Яворський Андрій Васильович. Закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву при відпрацюванні пологого вугільного пласта під охоронюваними об'єктами

brief description

Яворський Андрій Васильович. Закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву при відпрацюванні пологого вугільного пласта під охоронюваними об'єктами : Дис... канд. наук: 05.15.09 - 2009.

Яворський А.В. "Закономірності зміни напружено-деформованого стану породного масиву при відпрацюванні пологого вугільного пласта під охоронюваними об'єктами". - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 "Геотехнічна і гірнича механіка". Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2008.
З урахуванням існуючої математичної аналогії між зрушенням гірських порід і теплопровідністю шляхом розв’язання методом Фур'є диференціального рівняння для двошарового масиву "наноси - карбон" отримані нові аналітичні співвідношення, що характеризують напружено-деформований стан у будь-якій точці породного масиву і земної поверхні на якій завгодно стадії розробки вугільного пласта. На відміну від відомих, у цих співвідношеннях ураховані швидкість переміщення очисного вибою та реологічні властивості порід. Жорсткістні параметри породних шарів визначені методом граничних елементів за допомогою розробленого розрахункового алгоритму. В алгоритмі використані співвідношення задачі С. Крауча для напівплощини, завдяки чому граничні умови на зовнішньому контурі досліджуваної області масиву (на земній поверхні) виконуються автоматично й дискретизуються лише внутрішні контури. За допомогою отриманих аналітичних співвідношень для гірничо-геологічних умов шахт Західного Донбасу визначені показники деформації земної поверхні в умовах неповної і повної підробки і проаналізований напружено-деформований стан порід на горизонті відробки вугільного пласту. Отримані формули для розрахунку максимальних показників деформації земної поверхні. На основі встановлених закономірностей зміни напружено-деформованого стану масиву при відпрацюванні вугільного пласта в гірничо-геологічних умовах шахт Західного Донбасу розроблена методика визначення раціональних параметрів виймання вугілля під охоронюваними об'єктами.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій на основі вперше встановлених закономірностей зміни напружено-деформованого стану товщі порід і земної поверхні при відпрацюванні пологого вугільного пласта, вирішена актуальна науково-технічна задача обґрунтування раціональних технологічних параметрів виймання вугільного пласта під охоронюваними об'єктами і способів захисту останніх від шкідливого впливу гірничих робіт, що дозволяє забезпечити видобуток вугілля без заподіяння шкоди об'єктам на поверхні.
Основні наукові і практичні результати роботи:
1. З урахуванням існуючої математичної аналогії між зрушеннями гірських порід і теплопровідністю шляхом розв’язання методом Фур'є диференціального рівняння для двошарового підроблюваного масиву "наноси - карбон" отримані нові аналітичні співвідношення, що характеризують НДС у будь-якій точці породного масиву на якій завгодно стадії розробки вугільного пласта. На відміну від відомих, у них ураховується швидкість переміщення очисного вибою й реологічні властивості порід.
2. На основі МГЕ й моделі лінійно-спадкового середовища розроблений алгоритм чисельного рішення плоскої задачі геомеханіки і з його допомогою визначені жорсткістні параметри породних шарів підроблюваного масиву, які використані як вихідні дані при аналітичному рішенні.
Перевага розробленого алгоритму в тім, що за базові у ньому використані співвідношення задачі С. Крауча для напівплощини. Цим забезпечується автоматичне виконання граничних умов на зовнішньому контурі досліджуваної області масиву (на земній поверхні) і дискретизації зазнають лише внутрішні контури.
3. Отримані формули для розрахунку максимальних показників деформації земної поверхні з метою порівняння з нормативними значеннями, установленими галузевими стандартами стосовно різних охоронюваних об'єктів.
4. Встановлені закономірності зміни деформованого стану земної поверхні в процесі посування очисного вибою; для гірничо-геологічних умов шахт Західного Донбасу визначені показники деформації земної поверхні в умовах неповної й повної підробки, оцінений ступінь впливу на них глибини розробкиН, потужності наносівh, швидкості переміщення лавиVі реологічних властивостей порід.
5. Визначено й проаналізовано НДС порід на горизонті відробки вугільного пласта, досліджено вплив глибини розробки та швидкості переміщення очисного вибою на величину напружень і характер їхнього розподілу навколо очисної виробки.
6. Розроблена методика визначення раціональних параметрів виймання вугілля під охоронюваними об'єктами. Методика передана для використання в ВАТ "Павлоградвугілля" і ДВАТ "Дніпродіпрошахт".
7. Рекомендаціями стосовно визначення параметрів обвалення покрівлі лави, зусиль у гідростійках механізованого кріплення і швидкості посування очисного вибою користуються у технічному відділі шахти "Степова" при розробці заходів щодо забезпечення надійної роботи очисного устаткування в лаві та захисту охоронюваних об'єктів. Очікуваний економічний ефект від упровадження рекомендацій відносно швидкості переміщення очисного вибою при вийманні запасів пласта С61шахти "Степова" лавами № 202-біс і № 204-біс на ділянках підробки лінії електропередачі ВЛ 10кВ та підвідного газопроводу високого тиску становить 539 700 грн.