Касьян Сергій Іванович. Обґрунтування параметрів технології зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються

brief description

Касьян Сергій Іванович. Обґрунтування параметрів технології зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються : Дис... канд. наук: 05.15.02 2008

Касьян С.І. Обґрунтування параметрів технології зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.02 Підземна розробка родовищ корисних копалин. Донбаський державний технічний університет, Алчевськ, 2008.
Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів технології зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються. Проведено аналіз досліджень з питань зміцнення нестійких покрівель. Проаналізовано способи охорони прилеглих до лав виробок на шахтах Луганської області й ДВЕК, узагальнено параметри вивалів з покрівлі в лавах і сполученнях лав з виробками. Встановлено залежності деформації покрівлі від потужності пласта, міцності порід та глибини розробки на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються.
Чисельним методом скінченних елементів встановлено зони втрати стійкості, вивчено вплив засобів зміцнення покрівлі на напружено-деформований стан масиву порід навколо сполучень лав з виробками.
Розроблено нову технологію, три схеми зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються, та обґрунтовано необхідні параметри технології. Нову схема хімічного анкерування опробувано на шахті «Княгинінська» ДП «Донбасантрацит».
Основний зміст роботи відображений у 13 статтях та доповідях на міжнародних і вітчизняних науково-технічних конференціях та в одному патенті.

Дисертаційна робота є завершеною науково-дослідною роботою, у якій вирішене актуальне науково-практичне завдання, що полягає в обґрунтуванні параметрів технології зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються, з урахуванням напружено-деформованого стану покрівлі та міцнісних і деформаційних властивостей масиву порід, що забезпечує підвищення безпеки й ефективність роботи лав.
Основні наукові та практичні результати й висновки, що отримані під час виконання роботи:
1. Установлено, що на шахтах Луганської області й ДВЕК протяжність виробок, що повторно використовуються, становить 62720 м, або 37 % від протяжності всіх виробок, причому протяжність виробок, що повторно використовуються, з нестійкими покрівлями, які вимагають зміцнення, становить 23730 м. Підтримування виробок здійснюється наступними способами: технологічними ціликами (13,4 %); бутокострами (16,9 %); блоками залізобетонних тумб (6,7 %).
2. За результатами шахтних вимірювань під час виймання вугілля відбійними молотками в нішах встановлені кореляційні залежності деформацій покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються. Перпендикулярно до лінії очисного вибою вона представлена показовою залежністю прямою від потужності пласта та оберненою від міцності порід на стиснення, а паралельно лінії очисного вибою залежність лінійна пряма від глибини розробки та обернена від міцності порід на стиснення.
3. Середні значення відносних деформацій покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються, під час виймання вугілля відбійними молотками становлять:= 0,17010-3,||= 0,10510-3, що на порядок більше, ніж під час виймання вугілля комбайном.
4. Отримана емпірична залежність для визначення відстані між анкерами, яка відрізняється тим, що в ній врахована зона впливу анкера та кількість прогонів тришарнірної арки від 2 до 4, що дозволить збільшити відстань між анкерами без зниження надійності зміцнення та зменшити витрати на матеріали.
5. Розроблений спосіб анкерування безпосередньої покрівлі від обвалення, який відрізняється тим, що в місці нестійкої покрівлі над вугільним пластом у напрямі перпендикулярно до осі виробки бурять шпур і вставляють у нього анкер, анкери закріплюють по всій довжині шпурів скріпляючою речовиною, кінці анкерів, що виступають, з’єднують стяжками з металевою плитою, приклеєною до стояка (верхняка) аркового кріплення виробки або на бічну поверхню виробки до необваленого шару порід швидкозатверджуючим синтетичним клеєм, яка порівняно з існуючими способами, дозволяє спростити технологію, зменшити трудомісткість виконання робіт і витрати матеріалу.
6. Установлено, що зусилля в стяжці анкерного кріплення залежать від потужності шару нестійких порід та їхнього модуля пружності, при цьому зі збільшенням потужності шару до 1,0 м зусилля зростають, а далі знижуються, що дозволяє визначити параметри анкерного кріплення за запропонованою технологією.
7. Розроблено три схеми анкерування: завчасне анкерування, оперативне анкерування й анкерування над піччю. Параметри технології зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються, наступні: відстань між анкерами залежно від інтенсивності тріщинуватості покрівлі за безнішового виймання вугілля з урахуванням відстані між рамами аркового кріплення від 0,8 м до 1,0 м, а в нішах та над вентиляційною піччю від 0,75 м до 1,95 м; мінімальний діаметр анкера 19 мм; мінімальна площа перетину стяжки 180 мм2; мінімальна площа приклеювання плити до стояка або до бічної поверхні покрівлі 0,016 м2.
8. Нова схема анкерування була опробувана під час зміцнення покрівлі на сполученні 1-го східного уклону з 1-ю біс східною лавою пластаk7ншахти «Княгинінська» ДП «Донбасантрацит»; після зміцнення покрівля була стійка і не обвалювалась.
9. Розроблена методика застосування технології комбінованого зміцнення покрівлі в очисних вибоях реалізована у вигляді методичних вказівок для шахт ДП «Луганськвугілля».
10. Можливий економічний ефект від застосування нової схеми зміцнення покрівлі на сполученнях лав з виробками, що повторно використовуються на 12 пластах ДП «Ровенькиантрацит», «Луганськвугілля», «Донбасантрацит» та ДВЕК становить 886 тис. грн.