автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой подготовке и обработке пологих пластов

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Санкт-Петербургский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Государственный горный институт имени Г.В.Пяеханова

(технический университет^ р— -

На правах рукописи

1 MAR 1993

Виктор Васильевич СОБОЛЕВ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛДЕРЖАНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПРЛ БЕСЦЕЛИКО-ВОЙ ПОДГОТОВКЕ И ОТРАБОТКЕ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ (в условиях Печорского угольного бассейна1

Специальность: 05.15.02 "Подземная разработка место-ролздений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена в производственном объединении •"Воркутауголь"

Научный руководитель -

проф..докт.техн.наук1С.Н.Комиссаров! Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зубов Владимир Павлович кандидат технических наук Громов Юрий Викторович Ведущее предприятие - институт "Гипрошахт"

Защита диссертации состоится " " О Э_ 1993г.

в ЧЬ час. ( Ъ мин. на заседании специализированного Совета Д.063.15.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова по адресу: 199026, г.Санкт-Петербург, 21 линия, д.2, ауд. 41

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского горного института им. Г.В.Плеханова.

V

Автореферат разослан " " _ 1993г.

Ученый секретарь специализированного Совета Д.063.15.01

д.т.н., проф. ТЙ.Богуславский

ОБЩАЯ.МРАШМЯШ РАБОТЫ

Атадигсстт? раЮТ

Печорский угольный бассейн по уровню добычи угля из очистных забоев, подготавливаемых по столбовой системе разработки, ■з том числе добыче угля из лав, отрабатывающих пласты по падению, повторному использованию выработок при одинарной подготовке" выемочных столбов и бесцеликовой технологии отработки пологих угольных пластов, прямоточным'схемам проветривания с подсвеже-нием исходящих струй очистных забоев, эффективности дегазации занимает ведущее место в угольной отрасли. .

В настоящее время при достигнутом уровне комплексной, механизации очистных работ не. шахтах Печорского бассейна (99,6$) повышение эффективности использования механизированных комплексов одерживается: .недостаточным учетом особенностей взаимосвязи меаду изменением техники (производительность машин), недостаточной технологической и конструктивной увязкой забойного и штрекового оборудования, отсутствием надежных'-и нетрудоемких -способов и средств-управления состоянием массива горных пород вокруг подготовительных выработок в зонах повышенного горного давления и ка сопряжениях с ними- очистных забоев, следствием : чего является' наличие в отпх местах больших объемов трудоемких ручных работ по возведению дополнительных средств крепления, поддирки почвы, перекрепленкя. выработок, и >'.д..

Одно]! из негатиьгШх особенностей поддержания подготовитель-, ных выработок длл повторного использования при охране их без целиков зо многих усясяяях пахт ПО "Воркутауголь" и "Интауголь" является потеря поперечной устойчивости арочной крепи и "укладывание" ран арочнсй'крепя в сторону угля под действием

горного давления со стороны обрушенных пород в выработанном пространстве.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности решаемой в диссертации научной задачи совершенствования технологии поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой подготовке и отработке пологих пластов на базе обоснования новых аффективных способов и средств их поддержания, обеспечивающих безремонтное сохранение сечения выработки в рабочем состоянии и безопасные условия труда.

Цель работы. Разработка и внедрение прогрессивных технических решений по совершенствованию технологии поддержания подготовительных выработок и определение параметров секционной гидрофицированной крепи усиления нового типа и нагнетания аэрозоля связушего материала в обрушенные породы, обеспечивавших повышение эффективности поддержания повторно используемых выработок и улучшение в них безопасных условий труда.

Основная идея работы заключается в использовании закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния породных массивов вокруг подготовительных выработок для обоснования выбора основных параметров технологии их поддержания и разработки эффективных способов управления механическим состоянием вмещающих пород с применением гидрофицированной секционной крепи усиления нового типа и нагнетания аэрозоля связупаего материала в обрушенные породы.

Методы исследования. В работе применен комплекс методов исследования, вклвчаший шахтные инструментальные измерения,

лабораторные эксперименты с применением моделирования, стендовые и шахтные испытания опытных секции гидрофицированной крепи, аналитические исследования с использованием теории тонких плит,.

■ I

а также методов вероятностно-статистического и инженерного анализа.

Основные научные положения, затшаеше в таботе

Для аналитического исследования и оценки распределения . опорных реакций вдоль поддерживаемой выработки от кровель, , тлеющих мощные слои прочных пород с меняющимися граничными условиями по мере подвигания очистного забоя возможно применение теории тонких плит.

Управление механическим состоянием вмещающих пород поддерживаемой выработки является наиболее элективным в зонах активных смещений пород за первой лавой и в зоне опорного давления второй лаш секциями гидрофицированной крепи усиления с двумя поддерживающими элементами, один из которых через механизм продольной устойчивости секции обеспечивает поперечную устойчивость рам основной арочной крепи.

Для предотвращения активизации смещений боковых пород в зоне их стабилизации после снятая секций гидрамщираванной крепи це- .-. десообразно сТюрмв; эвать охранную полосу из обработанных аэрозолем связующих материалов обрушенных пород по разработанной рецептуре и технологии.

Научная новизна -работа <*

Для кровель, илеющих мощные слои прочных пород установление, зависимости распределенгя опорного давления вдоль поддерживаемой ■ выработан от отношения расстояния очистного забоя до монтажной

л.

камеры в период проявления первых осадок кровель к длине лавы и отношения длины зависающей консоли крови: к длине лавы в установившемся движении очистного забоя с учетом изменяющихся .по мере подвигания лавы условий закрепления краев кровли.

В соответствии с особенностями нагрукения основной крепи 4 арочной формы из спецпрофиля СБП в условиях Печорского бассейна разработан принцип работы и в соавторстве' конструктивная 'схема секции гидрофицироваиной крепи, обеспечивающая лодцеряи-. вание повторно используемой выработки, поперечную устойчивость арочной крепи и уменьшение до минимума или исключение процесса поддирки лочвы, что повышает безопасность условий труда.

Разработан способ охраны подготовительной выработки, отливающийся тем, что в одну из перфорированных труб нагнетают связующий матерная в виде аэрозоля твердых частиц, а в другун добавки в виде аэрозоля года с замедлителем■охватываиия связующего материала. \

■■'.■■■■' Достоверность научных положений. выводов и рекомендаций основана на удовлетворительной сходимости результатов расчетов . распределения опорных реакций с результатами имеющихся инстру-ментальныхзамеров проявления горного давления в подцерхивае-.•шх/подготовительных выработках; созданием опытной партии в 50 секций штрековой крепи Ш, а■ таке ■■применением на шахте "."■' "Воркутинекая" ПО "Воркутауголь" технологии поддерживания вира . ботки с охранной полосой из обработанных вяжущими материалами обрушенных пород,, при разработке которых использованы результг ть исследований.

Птаутическая ценность таботя. Разработанная:технология поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой подго-

товке и отработке пологих пластов с применением секций гидро-фицированной крепи типа Ш и формированием охранной полосы из обработанных вяжущими материалами обрушенных пород обеспечивают безорганное поддержание повторно используемых выработок, сохранение поперечной устойчивости рам, уменьшение пучения почвы до величин, позволяющих исключить поддирку почвы, значительное уменьшение конвергенщги боковых пород, сохранение сечения выработки в рабочем состоянии и улучшение безопасных условий труда. ■

реализация результатов -работы. Результаты аналитических исследований распределения опорных реакций вдоль поддерживаемой выработки от кровель, имеющих мощные слои прочных пород', использованы шахтой "Южная" ПО "Воркутауголь" при разработке паспорта крепления сопряжения шработки с лавой при отработке пласта ЗУ. Принцип работы и компановочная схема секции гидро-фицироваиной штрековой крели использованы в технических требованиях на создание штрековой крепи КШ. Технология, формирования охранной полосы лз обработанных вянущими материалами обрутен:т*х пород с установленными параметрами внедрена на шахте "Воркутин-ская" ПО "Воркутауголь".

Дрр^бдд^и тбот. Результаты диссертационной работы док- . задавались и обсугшались на техническом сг~юте гроизводствен-ного объединения "Ии^дуголь" яа ученом совете Лечорниипроект и получили помжптиуя сценку.

Дубяоташга, По $сзуллтатж шлсл/гаотшх исследований опубликованы пять пвчатих рабе?, в том чггсле одт брокера я три

<

авторских свидетельства на изобретение. '

Работа выполнена как самостоятельно, так и с использованием материалов, полученных при выполнении научных тем: "Разработать и внедрить гцдрофицированную крепь усиления типа Ш для поодерживаешх выработок", 1988 г., Печорниипроект, шифр.2192002000, "Разработка и испытание технологии поддержания выемочной выработки с применением охранной полосы из обработанных вяжущими материалами обрушенных пород, обеспечивающую в ней безопасные условия труда", 1991 г., Печорниипроект шифр 2193ШООО,

Воркута, 1992 г., малое предприятие "Субеги", договор & 3323 научное руководство которыми осуществлял автор. -. ;'■"

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключении, изложенных на 206 страницах каш-нодисного текста, содержат 32 рисунка, 17 таблиц, список литературы из 214 наименований.

Основное сояетаание работы

. Бесцелижовая технология по схема с поддергавием выработга для повторного использования как правило в Печорском бассейне осуществляется путей оконтуриЕанил выемочного столба одпнарнн! выработваш. Ери этой схема по мере отработки выемочного сто вентиляционная выработка погашается, а конвейерная - поддержи вается за очкствнн забоем в условиях "массив - выработанное пространство" с целы> повторного использования при отработке второй смежной лавы. •

Выемочные выработки, повторно используемые при отработке

смежной лавы, характеризуются сложными геомеханическими уоло-

I

виями поддержания и от проведения до погашения последовательно находятся в пяти принципиально отличающихся друг ог друга периодах (зонах):

-I период - вне влияния очистного забоя ( в массиве);

П период - в зоне влияния временного опорного давления впереди очистного забоя первой лавы;

Ш период - в зоне влияния временного опорного давления позади очистного забоя первой лавы;

17 период - в зоне установившегося опорного давления позади очистного забоя;

У период - взонёвременного опорного давления очистного ... забой второй лавы. ;

Изложенные представления о геомеханических условиях поддержания повторно используемых выработок в течение всей продолжительности их эксплуатации показывают принципиальное отличие различных периодов поддержаяия друг от друга, чго требует в свою очередь различного подхода к средствам и споообам поддержания выработки в кавдом периоде. Наиболее тяжелыми являются условия третьего периода поддержания выработки.которые обуславливают дальнейшее эксплуатационное состояние выработки.

В диссертации приведена классификация способов и средств поддержания и охраны выемочных выработок для повторного использования, в основу которой положены классификации/ приведенные в литературе. Предложенная классификация ог прототипов отличается более широким охватом способов и средств поддержания и охрану:

разделением их на активные и лаооивные, разделение активных споообов и оредств на группы по меоту применения ( плаог,кровля, и почва пласта). . -

Раннее в отрасли уже были разработаны различные типы ^крепи усиления: КШ-У ( Щ им.А.А.Скочинокого), КУ и КП (Печорский проект) , КВ (КНИУИ), КП и КПВ,КМУ (ПШУИ) перенооная органная крепь КПО ШзНИИ), литые полосы из бысгротвврдавдих материалов и искусственные сооружения из железобетонных блоков.

Анализ и оценка применяемых на шахтах отрасли опоообов и средств поддержания и охраны повторно используемых при беоцели-ковой технологии выемочных выработок позволяют сделать следующие выводы.

Ни один из. применяемых способов и средств охраны и поддержания выемочных выработок, особенно в условиях большого горного давления, не обеопечивает сохранности первоначального сечения выработки.

Применяемые способы предотвращения пучения пород почвы выработки в редких случаях ( в основном, при малопучащих породах) удерживают пучение пород в технологических пределах, при которых не требуется подрывка.

• Способы охраны выработок с сооружением искусственных огравдениа за пределами выработки ( органные ряды, костры, бутовые полосы, полосы ьз железобетонных блоков, литые полосы, ^раковые стенки I. сочетания из них) исчерпали свои резервы для совершенствования и характеризуютоя большими материальными . а трудовыми затратами, в большинстве случаев сдергивают подви-шшс очесгншс забоев и не обеспечивают безопасности работ,так

как их возведение предусматривает пребывание рабочих за пределами постоянной крепи выработки в выработанном пространстве в зоне'обрушения пород за крепью очиотного забоя. .

Способы управления напряженно-деформационным состоянием массива ( разгрузка пород кровли и почвы пласта) менее трудоемки и материалоемки, безопасны, характеризуются достаточной эффективностью и в сочетании с другими способами и средствами могут применяться при поддержании выработок.

Перспективным направлением является разработка технологии поддержания повторно используемых выработок без сооружения охранных искусственных сооружений и переноса сопротивления горному давлению в пределы выработки.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

Анализ и обобщение по способам и средствам поддержания подготовительных выработок при бесцелик овой. подготовке и отработка пологих угольных лластов. ' ,

Аналитические исследования распределе;шя опорных реакции вдоль поддергаваомой выработки ог кровель; имеющих мощные слои прочных пород.

Разработка прогрвссившх технических ревшшй по совершен ствовшпю технологии поддиршшя подго ">вите ьннх выработок при скране ах ^с-з ц&Ш(оп.

Разработка усоЕерапистзоьшйГой гахнояогл; поддержания подготовительных м^-З&гьк с п&атщк&л гздро-

фяцированнол идет усяшш я ттетапт ыиуъ*' з да^шскние породи.

Исследованиям закономерностей проявлений горного давления вокруг выемочных выработок посвящены работы Ардашева К.А., . Белаенко Ф.А..Борисова A.A. .Боццаренно И.Н.,Бурчакова A.C. , Вайнберга Д.В.Галеркина Б.Г. .Кузнецова С.П. и других ученых, позволившие установить, что массив с.определенного момента мокно рассматривать как совокупность отдельных слоев (плит), которые образуют взаимодействующую систему подчиняющуюся законам работы плит. ..

Анализ горно-геологической характеристики Печорского бассейна показывает, что породы основной кровли разрабатываемых пластов на значительных площадях характеризуются как трудно-обрушаеыые мощностью от 9 до 38м с шагал первичного обрушения от 40 до 120м, периодического обрусения - ог 15 до 50м.

Основная кровля рассматривается как тонкая плита

под равномерно распределенной нагрузкой с кзиеняпдажся по мере подвигания очистного забоя гр^шчнши условиями.

Для назначения граничных условии рассмотрена дннашка изменения условий огшоанкя основной кровли (шшты) по пegmenffl в зависимости о? расстояния забоя до ишгазшой каие£к(Сц .ряс. 2. J • -' Есходг ш законсыерносхей возникновеши Езяйсльшх ваярягею в пште в завжшшстн от ее размеров, а такте га оаневании опнк П0Ш2ЕНЕЯ заколов м последовательности общтшя яород показа на цосжйдовагеЕШостъ изменения закрепления на краях основной вров; до иедвнж. осадок с' увеличением щляета кровш от иоетазшж яаыеда до сметного забш^ когда выемочш!'столб отрабапшаехся - в целшках угш. в в jgeaaä®s установившегося деиезнин.

Для аналитических исследований приняты пять расчетных схем; четыре до первых осадок кровли (рис.2.Г,а,б,в,г) и одна в режиме установившегося движения (рис.2.1,д).Этого практически достаточно для выполнения анализа и оценки динамики распределения опорных реакций по конвейерному штреку позади очистного забоя . Для плиты с четырьмя кестко затепленными 1фаями:

Реакцию по краю у=-^ в точках Х=0 на единицу длины

> ■■ - - ■

в точках * а*' > * ° ^ П0Лч?аю ЫЫ '

коэффициенты С1 и Д1 берутся . ' единицу, ^длиёы"

по таблицам _ _^- •

-г ■ _

Для плиты одним краем жеЬтко закрепленной : Реакция по краю у=~2 на единицу длины

Исходные данные для расчетэ: до первых оовдон ировли ( мощность^ « 20 и, схеиы - в» б.- в 5 = >100 и Ьш 20П м

а и бо* 60, ioo и а« бо, so, ioo и

: а/5 ■ 1«°. Ibs 0,5í 0,4г °«5

В установившемся движении зебоя ( схема - д ) Ь« 100 м 6 а 200 и

а х зо» ад, so, бо, во и а «= <ю, бо, во и

a/¿ * °«3» 0,5í °»6; °»8 % в °»2г 0,3г 0,4 Рве.2 Л. Раочеиие схемы основной нровли ( плиты ) и её параметры, принятые в мсследовемв.

^ ь-6Л Гг \ Э3иЛ-

7 '

В вершине х=—ё , у= -2 сосредоточенная сила вычисляется по формуле : й

Для плиты с четырьмя шарнирно отартнми краяда : Реакция по краю у= на единицу длины •

В вершинах х= ± , =0.

и. А

В вершинах х= 1 сосредоточенные реакции, направленные вниз , вотеяяюгея по формуле

/

к*00

А«,

/

Для гшяи ©етовной кровли со евойоздмм краем по линии офегз ярсвт в выработанном пространство " треп другими краями пяфщжз даэ®аэки : . ,

ада у= Й , __ ¿оо х=0 ка едкнкку глины™ >>

о й*1 . .

✓ . $ 4 ^

При 2= ^ ,, а глз ьерииин

2

Сосредоточенные реакции в вершинах

л 7 —-Г- . • ^

гГГ л^00 ' \г. / 1

• ¿ г-Л „ -

'У ^ " У/ ' .. 2 С :

2с во . /■ 1

/ «•> • о тъ ■ -

У/о.

: V ■■

• Все результаты расчетов сведены в табл. 2.2 По результатам выполнение расчетов построены графики распределения опорного давления вдоль конвейерное штрека, црЕмер которых'представлен на рис.2.3.

„ \o!r) 11

tí vo

m

¿H

I

и

to

4¡

a

i*

ч>

V|N ) i»

4>

и со

В!

о В

Я

40

ф-I

ог

Or

I

II

V;

ООО ООО ООО

Г-о о

S8S

w

<7> с- С-о COCÛIO 1>СО£-

o^o юоо

ООО ООО ООО ООО III 111

8

liîOrt ЮОО O^l'LO

<гэ-=?ю -^ючэ

ООО <?<?<?

ООО

оюю

СЗНСП СчСОСО

ООО

■зчо-^ союо слсчгю со о о Оьнм мысчг

ООО

cvícoco

ООО ООО ООО

m

о Р. W

W о

э

о

о

Pi

CD И

С

t=í

ЮЮС\} ОЮЮ ООО

¡>1>ю «юн огстхп

с\гсо-з< нсчгсо oioiffí

ООО ООО ООО

оюю

COI—I cri СЧСОСО

ЮШО СТ>СЧ!Ю £><МСТ> Онн HC\JC\J

ООО

s -

О О м

Ii

N».

Ш

гп ■ о И S и

ч

ююш р>г>с\г

ООО

ООО OQCOCO

ООО ООО ООО ООО

ЮОн ■4>COÍ>

сз-ччо

ООО ООО

■"tfCOOtOCO «эе^софсп ооооо

нныспс»-ООООО

ООО ~>о

оюоюо coopto со

MWOJWCO

ооооо

Sa

яо о ез

S О) Cd t< о

Рг,

m

ююсоооо со со со спи с\>с\г cocona*

ооооо

оооюю оюососэ ojcmcococo

ооооо

ююоою осос^осо

ММгЧО^СМ

ооооо

to со о ОСОО Uîoao цэ со о ООН ООН ООН орн

СО-^ЮсООЭ ООООО

На основании анализа результатов аналитических исследова-' ний рекомендуется:

- при отработке пластов с труднообрушаемыми кровлями на участке конвейерного штрека дойной не более 15 м позади очистного забоя в любом реяиме работы лавы возможно вести работы без установки крепи усиления;

- крепь усиления по конвейерному штреку следует устанавливать о учетом закономерностей распределения вдоль него опорных реакций-, принимая во внимание то обстоятельство, что максимальные значения опорных- реакций находятся всегда посередине предельного пролета кровли до первых ее осадок или посередине шага обрушения в режиме установившегося - движения очистного забоя. Длину такого участка монно установить по.графикам;

- при необходимости снижения величины опорных реакций на участке в 15 м позади очистного, забоя в .несколько раз или увеличения длины этого участка до 25 м следует применять взрывание отсечных «свалил впереди очистного забоя;

- на основании полученных закономерностей распределения опорных реатеций вдоль конвейерного штрека цри отработке поло- . того", пласта представляется возможным разработать технологию, подтерпания выработки для повторного использования.:

Для расчета- утла отклонения от горизонтали опорного элемента в. сторону обрушенных пород, расстояния по дута округлости от верхней, точки слода арки др места прикенетш равнодействующе" сел сопротивления этого опорного элемента и расстояния от поверхности почвн выработки, до точки пересечения направления: . равнодействующе! сил сопротивления 'с вертикальной осью сыра-'. ' боткиполучены: следующие'.'форвддй': ,, -.■■■■.' :,

А. ..

••

где: ' л -утлы отклонения равнодействующей одного из / 'Г

» ^■ ■ опорных элементов от горизонтали, падения

пласта, внутреннего трения обрушенных горных; пород, град;

£1 - радиус закрутлешш верхняка. и длина прямоли-

■ нейного участка стойки арки, гл;

• / - Ш1рина и высота выработки, м; . ", .'

- расстояние от почвы выработки до точки пересечения направления равнодействующей сил ■ сопротивления опорного элемента крепи

. ■ "•.-.усиления с вертикальной осью выработки, м; --Т, ^, В

-—-1— - расстояние от верхней точки свода.арки до

точки пересечения направлении равнодействующ: 'Них 'сил сопротивления опорных элементов крепи;.

усилении, ы;-. •

г 2 хорда дуги окруянооти длиной. X, м . ,;

у. ; ¿-гг-1

Тагам образом, за:;он поворота равнодействующей ооцротив-; лекгл одного из опорных элементов креш усиления долг.ен соответствовать закону. перодаихыпа точки приложения вектора максимальных перемещений кон1ура выработки совместно с постоянной крепью / а р?.дчгльиоы направлении- по ого периитру от вертикального до ■ • иод .утлом яС', который "являетоя -.йгшсциой- .закономерностей црояв-чвшы горного давления вокруг подкерлшйомой для повторного вслсльэвваж'я выеиочиоЗ сыр:.ботг.а поз: да очистного забоя при

i9. л-.,.;

бесцеликовой подготовке и отработке пластов в конкретных горногеологических условиях. ' . ■ .

Д©1 разработки новой штрековой крепи, удовлетворяющей изложенным требованиям, в соавторстве предложено техническое . решение конструкций крепи, которое за счет перераспределения сил реакции в элементах крепи позволяет автоматически создавать сопротивление в кулсном направлении силам горного давления со стороны завала. (Рис. 3.1).

Анализ результатов шахтных исследований экспериментальных• секций крепи КШ показал:

- Па участке установки секций потери поперечной устойчивости основной арочной крепи и укладывания ее в сторону целика угля не юйащдалось. , '

- За весь период отхода очистного забоя от участка установки секций Ш на 117,75 м полное сопротивление 'до 1990 кН набирали гидрqctoü'Sí первой и третьей секции, при этом ср^ ' • тывашго предохранятелышто гугапана наблюдалось на первой.секция двздда, а на 'irpsíseS ив шйгоэдалось.

_ Фйктичсшая доездка && тжл период наблюдений составила для гдцростойгш первой еёща& 135 щ,. 'а для гидростойки третьей секции - 12 ш.

- Полное сопрс"тшйз® до 6S0 tíí избирал горизонтальный гидродошераг первой сопяш, врх 0ГШ epsáiTtsmine клепана наблюдалось только один раз, тжздодогзфз* секции набирал только примерно паювпну' йсетшешто еда^гявдетгхя.

Перемещение ползуна по направляющей основания для первой секции не цревышало 60 ш, а для третьей - 20 мм. Максимальное перемещение основания секций со'стороны целика угля от основания оо стороны завала дая первой секции составило 80 ш, а дая третьей - 30 мм.

Конвертенция "боковых пород на участке установки секций КШ не превышала 150-160 мм, в то время как на соседнем контрольном участке ее величина была в 3,5-5 раз больше.

Шахтными испытаниями экспериментальных секций крепи КШ была доказана работоспособность и подь.ганость компановочной схе;; крепи, правильность выбора ее силовых параглетров, выполнение оекциями функций по сохранению поперечной устойвости рам, уменьшению пучения почвы до величин, позволяющих исключить -поддирку почвы, значительному уменьшению конвергенции боковых пород и возможность сохранения сечения выработки в рабочем состоянии.

Экономический эффект от внедрения крепи КШ в ценах 1991 года составляет 696940 руб.

В целях сохранения сечения выработки в эксплуатационном состоянии после снятия крепи усиления вне зоны влияния очистных работ разработан способ охраны выработки на основе формирования охранной временно .податливой полосы из отработанных

вянущих материалов обрушенных горных пород. (Рис. 3.2).

(

В перфорированные трубы подают по двухрастворной схеме связующий материал и - амедоштель схватывания связующего материала. В качестве первого используют аэрозоль твёрдых частиц, например фосфсгипса, а в качестве второго - аэрозоль

Ряс, 3.2, Cxeut форихровькм oiptмного цехкза о*о*о поддеревеемо! мребоме ( • ) i psiCiioioxeiie перфорировгкя'и xpj6 при отребомв

to»**x яммовХ ö )•

вода с замедлителем охватывания (синтетическое моющее средство, костный клей, тринолифосфат натрия).

Время подачи исходных компонентов и их концентрации выбирают такими, чтобы участок "а" (активных смещений боковых • Пород) находился в пластичном состоянии. На этом участке проходит'уплотнение обрушенных пород, на поверхность кусков которых нанесен слой исходных компонентов, при этом последние принимают в оставшиеся в обрушенных, породах пустоты. На участке "б" (стабилизация смещений-боковых пород) происходит затвердение связующего, обеспечивая целостность целика.

. !'

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи совершенствования.технологии поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой подготовке и отработке пологих пластов путем разработки для этого новых эффективных способов и средств, обеспечивающих безремонтное' сохранение оечения выработок в рабочем состоянии и безопасные условия труда.

1. Для кровель, имеющих мощные слои прочных пород, выполнены аналитические исследования о использованием теории тонких шит и установлены зависимости распределения опорного давления вдоль поддерживаемой выработки от отношения расстояния очистного забоя до монтадной камеры с учетом изменяющихся по мере подвигания забоя уоловий закрепления краев кровельной плиты. .

2. Установлено, что наименьшее горное давление на участке до 25 м/позади очистного забоя испытывает поддердиваемое для повторного использования выработки при шаршфном опирании края прочного слоя кровли вдоль выработки и жестком закреплении края кровли по линии очистного забоя.

При отработке угольных пластов, с ирудяообрушаешт непосредственными щювляш на участке поддерживаемой. выработки до 15 м позади очистного забоя в любом реяаше работы лавы вести работы без установки крепи усиления, что позволяет разместить на этом участке оборудование для осуществления технологии поддержания выработки с минимальной подрывкой почвы,

3. В соответствии с особенностями.иатрумвит в условиях Печорского бассейна основной' крепи арочной форш из спецпройяшг

СВП разработаны технология поддержания, принцип.работы и в соавторстве конструктивная схема секции гидрофицированной крепи, обеспечивающей безорганное поддернание повторно используемых выработок, поперечную устойчивость арочной крепи и значительное уменьшение или исключение объемов поддирки почвы, что повышает безопасность труда.

4. В результате анализа решения уравнения предельного равновесия и необходимого сопротивления крепи для условий Печорского бассейна установлена следующая техническая характеристика секции гидрофицированной крепи усилен: "т Ш:

Тип кропи - секционная; минимальный шаг установки секций, м - 1,3-1,5; номинальное сопротивление (кН) '.гидростоек для ■ -сопротивления силам горного давления в вертикальном направлении - 1900, в горизонтальном (поперечном к выработке) - 800; максимальный утол отклонения гидростойки от-вертикали в сторону целика угла, град. - 5; углы наклона жесткого -стерння_к.горизонту в рабочем полояэнпи,' град. - минимальный 45, максимальный 60; податливость оонований з поперечном к.выработке•иацрав-ленил, ш - 300; удельное давление на почву выработки, МПа -0,1; удельное давление на кровлю, через подцерг.швшощий элемент, МПа - 1,6-1,8.

Шахтными испытаниями изготовленных Инткнским ШЗ экспериментальных секций крепи КШ на конвейерном штреке Г; 409 пласт 4 шахта."Глубокая" ПО "ПнтауголЬ" доказана.правильность принятых кинематических л силовых параметров.

Результаты исследования использованы институтом ПечорИйИ-проект при разработке конструкторской документации и изготовло-

.нии опытной партии секций крепи.Ш, частично испытанных на шахте "Северная" ПО "Воркутауголь".

.6. Разработан опособ охраны подготовительной выработки, заключающийся в том, что по маре подвигания очистного забоя формируют охранный целик. Для этого в обрушенных породах устанавливают перфорированные трубы, которые размещают поинтервально по высоте. В одну из труб нагнетают аэрозоль твердых частиц, а в другую аэрозоль воды с замедлителем охватывания связующего материала. На участке активных смещений боковых пород цроисходит уплотнение.обрушенных пород и исходные когпоненты проникают в оставшиеся в обрушенных породах пустоты. На участке стабилизации смещений боковых пород происходит затвердение связующего материала, чем обеспечивается целостность целика.

7. В результате шахтных испытаний разработанного способа охрадн подготовительной выработки установлены следующие параметры технологии нагнетания исходных компонентов в обрушенные пород:: -

• - расстояние тзду пкешофороушсадзг • варьируется от 6 до 25 м, продоляитедъность формирования охранной полосы 4-5 чао/м;

; . ->. потребный 'расход воздуха- в пневмосистеме должен составлять 8-9 мЗ/шш при'.давлении 0,4-0,5 гЛа, расход сыпучих 'материалов (фосфогипс и шшь-уноса цементного завода) - 1,7 т/ы. •

Результаты исследований и рекомендации внедрены на шахтах .П0.иВор1^тауголь"' и'-концерна "Штаугать".". ■

•Тод9в<й - эк0а'01.жчес1сШ. эОФест от'.зподронзя результатов ' дкссоршюошгсй работа •• составил :-696940 руб»

/Оойокш©;.подйоеяя- диссортациг 'опубликованы в. слодущих расотьх:.

1. Соболев B.B. Пути снижения затрат на поддержание выемочных штреков на тахтах объединения "Интауголъ". Уголь, 1989г.

2 с. 18-20.

2. A.c. I5289I4 СССР, глш Е21Д11/00. Способ охраны подго-• товительной выработки. С.Н.Комиссаров, В.В.Соболев, А.А.Щлшен-' ко, II.М.Лопухов; ПечорБШпроект (СССР) - J3 4328578/23-03 заявл. 27.11.87; олуйд. 15.12.89. Бол. Ä 46.

3. A.c. 1366642 СССР, мки Е21Д23/00. Секция механизированной крепи. В.В.Соболев, Э.И.Бредихин, А.Э.Бредихин. Шахта "Северная" им. 50-летия, СССР ПО "Воркутауголь" J5 4077960/22-03. Заявл. 06.05.86 опубликовано 15.01.88 Бал. J5 2.

4. A.c. 1343024 СССР, мки Е21ДИ/14. Штрековая крепь". C.H.Ko:.arccapoi3, В.В.Соболев, Д.И.Нелюбим.

ПечррИИИпроект (СССР) J* 4056392/22-03. Заявл. 14.04.86. Опубл. 07.10.87 Нал. 15 37.

РТП С-ПГИ. 02.02.93. з.ЗЗ т.80 экз.

199026, Санкт-Петербург, 21-я линия, 2

*