными опорами и ДЛИНЫ ПОРОДНО)! споры.

При сценке проявления гогжого давлении в режиме устано-визаогосн дпилении очистного забоя mojwt быть использовано понятие д'%пусгя(.:ого пропса кровля в сочетании с длимыми о фактических смедеьинх пород кровля в пр^де^ах очистного аабоя и в шрабегалном лространстио, полученными р натурном эксперимен-

те. Пользуясь этим критерием можно наиболее достоверно прогнозировать проявления горного даплен.чл. По данным натурных тей-людоний величина допустимого прогиба кровли принята рачггой 1,2 м.

Определение пролета между породными опоргми проводилось на плоской модели с учетом параметров ползучести ».»радой кроили, полученных на основе лииойко-наоледог.ченной среди но функции Я. С. Кр.чсшопа 06/3.

у(1)*и.а+а<т' )

Пулучешш-э результаты показали, что г,«личина пролета между нлродпши опорами сузрстнгкно ааяисят от длины очистного аэбоя и скорости его даилгния (рчз. 1).

Аналитические игеяедопаиид длину породной опоры Зыли проведены с испольЕовак/ем метода грэиичиих ддемонток дта обьек:-ннх моделей, т. к. ерзьданко розулматоа производилось на основе тре.гморянх геометрических цзргммеоа.

Проф. Борисов Л, Л, доказал, чго кровля слпмчшгл тсэрдши слоистыми породами, как трешя«овжи.ш, так я петрещэтнопаты-ми, работает подобно пачкам г;лит, а проведенпью иссдодонанкя покапали, что создании обважмый вн&читолъикх размеров происходит отслоение непосредственной кровли ыовдоспи Z-2,5 м.

Решалась задача о бесконечной плоскости, сменил ь которой терпят постоянней по величине разрыв в «¡редзчах конэчною отрезка пласт продполагагск достаточно теяким, чтобы ег о модно было рассматривать как плоиюсть в мате>*хчтаоко;л смысле.

Ыорзлые горные породы кроали, частично закладка заработанного пространства, пневмобаллонная крепь облздчяг н;м! компрессионными характеристиками. Поэтому при р»-1%>:>;:1 г-а-дач напряженно-деформированною состояния кровли очистного забоя лри№ля."0сь частичное интегрирование, прослелшнам й^ ' шаг за шагом' развитие деформаций, Ла ка-едо»» 'лаго происходило приращение смещений, полученных при реаении задачи для упругого аниготрспного тола с парекен.чигл параметрами упругооти.

Исследования проводились для уо1,акоы;вшегося до.чхеиия очистного ваСоя и покааши, чго длина породной опоры «0*4-1'

- 1а -

быть существенно меньше длины счислгаго забоя. Проведенные ра-, нее следования показали, что сгсрша шродной опоры при мощности пласта 2.4 м должна быть но шкеь 0 ы по плсиади контакта с плотиком. Следовательно, ышшыадьная длила породной опоры также равна 6 м. При зтом учктыаалась нздогакладка, уаксиюяь-нал велитагга которой не может грссыяать 20 £ от вынимаемой мощности исходя из условия нолостиости пород кровли при их спускании на породную опору. Проведенные расчеты иоуволилп ио-лучлть вамсишсть длины породной одоры от дл.'н:ы очистного забоя (рис. 2).

Енедрение предлагаемого спиооба управления горным давлением при каяичи1 составной пкеемокреял « очистном забое позволит повысить производительность тру^з га счет увеличения полезного времени работы забойного оборудоваяйй» -«»таить ослом нарезных выработок и ликвидировать потере в шждукамерньк целиках.

Опытная проверка процесса выкладки перодной шоры в шахтных условиях покгаззла возможность иапользовакич данного метода при трогзшновагых породах плотила, елождаых осадочным! городами.

0»!дг.емый экономический эффект от внедрения разработанного способа управления горным давлением и связанной с иди технологией ведения очисчкьк работ позволит полупить годовой экономический зф<ккт О.й млн. ру£/год на лаву, при № 25 % нийэ от устзнозле»глых для подзекыкх работ. Экономический з44ект складывается кг трех основных часг^й: аффекта. от знед-рения новой техники, от уывныик п обш*а горло- прохедч^сга« работ и от увеличения балансовых зслй:ов. Экои&иичезкМ рассчитывался в ценах иь конец 1^30 г.

0СШВШ2 ХНП0.Ш:

Из результатов ваполшшшз: исслгд-зьаиий, а именно обобз»-иия итогов практики раграСотга рассыпных «еегорегдевпй в условиях шюголетне.1 шрвлоты. анализа пулньмл&ыэй в иаетояк&е вреш технологий горцы:: р1бст на ьркдеий "Б-глияя Бача", лайо-

раторных и производственных экспериментов, а такте аналитических исследований, вытекает следующие выводы:

1.. Ечедрешл1 систем разработки длинными очистными забоями с частичной гакладкои выработанного пространства времен камер-ло-лавных, получивших широкое распространение при разработке россышых месторождений ¡шоголегяемерзлых пород, сдерживается отсутствием надежного и эффективного крепления очистного забоя. Серийные гидрсфицировгньые механизированные крепи в условиях отрицательных температур и буровзрывной отбойки горной массы не могут обеспечить высоких показателей, что исключает кх массовое внодрание.

2. Наиболее перспективной в дачных условиях является пневматическая крепь, имеющая бол^е слабую зависимость рабочего агента ( воздуха ) от температуры. Серийно выпускаешь пиеьмобаллонные;- крепи имеют максимальную раадаихност^ до 1,2 м. Для счистных забоев в условиях шшго летне мерзлых пород разработана, в соавторство, серия составных конструкций пневмок-репи для пластов мощностью до 3 м

3. Расчетами и шахтными экспериментами покагана работоспособность пневмокропи при динамическом воздействии на нее взрыва, ее устойчивое?!, при углах наклона вертикальной оси до 10-12 град.

4. Для данных условий, в соавторства, разработан способ управления кровлей частичной закладкой а возведением породных опор способом направленного взрыва, в сочетании с пневматической крепью.

5. Эффективный режим совместной работп пневматической крепи, кровли ч частичной закладки выработанного пространства может быть достигнут при максимальном огускании ¡оюголетнемер-злой кровли без разрыва сплошности на величину до 1-1,2 м п допустимом уровне недозакладки до "О 7. вынимаемой мощности пласта.

6. На основе метода граничны;: элементов, для условий мно-гслетяемерглых пород 1 гроз ли, месторождений данного типа, разработана методика расчета параметров напряженно-деформировав-

ного состояния, позволяющая определять величины предельных об-, палений кровли. ГЬкааано, что с увеличением скорости подвигами.! очистного забоя гоэрготает величина пролета между породными опорам;! (рис. 1). •

7. Ш основании резулиатов аналитических исследований и шахтных з.ссгершйнтов установлены следующие параметры породных опор: длина породной опору определяется в зависимости от длины очистного га<Зоя (рис. 2), минимальная длича должна Сыть раьиа ширине породной опоры, величина пролета ызаду породными опорами определйетея в зависимости от длины очистного забоя и скорости его подзиголия (рис. 1.4

8. Ожидаемый экопомачеаадй эффект от внедрения способа управления гокчьы давлением частичной закладкой выработанного пространства е сочетании с яневжбаллонной крепью и связанной с ним технологией гедония очистных работ позволит получить годовой акогомяческай эффэкг 0,5 млн. руб./год.

Основный поло;ения диссертсдда опубликованы в еле душ}«, работах:

1. Толстунов С. А., Монтиков А. В. , Кебэлев К R Шахтнш исследования проявлений горного давления при поддержании кровли очистных saöcec россиянах шахт составными пневмобаллониыыи крепяки. - В кн. Материалы научно-технического семинара "Проблемы л nepciioiCTHbu раввития горного дела на Северо-Востоке iCCCF*, Якутск, 1090 i'.

Толстунов С. А., Еебелеа Е 3. Использование метода граничные интегральных .уравнений применительно к расчету сие ионий кровли & псевдотрехмерной постановке. - Е кк. Теаисы докладов liCecoBöHoft .конференции "Актуальные аспекты техники и технологии разработки месторождений полевпых ископаемых Восточной Сибири", Иркутск, 1990 г.

Я. A.C. 1574Ы5 Эквивалентный материал длл моделирования массива горних пород. Авт.: Толстунов С.А., Ж^белев ЕВ, и др.. 1690 г. , ЕИ. НЕ*

4. А. с. - 15307^2 Стойка крепи. Авт. : Толстунов С. А., lío-

дестов Ю. А., Вебелеа В. Ц и. др., 1982 г., Б. И. N 47

Б. Л. С. 1633137 Стойка механизированной крепи. - Лит. Толстунов С.А., Мелев В.В. и др. 1991 г., В.И. N 9

6. А. С. 1627718 Перекрытие секции механизированной крепи. - Авт. Толстунов С. А., йебелез Е В. и др. , 1991 г., Б. й. N б

7. А. С. 3.552600 Секция механиаированной крепи. - Ант. Толстунов С. А., Жебелев В. В. и др., 19Э1 г., В. И. N20

8. А. С. 1676869 Устройство для регулирования давления. -Авт. Толстунов С. А., ВеСолвв а 3. И др., 1С91 г., Б. И. N 41