автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка способов сохранения устойчивости полевых выработок локальной разгрузкой вмещающих пород

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

- — л

I ■

о >''!!. На правах рукописи

КАМЕНЕЦ Вячеслав Игоревич

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СОХРАНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПОЛЕВЫХ ВЫРАБОТОК ЛОКАЛЬНОЙ РАЗГРУЗКОЙ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных

ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДОНЕЦК-1997

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Донецком государственном техническом университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор К. В. КОПЕЛЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ю.В.БОНДАРЕНКО,

кандидат технических наук В.И.СОЛДАТОВ

Ведущая организация: Донецкий научно-исследовательский угольный институт, Минуглепрпм Украины, г.Донецк

Защита диссертации состоится "-16-"—мая.-----1997 г.

в 12-00 на заседании специализированного совета Д 06.04.02 при Донецком государственном техническом университете.

Адрес: 340000, Украина, г. Донецк, ул.Артема,58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДонГТУ. Автореферат разослан 1997 г.

Ученый секретарь

специализированного доктор технических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ритмичной работе угольной промышленности Украины, в числе других причин,- препятствует неудовлетворительное положение с поддержанием горных выработок. Протяженность ремонтируемых выработок составляет 45-50%-от протяженности проводимых, а уровень аварийного состояния - евыше 15% поддерживаемых, достигая по отдельным шахтам 25% и более. До 40% выработок рекомендуется перед сдачей в эксплуатацию.- Постоянно растет численность рабочих-ремонтников, превысив в настоящее время 15% подземной группы. Трудоемкость работ по ремонту составляет около 80 чел.-см. на 1000 т суточной добычи в среднем по отрасли, а по ряду объединении намного больше; "Донецкуголь" - 145 чел.-см. ка 1000 т, "Лисичанскуголь" - 108, "Макеевуголь"- - 98, "Первомайс-куголь" -97.

Перекрепленкя и подрывки выполняются обычно, когда выработка уже не соответствует требованиям к эксплуатационному состоянию и ее необходимо останавливать. Все работы- по ремонту осуществляются практически вручную и характеризуются высоким уровнем травматизма. Объем породы от ремонта составляет 30-50% выдаваемого на поверхность объема породы.

Около 90% выработок закреплено металлической податливой крепью, однако ее параметры часто принимаются недостаточно обосновано. Мероприятия по сохранению устойчивости выработок требуют дополнительных затрат и не применяются по причинам экономического характера.

Работа является частью исследований, выполненных в Донецком государственном техническом университете. Базой для ее подготовки и представления в спецсовет явились госбюджетные и хоздоговорные НИР /номера госрегистрации 01880000888, 01910003132, 01890076088, 01910015253, 01930027072/.

Целью работы является разработка-способов-сохранения устойчивости полевых горных выработок локальной разгрузкой вмепрщих пород в период проходки. ' ■ - •

Идея работы заключается в использовании взрывных работ в

период проходки выработки для создания локальной разгрузки в ок--■ ружающих породах и улучшения условий работы- податливой крепи.

- Методы исследований.- Для-достижения-поставленной цели в работе -использован комплексный метод, включающий анализ и обобщение опыта поддержания горных выработок, шахтные инструментальные - наблюдения, физическое моделирование ка-эквивалентных материалах, -лабораторные испытания образцов горных пород, аналитические исследования, статистическую обработку- экспериментальных данных, промышленную проверку и внедрение разработанных-способов.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. При неплотном контакте крепи с контуром пройденной выработки экспериментально установлены особенности работы системы крепь-окружающие породы, заключающиеся- в восприятии крепью нагрузки со стороны пород кровли через 30-50 суток и боков выработки через 10-25 суток; в кровле выработки в случае отклонения направления преобладающи смещении пород на 10-15°и более от вертикали податливая крепь начинает работать в жестком режиме, не исчерпав своей конструктивной податливости-на 40-50%.

2. Экспериментально доказана возможность обжатия крепи окружающими породами за счет их взрывного разрыхления при проходке и повышения устойчивости крепи к воздействию взрывной волны.

3. Установлена эмпирическая зависимость -потери площади поперечного сечения б свету поддерживаемой выработки от величины коэффициента разрыхления пород при взрывной забутовке закрепного пространства б период проходки выработки.

4. При взрывной забутовке закрепного пространства установлена эмпирическая зависимость удельного расхода взрывчатых веществ от предела прочности пород на растяжение.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов к рекомендаций работы обеспечивается: анализом опыта поддержания горных выработок, представительный, объемом шахтных инструментальны наблюдений, корректностью постановки шахтных и лабораторных экспериментов, использованием методов математической статистики при обработке результатов экспериментов и установлении эмпирических зависимостей, удовлетворительной еходимостью экспериментальных и расчетных /рассогласование ± 15%/. положительными результатами промышленной проверки разработанных способов и экономической эффективностью их внедрения.

Научное значение работы заключается в более полном раскрытии особенностей роботы системы крепь-окрулЗлЗише породы прк неплотном контакте и несоответствии направления преобладающих смешении пород податливости крепи, установлении возможности обжатия крепи окружающими породами за счет их взрывного разрыхления при проходке и повышения устойчивости крепи к воздействию взрывной волны, исследовании взрывной забутовки закрепного пространства и установлении ее параметров.

Практическое значение работы состоит в следующем:

- обоснована целесообразность применения взрывных работ для локальной разгрузки вмещающих пород и улучшения условии работы податливом крепи при проходке полевой выработки;

- разработаны способы сохранения устойчивости выработок на основе лекальной разгрузки взрывом /новизна подтверждается о авторскими свидетельствами и 2 положительными-решениями/;

- проведена промышленная проверка способов, определены меры безопасности при их выполнении и область рационального применения .

Реализация выводов и рекомендаций работы. Способ взрывной забутовки закрепного пространства внедрен при проведении обходной выработки с кол ис твсльнего двора гор.оВО м шахты "Нсводрудес-лзя" п северного квершлага пл?.73С м шахты им.д. Мельникова ПО "лдсичанскуголь". Экономически« эффект от-исключения ремонта выработок составил 14534 руб. /1889 г./ я 1;»4и40 крб. /1991 г./.

Способ поддержания горных выработок с использованием взры-зораспорных анкеров внедрен в обходной хвершгаге окшоствольшго двора гор.840 м ¡пахты "Новодружеская". Экономический эффект от исключения ремонта составил 13986 руб. /1958 г./.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на заседании секпки угольной промышленности Научно-технического совета Госгортехнадзора УССР по рассмотрению вопроса "О мерах по предупреждению аварий и производственного травматизма при прохождении подготовительных выработок на угольных шахтах" /Донецк, 1988 г./, Всесоюзном научно-техническом совещании "Пути улучшения состояния горных выработок" /Донецк. 1989 г./, Республиканской конференции молодых ученых "Проблемы совершенствования безопасности работ на угольных шахтах" /Донецк, 1991 г./, на заседаниях научно-технического

совета ПО "Лисичанскуголь" /Лисичанск, 1930 и 1992 г.г./, 1-й каучко-практической конференции выпускников горного факультета "ДонГТУ и совершенствование добычи угля в Донбассе" /Донецк, 1995 г./, на расширенном заседании кафедры горной геомеханики ДонГТУ /Донецк, 1997 г./.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 8 статей, 3 авторских свитедельства и 2 положительных решения ка изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка, 10 таблиц, библиографию из 104 наименований, 9 приложений на 36 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследователи выделяют следующие основные причины потери устойчивости горных выработок: несоответствие параметров применяемых крепей и способов охраны горка-геологическим и техническим условиям поддержания; отсутствие плотного контакта крепи с породным массивом после ее возведения, а также последующее нарушение восстановившегося равновесного состояния.

Для оценки состояния горных выработок и влияния горно-геологических и технических факторов ка устойчивость системы крепь-массив проводилось обследование выработок шахт Лисичанского и Донецко-Мзкеевского районов Донбасса, где объемы ремонтов и затраты ка поддержание превышают среднеотраслевые.

При обследовании поддерживаемых и сооружаемых полевых выработок - уклонов, кЕершлагов, штреков, ветвей околоствольных дворов - установлено, что наибольшее влияние на устойчивость системы окружающие породы имеют следующие факторы;

- наличие зазоров и пустот между породным контуром и постоянной крепью /после ее возведения/ со средней величиной более 0,2 м /отмеченов 45% выработок, пройденных под углом и вкрест простиранию; в 34% Еыработок, пройденных в направлении, близком к простиранию/;

- несовпадение направления податливости крепи с преобладающими смещениями пород, более, чем на 10-15°/соответственно 12 и

- технология и параметры проходческих работ /комбайновое проведение обеспечивает лучшее оконтуривание и меньшую нзрушек-ность вмещающих пород, однако в слабометаморфизованных породах при буровзрывном способе проходки смещения породных обнажении начинаются nosse и носят менее интенсивный характер; важное значение для условий работы рам имеет амплитуда неровностей контура независимо от способа проходки/.

Добиться сохранения устойчивости системы крепь-окружающие породы и выработки на период ее эксплуатации можно за счет совершенствования технологии проведения и крепления, конструкций крепей, а также применения способов охраны. По каждому из зтих направлений имеются фундаментальные и прикладные разработки ведущих организаций в Украине: ДонУГИ, ИГТМ HAH Украины, УкрНИМИ, УкрНИШМШС, ДонГТУ, ДГМИ, ДонГАСА, ДГГА- и за ее пределами: ВНИ-ИГД им. A.A.Скочинского, МГУ, СПбГУ, ИУ СО РАН и других. Анализ выполненных работ и практического применения их результатов показывает, что одним из наиболее перспективных путей решения проблемы сохранения устойчивости горных-выработок является совершенствование локальной разгрузки вмещающих пород с учетом особенностей их совместного деформирования с податливой крепью.

В зтой связи сформулированы цель работы, ее идея и поставлены задачи исследовании:

- изучить особенности депонирования прикоктурного массива и податливой крепи при их неплотном контакте после проведения выработки, несоответствии направления податливости крепи преобладающим смещениям пород и воздействии взрывных работ;

-оценить влияние локальной разгрузки взрывом вмещающих пород при проходке на устойчивость выработки,определить оптимальные параметры локальных мероприятий;

- разработать способы сохранения устойчивости горных выработок:

- провести опытно-промышленную проверку и внедрение способов.

Деформирование приконтурного массива и крепи при неплотном контакте изучалось на замерных станциях контурных и глубинных реперов, оборудованных в выработках шахт "Черноморца", "Новодружеская", "Привольнянская" ПО "Лисичзкскуголь", км.А.Е.Еатова, "Чаикино-Глубокая" ПО "шакеевуголь" и им.М.Я.Калинина ПО "Донец-

куголъ". Установлено, что смещения элементов крепи начинаются через 30-80 суток после начала смещении пород кровли и 10-25 суток после начала сближения породных стенок. За период до вступления крепи б работу реализуется £8-54% смещении породного контура, происходящих до их стабилизации или производства ремонта, а наибольшему расслоению и разрыхлению подвергается приконтурный слой мощностью 1,5-2,5 м, коэффициент разрыхления 1,08-1,17. В дальнейшем опережающие по интенсивности смещения пород и крепи происходят поочередно, деформации распространяются на более удаленные от выработки участки (до 1,5-2,0 пролетов), слои пород уплотняются и расширяются. Конечные смещения элементов крепи составляют 50-80% конечных смещений породного контура. Характерные графики в обходном квершлаге гор.590 м шахты "Черноморка" приведены на рис.1,а.

Влияние направления преобладающих смещений на устойчивость выработки и крепи изучалось на замерных станциях контурных реперов и с помощью радиоволкоБого зонда УКТП б выработках шахт им. Д.Ф.Мельникова, "Новодружеская" и им.Г.Г.Капустина ПО "Лисичанс-куголь". Установлено, что преобладающие смещения происходят примерно по нормали к напластованию даже при отсутствии ярко выраженной слоистости массива. Они превышают конвергенцию в вертикальном направлении на 30-45%, а конвергенцию боков - в 1,5-3,5 раза. Этому способствует более интенсивное и длительное развитие зоны неупругих деформаций по нормали к напластованию (рис.1,6). Нагрузки на арку формируются неравномерно. Со стороны падения пород замок блокируется практически сразу после вступления крепи в работу, а со стороны восстания податливость частично реализуется лишь до момента потери соосности, верхняка и ножки, после чего развальцовывается срез ножки, верхняк прогибается, часто происходит разрыв хомутов. В результате рама переходит в жесткий режим работы в период интенсивных смещений, не исчерпав конструктивной податливости даже на 40-50%. В то же время арочная податливая крепь рекомендуется к применению при угле падения пород до 30°. Можно утверждать, что для крепи допустимы смещения большие, чем зафиксированные при потере устойчивости, ко происходящие в направлении, близком к вертикали.

Влияние взрывных работ в проходческом забое на деформационное состояние приконтурного массива и устойчивость постоянной

О 30 60 30 IZÓ 15а 130 210 &JÜ '270 t,cm

I-породы кровли; 2-верхняк; 3-породные стенки; 4-ножки

а

%еит.

м/с w

1-конвергенция кровли-почвы по нормали к напластованию; ¿-то яе, по вертикали; 3-конвергендия породных стенок; 4-глубина зоны разрушения по нормали к напластованию; э-то же, по восстанию пород

б

6

б> щ

1.В 3.Í

6.1 8.1 В

9.6

11.2 п-в т

а) смещении породного нонтура и элементов крепи; б)конвергенции пород и глубины зоны разрушения; в) изменения предела прочности на одноосное растяжение и скорости продольной волны

Рисунок I - Графики по результатам шахтных инструментальных наблюдений

крепи исследовалось при проведении полевого штрека на шахте "Привольнянскан". Замерами по контурным реперам установлено, что зона существенного влияния взрывных работ на смещения составляет 15-16 м. Значит, при глубине ззходки 1,6 и, породы у контура до 10 раз подвергаются воздействию сейсмических волн. Известно, что механическое действие взрыва проявляется-не только в дроблении пород ближней зоны, ко и в развитии ышронарушений на удаленных расстояниях от заряда, где при прохождении ударных волн массив переходит в состояние предразрушения. Керновые пробы пород отбирались последовательно в каждой заходке, а затем одновременно в тех же местах после окончания замеров по реперам. Измерялась скорость продольной волны в образцах для оценки степени разупрочнения и нарушенности пород. Затем определялся предел прочности на одноосное растяжение. Отмечено снижение прочности прикон-турных пород на растяжение на 30-40% и увеличение их наруиенкос-ти на 25-35Х (рис.1,в), что можно считать одной из причин развития зоны нарушенных пород значительных размеров. Пустоты за крепью приводят к тому, что арки, затяжки и межрамные стяжки воспринимают воздушную волну и удары разлетающихся кусков породы, не шея плотного контакта с массивом, и деформируются до вступления в работу на расстоянии до 20 метров от забоя.

Для создания благоприятных условий работы крепи и разгрузки породного контура от повышенных напряжений предложены взрывная забутовка закрепного пространства и управление преобладающими смещениями созданием асимметричной зоны нарушенных пород.

Проверка эффективности зтих локальных мероприятии была проведена на моделях из эквивалентных материалов. Разрыхление при-коктурного массива позволило снизить амплитуду неровностей контура и уменьшить смещения породных обнажений, кроме почвы. Создание зоны нарушенных пород на удалении от контура в направлении, симметричном нормали к напластованию относительно вертикальной оси выработки, привело к тому, что преобладающие смещения происходили в направлении, близком к вертикали.

Степень разгрузки и свойства разрыхленных пород, включая несущую способность, характеризуются коэффициентом разрыхления. При взрывной забутовке закрепного пространства глубина разрыхляемой зоны К/, величина зазора между крепью и массивом , радиус внешнего контура крепи Г, радиус зоны разрыхленшЦ связаны с коэф-

фициентом разрыхления 1Ср следующими зависимостями: для криволинейного обнажения Я* _ р-2.

КР= к* -(г*+ ;

Я = Г Ч- ^ + Ъ, ;

для плоского обнажения

к"

Кр -

<и (21

(31

Ъ,

Оптимальный с точки зрения устойчивости выработки коэффициент разрыхления при взрывной забутовке закрепного пространства определялся в ходе шахтного эксперимента в полевом штреке шахты км.Д.Ф.Мельникова. Исходя из опыта применения локальной разгрузки и результатов инструментальных-наблюдений^изменялся в предела;-! 1,08-1,24 и фиксировался на пяти уровнях. -Для оценки состояния выработки использовалась величина относительной потери сечения в свету (¿6) при-поддержании. По результатам эксперимента получена эмпирическая зависимость (рис.2,а):

д5 = 24,46-4гЖр -Мв,30-к£.

Оптимальный коэффициент разрыхления находится в пределах 1,14-1,18. После уплотнения разрыхленной породы в результате смещении массива конечный коэффициент разрыхления составляет, по данным эксперимента, 1,05-1,09.

Визуальными наблюдениями на экспериментальном участке установлено, что при завышенном коэффициенте разрыхления (1,24) отмечается растрескивание затяжки, а при оптимальном (1,16) ее нарушение не происходит.

По данным опытных взрываний в четырех выработках определен удельный расход взрывчатого вещества с учетом особенностей взрывания зарядов рыхления в приконтурном массиве: наличия двух свободных поверхностей и содействия разрыхлению гравитационных сил. Установлено, что основным фактором, оказывающим влияние на разрыхление пород в этих условиях, является предел прочности на одноосное растяжение . Получена эмпирическая зависимость /рис.2,б/:

(51

Оу = 0,185 + 0,044- Ор.

0.5-ОА аз 0.1

О 1.0 2М и М 5.о 6.0 го д.о бр,МПа

б '

а) коэффициента разрыхления пород в закрепном пространстве;

б) ■ удельного расхода ВВ

Рисунок 2 - Определение параметров буровзрывных работ при взрывной забутовке закрепного* пространства

Определен порядок взрывания, обеспечивающий подпор кровле выработки от разрыхленной породы и форму работы взрыва - рыхление с сохранением геологической структуры массива. Шпуры взрываются попарно снизу вверх, в один прием со шпурами в забое, но в первых сериях замедления.

Статическая нагрузка на крепь от разрыхленной породы определена по зависимостям для жестко-пластических моделей с учетом известного размера зоны разрыхления и величины коэффициента разрыхления :

для криволинейного обнажения

для плоского обнажения

где $ - объемный вес пород кровли, МН/мз; ^ - высота выработки в проходке, м; 3 - площадь сечения выработки в проходке, м2; р -угол внутреннего трения пород кровли, град; ]§ = "{-ЛвУГ"

При взрывной забутовке воздействие разрыхляемой породы на элементы крепи носит динамический характер, поэтому с учетом величины зазора между крепью и массивом и протяженности участка отсутствия контакта определен коэффициент динамичности:

1Ш '

и, - 1 , 1)

где Е-1 - изгибная жесткость профиля, м4; А. - коэффициент условий закрепления; Ь - протяженность участка отсутствия контакта, м; -6Кр - шаг крепи, м; б - линейная ллотность профиля, кг/м.

Для управления преобладающими смещениями зону разрыхленных пород необходимо создавать асимметричной формы.

Могут применяться также взрывораспорные трубчатые анкеры. Часть заряда БЗ, расположенного б анкере, расходуется на закрепление анкера в шпуре и создание на удалении от контура зоны пониженных напряжений, а другая часть - на заполнение эакрепного пространства арок разрыхленной породой. Анкеры могут устанавливаться по всему периметру арочного сечения, либо только в нал-

равнении преобладающих смещений.

При сложных условиях поддержания в разрыхленные породы может нагнетаться скрепляющий раствор с -оставлением демпферного слоя мелкоззорванных пород в зоне расположения зарядов ВВ.

Зона нарушенных пород может быть создана на удалении от контура взрыванием камуфлетных зарядов для регулирования направления преобладающих смешений или снижения уровня напряжений во вмещающем выработку массиве за счет локальной разгрузки.

На основе проведенных исследований разработаны новые способы сохранения устойчивости выработок, использующие принцип локальной разгрузки. На способы получено 3 авторских свидетельства и 2 положительных решения на изобретения. Разработаны и согласованы с отделом взрывных работ и взрывчатых материалов МакНИИ меры безопасности при выполнении способов.

На основе исследовании, экспериментов и опыта применения локальной разгрузки определена область рационального использования предложенных способов:

Расположение и тип — полевке подготавливающие и

выработок подготовительные

Вмещающие породы - не опасные по внезапным

выбросам, прочностью на одноосное сжатие до 80 МПа, класс нарушенности 1, 2, 3 по СНИП-94-80

Группа забоев по режимам - 1, 2

ведения взрывных работ в них

Категория шахты по газу •- Любая

Угол падения пород - до 35е

Угол наклона выработки при проведении по восстанию - до 18°

по падению - до 10°

Способ проведения выработок - буровзрывной

Крепь выработок - металлическая податливая

Опытно-промышленная проверка способа взрывной забутовки проводилась в обходной выработке околоствольного двора гор.680 м шахты "Новодружеская". Обеспечено заполнение закрепного пространства разрыхленной породой с расчетными параметрами, а на участке, где выработка проводилась в направлении, близком к простиранию, за счет асимметрии зоны разрыхленных пород преобладающее смещения происходили по вертикали, конструктивная податливость крепи была реализована ( рис. 3 ). Была снижена интенсивность вредного воздействия взрывных работ в забое на породы за пределами зоны разрыхления вследствие экранирования взрывных волн и их поглощения разрыхленными породами. Деформации крепи как пространственной системы в призабойной зоне не наблюдались. Уменьшились смещения за счет быстрого ввода крепи в работу.

Внедрение способа в условиях двух шахт - "Новодружеской" и км. Д.Ф.Мельникова / северный квершлаг пл.^-^гор. 730 м / позволило получить экономический эффект от исключения ремонта выработок на экспериментальных участках.

Способ поддержания с использованием взрызорэспорных анкеров внедрен при- проведении обходного квершлага гор. 840 м шахты "Новодружеская". Устанавливалось три анкера в сечении в направлении преобладающих смещений. Зто позволило добиться более равномерного распределения смещений по контуру, благоприятных условий работы крепи и исключить ремонт выработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи, заключающейся в установлении особенностей взаимодействия системы крепь-окружающие породы при неплотном контакте и зависимостей взрывной забутовки закрепного пространства в период проходки полевых горных выработок для обеспечения их устойчивости при эксплуатации .

а) технологическая схема; 6)асимметрия зоны разрыхленных пород для управления преобладающими смещениями

Рисунок 3 - Способ крепления горных выработок со взрывной забутовкой закрепного пространства

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем :

1. При неплотном контакте породного массива с податливой крепью выработки после ее возведения особенности совместного деформирования заключаются в первоначально опережающих по времени /30-60 суток в кровле и 10-25 в боках/ и интенсивности смеще-ях породных обнажений по отношению к элементам крепи, затем в их чередующемся опережении, реализации до вступления крепи в работу 28-54 % конечных смещений пород с образованием развивающейся зоны неупругих деформаций, неконтролируемый рост которой приводит в дальнейшем к потере устойчивости выработки.

2. Несовпадение преобладающих смещений породного контура , наблюдающихся обычно по нормали к напластованию и превышающих вертикальную конвергенцию на 30-45 %, и податливости крепи более, чем на 10-15° приводит к формированию сосредоточенных косонаправ-ленных нагрузок и заклиниванию узлов податливости, рамы переходят в жесткий режим работы, не исчерпав конструктивной податливости на 40-50 %. В период интенсивных смещений это приводит к потере устойчивости выработки. Такие деформации характерны для выработок, пройденных по простиранию или близко к этому направлению.

3. Многократное /7-10 раз/ воздействие взрывных работ в проходческом забое на приконтурный массив приводит к снижению прочности пород на растяжение на 30-40 % и увеличению нарушенности

на 25-35 %, что является одной из причин развития зоны неупругих деформаций и интенсивных смещений пород при эксплуатации выработки. Рамы, затяжки и межрамные стяжки деформируются взрывной волной на расстоянии до 20 м от забоя ввиду отсутствия контакта с окружающими породами.

4. Взрывная забутовка закрепного пространства в период проходки обеспечивает создание плотного контакта крепи с окружающими породам и снижение интенсивности воздействия взрывных работ в проходческом забое на приконтурный массив и крепь за счет обжатия рам до взрывания в забое и поглощения взрнвннх волн в зоне нарушенных пород. Создание зоны нарушенных пород асимметричной формы, при необходимости ее механическое или инъекционное упрочнение позволяет управлять распределением смещений по контуру выработки для реализации конструктивной податливости крепи и сохранения устойчивости выработки.

5о Установлена эмпирическая зависимость потери площади поперечного сечения в свету поддерживаемой выработки от величины

коэффициента разрыхления пород при взрывной забутовке закрепного пространства в период проходки. Оптимальные для обеспечения устойчивости выработок значения коэффициента разрыхления составляют 1,14-1,18,

6. Установлена эмпирическая зависимость удельного расхода взрывчатых веществ при взрывной забутовке от предела прочности пород на растяжение при наличии двух открытых поверхностей и содействии разрыхлении сил гравитации.' Определены порядок взрывания, обеспечивающий подпор массиву,.и нагрузка на крепь от разрыхленных взрывом пород с учетом их динамического воздействия и величины зазора между крепью и массивом.

7. Разработаны способы сохранения устойчивости полевых горных выработок, основанные на принципе локальной разгрузки, для различных условий поддержания и особенностей деформирования при-контурного массива. Новизна способов подтверждена 5 авторскими свидетельствами на изобретения. Определена область рационального применения способов, разработаны и согласованы с МакНИИ меры безопасности при их выполнении.

8. Промышленная проверка способа взрывной забутовки в условиях шахты "Новодружеская" показала его технологичность и эгбфек-тивность. Экспериментально установлено снижение смещений породного контура и равномерное нагруаение достоянной крепи. Внедрение способов сохранения устойчивости на шахтах "Новодружеская" и им. Д.Ф.Мельникова ПО "Лисичанскуголь"позволило получить за счет исключения ремонта выработок реальный экономический эффект в размере 13 386 руб./1988 г./,14 534 руб./1989 г./,194 040 крб./1992 г.,

Основные научные положения и прикладные результаты исследований опубликованы в следующих работах соискателя :

1. Промышленная проверка способа взрывной забутовки закрепного пространства/К.В.Кошелев, Н.В.Игнатович, В.И.Каменец и др.// Подземное и шахтное строительство. - 1991. - № I. - С.17-19.

2. Каменец В.И.,Кошелев О.К. Шахтные исследования взаимодействия крепи с вмещающим массивом/Донецк.политехи.ин-т. - Донецк, 1991. - 10 с. - Деп. в ЦНИЭИугояь 15.05.91. - » 5288.

3. Кошелев К.В..Игнатович Н,В.,Каменец В.И. Повышение устойчивости выработок путем активного воздействия на вмещающий массив //Разраб.месторождений полезн.ископаемых : Респ.межвед.научн.-тех: сб. - К.:Тдхника, 1991. - Вып.90. - С.60-63.

4. Укрепление породного массива/К.В.Кошелев.Н.В.Игнатович, В.И.Полтавец, В.И.Каменец и др.//Поддержание сопряжений горных выработок. - К.:Тэхника, 1991. - С.148-158.

5. Каменец В.И.Датаринцев В.В.,Зинченко С.А. Характер взаимодействия податливой крепи с породным массивом // Известия Донецкого горного института. - 1996. - № 2. - С.79-80.

6. Каменец В.И. Влияние взрывных работ в проходческом забое на деформационное состояние приконтурного массива // Уголь Украины - в печати.

7. А.с.1642020 СССР, МКИ Е 21 Д 11/00. Способ крепления горных внработок/К.В.Кошелев, Н.В.Игнатович, В.И.Каменец. -

В 4653443/03; Заявлено 21.02.89; Опубл. 15.04.91, Бюл. & 14.-3 с.

8. А.с.1714142 СССР, ЖИ Е 21 Д 11/00. Способ крепления горных внработок/К.В.Кошелев, Н.В.Игнатович, В.И.Каменец, Д.П.Дех-мистер. - № 4794062/03; Заявлено 19.02.90; Опубл. 23.02.92,

Бюл. № 7. - 4 с.

9. А.с.1752968 СССР, ЖИ Е 21 Д 11/00. Способ разгрузки горной выработки от напряжений/К.В.Кошелев, Н.В.Игнатович, В.И.Каменец, Д.П.Цехмистер, А.Е.Кирьяков. - 4827151/03; Заявлено 21.05.90; Опубл. 07.08.92; Бюл. И 29. - 6 с.

10. Способ поддержания горных выработок/Н.В.Игнатович, В.И.Каменец. - Положительное решение по заявке № 4909824/03 ЖИ Е 21 Д 20/00 от 03.01.92; Заявлено 12.02.91.

11. Способ крепления горных внработок/К.В.Кошелев, Н.В.Игнатович, В.И.Каменец, Л. Ю. Луговой. - Положительное решение по заявке № 4820867/03 ЖИ Е 21 Д 11/00 от 27.02.92; Заявлено 03.05.90.

АНОТАЦ1Я

Каменсць Вячеслав Игоревич. Розробка cnoco6iB збереження стшкосп польових виробок локальним розвантаженням вмвдуючих порщ.

Дисертадк у фopмi рукопису на здобуття вченого ступеня кандидата техтчних наук за фахом 05.15.02 - "Подземка розробка родовищ корисних коиалин". Донецький державний техшчнийи ушвсрситет: Донецьк. - 1997.

В дисертащйшй робоп дано нове решения актуально! науково! задачу яка полягас у розкритп особливостей епшьного деформувания приконтурного масиву i кршлепия при BiacyTHocri щшьного контакту, незб1жност1 переважних змнцень nopifl з напрямком пщдатливосп кршлепия; встановлет можливоеп обтисиення кршлення вмпцуючими породами за рахупок l'x вибухового розпушення при проходжент та шдвшцення стшкостг кр1плення до впливу вибухово! хвши; встановлент параметр1в вибухово'1 забупвки закршлепного простору.

Розроблено noBi способи збереження стшкосп польових виробок. Здшснсио дослвдно-промислову перев1рку i впровадження cnocoGiB з еконоьнчним ефектом на шахтах ВО "Лисичанськвуплля".

ABSTRACT

Vyacheslav I.Kamenets. Development of the rock drifts stability preservation methods by local destressing of the enclosing rocks.

Dissertation is in order to search the Candidate of Science in technology degree on speciality 05.15.02 - "The underground development of deposits of useful mineral". The Donetsk State Technical University: Donetsk. - 1997.

The thesis includes the new actual scientific problem solution for disclosing of rock mass and support joint deformation peculiarities with overbreakage and misalignment between prevailing rock shift and yielding of the support; for determine of the support height reduction by blast ripped enclosing rocks possibility during drivage and rising of blast wave support protection; for determine of the blasting backfilling parameters.

New rock drifts stability preservation methods were practically tested and adopted with economic effect in the coal mines of "Lysitchanskugol".

KniOHOBi слова:

IlOJIbOBA ВИРОБКА,СТ1ЙК1СТЬ, ЗМ1ЩЕННЯ ПОРЩ, ПЩЦАТЛИВЕ КРШЛЕННЯ, ВИБУХОВА ЗАБУТ1ВКА, КОНФЩЮТГ РОЗПУШЕННЯ, ЗАКРЕПЛЕНИЙ ПРОСТО, ЛОКАЛЬНЕ РОЗВАНТАЖЕННЯ.