автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка новых способов поддержания подготовительных горных выработок в сложных горно-геологических условиях и обоснование их параметров

Государственный комитет СССР по народному образованию

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

РАЗРАБОТКА НОВЫХ СПОСОБОВ ПОДДЕРЖАНИЯ

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ и ОБОСНОВАНИЕ ИХ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 05.15.02— «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ЛУКИН Константин Дмитриевич

УДК 622.286/289 (043.3)

Л\осква 1991

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском и щроектно-конструкторском институте добычи угля гидравлическим способом (ВНИИгидроуголь) и Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте.

Научные руководители докт. техн. наук, проф. МИХЕЕВ О. В.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, (Проф. ВИЛЬВА Э. Э., канд. техн. наук СОЛОВЬЕВ Л. С.

Ведущее предприятие— производственное объединение пс добыче угля «Ленинскуголь».

Защита диссертации состоится « . ■» ■ . 1991 г.

-/Г

в ... час. на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском торном институте по адресу: 117935, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « Г. . » ^^^^ ■ 1991 г,

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, с. н. с. КОРОЛЕВА В. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Добыча угля в основных бассейнах страны сопровождается усложнениями горно-геологических условий и ростом глубины ведения горных работ, при зтом эффективность применения прогрессивных технико-технологических решений снижается вследствие отсутствия надежных способов охраны и поддержания подготовительных выработок я зоне влияния очистных работ.

Исследования последних лет по вопросам крепления и охраны подготовительных выработок ведутся по следующим основным направления.!: совершенствование конструкции крепи; разработка мероприятий, направленных на использование несущей способности породного массива; снижение нагрузок на крепь за счет изменения напрякснно-деформированного состояния массива горных пород; упрочнение горных пород. В перечисленных направлениях целесообразно рассматривать пзаимодейстаие крепи с горным массивом как единую деформируемую систему» в которой целенаправленное изменение параметров отдельных элементов приводит к повышению устойчивости всей системы.

Несмотря на определенные достижения в области управления горным давлением в подготовительных выработках, их состояние продолжает оставаться неудовлетворительным. При ведении горных работ в сложных природных условиях на глубинах более 300 м эффективность бесцвликовой технологии резко снижается счет увеличения деформаций контура выработок, роста затрат на креп.чение, сокращения объема подаваемого воздуха в лаву, простоев очистного забоя и т,г.

Таким образом,разработка новых способов поддержания подготовительных горных выработок в сложных горно-г'ч'.чрптчг'скиу условиях и обоснование их параметров является актуальной тучной задачей, способствующей улучшению состояния горноподготовительных работ и повышающей технико-зкономические показатели.

Целью работы является установление зависимостей характеристик системы "крепь - упордцоченно обрушенные породи" от комплекса природных и производственно-технических факторов для разработки новых способов поддержания подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях и обоснование их параметров, обеспечивающих повышение эффективности отработки запасов выемочных участков.

Идея работы заключается в снижении нагрузок т. крепь выработок за счет отделения упрочненных слоев кроили от горного массива в виде охранных блоков и их опускание на границе подготовительной выработки и выработанного пространства.

Основные научные положения, разработанное лично соискателем, и новизна:

сп.собы поддержания подготовительные горных ¿ьработок итлича-1/гся отделением слоев кровли от горного мнсеипи в виде охранных блоков и упорядочения их опускания на границе по,цг отовителвной выработки и выработанного пространства лавы; _ •

зависимости параметров буровзрывных работ для предварительного формирования плоскости раскола в порогах кроили, деформаций контура выработки, нагрузки на крепь от основных природных и производственно-технических факторов, отличающиеся доминирующи« влиянием структуры, влажности и напрямнно-деформировинным состоянием массива горных пород, типа применяемого ЬВ;

технолого-экономическая модель обоснования рационального способа поддержания подготовительных выработок,отличающаяся комплексным учетом влияния природные и производственно-технических факторов.

Обоснованность и цост< верность научных положений, выводов и рек оме ндации гюдт вермда > ч с: я:

достаточным объемом эк :периментоь, необходимых для объективной .".цепки деформации келтурь выработки в конкретных горно-геологических условиях (эксперименты проводились в выработках двух выемочных участков и течение веч.-го срока отработки их запасов);

удо1летс,.,(111ГслЫ!ип сходимостью результатов аналитических ис-еледобьний с оксьерпмет ально пил;иными синениями породного массива, н< Г[и,экаки на крепь и libp.MeTptj.iii буровзрывных работ 1расхождеию составляй!' не билее 10^).

Значение, работы, Раучное значение работы заключается в развитии методических принципов обоснования параметров новых способов ыоддержаши, подготовительных горных выработок в сложных горни-I еологичеекпх условиях.

Практическое значение работы заключается в разработке параметров новых способов поддержания подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях при бесцеликовой отработке выемочного столба, методик определения характеристик системы "крепь - упорядоченно обрушенные породи" и параметров буровзрывных работ для предварительного формирования поверхности раскола в породах кровли и учета их в паспортах крепления выемочных участков.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанный в работе новый способ поддержания подготовительных горных выработок для повторного использования внедрен на шахте "Полосухинокая" концерна "Кузнецкуголь" при охране и поддержании вентиляционного штрека 26-23 и на шахте "Долинская" Ш "Сахалинуголь" при охране и поддержании транспортного штрека 2414 юг. Экономический эффект от Енедрения составил 123 тыс.руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на научных семинарах кафедры "Разработка пластовых месторождений угля гидравлическим способом" (Сибирского ордена Трудового Красного Знамени металлургического института 1ЭЬ7-1991гг.), на технических советах концерна "Кузнецк-уголь", производственного объединения "Сахалинуголь" и шахт, входящих в их состав (19Р8-1989гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано В научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 164 стрэницц машинописного текста, 9 таблиц , . 71 рисунок , Й приложений, список литературы из 139 наименований.

Автор выражает особую благодарность д.т.н.,проф,А.С.Бурчико-ву, д.т.н. В.Г.Лурию, д.т.н.проф.В.Н.Фрянову за научные консультации, оказанные при выполнении работы.

Основное содержание работы

Создании, совершенствованию и знедрению на шахтах способов поддержания и охраны подготовительных выработок посвящены работы пногих ученых, среди которых •необходима выделить К.Л.Ардл-

аеЕв, Н.П.Бадинэ, А.С.Бурчакова, А.Б.Брайцеве, ю.С. 1 ромова, В.Т.Глуико, М.Н.Гелескула, И.Л.Давидовича, М.П.Зборщика, К.М.Ер-жанора, Г.А.Каткова, М.А.Комиссарова, А.Б.И'овачьчуке, В.Н.Корни-лсеч, В.К.Лебедерм, А.П.Максимова, Э.Э.Нильгу, Б.1/1.Усвн-Иодгор-норч, С'.^.Худин;1, П.Л.Черняка, А.П.Широкова.

В результате обобнения фундаментальных т»:^ргатических иссле-дсрч'и;. про веления горного дчвл»т!Я и виялизя результатов шахтньк

исследований, посвященных вопросам поддержания подготовительных выработок,было установлено следующее:

подготовительная вьтаботка последовательно попадает в зоны, характер деформирования элементов крепи и боковых пород в которых зависит от структуры и свойств пород кровли, конструкции и типов крепи, прочностных и деформационных свойств угля и силового взаимодействия в системе "боковые породы-выработка-крепь";

в усложняющихся горно-геологических условиях повысить ьдаптив-ность новых способов, средств поддержания выработок при бесцеликовой выемке угля можно за счет применения копья видов крепей, упрочнения слабых боковых пород, разупрочнения и обрушения кровли, повышения податливости приконтурной части угольного пласта;

в настоящее время нелостеточно разработаны надежные научно обоснованные методы прогноза смещений контура выработок, обеспечивающие оценку их устойчивости в усложняющихся горно-геологических условиях.

Одним из перспективных направлений дальнейшего совершенствования и расширения области применения технологии бесцеликовой отработки угольных пластов является применение новых способов и средств направленного изменения силовых параметров системы "горные породы - выработка-крепь" путем активного управления напряженно-деформированным состоянием вмещающих горных пород и оценки их устойчивости на основе численных методов механики сплошной среды.

В соответствии с поставленной целые и на основании проведенного анализа в работе решались следующие научные задачи:

обобщение опыта охраны и поддержания подготопительных выработок при бесцеликовой технологии отработки пластов угля в сложных природных условиях;

теоретическое обоснование способов поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой отработке выемочного учнетка и методов прогноза их }стойчивости;

разработка способов, средств и параметров поддержания подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях;

аналитические исследования основных параметров новых способов и средств поддержания подготовительных выработок в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов;

шахтные исследования закономерностей проявлений горного л-п'-ления при бесцеликовой технологии поздержаяия подготовитель!»т выработок;

ттеиолого-экономическое моделиронант- и оп'.-ио, эффективности

-ц-

нового способа поддержания и иготовительных и'г.О'.тж в сложных горно-геологических условиях.

Разработанная в диссертации методика аналитических и шахтных исследований способов поддержания подготовительных горных выработок базировалась на использовании комплексного метода, включающего в себя теоретическое обобщение закономерностей геомеханических процессов, математическое моделирование с тч>.ощьы ЭВМ, шахтные измерения смещений пород кровли и нагрузок на крепь, визуальные и хроьометражные наблюдения, статистическую обработку результатов и технолого-экономическое моделирование.

В диссертации разработаны два способа поддержания подготовительных выработок: повторно используемых и присечных, защищенные авторскими свидетельствами.

Сущность разработангчго способа поддержания подготовительных выработок с целью их повторного использования (рис.1) состоит в следующем: впереди очистного забоя вдоль границы выработки со стороны вынимаемого угольного целики с помощью буровзрывных работ создается плоскость расколи таким образом, чтобы при этом не были нарушены ни контур выработки, ни породы кровли с обеих сторон плоскости раскола, т.е. в результате проведения комплекса буровзрывных работ между шпурш.л ни контуре выработки должна появиться трещина. 11лоскость раскола необходимо формировать вне зоны влияния очистных работ. Ь дгльнейшем, в результате повышенных напряжений в зоне опорного давления при первичном влиянии очистных работ, происходит прорастание предварительно сфор|/.,!рованной плоскости раскола. Кроме того, после прохода очистного комбайна полосу кровли шириной '¿-3 м, примыкающую к г. юскости раскола, укрепляют анкерами или другим способом на глубину, равную или больше высоты выработки. Это обеспечивсет упорядоченное обрушение пород за секциями крепи в гиде породных блоков, которые надежно охраняют выработку от подплыва обрушенных пород и бокового давления»со стороны выработанного пространства.

Сущность разработанного способа поддержания присечных подготовительных горных выработок (рис.Н) состоит в следующем: вне зоны опорього давления впереди очистного забоя формируется плоскость раскола по будущей границе присечной выработки и обрученных пород. Способ формирования плоскости раскола в данном варианте аналогичен способу формирования плоскости раскола, описанному вше. Формирование охранных породных блоков производится либо во время проведения 'чонтурив&ющеП выработки, которая впоследствии погашается, либо непосредственно перед подходом с:ист-

- Ь -

—:—:—: - - - -

--""

ЯЛЯСТ 1ГЛЯ

... л-

luo.I. Cnooiid 01 аны подготовительных выработок для повторного использования;

1,2 - подготовительные выработки; 3 - очиотной забой;

4 - секции механизированного компле..и'а,5 - установленные в пробуренные иг iu химические анкера; 6 - охранные породнив блоки: 7 - шпури для формирования плоскости расш па; 8 - сформированная плоскость раскола; Э - крепь <.,>прнженин; 10 - крепь подготончгйльноЯ внркботкй. г '

Ь2 - подготовительные вкработки; 3 - очиотноЯ эвбоК: 4 - секции механизированной крепи; 5 - установлении^ в пробуренпно шпури анкера; 6 - шпуры для формировании плоскости раскола; 7 - сформированная плоокость рчгчолп; ? - °*РвлннЯ породны» блок; 9 - грепь сппрлжвиич; 1и - крепь присвчно^ выработки.

наго забоя путеь. бурении ,.п.\роь и устаю ы:и « них ..ju.cimc ле выработки (или пропитки массива ьгсг щими сост; игuu). .»роиди-ние присечной выработки начинается ь зоне уст. нньиишетсн шинного давления. Выработка проводится вплотную к охрми.ш породным блокам без оставления угольной стенки и без сплошной .а-ретижки бока выработки деревянной затдаой.

предлагаешьо способы поддержания подготовительных годных выработок по сравнению с известными имеют следующие преиму.ц>'1Л'ь

исключается боковое давление обрушенных пород v.l. крепь [цик.сч-ной выработки;

снижается нагрузка ни крепь;

расширяется область безремонтного поддержан.!» подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях, когда i.епоср^дег-ьенно над пластом угля залегает мощный » прочный слой пород;

сокращаются трудоиые и материальные аитчитн на поддержании и ремонт поди/То вит ель ней выработки;

Для реализации описанных способоь поддевания подгитииит! льни* выработок возникла необходимость разработать методику расчета параметров поддержания выработки в сложных горно-геологических -.'олоьиях, которая позволяет рассчитать характеристики нилрякенно-деформир-ванного с остояния горного масепьа, параметры буровзрывных работ, величину Плиокостн раскола пород кровли, нагрузки на кр> ш. и оценить устойчивость подготовительной ьыработкц.

Для решения задач, поставленных ь настоящей работе были скорректированы существующие м тематические методы с использованном метода конечных элементов и теории плит, которые позволяют установить напряженно-дщормироианное состоянии угопьного пласт;- н боковых пород ь отдельных плоских сечениях, ари этом юрный ни.-.сиь рассматривается как системи породных плит.

Дополнительные сближения кровли t. почвы пласта, иуншшпг под влиянием выработок и выработанного пространств.. л:" и, mo.hi' определить по формуле

где Е1щ - вертикальные деформации нетронутого угольного цласга; ^ коэфрициент формы выработанного тшстр!лнства по оинчо-Holl к непосредственной кросляы;

- Функция, учитывающая ьеличину сближения кровли и почвь выработки в зависимости от срока ее службы.

Коэффициент Кф является интегралом по площади выработанного пространства от функции влияния, в качестве которой используется нормированное и центрированное нормальное распределение. Дли осуществления численного интегрирования выработанное пространство и выработки разделяются ни отдельные элементы прямоугольной формы. Для всего выработанного пространства коэффициент |[юрмы опрецелре'1 СЯ К.1Н

[Р. (А

К )

где Р - суммарны!! интеграл по площади выработанного пространства,

гдэ ^ - функция нормированного и центрирсванного нормального распределения;

А., - координаты точки, в которой определяются смещении;

Хи Х(1- соответственно конечные и начальные координаты рассматриваемого контура по оси ОХ;

Ул , У«; ■ соответственно конечные и начальные координаты рассматриваемого контура по оси 0>; ■ шаг обрушения основной или непосредственно!! кроипи. ||ри расчете коэффициента формы по непосредственной кровле конечные и ннчальные коорди'".ты рассматриваемого контура по осям ОХ

и '-V необходимо изменить на величину аони откшлн.

Несущую спосооность крепи О, при известно» еа допустимой податливости можно определить по формуле

'Ль* г е^/л. 7 <4)

1 „ Г Тг 2 т^"" ^ £{ 3 иг./е,.^.

где - мощность пород непосредственной кровли, м;

- интеграл по площади закрепленного пространства;

- коэффициент формы по основной крэнле.

Если задана нес\;цья способность крепи ( 1 '> 10 ,,еч)б-

ходимпя ее податливость определится из выр/аения

Р Г „ 1- 5-( ¿Нн - ) ] .

Ы

Для определения боковой нагрузки на стойки кропи со сторонг обрушенных пород была разработана методика, основанная но теории сыпучей среды с учетом эмпирической зависимости, полученной Е.Н.Махно. Данная методика учитывает влажность горных пород при определении угла откоса горных пород. На осноъанпи теоретических исследований были выделены характерные случаи обрушения вышележащих слоев пород кровли. С точки зрения наличия и величины боковой нагрузки на стойки крепи наиболее неблагоприятным представляется случай, когда непосредственная кровля обрушается по контуру выработки и, напротив, наибольший эффект возможен при принудитель ном обрушении зависакщей консоли непосредственной кровли при формировании из слоен кровли охранных породных блокон и размещении их вдоль выработки.

Принудительное обрушение непосредственной кровли рекомендуется осуществить с помощью комплекса буровзрывных работ. Но разработанной методике устанавливаются длина шпуров, угол их наклони к горизонту, расстояние между шпурами и количество взрывчатого вещества. Все эти параметры определяются в зависимости от геомеханического состояния вмещающего выработку углепородного массив» и типа применяемого ЬВ.

Расстояние между шпурами € вычисляется по формуле

- I 8■ ri -(Pt-pJ , . , ,

^ v ~ри— ' " ы

где Zt - внутренний диаметр шпура;

Ре - внутреннее давление продуктов взрыва в шпуре; flu - внешнее давление горного массива со стороны ьмещающих пород;

Ь/«.г. - предел прочности породы на растяжение;

_ угол наклона оси щлург относительно горизонтальной плоскости;

- угол между действием максимального по величине главной-напряжения и горизонтальной осью.

Шахтные исследования способа охраны и поддержания подготовительных выработок с целью их повторного испочьзованиг были проведены в условиях вентиля!ионного штрека 26-23 шахты "йолосухинск; и" концерна "Куэнецкуголь" и транспортного штрек;' ?Л1Л кч шахты "До-линская" производственного объединения "Сахглинуголь". До начала шахтных экспериментов выполнялось теоретическое обоснование параметров поддержания повторно используемых подготовительных выработок, необходимых для разработки рабочих паспортов выемочного участка.

Теоретическое обоснование параметров плоскости распела методом конечных элементов применительно к конкрете:» горно-поло-гическим уеловиям включает в себя определение длины шнуров и угла их наклона к горизонту. При этом исходи:* из следующих широко известных условий:

донная часть ппура, в которую помещается заряд ЗВ,должна находиться вне зоны влияния подготовительной выработки;

направление оси шпура должно по возможности совпадать с напраь лением действия главного напряжения максимального по величине. С помощью математического моделирования г.а ЭВМ была определена рациональная длина шпуров, которая для условий пласта шахты "Полосухинакая" составила не менее 3 м, и угол их наклона Ь0°, а для условий пласта 24 шахты "Долинская" соответственно - более б м и 85°.

Для подтверждения правильности определения расчетным путем параметров заложения шпуров решено было исопдовать предварительно сформированную плоскость раскола на предмет се возможного дальнейшего развития в породах кроили при попадании и зону илнянг.я очистных работ впереди лавы. С этой целью на основании проведенного анализа существующих теорий развития трещины било выявлено, что применительно к задаче о росте предварительно сформированной плоскости раскола более подходит деформационный критерий Леонова-Пена-сюка-Дагдейла. Работы проводились с использованием метода конечных элементов с помо!цью моделирования на ЭЬМ. При решении постьиленной задачи рассматривался наиболее сложный случай, т.е. сечение массива располагалось между пробуренными шпурами при условии, что между ними имеется сформированная плоскость раскола горних пород и ее длина равна длине шпуров. В данном случае для каждой пары точек, расположенных на противоположных берега/ плоскости раскола принимался следующий порядок расчета:

определялись перемещений каждой точки в горизонтальной и ъертп -кальной плос..остях;

определялась разность смещений берегоь шиекосте р .еко..,. I ири-зонтьльной и вертикаль"ой плоскостей;

вычислялись деформации пары ближайших точен, лежащих па противоположных берегах трещи!.м

Полученные деформации пары точек сры-нныиись с максимально допустимыми для данного типа пород. Применительно к алевролитам максимально допустимая деформация составляет :,Ю '. В случае, если полученные деформации превышали контри.ш нср гш,.пение, то делалось заключение о разрушении горних по рои. Н;-. рис.3 п.,1и.и..ны

Ряс. 3. Зависимость величины прорастания предварительно сформированной плоскости раскола от ее угла наклона к горизонтальной линии а приведенной глубины ведения горных работ

зависимости протяженности зоны разрушения горных пород rio оси предварительно сформированной плоскости раскола от приведенной глубины ведения горных работ и угла наклона оси плоскости раскол» к горизонтальной линии для условий вентиляционного штрека 2Ъ-23 шахты "Полосухинская". Анализ приведенных ив рис.3 кривых позволяет сделать следующие выводы: максимальная величин^ прорастаниг предварительно сформированной плоскости раскол a fcki мощность непосредственной кровли (до Зм) имеет место при ее угле наклона к горизонту - В0°, минимальная величина - 1,46 м;прп угле

наклона 85° развития в кровле предварительно сформирован-

ной плоскости раскола не будет. Для условий транспортного штрека 2414 юг вахты "Долинская" для оптимальных вариантов заложения шпуров следует ожидать прорастания предварительно сформированной плоскости раскола на величину 4,5 м.

Для проверки соответствия расчетных параметров разработанного способа поддержания подготовительных выработок с цельо их повторного использования были проведены шахтные исследования разработанного способа охраны и поддержания подготовительной выработки. ПровегенН''е тахтдае иссгоговрния вичвши, что ре-

зультаты иахтньос измерений деформаций, нагрузок на крепь удовлетворительно совпадает с деформациями, нагрузками на крепь, полученными по разработанной методике прогноза напряженно-деформированного состояния горного массива,и подтвердили ее надежность в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий (расхождения составляют не более 10%). В условиях вентиляционного штрека 26-23 шахты "Полосухинская" была попытка сформировать охранные породные блоки с помощью удлиненных анкеров ШК-IM, которая не удалась. На втором этеле работ применялся способ упрочнения пород кровли на основе фенолоформальдегидной смолы Q0K 30-32, использование которой позволило сформировать 96 породных блоков, '7Ь% которых имели высоту более 2 м и надежно охраняли крепь выработки от бокового давления обрушенных пород, fio двум выработкам при общей дли^е экспериментального участка более IÜ0 м установлено, что предварительно сформированная плоскость раскола с учетом ее прорастания в породах основной кровли делит горный миссис кроси пласта на две-независимые зоны: над очистным забоем и н;>д охраняемой выработкой. При этом процессы в очистном зрбое в меньшей степени влияют на процессы поддержания выработки, что обеспечивает устранение таких вицоп деформации элементов крепи выработки,как скручивание верхняков, изгибы и деформации кручения и вертикальной плоскости стоек. Применение разработанного способа подчерками я и условиях Вяйляевского района,рключапщего т» себя пррдясрительное фоп-

мирование плоскости раскола и охранных породных блоком,позволяет в 1,5 раза снизить первичный шаг обрушения основной кровли и уменьшить смещение пород кровли с Ь20 мм до ОЬ мм, а нагрузки на крепь с 480 до 320 кН/п.м. Кроме того,в условиях шахты "Долинская" снижена зона первичного влияния очистных работ впереди очистного забоя по кровле ь 1,6 раза, по почве - в 1,4 раза, а протяженность этой зоны позади очистного забоя была уменьшена по кровле в 1,9 раза. При этом максимальные смещения пород почвы достигли 204 мм, кровли - 135 мм, а на контрольном участке, где разработанный способ не был реализован,смещения почвы составили ЗчУ мм, а кроили - 257 мм.

Ьа основании численного моделирования на ЭБм и проведения шахтных исследований была разработана технолого-зкономическия модель, позволяющая для заданных горно-геологических и гогпгтех-нических условий выбрать способ охраны и поддержания подготовительных горных выработок и установить оптимальные параметры буровзрывных раоот, охранных породных блоков и паспорта крепления при минимальных затратах и безопасных условиях труда.

Экономический эффект от внедрения способа поддержания подготовительных выработок с целью их повторного использования на шахте "Лолосухинская" концерна "Лузнецкуголь" и шахте "Долинская" производственного объединения "Сахалинуголь" составил 123 тыс.руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ •

В диссертации дано решение актуальной для угольной промышленности задачи обоснования параметров новых способов поддержания подготовительных горных выработок, обеспечивающее повышение эффективности отработки запасов выемочных учистков.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключвк/г-ся в следующем:

1. Установлено, что в усложняющихся горни-геологических условиях эффективность бесцеликовой технологии отработки выемочных участков снижается и одним из путей повышения ее надежности является создание новых способов и методов выбора оптимальных параметров охраны и поддержания подготовительных выработок.

2. Разработаны новые способы поддержания повторно используемых и присечньсс подготовительных выработок, сущность которых заключается в формировании вдоль границы выработки со стороны очистного пространства с помощью буровзрывных работ плоскости раскола, упрочнение анкерами пород кровли, формирование из них

охранных блоков и упорядочение их опускания на границе выработки и выработанного пространства, что обеспечивает снижение нагрузки на крепь, угольный массив и исключение бокового давления обрушенных пород на стойки крепи.

3. Дано теоретическое обоснование новых способов поддержания подготовительных выработок, разработаны и реализованы на ЭЬ... методики, позволяющие прогнозировать напряженно-доформированное состояние горного массива, рассчитывать нагрузку на крепь с учетом формы и размеров выработанного пространства, структуры и свойств угольного пласта и боковых пород.

4. Установлены для условий шахт Байдаевского месторождения Кузбасса для пластов угля с породами вше средней устойчивости следующие параметры поддержания подготовительных выработок: дл! на спуров- более 3 м; расстояние между шпурами - м; угол наклона шпуров - 80°J величина яардца взрывчатого вещества типа углекнт Э-6 в каждом шпуре - <10G г, расстояние между химическими анкерами при формировании охранных блоков - I м; ширина блоков

- 3 м; высота блоков - 0,0-1,2 мощности пласта.

5. Для условий шахты "Долинская" ПО "Сахалинуголь" рекомендуются следую;,,ие параметры буровзрыьных работ при предварительном формировании плоскости раскола: длина шпуров - 6,7 м; расстояние между шпурами - 0,65 м; угол наклона шпуров - Ь5°; величина заряда взрывчатого вещества типа угленит Э-Ъ в каждом шпуре -fcOGr.

6. Разработана методика прогнозирования смещений контура выработки и нагрузок на крепь на стадии разработки проекта выемочного

•участка. Шахтными исследованиями установлено, что для условий шахты "Долинская" расчетные смещения пород кроьли составили 3и1 м, фактические - 257 мм. Расчетные смещения пород почвы составили 36U мм, фактические - 346 им. Для условий Байдиевского месторождения расчетная нагрузка на крепь составила 460 кП/п.ы., а фактическая - 320 кН/п.м. .

7. Установленные методами математического моделирования на ЭВМ основные параметры раэрасотанкого способа охраны и поддержания подготовительных выработок были проверены в ходе шахтных испытаний при охране вентиляционного штрека 26-23 и транспортного штрека 2414 юг. Сравнительный анализ результатов испытаний показал, что процессы в очистном забое в меньшей степени влияют на процессы лодцержания выработки, позволяет в 1,5 раза снизить шаг обрушения основной кровли, снизить зону опорного давления при первичном влиянии очистных работ в среднем в 1,7 раза и снизить нагрузку на крепь в х,5 раза.

Ь. Хозрасчетный экономический эф}ект от внедрения разработанных

рекомендаций на шахте "Иолосухинская" концерна "Кузнецкуголь" составляет 91 тыс.руб., а на шахте "Долинская" ПО "Сахалинуголь"

- 32 тыс.руб.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Лукин К.Д. Способ охраны подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях: Информационный листок Кемеровского ЦНГИ, № 149-89, 1989. - 2 с.

2. Лукин К.Д. Использование сформированных породных блоков для охраны подготовительных выработок //Молодые ученые Кузбасса

- народному хозяйству: Тез.докл. - Кемерово, I9B9, с.32-35.

3. Лурий В.Г., Лукин К.Д. Способы охраны и поддержания пластовых выработок.: Информационный листок Кемеровского ЦНТИ, № 24-88, 1988.-2 с.

4. Лукин К.Д. Результаты наблюдений за предварительно сформированной плоскостью раскола пород кровли в зоне опорного давления. Труды ЕНИИгид,.оугля, 1990, с.62-65.

5. Лурий В.Г., Романов Ъ.Г., Лукин К.Д. Охрана и лоддеркэние выработок при бесцеликовой выемке угля в сложных горно-геологических условиях //Передовой производственный опыт и научно-технические достижения в угольной промышленности, рекомендуемые для внедрения, ЦНЯЭИуголь, и.-1989. - С.19-21.

6. Лурий В.Г., Романов Ю.Г., Лукин К.Д. Новый способ охраны и поддержания выработок при бесцеликовой технологии //Уголь.-2989.- № 10.-С.20-22.

7. A.c. I559I56, МКИ Б 39/00. Способ охраны пластовых присеч-ньх горных выработок /О.В.Михеев, В.Г.Лурий, К.Д.Лукин, С.И.Лавров (СССР). -4 е.: ил.

8. Лурий В.Г., Фрянов В.Н., Лукин К.Д., Чебышев С.М. Замок

для соединения элементов крепи из спец.профиля //Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства: Тез. докл. -Кемерово, 1989.-С. 16-18.

Подписано в печать 15.10.1991 г. к>рмат 6Cx9ü/if> Объем 1,0 печ. л. Тира«, iüü экз. Заказ л ¿> ^

Типография Московского горного института. Ленинский пр.,6