DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-137-148

Обоснование условий устойчивости откаточных штреков в глубоких шахтах

Сергей Викторович Подкопаев, Владимир Бейлович Гого, Игорь Вячеславович Иорданов, Антон Витальевич Положий, Юлия Игоревна Симонова

Анотація


Цель исследования – обосновать условия устойчивости и особенности проявлений горного давления на контуре участковых подготовительных выработок при разных способах охраны в глубоких шахтах. Используется комплексный подход, включающий анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследований по проблеме устойчивости выемочных подготовительных выработок, при разных способах охраны, на шахтах, разрабатывающих пласты крутонаклонного и крутого залегания на больших глубинах. В результате выполненных экспериментальных и аналитических исследований установлено, что при охране откаточных штреков податливыми охранными сооружениями (накатные костры из деревянных шпал) нагрузка на крепь подготовительной выработки с течением времени, по мере подвигания лавы, стремится по гиперболической зависимости к конечной величине. При этом происходит изменение ее прироста, а смещения боковых пород на контуре откаточного штрека принимают наибольшие значения в начальный период времени после выемки угля. Однако при охране выработки хрупкими охранными сооружениями – целиками угля, изменение прироста нагрузки на крепь в единицу времени происходит по линейному закону, что приводит к ухудшению устойчивости откаточного штрека позади очистного забоя, связанного с потерей несущей способности крепи, предназначенной для поддержания подготовительной выработки. Условия устойчивости откаточного штрека основываются на представлении крепи, установленной в выемочной выработке, в виде геометрически неизменяемой системы, отдельные элементы которой испытывают деформации изгиба от действия внешних сил, проявляющихся при разгрузке углепородного массива, в результате ведения горных работ. Для повышения безопасности труда горнорабочих в глубоких шахтах, необходимо применять податливые сооружения или закладку выработанного пространства для охраны откаточных штреков, на основе повышения их устойчивости, что обеспечивает их эксплуатационное состояние позади очистного забоя.


Ключові слова


горное давление; обрушения; очистной забой; боковые породы; динамические нагрузки; податливая опора; закладка выработанного пространства; деформации; перемещение; способ охраны

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Nikolin, V.I. i dr. (2005), Snizhenie travmatizma ot proyavlenii gornogo davleniya, Nord-Press, Donetsk, 332 p.

Viktorov, S.D., Iofis, M.A. and Goncharov, S.A. (2005), Sdvizhenie i razrushenie gornykh porod, Nauka, M., 277 p.

Zhukov, V.E. (2001), «Ob odnoi strategicheskoi oshibke v razreshenii problemy razrabotki krutykh plastov», Ugol' Ukrainy, No. 7, pp. 6–10.

Selezen', A.L., Tomasov, A.G. and Andrushko, A.L. (1977), Podderzhanie podgotovitel'nykh vyrabotok pri razrabotke krutykh plastov, Nedra, Moskva, 205 p.

Radchenko, V.V., Medvedev, E.N. and Kuz'menko, N.S. (2010), Predotvrashchenie travmatizma ot obvalov i obrushenii na ugol'nykh shakhtakh, K., 372 p.

Shashenko, A.N., Pustovoitenko, V.P. and Sdvizhikova, Ye.A. (2016), Geomekhanika, Naukoviy druk, K., 528 p.

Borisov, A.A. (1980), Mekhanika gornykh porod i massivov, Nedra, M., 360 p.

Liashok, Ya., Iordanov, I., Chepiga, D. and Podkopaiev, S. (2018), «Experimental studies of the seam openings competence in different methods of protection under pitch and steep coal seams development», Mining of Mineral Deposits, Vol. 12, Issue 4, рр. 9–19.

Podkopaev, S.V., Konopel'ko, E.I., Chepiga, D.A i dr. (2018), «Issledovanie proyavlenii gornogo davleniya v podgotovitel'nykh vyrabotkakh s uchetom zhestkosti okhrannykh sooruzhenii», Visti Donec'kogo girnychogo instytutu, No (42), рр. 84–95.

Rzhanitsyn, R.A. (1982), Stroitel'naya mekhanika, Vysshaya shkola, M., 398 р.

Sokolovskii, V.V. (1969), Teoriya plastichnosti, Vysshaya shkola, M., 608 р.

Barant, Z.P. and Cedolin, L. (2010), «Stability of structures: elastic, inelastic, fracture, and damage theories», World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1039 p.

Dakhakhi, W. (2010), Theory of Structures, Dal Al- Maaref, 446 p.

Marti, P. (2013), Theory of Structures: Fundamentals, Framed Structures, Plates and Shells, John Wiley Sons. Inc., Ernst Sohn GmbH&Co. KG, 679 p.

Yarovaya, A.V. (2013), Stroitel'naya mekhanika. Statika sterzhnevykh system, BelGUT, Gomel', 447 р.

Leshchenko, A.P. (2008), Fundamental'naya stroitel'naya mekhanika uprugikh system, LKI, M., 976 р.

Iordanov, I.V., Simonova, Yu.I. and Polozhii, A.V., «Vliyanie podatlivosti opor na ustoichivost' porod krovli ugol'nogo plasta», Proceedings of the XIII International Scientific and Practical Conference International Trends in Science and Technology, Vol. 1, рр. 52–60.

Fekmistov, Yu.G. and Golovin, A.D. (2015), «Obosnovanie raspredeleniya davleniya na tseliki v osadochnykh gornykh porodakh», Litosfera, No. 6, pp. 130–135.

Khari, A., Baghbanan, A., Norouzi, S. and Hashemolhosseini, H. (2013), «Effects of fracture geometry and stress on the strength of a fractured rock mass», International Journal of Rock Mechanics&Mining Sciences, No. 60, рр. 345–352.

Protosenya, A.G. and Verbil, P.E. (2017), «Raschet nesushchei sposobnosti i izuchenie anizotropii prochnostnykh kharakteristik mezhdukamernykh tselikov v blochnom gornom massive», Sbornik trudov (VIII Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya «Innovatsionnye napravleniya v proektirovanii gornodobyvayushchikh predpriyatii: Geomekhanicheskoe obespechenie proektirovaniya i soprovozhdeniya gornykh rabot»), Sankt-Peterburg, pp. 219–225.

Chenlong, Wanga, Changsuo, Zhanga, Xiaodong, Zhaob andother (2018),«Dynamic structural evolution of overlying strata during shallow coal seam longwall mining», International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 103, рр. 20–32.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Николин В.И. Снижение травматизма от проявлений горного давления / В.И. Николин и др. – Донецк : Норд-Пресс, 2005. – 332 с.
  2. Викторов С.Д. Сдвижение и разрушение горных пород / С.Д. Викторов, М.А. Иофис, С.А. Гончаров. М. : Наука, 2005. – 277 с.
  3. Жуков В.Е. Об одной стратегической ошибке в разрешении проблемы разработки крутых пластов / В.Е. Жуков // Уголь Украины. – 2001. – № 7. – С. 6–10.
  4. Селезень А.Л. Поддержание подготовительных выработок при разработке крутых пластов / А.Л. Селезень, А.Г. Томасов, В.Ф. Андрушко. – М. : Недра, 1977. – 205 с.
  5. Радченко В.В. Предотвращение травматизма от обвалов и обрушений на угольных шахтах. / В.В. Радченко, Э.Н. Медведев, Н.С. Кузьменко. – К., 2010. – 372 с.
  6. Шашенко А.Н. Геомеханика / А.Н. Шашенко, В.П. Пустовойтенко, Е.А. Сдвижикова. К. : Науковий друк, 2016. – 528 с.
  7. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов / А.А. Борисов. – М. : Недра, 1980. – 360 с.
  8. Experimental studies of the seam openings competence in different methods of protection under pitch and steep coal seams development / Ya.Liashok, I.Iordanov, D.Chepiga, S.Podkopaiev // Mining of Mineral Deposits. – 2018. – Vol. 12. – Issue 4. – Р. 9–19.
  9. Исследование проявлений горного давления в подготовительных выработках с учетом жесткости охранных сооружений / С.В. Подкопаев, Е.И. Конопелько, Д.А. Чепига, и др. // Вісті Донецького гірничого інституту. –2018. – № 1 (42). – С. 84–95.
  10. Ржаницын Р.А. Строительная механика / Р.А. Ржаницын. М. : Высшая школа, 1982. – 398 с.
  11. Соколовский В.В. Теория пластичности / В.В. Соколовский. – М. : Высшая школа, 1969. – 608 с.
  12. Barant Z.P. Stability of structures: elastic, inelastic, fracture, and damage theories / Z.P. Barant, L.Cedolin. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2010. – 1039 p.
  13. Dakhakhi W. Theory of Structures / W.Dakhakhi. – Dal Al- Maaref. – 2010. – 446 p.
  14. Marti P. Theory of Structures: Fundamentals, Framed Structures, Plates and Shells / P.Marti. – John Wiley Sons. Inc., Ernst Sohn GmbH&Co. KG, 2013. – 679 p.
  15. Яровая А.В. Строительная механика. Статика стержневых систем / А.В. Яровая. – Гомель : БелГУТ, 2013. – 447 с.
  16. Лещенко А.П. Фундаментальная строительная механика упругих систем / А.П. Лещенко. – М. : ЛКИ. – 2008. – 976 с.
  17. Влияние податливости опор на устойчивость пород кровли угольного пласта / И.В. Иорданов, Ю.И.  Симонова, А.В. Положий и др. // Proceedings of the XIII International Scientific and Practical Conference International Trends in Science and Technology. – Vol. 1. – P. 52–60.
  18. Фекмистов Ю.Г. Обоснование распределения давления на целики в осадочных горных породах / Ю.Г. Фекмистов, А.Д. Головин // Литосфера. – 2015. – № 6. – С. 130–135.
  19. Effects of fracture geometry and stress on the strength of a fractured rock mass / A.Khari, A.Baghbanan, S.Norouzi, H.Hashemolhosseini // International Journal of Rock Mechanics&Mining Sciences. 2013. – № 60. – P. 345–352.
  20. Протосеня А.Г. Расчет несущей способности и изучение анизотропии прочностных характеристик междукамерных целиков в блочном горном массиве / А.Г. Протосеня, П.Э. Вербило //Сборник трудов (VIII Международная научно-практическая конференция «Инновационные направления в проектировании горнодобывающих предприятий: Геомеханическое обеспечение проектирования и сопровождения горных работ»). – Санкт-Петербург, 2017. – С. 219–225.
  21. Chenlong W. Dynamic structural evolution of overlying strata during shallow coal seam longwall mining / Chenlong Wanga, Changsuo Zhanga, Xiaodong Zhaob and other //International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2018. – Vol. 103. – P. 20–32.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2019 Сергей Викторович Подкопаев, Владимир Бейлович Гого, Игорь Вячеславович Иорданов, Антон Витальевич Положий, Юлия Игоревна Симонова

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.