Рязанцев Олександр Петрович. Обґрунтування параметрів способу забезпечення стійкості капітальних виробок вугільних шахт в умовах нестійких порід підошви

Краткое описание

Рязанцев Олександр Петрович. Обґрунтування параметрів способу забезпечення стійкості капітальних виробок вугільних шахт в умовах нестійких порід підошви : Дис... канд. наук: 05.15.04 2005

Рязанцев О.П. Обґрунтування параметрів способу забезпечення стійкості капітальних виробок вугільних шахт в умовах нестійких порід підошви. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.04. «Шахтне та підземне будівництво». Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2004.
У дисертації викладені результати досліджень стійкості капітальних виробок з нестійкими породами підошви на прикладі шахти "Комсомолець Донбасу".
У результаті проведеного аналізу чинників, що впливають на стійкість порід підошви, запропонований спосіб боротьби зі здиманням порід на основі створення в підошві виробки тришарової конструкції (знизу нагору): зони розвантаження (демпферуючий шар), полімерної плівки (волого-ізолюючий шар) і зони укріплених порід (несучий шар).
За результатами проведення фізичного та математичного моделювання побудовані діаграми для визначення раціональних параметрів способу (розміри розпушеної і ущільненої зон, коефіцієнт розпушення порід демпферної зони).
Отримані залежності лягли в основу рекомендацій із застосування пропонованого способу підвищення стійкості капітальних виробок з нестійкими породами підошви.
Результати досліджень опубліковані в 9 наукових працях.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій на підставі уперше отриманих для гірничо-геологічних умов шахти Комсомолець Донбасу” отримане нове рішення актуальної науково-практичної задачі, що полягає в підвищенні тривалої стійкості капітальних виробок, породи підошви яких здимаються у процесі експлуатації.
Основні наукові і практичні результати дисертації полягають у наступному:
1. Проведений аналіз чинників, що впливають на здимання порід підошви в капітальних виробках. Виділено основні чинники, що мають найбільший вплив на процес здимання в умовах шахти "Комсомолець Донбасу".
2. Встановлено, що найбільш раціональним для забезпечення стійкості виробки в умовах активного здимання порід підошви є сумісне використання декількох заходів, у результаті чого запропонований новий спосіб боротьби зі здиманням порід на основі створення в підошві виробки зони розвантаження і формування за допомогою цементного розчину зони укріплених порід (Патент України № 65446 А, МПК Е 21 D 13/02).
3. На основі проведених випробувань встановлені залежності зміни межі міцності розпушених порід, а також модуля деформації від величини коефіцієнта розпушення, що дозволило використовувати отримані дані для виконання на основі аналітичних досліджень методом скінчених елементів аналізу ефективності способу боротьби з здиманням порід і визначити межі раціональних параметрів способу.
4. На моделях з еквівалентних матеріалів для шахти "Комсомолець Донбасу" визначені раціональні параметри способу підвищення стійкості виробки, що знаходиться в умовах порід підошви, що здимаються: розмір укріпленої зони по глибині - не менш 2 м, по ширині - не менш 6,5 м; глибина розпушеної зони - не менш 3 м, ширина - не менш 10,5 м.
5. Розмір зони непружних деформацій шаруватих укріплених порід істотно залежить від геометричних і фізико-механічних параметрів зон розвантаження й укріплених порід (глибина, ширина, коефіцієнт розпушення): максимальні результуючі переміщення зменшуються від 1,1 до 8,2 разів при збільшенні відповідних розмірів укріпленої (глибина: 1,52...2,13 м, ширина: 5,63...6,88 м) і розпушеної (глибина: 3,04...3,96 м, ширина: 8,75...10,6 м) зон способу боротьби зі здиманням.
6. На підставі математичного моделювання встановлено, що для капітальних виробок в умовах шахти "Комсомолець Донбасу" раціональні параметри укріпленої зони знаходиться в межах: глибина 1,83...2,13 м і ширина 6,25...6,88 м; для зони розвантаження: глибина - 3,65...3,96 м і ширина - 9,38...10,6 м.
7. У результаті порівняльного аналізу рекомендовані раціональні параметри способу боротьби з здиманням порід підошви при мінімальних витратах на виробництво.
8. Розроблені схеми ведення робіт при створенні розвантаженої й укріпленої зон способу боротьби зі здиманням підошви для випадку проведених й експлуатуємих виробок. Отримані технічні рішення були використані при створенні експериментальної ділянки в умовах шахти "Комсомолець Донбасу". Величина підняття порід підошви на експериментальній ділянці за 12 місяців експлуатації склала 2...4 см.
9. Отримані технічні рішення були рекомендовані для використання в умовах шахти "Комсомолець Донбасу". Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованого способу забезпечення стійкості капітальної виробки в умовах нестійких порід підошви, при довжині виробки 1000 м, складе приблизно 197 тис. грн. на рік при експлуатації протягом 10 років, з розрахунку необхідності виконання підривки2 рази на рік по всій довжині виробки за прийнятою на шахті технологією.