автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка и обоснование научно-технических решений поддержания горных выработок и увеличение полноты выемки угля в условиях слабометаморфизованных пород

г—

С/'; СО

Л\ИННСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

сг> см

На правах рукописи

ХАЛ ИМЕН ДИК Юрий Михайлович

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПОДДЕРЖАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И УВЕЛИЧЕНИЯ ПОЛНОТЫ ВЫЕМКИ УГЛЯ В УСЛОВИЯХ СЛАБОМЕТАМОРФИЗОВАНЫХ

ПОРОД

Специальности: 05.15.02 — «Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых»

05.15.11 — «Физические процессы горного производства»

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени доктора технических наук

Днепропетровск — 1997

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в производственной объединении по добыче угля "Яавлоградуголь" Ыннуглепрома Украины.

Научные консультанты:'

Лауреат Государственной премии, Заслуженый изобретатель Украины, доктор технических наук,профессор.

доктор технических наук,профессор, академик АНН Украины и МАНЭБ

Официальные оппоненты: члсн-корреспондент АП1 Украины, доктор технических наук, профессор,' заслуженный деятель науки Украины

доктор технических наук, профессор, академик АИН Украины

доктор технических наук

ЗОРИН Андрей Никитич

КОЛОКОЛОВ-Олег Васильевич

САПИЦКИЙ Константин Федорович

ШАШЕНКО Александр Николаевич

ЯНКО

Станислав Васильевич

Ведущая организация

Государственный проектный институт по проектированию шахт "Днепрогилрошахт"

Защита состоится "1Ц' СуЧ^-Ы^Л N1,1997 г. в час. на заседании специализированного совета Д 03.06.02 при Государственной горной академии Украины по адресу: 320027, г.Днепропетровск, пр. Карла Маркса, 19. -

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, ¿¡. доцент

як/—-

1рченко В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОИ

Актуальность работы. Концепцией развития и размещения шахтного фонда Украйни до 2005 года предусматривается научно обоснованное отношение к использованию запасов угля и ловьшению эффективности использования основных фондов угольных предприятий.

Переход в последние годы на отработку пластов с более сложными горно-геологическими условиями привел к ухудшению состояния горных выработок., увеличению потерь запасов угля и к необходимости поиска новых научно обоснованных технических решений. Не-' благоприятной формой проявления горного давления в условиях шахт

Западного Донбасса является интенсивная конвергенция горных выработок. Ежегодно з этих условиях перекрепляется около 20 км горных выработок, подрывается до 130 км. На поддержание горных выработок используется около 10 * подземных рабочих.

Резкое увелячение размеров охранных.целиков с увеличением глубины ведения горных работ при слабых боковых породах с одной стороны усугубляет .условия проявления горного давления и осложняет отработку других пластов, а с другой - приводит к увеличению потерь угля в недрах, трудоемкости и материалоемкости горных работ. . ■

Практика показывает, что положительные и эффективные решения по подземной добыче угля, разработанные учеными ведуи^х научно-исследопательских, учебных и проектных институтов страны для указанных горно-геологических условий, при перехода горных работ на большие гдубины (более 350 м ) но позволяют эффективно поддерживать магистральные выработки а эксплуатационном состоянии. В этой связи более полные исследования условий, механизма и. закономерностей проявления горного давления при ведении горных ра-

бот в слабых ыетаморфиз ооаных породах и разработка иа их основе новых технических решений, обеспечивающих охрану выработок и увеличение полноты виемки,угля в услопиях шахт Западного Донбасса, является актуальной ггроблемой. На се реаение направлена настоящая работа, которая выполнена в период многолетней производственной деятельности автора и соответствует тематике исследований, определяемой директивными органами и Минуглапромам Украины.

Целью работы япляется установление закономерностей изменения состояния нарушенных горными работами слабых метаморфизованных пород и разработка на их основе технических решений обеспечения длительного эксплуатационного состояния выработок для эффективной добычи угля в условиях шахт Западного Донбасса.

Идея работы заключается в направленном изменении процессов деформирования и разрушения пород вокруг выработки отпором крепи, базирующемся на использовании естественной податливости и несущей способности связнонарушенных пород и приконтурной области.

Методы исследований. Поставленная цель достигнута комплексом исследований, ¿ключа,ощих системный анализ и обобщение современных научно-технических достижений в области прогнозирования, ограничения и предотвращения проявлений горнего давления з выработках; визуальные наблюдения и инструментальное измерения проявлений горного давления; аналитические методы исследования с использованием положений механики сплошной среды и механики горных пород, математического моделирования; лабораторные и экспериментальные исследования; опытно-промышленные испытания в шахтных условиях.

Основные научные положения, защищаемые в диссертации и их новизна.

I. Аналитическими исследованиями на базе многочисленных шхт-ных инструментальных измерений установлено, что смещения контура

выработок наиболее полно описываются полуимперическими экспоненциальными зависимостями, впервые полученными на базе теории размерностей и отличающиеся комплексным учетом свойств пород,«размеров выработки, глубины её заложения и времени существования, отпора крепи и вида проводимых работ по поддержании, горного давления и нарушенности пород, •

2. Условия устойчивости выработок характеризуются обобщенным сдвигом и сжатием пород, определяются показателем Надаи-Лоде и обеспечиваются при коэффициенте бокового отпора ^ 0,75, ограничены по глубине для слабых пород'до 350 м: впервые установлено, что с увеличением глубины работ деформирование пород переходит в условия обобщенного сдвига и растяжения, неблагоприятные для поддержания выработок, чем и обусловлено ухудшение их эксплуатации для шахт Западного Донбасса.

3. Установлена новая закономерность повышения устойчивости выработок путем перевода деформирования пород в режим сжатия, которое достигается за счет увеличения отпора крепи в пределах 0,4-2,0 ЫПа»

4. Шахтными наблюдениями установлено, что в условиях подхода, отхода и перехода очистными работами области расположения маги -стральных выработок дополнительное увеличение в 1,5-2,0 раза отпора крепи обеспечивает сохранность их сечения не менее, чем на 40 % и дальнейшую эксплуатацию в разгруженной зоне. Это позволило разработать новый способ подготовки и отработки выемочного уча^ стка, отличающийся полной бесцеликовой выемкой угля и сохранением эксплуатационной способности разгружаемых выработок. • .

5. Шахтные измерения и моделирование показали, что деформирование пород вокруг выработки сопровождается развитием в течение 5-7 месяцев на глубину более 5 м зоны разрушенных пород, обу-

словленным разностью компонент напряжений и периодической разгрузкой фронта разрушения, и наиболее интенсивно проявляется ■ (изменение скорости деформирования в 3-20 раз)-при наличии свободной 'поверхности (например, при отсутствии контакта крепи с массивом). Установленная закономерность деформирования пород положена в основу новых способов поддержания горных выработок жесткими замкнутыми крепями, которые позволяют в 8-10 раз увеличить срок их безремонтной эксплуатации.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью постановки и решения задач с применением фундаментальных положений механики . твердого деформируемого тела, горных пород и сплошной среды; результатами шахтных исследований деформирования и разрушения пород во времени и пространстве; результатами лабораторных стендовых сравнительных испытаний объектов с разными параметрами и характеристиками; достаточной сходимостью прогнозируемых и натурных данных (расхоздение не превышает 30 сь); положительным опытом использования разработанных технических решений при ведении горных работ в условиях Западного Донбасса и внедрении их в промышленность.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей изменения режима деформирования и разрушения пород в зависимости от их свойств и нарушенности, условий крепления, глубины ведения горных работ и горного давления и разработке на их основе полуимперического способа расчета смещений контура выработок с учетом вида работ по их поддержанию, срока эксплуатации и степени разрушения, а также научном обосновании технических решений повышения устойчивости горных выработок и увеличения полноты выемки угля в условиях слабых метаморфизованных пород.

Практическое значение работы состоит в обосновании, разработке и внедрении способов и средств увеличения полноты выемки угля по новой технологии подготовки и отработки выемочнгх участков, устойчивости выработок и срока их безремонтной эксплуатации на базе крепления повышенной несущей способности, обеспечиваю-В1их эффективную, добычу угля на шахтах Западного. Донбасса.

Реализация работы.Основные научные положения, выводы и рекомендации по работе использованы в способах и средствах, реализованных для повышения эффективности'ведения работ; возли составной частью в Инструкция по поддержании горных выработок на шахтах Западного Донбасса (1994 г.), технические условия на производство новых видов крепей в условиях Першотравенского РМЗ. Всего по разработанным техническим решения обеспечена безремонтная эксплуатация свьше 9000 погонных метров выработок с получением экономического эффекта, исчисляемого в среднем около 200 гривень на погонный метр. Дополнительно при ликвидации или частичном извлечении охранных целиков добыто свыше 280 тысяч тонн угля.

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации на отдельных этапах её выполнения докладывались, обсуждались и получили одобрение на: Всесоюзном научно-техническом совещании "Технология и механизация крепления подготовительных и нарезных выработок" (1991 г., г.Кривой Рог); Отраслевой научно-технической конференции "Прогрессивные решения по креплению и поддержании горных выработок" (г.Павлоград, 1995 P,)f Мевдукародной кон-, ференции "Эффективная и безопасная подземная добыча угля на базе современна достижений геомеханики" (1996 г., Санкт-Петербург, Россия); Научной школе "Импульсные процессы в механике сплошных сред" (1996 г., г.Николаев); Международной научно-практической конференции "Проблемы гадрогеомеханики в горном деле и строитель-

отве" (1996 г., г.Киев); технических советах ПО "Павлоград-уголь" (1991-1996 гг.); семинарах ИГТМ НАЯ Украины (1995-1996гг..), объединенном семинаре кафедр ДГГА (1997 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 брошюры, 33 печатных работы и получено II авторскйх.свидетельств на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов и заключения, содержит 63 рисунка, 20 таблиц, список литературы из 147 наименований и приложений. Она изложена на 173 страницах, общий объем работы 255 страниц.

Автор искренне благодарен и выражает глубокую- признательность Лауреату Госпремии Украины, Заслуженному изобретателю Украины, академику РАЕН, доктору технических наук, профессору А.Н.Зорину и академику АГН Украины, доктору технических наук, профессору О.В.Колоколову за постоянное внимание, ценные советы и научные консультации при выполнении и подготовке диссертации, сотрудникам игта НАНУ, ВНЙШ, НШОШС и ДонУГИ за содействие и помощь в проведении экспериментов, а также работникам всех организаций, принявших участие в совместном освоении и внедрении разработанных технических решений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Одной из наиболее ответственных проблем, отнесенных к числу приоритетных и определяемых как ключевая в¡повышении рентабель-. ности работы угольных иахт, является проблема повышения технического уровня и надежности проведения, крепления и охраны горных выработок. Требует своего более глубокого решения она для условий Западного Донбасса как ускоренно осваиваемого бассейна.

Обоснованные научно-технические решения разработки угольных

месторождений, как правило, базируются на глубоком изучении геомеханических процессов и закономерностей изменения состоя -ни я массива при ведении горных работ. Особенно ваяна ата база в условиях интенсивного роста глубины горных работ, приводящего как к качественным, так и к количественным изменениям состояния массива пород в прикснтурных областях. В настоящее время процессы деформирования и разрушения пород, особенно вокруг выработок, изучены достаточно глубоко, в их основе лежат из -вестнне гипотезы горного давления и различные механико-математические расчетные модели. Большой вклад в развитие механики горных пород и расчетных методов па управлению горным давлением в подготовительных и капитальных выработках, как в наибольшей мере отвечающих за стабильные показатели добычи угля, внесли И.В.Баклашов, А.А.Борисов, В.И.Борщ-Компониец, Н.С.Булычев, А.С.Бурчаков, Ф.Н.Воскобоев, Ю.Л.Векслев, В.В.Виноградов, М.Н. Гелескул, В.Т.Глушко, А.Н.Динник, Е.В.Друдко, В.П. Друцко, й.С.Ержанов, М.П.Зборщик, Ю.З.Заславский, А.Н.Зорин, Г.Н.Кузнецов, Г.А.Катков, К.В.Кошелев, В.А.Картозия, Г.А.Крупеняиков, Ю.М.Либерман, Г.Г.Литвинский,. А.П.Максимов, . С.Г.Михлин, Л.Я. Парчевский, Г.С.ПиньковскиЙ, МЛ, Протодьяконов, К.В.Руте -нейт, А.М.Роенко, К.С.Сажин, Н.А.Ставрогин, К.Ф.Сапицкий, Г.А.Симанович, Б.Ы.Усаченко, Н.Н.Фотиева, И.Л.Черняк, Е.И.Шемякин, А.Н.Шашенко, А.Лабасс, О.Якоби, C.B. Янко и др.

Горно-геологические условия эксплуатации шахт Западного Дон- ■ басса, отличающиеся наличием слабых обводненных'вмещающих пород, потребовали более глубокого изучения условий проявления горного давления и разработки специальных способов и средств ограничения его вредных форм.

В процессе строительства и эксплуатации первых в Западном Донбассе шахт Проектные решения по креплении и поддержанию выработок в основном соответствовали требованиям, практики. Однако, начиная с глубины 350 м, горное давление в сочетании с низкой прочностью пород и их способностью к псевдопластическому течению приводит к интенсивному деформирований и разрушению массива вокруг выработок и переводу их в нерабочее состояние, и как следуствие к ежегодному их перекреплению до 40 %. Скорость сближения кровли'и почвы в отдельных 'зонах, образующихся при охране выработок по схеме "целик-целик" и превышении изрезан-ности горного массива выработками более 15 %, достигает 400.мм в месяц. Решению этой проблемы посвящены работы Н.Т.Гришко, И.Е.Головчанского, М.А.Выгодина, В.В.Евтушенко, О.В.Колоколова,' В.Я. Кириченко, А.В.Кравченко, А.П.Максимова, Г.С.Пиньковского, Я.Я.Парчевского, Б.М.Усаченко, А.Б.Шмиголя, В.И.Шумейко и др., которые выполнили оригинальные разработки, основанные на учете горно-геологических условий и проявлений горного давления и позволившие разработать крепи для горных выработок и решить многие практические вопросы для шахт Западного Донбасса. Однако, как показал опыт разработки пластов на глубинах свыне 300 м» изменение условий и характера проявления горного давления и недостаточная эффективность принимаемых решений требуют более глубокого и дифференцированного подхода к обоснованию и разработке удовлетворяющих практику методов и технических решений по ведению горных работ, И прежде всего по поддержании выработок и увеличению полноты выемки угля. .,

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследований:

выполнить шахтные инструментальные иэмерещя условий-, характера и механизма проявления горного давления при поддержании горних выработок; С

изучить закономерности деформирования и разрушения слабых мотаморфизованных пород в условиях интенсивного проявления горного давления;

разработать способ прогнозирования смещений контура горных выработок при их поддержании с учетом основных влияющих факторов;

провести экспериментальные исследования элементов Технических решений;

обосновать, разработать и провести промышленную проверку технических решений по увеличению срока безремонтной эксплуатации выработок и полноты выемки угля;

выполнить технико-якономическую оценку разработанных технических решений.

Анализ деформирования и разрушения пород вокруг выработок в условиях интенсивного проявления горного давления проводился по даным измерений, полученным более, чем на 150 земерных станциях, оборудованных в характерных выработках. Он показал, что в условиях глубоких шахт Западного Донбасса качественно соблюдаются известные закономерности проявления горного давления в выработках. В количественном отношении смещения породного контура зависят от многих факторов, имеют значительный разброс данных и отношение их вертикальных и горизонтальных компонент колеблется в пределах от 1,5 единиц до 20. Смещения пород при незамкнутой крепи непрерывно развиваются в направлении свободной поверхности во времени и пространстве. Разрушение пород происходит циклами, характеризуемыми периодическим увеличением и снижением скорости

■ смещений во времени, что обусловлено увеличением и снижением нагрузок на границе фронта разрушения при увеличении подбучива-. ния разрушенных пород и его снижении при проскальзывании в замках, деформировании или разрушении крепи. Замкнутая (кольцевая) крепь увеличивает устойчивость выработок: если при арочной крепи критические смещения 600 мм достигается в течение максимум двух лет, то при замкнутой - в течение минимум шести лет. Увеличение жесткости крепи, например, при тампонаже 'обеспечивает практически безремонтную эксплуатации выработок. Дополнительные мероприятия в виде перекрепления, подрывки пород не обеспечивают эксплуатационной способности выработок, разгрузку массива в виде удаления разрушенных пород и освобождения новых поверхностей способствует снижению нагрузки на границе фронта разрушения и приводит к новой интенсификации разрушения пород и увеличению смещений контура выработки. Поддержание выработок в необходимом эксплуатационном состоянии можно обеспечить за счет уменьшения развития зоны разрушения вокруг выработки и использования несущей способности приконтурной зону разрушенных пород путем ограничения смещений контура. Эти особенности показывают, что в условиях больших глубин, характеризуемых сравнимостью предела прочности пород с величиной горного давления, проявление последнего при ведении горных работ в слабых породах существенно отличается от такового в прочных.

Анализ характера и параметров разрушения слабых горных пород вокруг выработки проводился по данным шахтных измерений, полученных с помощью глубинных реперов в выработках на горизонтах 470-480 м. Он показал, что интенсивное разрушение пород в на -чальный период после проведения выработки.,' характеризуемое относительно высокими скоростями смещений, через 200-300 суток

стабилизируется, но не затухает, как это характерно для прочных пород, а монотонно продолжает развиваться при постоянной скорости смещений 0,3-0,7 мм/сутки. Изменение скорости::смещений и самих смещений по глубине от контура выработки имеет ярко выраженный гиперболический характер, зона интенсивного разрушения развивается на глубину не менее 5 м. Характерным для условий слабых пород является развитие разрушения больше в сторону свободной поверхности, при незамкнутых крепях со стороны почвы оно выше в 5 раз. При влиянии очистных работ в зависимости от расстояния до их фронта интенсивность разрушения, характеризуемая скоростью смещений, может увеличиваться до 10 раз.

Исследования разрушения пород вокруг вертикальных стволов в зонах рабочих горизонтов показали, что в01Сруг них образуется зона интенсивного разрушения в виде развитого трещинообразования с отклонением вертикальной- части крепи до 30°. Применение жестких замкнутых крепей, например чугунных тюбингов, показало, что наличие такой зоны оказывает существенное положительное влияние ■на поддержание выработки; используется естественная податливость разрушенных пород и их несущая.способность при уплотнении, приводящие к ограничению разрушения за счет увеличения нагрузок на •границе фронта разрушения.

Для оценки компонент напряжений, действующих в массиве по-' род, были выполнены шахтные измерения с использованием метода локального гидроразрыва. Анализ полученных данных показал, что величины измеренных напряжений находятся в допустимых пределах, принимаемых расчетных величин горного давления, а коэффициент бокового отпора изменяется в пределах от 0,33 до 0,75 единиц.

Комплекс полученных в результате шахтных измерений данных был использован при теоретических исследованиях, проведенных в

двух направлениях: оценка условий и характера разрушения пород вокруг выработки и определение смещений породного контура выработок для прогноза ее состояния.

Оцйнка поведения и разрушения пород выполнена с использованием показателя Надан-Ходе

> е'.-е* ' (1)

в соответствии," с которым в зависимости от соотношения компонент напряжений вокруг выработки (радиальных (э,, тангенциаль-

ных & $ и осевых <0^. — ) по значении показателя 1,0 |,0 определяется вид поведения системы от растяже-

ния до сжатия с промежуточными их комбинациями со сдвигом. По-■ казатель Надаи-^оде определялся по компонентам напряжений, дей- • ствующих (в соответствии с моделью В.Б.Виноградова деформирования пород с разупрочнением) в зонах разрушенных несвязных пород, частично нарушенных'связанных пород и упругого деформирования. Анализ численных расчетов, выполненных для широкого диапазона условий (коэффициент бокового отпора Л = 0,2+1,0; горное давление "уН = 5+15 Ша;. предел прочности пород при сжатии

/V ^ ост

(оСж = 5+40 Ша; остаточная прочность разрушенных пород = = 1+4 Ша; показатель А == + ~ ~ Угол

внутреннего трения; модуль упругости Е = 0,2+1,5 ГПа; модуль спада М= ,1+4 ГПа) показывает, что при упругом деформировании породы, вокруг выработки испытывают условия растяжения (|Ч^=-1), при которых происходит интенсивное разрушение и его практически предотвратить невозможно.

В предельном состоянии во!фуг выработки образуется зона разрушенных пород, в которой (для сродненных значений характе-

ристик) показатель Надаи-Лоде

0,2 + 1.2Л 0,8 + 1,6 А

о,2 - о,вА « * Чб-ОЛА*0 1,(2)

и породы находятся в условиях растяжения, то есть при"наличии несвязных пород зона разрушения в массиве будет, развиваться и, следовательно, поддержание выработок весьма проблематично.

За зоной разрушенных пород находится зона частично нарушенных пород, в которой а соответствии с расчетом -0,75 ^Ч^ -1,0. Это свидетельствует, что при наличии двух зон (несвязных пород и связно-нарушенных пород) массив подвержен растяжению, что способствует постоянному развитии зон и ухудшению устойчивости выработок.

При отсутствии зоны несвязных пород и существовании непо -средственно у контура выработки только зоны связно-нарушенных пород, п которой действует напряжения

евй- АР/ + Р?

Е " '' 2Е ° Г Мч/«'"1 Л М/.^Л-О

к-

(здесь Р - отпор крепи; Зн - радиус зоны связно-нарушенных пород), показатель Надаи-Лоде ^Ч^О» что соответствует условиям сжатия, сжатия со сдвигоц, ¡которые обеспечивают устойчивое поведение пород.

Зависимость показателя от напряжений горного давления имеет параболический характер, причем условия сжатия достигаются при

значениях горного давления в определенном диапазоне:

Ша (рис.1) По полученным данным понятие "большие глубины" в Западном Донбассе применимо, начиная с • глубиш/ 350 м.

0.2 О

-о.а -0.4

"X \

ч

* \

5 7 а и 1ЬуН

Рис Л. Изменение показателя Надаи-Лоде от горного давления

Изменение показателя Надаи-Лоде в зависимости от предела прочности носит показательный характер, от остаточной прочности- параболический и в обоих случаях имеется ограниченный диапазон значений, при которых создаются условия обобщённого сжатия •

Я,о »ОСТ

пород: 18 И1а<ЬСж<27 Ша; Осж.^3,5 Ша. Полученные данные показывают, что разрушенные породы должны быть связными, но их нельзя жестко укреплять, т.е. они должны обеспечивать естественную остаточную податливость массива вокруг выработки.

Связь показателя Надаи-Лоде с модулями упругости и спада имеет гармонический характер, при этом условия обобщенного сжатия формируются н массиве, для пород которого £ ^ 0,6 ГПа, М < 3 ГПа.

Проведенные исследования показали, что в условиях слабых пород управляемое деформирование породного массива вокруг вы -работки достигается путем формирования зоны связно-нарушенных

пород как частично несущей конструкции. Это обеспечивает пере*

вод деформирования в устойчивый режим сжатия, условия которого определяются в комплексе с учетом прочностных-й деформационных характеристик пород, напряжений горного массива и соотношения .

их компонент. Достигается перевод пород в устойчивый режим деформирования использованием несущей способности приконтурной зоны массива путем уплотнения пород при сохранении величины остаточной прочности в ограниченных пределах.

Таким образом, для определения условий устойчивого поведения массива вокруг выработок на глубине свыше 350 м необходимо установить прогнозную зависимость смещения контура, как характеризующего состояние выработки параметра, от основных влияющих факторов. Результаты шахтных наблюдений и обобщение выполненных '. решений показали, что к последним следует отнести напряженное состояние иН , деформационные п и прочностные К свойства пород, характерный размер 0 выработки, отпор крепи Р , параметр естественной податливости к=|— Ко (ко - коэффициент разрыхления пород) массива, характеризующий уменьшение действия горного давления а приконтурной зоне. В соответствии с теорией размерностей, были составлены независимые безразмерные комбинации, характеризующие описываемые процессы с учетом известных фундаментальных физических законов. По П-тсореме между, ними должна существо-■вать функциональная зависимость

здесь <3^ - остаточная прочность разрушенных пород.

После разложения функций. (4). в ряд Маклорена по малому параметру и представление слагаемых в виде составляющих линейной и нелинейной (степенной) функций с неопределенными коэффициентами, получена зависимость

л 0<а

О й

оо

%

( 5

С* » 6 » С « о! « в « ^ — неизвестные постоянные.

Удовлетворяя граничным и предельным условиям' деформирова- .

ния, получено уравнение для определения постоянных коэффициентов *

( & - бесконечно малая величина при определенных значениях & и С ), которые находятся методом наименьших квадратов.

Коэффициент разрыхления. К0, определяющий коэффициент податливости, в соответствии с основал« механики деформируемого тела и данными шахтных наблюдений определен функцией

'с 7)

В результате численных расчетов по определяющей прогнозной зависимости

¿2п2П2 ) -1

б2 Я2 Р2

( 8 )

получены по данным шахтных измерений следующие значения постоянных коэффициентов:

.Таблица I

Вид проводимых работ ! 1 1 £ 1 С

кровля-1 почва | бока ¡кровля- ! 1 почва ! бока

Проходка и крепление 2,5 0,8 0,8 од

Подрывка 0,02 0,6 . ,0;7 ■ 0,1

Перекрепление 0,13 0,2'Ю-3 -

Для проверки достоверности полученных зависимостей проведены дополнительные шахтные измерения в различных условиях при размерных Видах проводимых работ и выполнены численные расчег^. Анализ показал, что зависимость (8) с установленными коэффициентами (табл.1) с достаточной надежностью (до 90^) может быть использована для прогнозирования смещений в выработках при их поддержании в условиях слабых пород Западного Донбасса и принятия решений по обеспечению эксплуатационной способности для глубин 350-600 м.

3 соответствии с расчетом по зависимости (8) связь величины смещений контура выработки (кровля-почва) при её эксплуатации и усилия отпора крепи имеет гиперболический характер (рис.2). Следовательно, увеличивая пригрузку массива в сторону границы фронта разрушения, мы уменьшаем интенсивность разрушения и ограничиваем его развитие вглубь массива, что благоприятно сказывается на уменьшении смещений -контура выработки. И наоборот, уменьшая пригрузку, т.е. увеличивая разгрузку массива в направлении границы фронта разрушения, мы увеличиваем разность компонент напряжений и обеспечиваем благоприятные условия для раскрытия трещин и развития разрушения в приконтурной области, что способствует увеличения интенсивности смещений.

и, мм ¿100

300

2.00

Чоо

\

\ V

X

N

Рис.2. Зависимость смещений контура выработок от отпора крепи •

о о л о,а Р.МПа

Выполненные исследования и полученные зависимости и закономерности явились базой разработки технологических решений в

двух направлениях: увеличение срока безремонтной эксплуатации выработок и полноты выемки угля за счет бесцеликовой охраны выработки. •

Первое направление реализуется путем применения в конкретных условиях крепи с усилиями отпора, обеспечивающими в соответствии с зависимостью (8) допускаемые смещения контура. Для_ определения работоспособности различных крепей, в том числе и разработанных с участием автора, проведены экспериментальные исследования на стеедЗ НИИОМВСа. Всего испытано 12 различных конструкций крепи, результаты определения максимального отпора крепи и смещений ее контура приведены в таблице 2.

Таблица 2

п/п]

Тип 1фели

т I Смещения измеренные на р ■ 'стенде, I мм

I.. Кольцевая из спецпрофиля СВП-2? 0,325 275

2. Кольцевая с упорным хомутом 0,375 215

3. Кольцевая с упорным штырем 0,350 -210

4,- Многослойная кольцевая с упорным штырем и тампонажом 0,700 120

5. Кольцевая с тампонажом 0,600 100

б. Кольцевая с упорным хомутом и там-понажом 0,640 85.

7. Арочная с упорным хомутом 0,370 230

8. Арочная с тампонажом 0,500 260

9. Арочная с упорным хомутом и'тампонажом 0,550 245

10. Арочная крепь с тампонажом и ремон-тиной 0,800 195

И. Блочная крепь 0,660 • 130

12. Металлоблочная крепь 1,000 . 126

■ Несмотря на сравнительно близкие величины отпора кольцевой и арочной крэпей, условия поддержания ими выработок существенно различны: смещения контура выработок отличаются на. порядок, что . объясняется возможность?) смещения пород в открытой части внутрь выработки. Значительное влияние на снижение смещений имеет повышение жесткости крепи путем тампонажа, но без укрепления пород, с устранением свободных поверхностей, т.е. создание сплошного контакта крепи с массивом.

Второе направление разработки технических решений реализуется при подходе, переходе и отходе лав в зонах магистральных горных выработок. Для исследования проявлений горного давления при ведении горных работ в этих зонах выполнено моделирование на моделях из эквивалентных материалов. Модели представляли собой породный массив, вмещающий угольный пласт, в котором пройдены три пластовые выработки и три полевые под пластом на расстоянии 15 м, расстояние между выработками 30-45 м, расстояние меяду группами выработок в стволе - 35 м. Наблэдения за поведением массива в модели проводились в процессе выемки угольного пласта до первой пластовой' выработки с оставлением целиков между пластовыми выработками и последующей отработки пласта от последней пластовой выработки. Они показали, что обручение непосредственной ¡фовли происходит с шагом 4-5 м, а основной - 28-30 м.

Результаты моделирования показывают, что системы выработок, характерные для условий отработки сближенных пластов в Западном Донбассе, вносят существенные коррективы в процессы деформирования пород, установленные для одиночных выработок, особенно при влиянии очистных работ. Взаимное влияние групп полевых и пластовых выработок приводит к тому, что максимальное давление и деформации наблодаются в сечении периферийных полевой С 2,36 кН; •

250 мм/сут.) и пластовой (2,56кН; 300 мы/сут.) выработок. При этом максимумы формируются при прибжжении линии очистных работ • к выработкам на расстояние 25 м и 30 м, ширина зоны опорного давления составляла 75 м и 105 и: В сечении других выработок давление на 25-30 % ниже, что свидетельствует о нахождении их в частично разрушенных областях. В группе пластовых выработок на среднюю фронт очистных работ не оказывает влияния. Прекращается процесс разрушения и деформирования массива в сечении выработок, начиная с расстояния 30 м, в этом положении выработки находятся в полностьа разгруженной зоне.' Полевая подготовка отработки пластов предпочтительнее пластовой, т.к. после перехода выработок очистными работами и их восстановления вотчины опорного давления в сечении полевых выработок составляют около 1,0 кН, а пластовых - 1,8 кН. • ' "

. Таким образом, экспериментальные исследования показали, что создание условий кратковременного экстремального проявления горного давления (влияния очистных работ) приводит к полному формированию зоны разрушенных пород вокруг выработок' и разгрузки массива, что обеспечивает возможность использования несущей способности и естественной податливости ггриконтурной зоны массива для сохранения'устойчивости выработки.

Выполненные.экспериментальные и теоретические исследования, а также анализ опыта работы в изучаемых условиях позволили разработать ряд технических решений, обеспечивающих повышение эффективности крепления и поддержания магистральных горных выработок и увеличение полноты выемки угля. При этом учтено, что основным направлением увеличения сроков безремонтной эксплуатации выработок ^вдается использование зоны разрушенных пород и жестких'замкнутых крепей для ограничения развития разрушения вглубь массива

2Ь

за счет увеличения несущей способности крепи.

Одним из них является способ крепления горной выработки, заключающийся в первоначальной установке податливой крепи (арочной или замкнутой), а после завершения периода активного периода деформации' горного массива - крепь» высокой несущей способности, вписанной в деформированную крепь (патент Украины № 4561). С помощью этого способа в условиях аахты "Западно-Донбасская" приведены в эксплуатационное состояние прекращением деформирования выработки околоствольных дворов.

Развитием способа при первоначальной установке обоих типов, крепей является многослойная кольцевая крепь с заполнением пространства между кольцами податливым материалом (патент № 4545). Аналогичный принцип заложен в разработанную железобетонную кропь, состоящую из двутавровых балок с бетонными затяжками и прокладками из ниэкомодульных материалов (а.с. № 1721258).

Для поддержания штреков при условии деформирования зоны разрушения вокруг них разработан ряд кольцевых замкнутых крепей, производство которых регламентировано разработанными техническими условиями. Сложность в поддержании представляют сопряжение выработок, закрепленных кольцевой крепью. Для решения этой задачи разработана кольцевая крепь сопряжений, повышение устойчивости в сопряжении достигается установкой за опорной тумбой несущего опорного элемента, связанного с опорной тумбой анкерами (а.с. №1765436).

Технические решения по увеличению полноты выемки угля базируются на безцеликовой,охране выработок главного направления путем сохранения их эксплуатационной способности за счет усиления крепи в период кратковременного воздействия опорным давлением и поддержания в условиях полной разгрузки. Для этого разработан

новый способ подготовки и отработки выемочного участка, защищен-ныйпатентом Украины № 1970 и заключающийся'в следующем (рис.3). •

Рис.3. Схема способа подготовки и отработки выемочного участка

На рабочем горизонте в 3-5 м от пласта проводятся полевые магистральные выработки. Отработку лавы 2 заканчивают в 10-15 м за магистральным конвейерным штреком, крепь которого на период влияния временного опорного давления усиливается. Способ хорошо применим при погоризонтальной схеме подготовки пластрв.

Промышленные испытания и внедрение разработанных научно-* технических решений проводились в основном на глубоких щахтах ПО "Павлоградуголь": им,Героев Космоса и "Западно-Донбасская".

Жесткая двуслойная крепь, состоящая из замкнутых колец чугунных тюбингов с заполнением закрепленного пространства бетоном толщиной 500 мм по всему периметру с установкой арматурного

каркаса, применена при перекреплении и восстановлении крепи глав- . ного и вспомогательного стволов шахты "Западно-Донбасская". Учи -тывая длительную эксплуатации стволов и достаточное развитие зоны разрушенных пород вокруг них, роль податливого элемента в системе "крепь-массив" играла эта зона. Были перекреплены наиболее сложные аварийные участки стволов протяженность!! 52 м. Восстановительные работы привели кроме повышения устойчивости к увеличению пропускной способности стволов.

Для перекрепления и крепления горных выработок при промышленных испытаниях и внедрении в зависимости от конкретных участков использовались крепи различных конструкций на основе кольцевой четырехэвенной из шахтного спецпрофиля СБП-27 с 1990 года восстановлено 9700 м выработок. Восстановленные участки выработок находятся в хорошем эксплуатационном состоянии, в течение 4-7 лет не ремонтируются. Анализ показывает, что протяженность выработок в неудовлетворительном состоянии за последние 6 лет уменьшилась вдво> При этом несмотря на возрастание протяженности горных выработок, на шх."Западно-Донбасская" за счет улучшения" их сохранности производительность вентилятора уменьшилась с 29000 м3/мин. воздуха в .1989 г. и депрессии около 450 мм ртутного столба до 22000 м3/мин. и депрессии 230 мм ртутного столба в 1995 г., что способствовало в свою очередь уменьшению расхода электроэнергии по шахте с 4800 тыс.квт.ч/мес. до 3920 гыс.квт.ч/мес.

Разработанный способ подготовки и отработки выемочного участка, направленный на увеличение полноты выемки угля при подходе, переходе и отходе лавой зоны магистральных горных выработок, проверялся На их."Западно-Донбасская". Всего отработано 13 участков с полной ликвидацией охранных целиков или с их уменьшением от расчетного. Для усиления крепи. в сечении выработки под арочную

крепь устанавливались деревянные или металлические ремонтины.

Дополнительно было извлечено 161,2 тыс..тонн угля, с учетом присечки пород 282,8 тыс.тонн.

Анализ полученных данных показал, что наиболее интенсивный период проявления опорного давления наблюдался в течение 10 дней при скорости движения очистного забоя 120 м/мес. Скорость конвергенции в выработке в створе со ергдней частью лапы составила 30-140 мм/сутки. Воздействие горного давления максимальной интенсивности и в течение короткого промежутка времени приводило к уменьшения сечения выработки, главным образом из-за интенсив -ного пучения пород. Усиление крепи в виде спаренных "ремонтин", установленных через 1,0 м при шаге крепи 0,5 м.и увеличивших несущую способность крепи в 1,5 раза, позволило ограничить развитие фронта разрушения и уменьшить смещения в выработках. Это дало возможность сохранить сечения выработок до 40 tt что удовлетворяло условиям прохода лвдей и вентиляции. Дальнейшая эксплуатация выработок сложности не представляет, т.к. после прохода лавы 'они находятся полностью в разгруженной зоне.

Таким образом, выполненные работы показали, что сохранение надрабатываемых выработок, заложенных в слабых породах можно достичь увеличением несущей способности и дополнительным увели -чением первоначального сечения выработки на 50-60 Это позволяет обеспечить эксплуатационную ее способность при переходе лавы, последующую эксплуатацию в разгруженной зоне и увеличить, полноту выемки угля за счет отработки охранных целиков.

Годовой экономический эффект от перекрепления в среднем по шахте, как показывает опыт шахт им.Героев Космоса и "Западно -Донбасская", 600 м выработок составит 464 тысячи гривень.

При отработке двух целиков по 150 м в пределах одного вые -

мочного столба с мощностью пласта 1,1 м можно получить экономический эффект в размере 1677114 гривень. С учетом перекрепления выработок и их восстановления общий экономический эффект составляет по шахте свыше 2,1 млн,гривень в год. -

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой дано обобщение и решение научно-технической проблемы, имеющей важное экономико-промышленное значение и заключающейся в разработке метода расчета и выбора рациональных . параметров и способов крепления для поддержания горных выработок в массиве слабометаморЬизованных пород, обеспечивающих их длительное эксплуатационное состояние и" увеличение полноты выемки угля в условиях шахт Западного Донбасса. На основании комплексных исследований закономерностей изменения состояния нарушенных горными работами слабометаморфизозаных горных пород, анализа устойчивости системы "массив-крепь выработки" получены следующие научные выводы и практические результаты. "

I. В'натурных условиях изучены характеристики проявления горного давления в выработках, пройденных в слабых породах, и установлено, что величина конвергенции контура выработок изменяется от 300 мм до 800мм, отношение вертикальных к горизонтальным смещениям - от 1,5 до 20 единиц, скорость смещений - в 3-70 раз по сравнению с установившимся деформированием, причем характер деформирования пород и его изменение во времени в наибольшей степени зависит от типа крепи, её жесткости, влияния очистных работ, вида проводимых мероприятий по обеспечению эксплуатационного состояния выработок и наличия в их сечении участков свободной поверхности : при арочной крепи смещения в почве выработки в'5 раз

выше, чем в кровле кольцевая крепь, установленная в процессе эксплуатации выработки, уменьшает смещения контура в 10-20 раз; тампонаж или бетонирование при установке крепи приводит к уменьшений смещений в 3 и более раз. Шахтные инструментальные измерения позволили получить количественные исходные данные для разработки способа прогнозирования проявлений горного давления в эксплуатируемых выработках в различных условиях.

2. Исследован механизм изменения состояния пород вокруг выработок и установлено, что его причиной является постепенное циклическое (5-8 циклов и более, характеризуемое периодическим изменением скорости смещений) развитие разрушения приконтурной области со скоростью 0,3-0,7 мм/суг на глубину 5 м и более в течение 1,0-1,5 лет, которое зависит от разгрузки фронта разрушения

и массива.

3. Получены условия и закономерности изменения деформирования и разрушения слабых пород, характеризуемые по показателю Надаи--Лоде обобщенным сжатием, сдвигом иди растяжением. Установлено, что наиболее устойчивое состояние пород, характеризуемое обобщенным сдвигом и сжатием, обеспечивается при образовании вокруг выработки только зоны связнонарушенных пород с остаточной прочностью от 20 % до 40 % предела прочности пород при сжатии,

4. Определены условия устойчивого деформирования пород в условиях поддержания выработок на шахтах Западного Донбасса, заключающиеся в сохранении обобщенного сжатия при коэффициенте бокового отпора X «к 0,75 и для глубины до 350 ы, которая для этих условий является предельной: начиная с глубины 350 м деформирование меняется с режима сжатия на режим растяжения, интенсифицирующий разрушение.

Предложена феноменологическая модель связи основных влияющих

на деформирование пород вокруг выработки факторов, разработан способ и получены полузмпирические зависимости прогнозирования смещений контура с учетом отпора крепи и горного давления, свойств пород и их нарушенности, времени эксплуатации выработок и вида работ -по обеспечению ее эксплуатационного состояния.

Установлено, что режим сжатия и уменьшение смещений в 2 и более раз обеспечивается при увеличении отпора крепи в пределах 0,4-2,0 МПа, представлена схема выбора технических решений по увеличения) срока безремонтной эксплуатации выработок.

6. Выполнены экспериментальные исследования закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния пород вокруг выработок в условиях подхода, отхода и перехода очистными работами области их расположения. Установлено* что дополнительное увеличение отпора крепи в 1,5-2,0 раза сникает конвергенцию контура выработок и.обеспечивает сохранение ее сечения не менее, чем

на 40 %, что удовлетворяет требованиям прохода горнорабочих и проветривания.

7. Разработаны новые типы крепей повышенной несущей способ-, ности для' поддержания выработок' главного направления, защищенные авторскими свидетельствами и патентами. Стендовые испытания крепей и сравнительный анализ показали удовлетворительную их работоспособность в условиях всестороннего сжатия. С использованием разработанных крепей в 1990-1996 г.г. закреплено 9756 м выработок, которые в настоящее время находятся в удовлетворительном состоянии.

Разработан новый способ подготовки и отработки выемочных участков с бесцеликовой охраной магистральных выработок, защищенный патентом Украины. На шахте "Западно-Донбасская" с использованием способа в результате выемки целиков дополнительно добыто свыше 280 тысяч тонн угля. , . '

Выполнена технико-экономическая оценка использования разработанных технических решений.'Установлено, что экономический эффект за счет безремонтной эксплуатации выработок и увеличения полноты выемки угля в год по шахте составляет не менее 2.1 млн. гривень.

Результаты работы включены в нормативно-техническую документацию, конструкции крепи и технические условия их изготовления и применения, используются непосредственно на шахтах при ведении горных работ.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Бесцелиновал охрана магистральных горных выработок на шахтах Западного Донбасса ПО "Павлоградуголь".- Донецк: ЦБНТИ угольной промышленности Украины. 1993. - 57 с. (соавтор Маргю-шев B.C.).

»

2. Ремонт стволов в условиях шахты "Западно-Донбасская"

ПО "Павлоградуголь". - Донецк: ЦБНТИ угольн.пром.Украины, 1995, - 44 с.

3. Ремонт горных выработок с арочной податливой крепью // Безопасность труда в промышленности. - 1983, № Ю. - С.14-15, (соавтор Шыиголь A.B.).

4. О вертикальной конвергенции пород в выработках в условиях слабой почвы // Уголь Украины. - 1986, № II. - C.I4-I5. • (соавторы Колоколов О.В., Шмиголь A.B.).

5. Охрана магистральных выработок на щахте им.Ленинского комсомола Украины // Уголь Украины. - 1991, № 3. - С.12-14. (соавторы Мартющев B.C., Лосев Г.<5.).

■ б. Формирование зон потери устойчивости массива // Уголь Украины. - 1991, № 5. -С.17-20. (соавторы Мартюшев B.C., Шми-голь A.B.).

7. Проведение и поддержание горных выработок в зонах ПГД// Безопасность .труда в промышленности. - 1991, № 12. - C.9-IJ. (соавтор B.C.Мартюаев).

8. Обеспечений устойчивости околоствольных выработок на больших глубинах // Уголь Украины. - 1992, № I. - С.29-34.(соавторы Трунов Л.Ф., Лосев Г.Ф., Зборщик М.П., Назимко' В.В.).

9. Способ сохранения устойчивости полевых выработок при влиянии очистных работ// Уголь Украины. - 1992, № 12. - С. 19-22. (соавторы, Трунов Л.Ф., Назимко В.В.).

10. Кольцевые крепи в условиях Западного Донбасса.// Уголь Украины. - 1993, № 7. - C.II-I2. (соавторы Мартюшев B.C., Кравченко А.В.).

11. Инструкция по поддержанию горных выработок на шахтах Западного Донбасса. - С.-Петербург-Павлоград: ВНКМИ, 1994.-95с. (в соавторстве). *

12. СГ порядке отработки весьма сближенных пластов в слабых вмещающих породах // Уголь Украины. - 1994, № I. - С.10-13.(со-, авторы Колоколов О.В., Лубенец H.A.).

13. Новая технология тампонажа закрепного пространства выработок // Уголь Украины. - 1994, Л* 2. - С.24-25.

14. Повышение эффективности разработки угольных пластов в сложных-горно-геологических условиях // Уголь Украины* - 1995, № 4. - С.5-7. (соавтор Колоколов G.B.).

15. Жесткие крепи для выработок шахт Западного Донбасса // Уголь Украины. - 1995, № 5. - С.29-32. (соавторы Мартюшев A.C., Кравченко A.B.).

16. Опыт работы шахты в особо сложных горно-геологических условиях // Уголь Украины. - 1995, № 6. - C.I2-I4.

17. Геоыеханические процессы вокруг одиночной горной выработки // Уголь'. - 1995, № 10. - С.6-8.

18. 0 необходимости полной бесцеликовой отработки угольных пластов Западного Донбасса // Прогрессивные решения по креплению и поддержанию горных выработок. Матер.отрасл.н.-т.конференции. -Харьков: НИИОШС, 1996. - С. 18-19.

19. Крепление горных выработок самозаклинива-ощейся податга-вой блочной крепью // Прогрессивные решения по креплению и поддержанию горных выработок. Матер.отрасл.н.-т.конференции. -Харьков: НШШИС, 1996. - С.50-51 (соавторы Косков И.Г. .Гнеэдилов

В.Г.).

20. Поддержание горных выработок // Уголь Украины. - 1996, № 3. - С,7-9. (соавторы Четкий В.А., Спицын А.Ю.).

21. Научно-техническое обоснование устойчивости выработок на шахтах Западного Донбасса// Уголь Украины. - 1996, 8." -- С.16-18. (соавторы Зорин А.Н., Колесников В.Г.).

22. Геомеханические процессы вокруг одиночной горной выработки // Прогрессивные решения по креплению и поддержанию горных выработок. Матер.отрасл.н.-т.коаференции. - Харьков:НЖШС, 1966. - С.19-22.

23. Геомеханическое обоснование охраны и крепления выработок в слабых пластичных породах // Эффективная и безопасная подземная добыча угля на базе современных достижений геомеханики. Ма-тер.междунар.конф. - С.-Петербург:. ВИШИ, 1996. - С.226-227. (соавторы Зорин А.Н., Колесников В.Г.).

24. Обоснование отработки запасов угля у горных выработок главного направления // Эффективная и безопасная подземная до-

быча угля на базе современных достижений геомеханики. Матер, мездунар. конф. - С.-Петербург: ВНШШ, 1996. - С.56-57.

25. Некоторые аспекты разрушения угля и пород при различных воздействиях на горный массив // Известия Донецкого горного института. --I996, № КЗ). - С.45-46.(соавтора Зорин А.Н., Колесников В.Г.).

26. A.c. !t I4II484. Сопряжение выработок. 1988. Опубл. в БИ № 27. (соавторы Амусин Б.З., Ардашев H.A., Пиньковский Г.С. и др.).

27. A.c. № I7I0752. Способ подготовки угольных пластов. 1992. Опубл. в БИ if 5. (соавторы Рева В.Н., Нейман Л.К., Мельников О.И. и др.).

28. A.c. № I72I25I. Способ поддержания выработок для повторного использования. 1992. Опубл. в БИ If II.(соавторы Рева В.Н., Нейман Л.К., . Мельников О.И. и др.).

29. A.c. 1765436. Крепь усиления. 1992. Опубл. в Si »36. (соавторы Кравченко A.B., Лосев Г.Ф., Мартюшев B.C.).

30. Патент № 2046948 (РФ). Способ охраны пластовых магистральных штреков. 1995. Опубл. в-БИ № 20 (соавторы Колоколов О.В., Кузьменко A.M., Бойченко В.Н. и.др.).

31. Патент № 4561 (Украина). Способ охраны пластовых магистральных штреков. 1994. Опубл. в БИ № 21. (соавторы Колоколов О.В. Кузьменко A.M., Бойченко В.Н. и др.Ь

32. Патент № 4545 (Украина). К1льцеве кр1плення гГрничих виробок; - 1994. Опубл. в БИ » 7. (соавторы Кравченко A.B.,. Пойца В.И.).

33. Патент № 2039287 (РФ). Крепь горных выработок. 1995. Опубл. в БИ19.(соавторы Рева В.Н., Нейман Л.К., Мельников О.И. и др.)i

34. Патент № 1970 (Украина). Cnoclö подготовки та в1дпра-цювання шахтного поля. 1994. Опубл. в Ш № 4. (соавторы Мартюшев B.C., Лосев Г.Ф., Кравченко A.A., Шмиголь A.B.).

35. Способ крепления горной выработки. Положит.реш. ВДЦПЕ Украины от 5.06.96 по заявке № 93007218 от 14.09.93.Эсоавторы Кравченко A.B., Колоколов О.В., Шшголь A.B.).

36. Способ монтажа механизированной крепи очистных комплексов. Положит, реш. НДЦПЕ Украины от 16.10.96 по заявке 93006473 от 10.03.93. (соавторы Пойда В.И., Мартюиев B.C., Шепелев В.В. и др.).

37. Двухслойная крепь горшх выработок для сложных горногеологических условий// Технология и механизация крепления подготовительных и нарезных выработок. Гезисы докладов Всесоюзн. н.т. совещания. - Кривой Рог: НИГРИ, 1991. - С.29-30. (соавторы Лосев Г.ф., Чередниченко В.П., Кравченко A.B.).

38. Напряженное состояние горного массива в Западном Донбассе// Проблемы гидрогеологии в горном деле и строительстве. Тезисы 'до-кладов.-Киев: КЛИ, 1996, - С.61-62. (соавторы Зорин А.Н., Колесников В.Г., Кулинич B.C.).

39. Устойчивость горных выработок шахт Западного Донбасса// Проблемы гидрогеологии в горном деле и строительстве. Тезисы докладов. - Киев: КПИ, 1996. - С.62-63. (соавтор Разводов А.Г.).

40. Опыт применения шатровой крепи. - Донецк: ЦБНГЛ МУП УССР, 1985. - 4 с.

41. Опыт охраны горных выработок в сложных горно-геологических условиях. - М.: ЦБНТИ МУП СССР, 199I. - 8 с. (соавторы Тур-чанин Г.И., Шмиголь A.B., Лосев Г.>5. и др.).

42. Опыт эксплуатации многослойной кольцевой 1фепи. -М.: ЦБНТИ МУП СССР, 1991. - 2 е.. (соавторы Лосев Г.5., Кравченко A.B.).

43. Новые конструкции крепей выработок околоствольных дворов шх."Западно-Донбасская" ПО "Павлоградуголь". - Донецк: ЦБНШ угольн.пром.Украины, 1994. - б с. (соавторы Мартюшев B.C., Кравченко A.B.).

44. Крепь бетонно-металлическая жесткая кольцевая КБШ -

- К4/4 СКА/6). Технические условия ТУ 12.0I7835I.010-92. - Донецк: ЦБНТИ угольн.пром.Украины, 1992. - 13 с. (соавторы Шми -голь A.B., Куклин В.Ю., Мартюшев B.C., Кравченко A.B.).

45. Крепи металлические податливые кольцевые (Павлоград -уголь) КМП-К4/П). Технические условия ТУ 12.0178351.011-93. - ' Донецк: ЦЕН ТЛ угольн.пром.Украины, 1993. - II с. (соавторы Шми-голь A.B., Куклин В.Ю., Мартюшев В.С,, Кравченко A.B.).

46. Крепи металлические податливые сопряжения кольцевых выработок КШСКВ-6 (П), Технические условия ТУ 12.0I7835I.011-93.--Донецк: ЦШТИ угольн.пром.Украины, 1993. - II с. (соавторы Шми-голь A.B., Куклин В.Ю., Мартюшев B.C., Кравченко A.B.).

В совместно опубликованных работах личный вклад автора состоит в постановке задач и выборе методов исследований ( 4, 6, 8, 20, 38 ), .проведении экспериментов и анализе их результатов ( 5, 7, 15, 39-41), обосновании аналитических исследований и анализе полученных закономерностей ( 21, 23, 25), разработке принципиальных схем эффективного ведения горных работ ( I, 3, 9-14, 19, 37, 43 ), а также в разработке существенных признаков новых технических решений ( 26-36, 44-46).

Aonotstion

J. Khalimendik. Elaboration and Substantiation of Scientific and Technical Solving the Problem of Mine Working Support and Increasing Coal Excavation Completeness in the Conditions of Soft Metamorphic Rocks.

Thesis on doctor's degree competitions under specialties 05.15.02,-«Undergrouiid mining of useful mineral deposits» and 05.15.11,- «Physic processes of mining production». State mining academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1997.

The author defends: established objective regularities of changing deformation conditions of destroyed contour working area under overburdening, empirioanalytical dependence of forecasting the contour working area dislocation in the conditions of soft mctamorphic rocks, scientific and technical solving the question of keeping up main workings and operating conditions and increasing coal excavation completeness. These questions are. reflected in his 46 scientific works including 11 author's certificates and patents for inventions.

»

A H 0. T А Ц I Я

Хал1мендик D.M. Розробка та обгрунтування науково-технХчних р1шень п1дтримки г!рничих виробок та зростання повноти ви1мки ву-г1лля в умовах слабкометаморф1зованих порХд (рукопис).

Дисертац1я на здобуття вченого ступеня доктора техн1чних наук по спец1альностям: 05.15.02 - "Шдземна розробка родовищ корисних копалин" та 05,15.11 - "Ф1зичн1 процеси г1рничого виробйицтва". Державна г1рнична академ1я Укра1ни. Дн1пропетровськ, 1997.

В робот! эахищаються встановле^1 законом1рност1 зм1ни стану та умов деформув^ННЯ порушено! приконтурно1 област1 пор1д б1ля виробок при д1янн! на не! довантаження, емп1р!оанал!тичн1 залеж-

ност1 прогнозування величин зм1щень контура виробок при 1х п1д-триманн1 в слабометаморфХэованих породах та науково-техн1чн! р1-шення по збереженню маг1стральних виробок в експлуатац1Иному ста-н1 в слабких породах I зростанню повноти ви1мки вуг1лля, як1 знай-шли в1дображзння в 46 наукових працях, в тому числ1 II автореьких св1доцтвах та патентах на винаходи.

Клсчов! слова: г1рський мз.сив, слабк! породи, налрулено-дз-формований стан, зм1щення контуру виробок, руйнування пор1д, кр1-плення, параметри ст1йкост1, довантаження кордану фронту руйну -вання пор1д, технолог1я, повнота ви1мки вуг1лля, ефективн!сть..

о