Обеспечение устойчивости промежуточных штреков, закрепленных анкерной крепью, на участке между сдвоенными лавами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.02, кандидат технических наук Магомет, Ростислав Дмитриевич

• Магомет, Ростислав Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Магомет, Ростислав Дмитриевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Специфика горнотехнических и горно-геологических условий отработки угольных пластов шахтами ОАО "Гуковуголь"

1.1. Характеристика современного состояния технологических схем шахт ОАО

"Гуковуголь"

1.2. Особенности горно-геологических условий отработки пластов на шахтах ОАО "Гуковуголь"

1.3. Особенности поддержания участковых подготовительных выработок в условиях шахт ОАО "Гуковуголь"

1.4. Цель и задачи исследований

Выводы по главе

Глава 2 Анализ практического опыта охраны участковых

подготовительных выработок

2.1. Особенности поддержания промежуточных штреков сдвоенных лав

2.2. Оценка известных способов с позиций целесообразности их использования для охраны промежуточных штреков

2.2.1. Охрана подготовительных выработок

костровой и органными крепями

2.2.2. Охрана подготовительных выработок опорами высокой прочности и ограниченной податливости

2.2.3. Охрана подготовительных выработок литыми полосами из быстротвердеющихматериалов

2.2.4. Поддержание подготовительных выработок без возведения охранных сооружений в выработанном пространстве

2.2.5. Обеспечение устойчивого состояния

выработок путем разупрочнения кровли

2.2.6. Упрочнение вмещающих пород в окрестности участковых подготовительных выработок и

крепи усиления

2.3. Оценка целесообразности использования известных способов охраны подготовительных выработок при отработке пластов в условиях шахт ОАО

"Гуковуголь"...

Выводы по главе

Глава 3 Анализ опыта крепления повторно используемых участковых подготовительных выработок при отработке тонких и средней мощности пологих угольных пластов

3.1. Особенности охраны участковых подготовительных выработок, закрепленных арочной крепью, при

бесцеликовой технологии выемки угольных пластов

3 .2. Анализ опыта применения анкерной крепи в России и

за рубежом

3.2.1. Опыт применения анкерной крепи в

участковых подготовительных выработках

3.2.2. Конструкции анкерной крепи и ее характеристики

3.2.3. Направления совершенствования анкерных

крепей

3.3. Анализ опыта применения анкерных крепей различных конструкций в качестве основной крепи участковых

подготовительных выработок

Выводы по главе

Глава 4 Шахтные исследования процесса деформирования породного массива в окрестностях участковых подготовительных выработок

4.1. Исследования процесса разрушения пород непосредственной кровли в боках промежуточных штреков, поддерживаемых в зонах влияния очистных

работ

4.2. Исследования процессов деформирования ярусных

штреков в зонах влияния сдвоенных лав

4.3. Результаты наблюдений за смещениями пород ярусных штреков поддерживаемых вне зоны влияния очистных

работ

4.4. Особенности поддержания ярусных штреков в зоне влияния опорного давления, формирующегося впереди очистного забоя

4.5. Особенности поддержания ярусных штреков, расположенных на границе с выработанным пространством

4.6. Обоснование физической модели процесса деформирования массива в окрестности выработки, закрепленной анкерной крепью

Выводы по главе

Глава 5 Рекомендуемые мероприятия по повышению устойчивости повторно используемых ярусных штреков, закрепленных анкерной крепью

5.1. Оценка области рационального использования анкерных крепей различной конструкции в качестве основной крепи ярусных штреков при бесцеликовой технологии выемки пластов

5.2. Рекомендуемые способы повышения устойчивости повторно используемых ярусных штреков,

закрепленных анкерной крепью

5.3. Определение основных параметров рекомендуемых

способов повышения устойчивости ярусных штреков

5.4. Технико-экономическая оценка рекомендуемых способов повышения устойчивости ярусных штреков

Выводы по главе

Заключение

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение устойчивости промежуточных штреков, закрепленных анкерной крепью, на участке между сдвоенными лавами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Острая конкуренция между поставщиками энергетического сырья, борьба за рынки сбыта угольной продукции в условиях ограниченного спроса и неизбежное усложнение условий отработки угольных пластов определяет необходимость постоянного совершенствования техники и технологии добычи и переработки угля.

В сложившихся условиях перехода к рыночным отношениям перед угледобывающими предприятиями остро встает проблема повышения конкурентоспособности добываемых углей. Наиболее актуальной эта проблема является для шахт Восточного района Донбасса, которые находятся в более неблагоприятном положении, чем, например, ближайшие конкуренты - шахты Кузнецкого и Печорского угольных бассейнов. Это объясняется специфическими горно-геологическими и горнотехническими условиями отработки угольных пластов: шахты отрабатывают в основном пласты, мощность которых не превышает 1.7 м; большая глубина работ, достигающая 1200м; неустойчивые породы кровли и почвы; наличие зон с интенсивной мелкоамплитудной нарушенностью.

Решение проблемы выживания шахт Восточного Донбасса находится в повышении уровня пространственной концентрации горных работ, что создает условия для снижения издержек производства, связанных с проведением и поддержанием подготовительных выработок.

Значительное повышение уровня пространственной концентрации горных работ может быть достигнуто при использовании столбовых систем разработки сдвоенными лавами. Применение данных систем позволяет повысить уровень пространственной концентрации работ в 1.5-2 раза без дополнительных капитальных вложений. Однако, в настоящее время внедрение данных систем сдерживается из-за нерешенности вопросов, связанных с обеспечением надежного поддержания подготовительных

выработок на участке между сдвоенными лавами. Доля систем разработки сдвоенными лавами на шахтах ОАО "Гуковуголь" и "Ростовуголь" не превышает 35 %.

Расширение области применения этих систем разработки при бесцеликовой технологии отработки пластов еще больше осложнилось в связи с широким внедрением в последние годы анкерной крепи в качестве основной крепи участковых подготовительных выработок.

Отечественный и зарубежный опыт подземной разработки пластовых месторождений показывает, что анкерная крепь удовлетворительно выполняет свои функции в выработках, пройденных в нетронутом массиве. Применение же крепей данного вида для выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством, не обеспечивает безопасности работ в повторно используемых выработках и связано со значительными затратами на проведение мероприятий по охране выработок за лавой.

В отличие от повторно используемых подготовительных выработок при системе разработки в варианте "лава-ярус", сложности поддержания промежуточного штрека между сдвоенными лавами связаны с тем, что данный участок выработки неоднократно испытывает влияние очистных работ. Вначале, он попадает в зону влияния опорного давления, формирующуюся впереди опережающей лавы. Затем, в течение 6+15 суток выработка поддерживается на участке между лавами в зоне интенсивных смещений пород, связанных с выемкой угля опережающей лавой. В последний период своего существования подготовительная выработка находится в зоне опорного давления, возникающего впереди второй лавы. Смещения пород в промежуточном штреке в указанный период достигают 60+65% и более суммарных смещений за весь срок его службы. Опускания кровли при отработке пласта кг в условиях шахты "Обуховская" достигают 4004-1700 мм, пучение почвы - 210+300 мм, смещения боков выработки -100+250 мм.

Оставление целиков угля для охраны промежуточного штрека между сдвоенными лавами не может рассматриваться как перспективное направление решения проблемы повышения устойчивости штрека, так как приводит к значительному увеличению потерь полезного ископаемого, усложняет транспортную цепочку для верхней лавы и существенно затрудняет отработку подрабатываемых и надрабатываемых пластов.

Анализ опыта отработки пластов на шахтах Восточного района Донбасса показывает, что в настоящее время отсутствуют технические решения, позволяющие обеспечить устойчивое состояние промежуточного штрека, закрепленного анкерной крепью, на участке между сдвоенными лавами, что является причиной простоев лав и производственного травматизма.

Цель работы. Разработка эффективных способов управления состоянием массива, обеспечивающих безопасность работ и устойчивость промежуточных штреков, закрепленных анкерной крепью, на участках между сдвоенными лавами.

Задачи исследований:

установление характера и степени влияния основных геологических и горнотехнических факторов на устойчивость ярусных штреков, закрепленных анкерной крепью, и поддерживаемых на границе с выработанным пространством при отработке тонких и средней мощности пологих угольных пластов;

исследование влияния очистных работ на интенсивность трещин эксплуатационного происхождения, возникающих в породах непосредственной кровли в местах возведения охранных сооружений;

определение областей рационального использования анкерных крепей различных типов при отработке тонких и средней мощности пологих угольных пластов;

разработка мероприятий, повышающих устойчивость промежуточных ярусных штреков, закрепленных анкерной крепью, в периоды поддержания их в зонах влияния очистных работ.

Основная идея работы. Параметры анкерного крепления и охранных сооружений, возводимых для обеспечения устойчивости промежуточных штреков на участках между сдвоенными лавами, необходимо определять с учетом закономерностей процесса разрушения пород кровли в боках штреков в периоды нахождения их в зонах влияния очистных работ.

Защищаемые научные положения.

1. В условиях глубоких шахт одной из основных причин снижения устойчивости промежуточных ярусных штреков, закрепленных анкерной крепью, на участках между сдвоенными лавами являются трещины эксплуатационного происхождения, образующиеся в породах непосредственной кровли в боках штреков под воздействием очистных работ.

2. При использовании анкеров в качестве основной крепи промежуточных штреков сдвоенных лав, параметры анкерного крепления необходимо принимать с учетом закономерностей процесса деформирования вмещающих пород в периоды нахождения штреков в зонах влияния очистной выемки и податливости охранных сооружений, возводимых в выработанном пространстве на участке между сдвоенными лавами.

3. При отработке тонких и средней мощности пологих угольных пластов в условиях глубоких горизонтов шахт, устойчивость промежуточных штреков, закрепленных анкерной крепью, на участке между сдвоенными лавами обеспечивается при ослаблении угольного пласта в боках штрека на глубину 0.75-1.5 мощности пласта, производимого с неснижаемым опережением верхней лавы, превышающим ширину зоны опорного давления.

Достоверность_научных_положений и рекомендаций

подтверждается значительным объемом шахтных исследований с использованием известных апробированных методик, опытно-промышленной проверкой основных выводов и рекомендаций, удовлетворительной сходимостью прогнозируемых ц фактически наблюдаемых величин. В процессе выполнения работы проанализированы данные о состоянии и объемах ремонтно-восстановительных работ в более, чем 38 участковых подготовительных выработках ОАО "Ростовуголь" и "Гуковуголь".

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что наблюдаемое при увеличении глубины ведения горных работ снижение устойчивости промежуточных ярусных штреков, закрепленных анкерной крепью, в период поддержания их в зонах влияния сдвоенных лав связано с изменением характера и степени нарушенное™ пород непосредственной кровли в боках штреков трещинами эксплуатационного происхождения.

2. Обоснована возможность существенного повышения устойчивости промежуточных ярусных штреков на участках между сдвоенными лавами путем создания в кровле штреков грузонесущих конструкций (плит) из скрепленных анкерами породных слоев, опорами для которых являются разгруженная от повышенного горного давления краевая часть угольного пласта и охранные сооружения, возводимые на границе с выработанным пространством за опережающей лавой.

Практическая значимость:

- произведена оценка целесообразности и перспектив использования анкеров разлихих конструкций для крепления повторно используемых участковых подготовительных выработок в условиях глубоких шахт ОАО "Гуковуголь";

- доказано, что химическое анкерование пород непосредственной кровли над краевой зоной пласта и местами возведения охранных сооружений позволяет существенно повысить устойчивость промежуточных штреков в периоды их поддержания на участках между сдвоенными лавами;

- разработан способ повышения устойчивости промежуточных ярусных штреков, закрепленных анкерной крепью, при отработке пластов мощностью до 1.5-1.6 м в условиях глубоких горизонтов, позволяющий уменьшить конвергенцию на участках штреков, расположенных между сдвоенными лавами, на 15-25% и более; •

- установлены численные значения интенсивности смещений пород в повторно используемых подготовительных выработках при отработке пластов к2 и кб , знание которых позволяет более обоснованно подходить к выбору параметров анкерных крепей и способов охраны штреков за лавами.

Реализация результатов работы. Выводы и разработанные рекомендации использованы при проектировании технологических схем новых горизонтов, а также при решении оперативных вопросов, связанных с выбором способов охраны участковых подготовительных выработок на действующих шахтах ОАО "Гуковуголь". Установленные при проведении исследований закономерности процесса деформирования пород в промежуточных штреках сдвоенных лав используются при чтении курсов лекций для студентов специальности 090200.

Личный вклад автора. Сформулированы цель и задачи исследований, разработаны методики проведения шахтных и аналитических исследований, выполнен анализ полученных результатов, определены параметры технологических схем обеспечения устойчивого состояния промежуточных штреков при отработке пластов сдвоенными лавами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на научных конференциях молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института

им. Г.В. Плеханова (технического университета) "Полезные ископаемые России и их освоение" (1996, 1997, 1998 гг.), научной конференции "Народное хозяйство Республики Коми" (г. Воркута, 1998 г.), технических советах шахт ОАО "Гуковуголь".

Публикации_ Основное содержание диссертационной работы изложено в 7 публикациях.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа включает введение, пять глав, основные выводы и рекомендации, список использованных литературных источников из 124 наименований.

Работа содержит 185 страниц: в том числе 16 таблиц, 52 рисунка, 143 страницы печатного текста.

Автор выражает благодарность за методическую помощь при определении направлений исследований и интерпретации полученных результатов научному руководителю проф. В.П. Зубову и сотрудникам кафедры РМПС, а также за помощь, оказанную при проведении шахтных исследований, техническому директору ОАО "Гуковуголь" к.т.н. Рутькову К.И., начальникам маркшейдерских и технических отделов шахт "Гуковская", "Обуховская", "им. 50-летия Октября".

1. СПЕЦИФИКА ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ И ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОТРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ШАХТАМИ ОАО ТУКОВУГОЛЬ"

1.1. Характеристика современного состояния технологических схем

шахт ОАО "Гуковуголь"

Опыт эксплуатации угольных шахт показывает, что эффективность использования прогрессивных [1, 12, 20, 23, 41, 67, 69, 70, 87,96, 122, 123] столбовых систем разработки в значительной степени зависит от того, насколько эффективно решаются вопросы, связанные с обеспечением устойчивого состояния участковых подготовительных выработок. Особо важное значение решение этих вопросов имеет для шахт Восточного района Донбасса, характеризующихся интенсивной отработкой антрацитовых пластов и связанным с этим быстрым увеличением глубины горных работ.

Отрицательное влияние глубины в условиях не газовых шахт Восточного района Донбасса проявляется, прежде всего, в увеличении интенсивности смещений пород в участковых подготовительных выработках. Как показывает опыт отработки пластов на глубинах более 600-700м, практически неосуществимым является безремонтное поддержание выработок даже при их разовом использовании. Одной из основных причин сложившегося положения является то, что в настоящее время отсутствуют надежные способы охраны и крепи, обеспечивающие устойчивое состояние выработок за лавой, особенно при залегании в почве пласта пучащих пород. Следствием этого являются увеличение по мере роста глубины удельной протяженности выработок и снижение уровня концентрации работ. На глубоких шахтах Восточного района Донбасса данные показатели в 1.5-2.5 раза и более ниже их эталонных значений [38, 39, 42].

На рис. 1.1 и 1.2 представлены данные о себестоимости добычи углей марок А, Т, КЖ и К на шахтах ОАО "Гуковуголь" и ближайших конкурентов -АО "Ростовуголь" и Южного Кузбасса.

Как видно из представленных материалов, себестоимость добычи угля на Шахтах ОАО "Гуковуголь" в 1.4-1.7 раза превышает себестоимость угля на шахтах-конкурентах, цена угля у потребителя (табл. 1.1) отличается на 20-50%.

Таблица 1.1.

Цены на концентрат угля марки К у основных потребителей

Потребитель Цены, тыс.руб/т

Череповецкий МК 317.9

Московский КГЗ 307.4

Новолипецкий МК 285.4

Орско-Халиловекий МК 320.8

В настоящее время наиболее широкое применение при отработке угольных пластов на шахтах Восточного района Донбасса нашли столбовые системы разработки с отработкой столбов по простиранию обратным ходом.

С целью уменьшения объемов охраняемых выработок для повторного их использования на шахтах акционерного общества "Гуковуголь" с 1970 года внедряется столбовая система разработки сдвоенными лавами в сочетании с бесцеликовой технологией выемки. В табл. 1.2 приведены данные о внедрении сдвоенных лав на шахтах ОАО "Гуковуголь" в период с 1985 по 1998 г. При системе разработки сдвоенными лавами (рис. 1.3,6) средняя выработка, являющаяся для верхней лавы транспортной, а для нижней - вентиляционной, поддерживается между лавами относительно непродолжительное время. Этим достигается одно из главных преимуществ сдвоенных лав, по сравнению с одиночными лавами, заключающееся в том, что на каждые две отработанные лавы примерно вдвое сокращаются объемы перекрепления выработок за лавой или проведения присечных выработок.

Переход от системы разработки одинарными лавами к системам разработки сдвоенными лавами позволяет (табл. 1.3):

■ уменьшить в два раза число одновременно отрабатываемых панелей на шахте, а следовательно и затраты на поддержание панельных уклонов и ходков;

■ на 30% уменьшить объемы проведения ярусных штреков при использовании схем с погашением штреков за лавой и проведением вентиляционных штреков вприсечку к выработанному пространству.

Однако на достигнутых глубинах применяемые на шахтах ОАО "Гуковуголь" крепи и способы охраны выработок не позволяют, во многих случаях, сохранить без ремонта промежуточный штрек на участке, расположенном между двумя лавами. В то же время, ведение работ по ремонту крепи или подрывке почвы на данном участке затруднено ввиду высокой технологической загруженности штрека.

Объемы крепления участковых подготовительных выработок в условиях ОАО "Гуковуголь" составляют: арочными металлическими податливыми крепями - 75-80%; прямоугольными или трапециевидными рамными крепями -25-30%; анкерными крепями -15-20%.

1.2. Особенности горно-геологических условий отработки пластов

на шахтах АО "Гуковуголь"

Шахты акционерного общества "Гуковуголь" отрабатывают 29 одиночных и сближенных пластов антрацита и коксующихся углей, мощностью от 0.5 до 1.7м.

Из 16 шахт пять отрабатывают запасы на глубинах до 500м, пять - на глубинах 500-700м и восемь - на глубине 700-1000м. В последующем отработку запасов шесть шахт будут вести на глубинах свыше 1000м. Темпы увеличения глубины работ составляют 6-Юм/год.

Значительный объем отработки запасов на большой глубине планируется на четырех наиболее крупных шахтах - "Гуковская", "им. 50-летия Октября", "Алмазная", "Октябрьская", общая производственная мощность которых составляет более 50% суммарной производственной мощности шахт ОАО "Гуковуголь".

тыс. руб. 4QQ 350 300 250 200 150 100 50

0 м

ОАО "Гуковугопь" АО "Кузнецкугапь" АО "Прокопьевскуголь" АО "Воркутауголь

/т/ 383,86

326,19 323,00 «И! ill

- шшшш 283,66

- Ж 1(111

ни ■

Рис. 1.1. Данные себестоимости добычи угля марок КЖ и К.

тыс.руб^т. 250

200

150

100

213,11

ШШтШ

159

4

□ Добычи Товарного угля

т

137,2

98,0

109,9

121,0

193 167íé-~-

ОАО "Гуковуголь" Южный Кузбасс Кузбассразрезуголь АО "Ростовуголь"

Рис. 1.2. Данные себестоимости добычи углей марок А и Т.

Таблица 1.2

Динамика внедрения сдвоенных лав на шахтах ОАО Туковуголь"

Шахты Количество сдвоенных лав, одновременно находящихся в

работе / добыча лав тыс. тонн

1985 1990 1995 1998 2000

Антрацит 2/300 2/300 4/600

Октябрьская 2/400 2/400 2/500

БШУ 4/700 4/700

Гуковская 2/700 4/1000 4/1300 4/1300 6/1750

им.50-лет Октября 4/1800 4/1900 4/1700 4/1600 4/1600

им.бО-лет Ленинского 2/500 2/210 2/500

комсомола

Алмазная 2/400 2/600 2/600

Ростовская 2/150 2/300 2/350 4/600

Замчаловская 2/300 2/400

Комиссаровская Гундоровская 2/100 2/100

по объединению 16/4050 24/5510 28/6450 32/8100

Таблица 1.3

Таблица параметров отработки выемочных столбов при системе разработки в

варианте лава-ярус и сдвоенные лавы

№ п/п Наименование Лава-ярус Сдвоенные лавы

1 Количество одновременно действующих очистных забоев в панели 1 2

2 Количество выработок, сохраняемых для повторного использования 1 1

3 Количество проводимых выработок, для подготовки одной лавы: при повторном использовании выработки при разовом использовании выработки 1 0 1 1.5

4 Число восстанавливаемых штреков на одну лаву 1 0.5

5 Число одновременно поддерживаемых уклонов и ходков 2х X

а)

»2

Рис. 1.3. Столбовые системы разработки в вариантах лава-ярус (а) и сдвоенные лавы (б),

применяемые на шахтах ОАО "Гуковуголь": 21Ц-30-90м; 11л=150-220м; Ьхст=700-2500м; г2ц=30-70м; 12л=180-220м; Ьст=1000-2300м

В настоящее время этими шахтами отрабатываются пласты кб, кь"*5, кн5,16, 1ННИ6,1К6, среднего карбона свит с52 и с62- Максимальная глубина ведения горных работ, определяемая глубиной расположения нижних технических границ шахтных полей, составляет 1200-1250м.

Ниже рассмотрены особенности отработки пластов на указанных шахтах, прямо или косвенно влияющие на достижение цели, поставленной в данной работе.

Шахта "Гуковская" разрабатывает угольные пласты кб, к1_В5, кВ5 (рис. 1.4) на глубинах до 920м.

Углы падения этих пластов изменяются в диапазоне от 16 до 20°. Мощность основных рабочих пластов составляет соответственно: кб - 1.3-1.35м; кЬв5 - 1.4-1.53м; кв5- 1.45-1.58м.

Особенностями разработки пласта кб являются наличие зон "ложной" кровли, куполение кровли, размывы угольного пласта и пучение почвы.

Непосредственная кровля пласта кб представлена, в основном, песчано-глинистыми и песчаными сланцами.

Отрицательное влияние на прохождение выработок и ведение очистных работ оказывает куполение кровли в местах ослабления песчано-глинистых сланцев за счет скоплений по наслоению пород обугленного растительного детрита, прослоев угля и углистых пород, что в сочетании с труднообрушаемой основной кровлей является главной причиной этого явления.

Высота обрушения пород кровли в местах куполения достигает в большинстве случаев 1.0-1.5м, реже 2-Зм. Протяженность куполов по длине ' выработок составляет 10-15м.

Значительные осложнения при ведении очистных работ вызывают размывы пласта, обязанные своим происхождением сингенетичным русловым потокам, заполненным песчаным и песчано-глинистым сланцами. Глубина размывов достигает 0.9м, ширина 1-13м.

к,

Гр=Г

Заключение диссертации по теме «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Магомет, Ростислав Дмитриевич

Выводы по главе

1. Областью рационального использования анкеров с химическим закреплением в шпуре в сочетании с кострами из круглого леса или шпального бруса и породными полосами являются пласты, мощностью до 1.25 м. При использовании в качестве способа охраны полос из быстротвердеющих материалов предельная мощность пластов, при которой использование анкера является эффективным, мощность пластов увеличивается до 2.5 м.

2. Разработан способ повышения устойчивости промежуточных штреков ярусных штреков на участке между сдвоенными лавами, сущность которого заключается в создании в кровле штрека грузонесущей конструкции (плиты) из скрепленных анкерами породных слоев, опорами для которой являются разгруженная от повышенного горного давления краевая часть угольного массива и охранные сооружения, возводимые на границе с выработанным пространством.

3. Максимальная эффективность от использования предложенного способа охраны промежуточных штреков достигается при отработке пологих пластов, мощностью до 1.5-1.7 м. В этих условиях затраты на поддержание промежуточных штреков на участке между сдвоенными лавами снижаются на 40.-50%.

4. Возможны три основных варианта реализации предложенного способа охраны промежуточных штреков. Ослабление угольного пласта при использовании 1-го, из указанных вариантов, производят в период проходки штрека. Во втором варианте - ослабление пласта предусматривается в пределах добычного участка. В отличие от двух предыдущих вариантов, в третьем варианте предусматривается использование тросовых анкеров, функцией которых является снижение нагрузок на охранные сооружения. Минимальные затраты на реализацию данного способа достигаются при первом варианте.

5. При увеличении числа слоев, слагающих грузонесущую конструкцию, создаваемую в кровле штрека, при реализации предложенного способа, величина соотношения минимально необходимых мощностей цельной и "сложной" балок может достигать 1.8-2.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится решение актуальной задачи повышения устойчивости ярусных промежуточных штреков, закрепленных анкерной крепью, на участках между сдвоенными лавами за счет использования разработанных мероприятий по управлению состоянием массива пород в окрестности штреков в периоды нахождения их в зонах влияния очистных работ.

Основные научные и практические результаты исследований, заключаются в следуфщем:

1. При фактически сложившемся состоянии технологических схем глубоких шахт ОАО "Гуковуголь" существенное снижение издержек производства и повышение конкурентоспособности добываемого угля реально может быть достигнуто при расширении до 70-80% и более области использования столбовых систем разработки в варианте "сдвоенные лавы" и внедрении анкерных крепей в качестве основных крепей участковых подготовительных выработок. В настоящее время доля столбовой системы разработки в варианте "сдвоенные лавы" не превышает 35%, анкерной крепью закреплено менее 15% выработок.

2. К числу основных факторов, сдерживающих внедрение столбовой системы разработки в варианте "сдвоенные лавы" относится отсутствие надежных технических решений, обеспечивающих устойчивое состояние промежуточных штреков, закрепленных анкерной крепью, в периоды поддержания их в зонах влияния очистных работ. Величины смещений пород в штреках в эти периоды достигают 65-75% и более от общих смещений, зафиксированных за весь срок службы штреков.

3. Установлено, что наблюдаемое при увеличении глубины ведения горных работ снижение устойчивости промежуточных штреков в период поддержания их на участках между сдвоенными лавами, связано с изменением характера и степени нарушенности пород непосредственной кровли пласта в боках штреков трещинами эксплуатационного происхождения. При отработке пластов, в кровле которых залегают глинистые и песчано-глинистые сланцы с пределом прочности на одноосное сжатие менее 35-40 МПа, эти трещины являются основной причиной вывалов пород кровли в штреках, закрепленных анкерной крепью, а также дополнительных опусканий кровли, связанных с повышенной ее нарушенностью в' областях, расположенных над охранными сооружениями.

4. К числу основных факторов, оказывающих основное влияние на выбор типов анкеров и параметров анкерного крепления в промежуточных штреках сдвоенных лав, относятся: глубина ведения работ, структура и физико-механические свойства пород непосредственной кровли, рабочая характеристика охранного сооружения, расстояние между сдвоенными лавами.

В наиболее неблагоприятных условиях глубоких шахт, характеризующихся относительно слабыми породами непосредственной кровли и труднообрушающимися породами основной кровли, целесообразно одновременно использовать три вида анкеров: с замковым закреплением в шпуре для создания над штреком грузонесущей конструкции; с химическим закреплением в шпуре - для упрочнения пород непосредственной кровли в областях, расположенных над охранными сооружениями и краевыми частями угольного массива; тросовые анкеры - для уменьшения нагрузок на охранные сооружения.

5. Повышенная нарушенность пород непосредственной кровли над охранными сооружениями, возводимыми за опережающей лавой для обеспечения устойчивости промежуточного штрека на участке между лавами, связана с двумя основными системами трещин эксплуатационного происхождения. Формирование первой системы трещин, ориентированных примерно параллельно штреку, происходит главным образом в зоне опорного давления опережающей лавы. Трещины второй системы, образующиеся в выработанном пространстве опережающей лавы, ориентированы под углом 3060° к оси штрека.

6. По фактору нарушенности пород непосредственной кровли в областях, расположенных над охранными сооружениями, максимальное расстояние между сдвоенными лавами следует принимать:

10-15 м - при отработке пластов, в кровле которых залегают глинистые или песчано-глинистые сланцы с пределами прочности на одноосное сжатие до 35-40 МПа и суммарной мощностью слоев более 6-8 мощности угольного пласта;

30-35 м - при мощности непосредственной кровли менее 5-6 мощностей угольного пласта и основной кровлей, представленной труднообрушаюпщмися породами.

7. Разработан способ повышения устойчивости промежуточных ярусных штреков на участке между сдвоенными лавами, сущность которого заключается в создании в кровле штрека грузонесущей конструкции (плиты) из скрепленных анкерами породных слоев, опорами для которой являются разгруженная от повышенного горного давления краевая часть угольного массива и охранные сооружения, возводимые в выработанном пространстве за опережающей лавой.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Магомет, Ростислав Дмитриевич, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Айруни А.Т., Слепцов Е.И. Разработка угольных пластов на большой глубине за рубежом. М., ЦНИЭИуголь., 1980г.

2. Араунер Г.-В. Перспективы применения рудничной крепи. -Глюкауф, 1987г., № 9,

3. Араунер Г.-В. Управление горным давлением на большой глубине. -Глюкауф, 1986г., №1., стр. 21-27.

4. Ардашев К.А., Зайденварг В.Е., Бучатский В.М. Обоснование и расчет анкерной крепи для поддержания выработок в условиях интенсивного горного давления. - Горное давление, горные удары и сдвижение массива. Сб. н. тр., ч.1., СПб., 1994 г., с. 33-43.

5. Ардашев К. А. Основные направления коренного совершенствования охраны и крепления капитальных капитальных горных выработок глубоких угольных шахт. Шахтное строительство., 1987 г., №4., стр.2-4.

6. Ардашев К.А., Ахматов В.Й., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. М., Недра., 1981 г., 120 с.

7. Бажин Н.П., Райский В.В. Безремонтное поддержание подготовительных выработок при бесцеликовых способах охраны. М., ЦНИЭИуголь., 1982г., 34с.

8. Бажин Н.П., Райский В.В. Охрана подготовительных выработок без целиков. М., Недра., 1975г., 296с.

9. Бажин Н.П. Рациональные способы крепления и поддержания подготовительных выработок. М., ЦНИЭИуголь., 1984г., 28с.

10. Бажин Н.П. О деформациях в промежуточных штреках при различных способах охраны. "Уголь"., 1962 г., №3.

11. Бажин Н.П., Фомкина Т.А. Выбор характеристик искусственных ограждений и крепей выемочных выработок при изменении влияющих факторов. Физические процессы горного производства. Л., ЛГИ., 1984 г.

12. Барановский В .И., Бусыгин К.К. Опыт разарботки угольных пластов на больших глубинах на шахтах Бельгии и Нидерландов. М., Недра., 1970г., 32с.

13. Борисов A.A. Основы геомеханики горных массивов. Л., ЛГИ, 1989г., 92с.

14. Борисов A.A. Давление на крепь горизонтальных выработок. Л., Углетехиздат., 1948г.

15. Борисов A.A. Методы прогноза и контроля горного давления при подземной разработке пластовых месторождений. Учебное пособие., Л., ЛГИ., 1979г.

16. Борисов A.A. Новые методы расчета штанговой крепи. М., Недра.,

1962г.

17. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов. Учебное пособие., Л., ЛГИ., 1985г., 88с.

18. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов. М., Недра., 1980г., 360с.

19. Борисов A.A., Кайдалов H.H., Лабазин В.Г. Расчет опорного давления вариационным методом. Сб. Физические процессы горного производства. Вып. 3, Л., ЛГИ., 1976 г.

20. Борисов A.A. Технология разработки пластовых месторождений. М„ Недра., 1972г., 536с.

21. Борисов A.A. Основы геомеханики горных массивов. Учебное пособие., Л., ЛГИ., 1989г.

22. Борисов A.A., Матанцев В.И., Овчаренко Б.П., Воскобоев Ф.Н. Управление горным давлением. М., Недра., 1983г.5168с.

23. Брайцев A.B., Ликальтер JI.А. Опыт разработки тонких угольных пластов за рубежом. М., ЦНИЭИуголь., 1969г.

24. Гетце В. Анкерная крепь в выработках на больших глубинах. -Глюкауф, 1986г., №2, стр.27-31.

25. Глушко В.Т., Виноградов В.В. Разрушение горных пород и прогнозирование проявлений горного давления. М., Недра., 1982г.

26. Глушко В.Т., Цай Т.Н., Ваганов И.И. Охрана выработок глубоких шахт. М., Недра., 1975г., 200с.

27. Глушко В.Т., Широков А.З. Механика горных пород и охрана выработок. Киев., Наукова думка., 1967г., 153с.

28. Глушко В.Т. Проявления горного давления в глубоких шахтах. Киев., Наукова думка., 1971г., 196с.

29. Глушко В.Т., Кирпичанский Г.Т. Инженегро-геологические прогно-зирования устойчивости выработок глубоких шахт. М., Недра., 1974г., 176с.

30. Глушко В.Т., Долина H.H., Розовский М.И. Устойчивость горных выработок. Киев., Наукова думка., 1973г.

31. Гутберлет В. Опыт применения анкерной крепи. - Глюкауф, 1987г., №9, стр.11-13.

32. Гутберлет В. Опыт применения анкерной крепи. - Глюкауф ,1987г., №5, стр. 11-13.

33. Диманштейн A.C. научные основы повторно используемых выемочных выработок с помощью искусственных ограждений при разработке пологих угольных пластов. Автореферат на соискание ученой степени д.т.н. ИГД им. A.A. Скочинского, 1989 г.

34. Егошин В.В., Кухаренко Е.В. Исследования работы комплекта смешанной крепи. - Уголь, 1995, №11, стр. 13-14.

35. Зборщик Н.П., Братишко A.C., Прокофьев В.П. Выбор способов охраны и местоположения подготовительных выработок. Киев., Техника, 1978 г.

36. Зубов В.П. О совершенствовании способов охраны и поддержания подготовительных выработок. - Уголь, 1994г., № 2„ стр. 9-11.

37. Зубов В.П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах. ...

38. Зубов В.П. Проблемы адаптации шахт Восточного Донбасса к рыночной экономике. - Наука в СПГТИ., выпуск 2.

39. Зубов В.П. Методические рекомендации по предотвращению вывалов пород из кровли в лавах, отрабатываемых на больших глубинах, в условиях шахт Восточного района Донбасса. - г. Шахты., 1986 г.

40. Зубов В.П. Влияние ослабления краевой зоны пласта на характер распределения напряжений впереди забоя лавы. Изв. Вузов., Горный журнал., 1984 г. №3, стр. 21-28.

41. Зубов В.П. Состояние и перспективы совершенствования технологических схем отработки пластов на больших глубинах. Уголь., 1989 г., стр. 17-19.

42. Зубов В.П., Андрушкевич С.Г., Иванов С.Г. Методические рекомендации по предотвращению вывалов пород из кровли в лавах, отрабатываемых на больших глубинах в условиях шахт Восточного района Донбасса. Шахты., 1986 г. 57 с.

43. Зубов В.П., Козовой Г.И., Соколов А.Б. Метод оценки параметров областей с повышенной нарушенностью пород кровли над краевыми частями угольного массива. III - Международная конференция "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология"., Санкт-Петербург., 1997 г. - доклады.

44. Зубов В.П., Лазченко К.Н., Чернышков Л.Н. Влияние подрывок на пучение почвы в подготовительных выработках. Уголь Украины, 1985 г., №7, с. 15-16.

45. Зубков В.В., Работа Э.Н. Расчет параметров защитных зон в краевых частях пластов и целиках. Локальные меры борьбы с горными ударами. Сб. научн. Трудов. Л., 1984 г., 99с.

46. Зубков В.В., Леонтьев Г.В. Напряженное состояние около подготовительных выработок, расположенных на границе с выработанным пространством. Совершенствование способов рахработки удароопасных месторождений. Сб. научн. Трудов. Л., 1986 г.

47. Квапил Р. Новые взгляды в теории горного давления и горных ударов. Перевод с чешского., М., Углетехиъдат., 1959г., 107с.

48. Кошелев К.В., Томасов А.Г. Ремонт и восстановление горных выработок. Киев., Техника., 1989г., 136с.

49. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт горных выработок. М., Недра., 1990г., 218с.

50. Кошелев К.В., Томасов А.Г. и др., Крепление и охрана выработок в сложных горно-геологических условиях. Киев., Техника., 1986г., 111с.

51. Кошелев К.В., Трубачев В.Ф. Повышение устойчивости капитальных выработок на больших глубинах. М., Недра., 1972г., 127с.

52. Кузнецов Г.Н. Доклад о содержании опубликованных научных работ в области моделирования проявлений горного давления методом эквивалентных материалов. Работы представлены на соискание ученой степени дотора технических наук. Л., 1961г.

53. Кузнецов С.Т. Исследование вопросов управления кровлей пологих угольных пластов механизированными крепями поддерживающего типа. Диссертационная работа на соискание ученой степени доктора технических наук. Л., 1973г.

54. Лазченко К.Н. Обоснование параметров разгрузки пород почвы основных подготовительных выработок с целью снижения затрат на их поддержание. Дис. на соиск. уч. степ. канд. Наук, Л., ЛГИ., 1983 г.

55. Литвинский Г.Г. Опорное давление и устойчивость подготовительных выработок. "Уголь Украины"., №4., 1981 г., 19-21 с.

56. Магомет Р.Д. Влияние горно-технических факторов на эффективность использования анкерных крепей. "Полезные ископаемые России и их освоение"., СПбГГИ (ТУ), Тезисы доклада. 1996г.

57. Магомет Р.Д. Оценка целесообразности использования анкерной крепи в промежуточных штреках при системах разработки сдвоенными лавами. Сборник трудов СПбГГИ (ТУ), 1996г.

58. Магомет Р.Д. Целесообразность использования анкерной крепи в промежуточных штреках при системах разработки сдвоенными лавами. "Полезные ископаемые России и их освоение"., СПбГГИ (ТУ)., Тезисы доклада. 1997г

59. Магомет Р.Д. Особенности поддержания промежуточных штреков в зоне влияния сдвоенных лав. "Полезные ископаемые России и их освоение"., СПбГГИ (ТУ), Тезисы доклада. 1998г.

60. Магомет Р.Д. Разработка ресурсосберегающих экономически эффективных технологических схем обеспечения устойчивости подземных горных выработок. Тезисы грантов правительства Санкт-Петербурга, 1997г.

61. Магомет Р. Д., Зубов В.П., Рутьков К.И. Особенности деформирования промежуточных штреков на участке между сдвоенными лавами., "Народное хозяйство республики КОМИ"., Воркута, 1998г.

62. Магомет Р.Д. Определение эффективности применения анкерной крепи. "Народное хозяйство республики КОМИ"., Воркута, 1998г.

63. Магомет Р.Д., Черняков Д.А., ВаулинБ.А. Проблема повышения эффективности отработки тонких и средней мощности пластов. "Народное хозяйство республики КОМИ"., Воркута, 1998.

64. Максимов А.П. Горное давление и крепь выработок. Недра., 1973г., 288 с.

65. Мельников Н.И. Анкерная крепь. М., Недра, 1980г. 252с.

66. Нига Й. Развитие конвергенции в выемочных штреках с арочной и анкерной крепью. - Глюкауф. 1987г., № 9,

67. Оптимальное планирование и проектирование горных работ при подземной разработке угольных пластов. Сборник научных трудов., Новосибирск., Институт горного дела СО АН СССР, 1978г.

68. Погудин Ю.М., Ефименко А.А. Влияние рамно-анкерной крепи на деформирование приконтурного массива подготовительных выработок. -Уголь, 1993г., №12, стр. 22-23.

69. Подземная разработка угольных пластов тонкой и средней мощности. Сборник научных трудов., Тула., 1982г.

70. Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сборник научных трудов., Тула., 1991г.

71. Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сборник научных трудов., Тула., 1988г.

72. Проведение, крепление и поддержка горных выработок. ИГД А.А.Скочинского., 1990г.

73. Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов. ВНИМИ., Л., 1986 г., 112 с.

74. Работа Э.Н., Комаров В.О. Метод расчета напряжений с учетом разупрочнения горных пород. Региональные меры предотвращения горных ударов. Сб. научн. Трудов., Л., 1983 г.

75. Райский В.В., Рева В.Н. Поддержание горных выработок. М., Недра., 1995 г., 270 с.

76. Райский В.В., Фомкииа Т.А. Области рационального применения искусственных ограждений для охраны повторно используемых подготовительных выработок. Сб. научн. трудов., Л., 1987 г.

77. Розенбаум М.А., Трофимов В.Д. Экспериментальные исследования параметров состояния угольного массива в зоне опорного давления. Горный журнал "Известия вузов"., 1977 г., №1, с. 46-49.

78. Розенбаум М.А., Андриенко В.И., Красько Н.И. и др. Крепление горных выработок на шахтах объединения Северовостокуголь. "Колыма"., 1990 г., №3, с. 23-25.

79. Ройтер Э.-У, Хермюльхайм В. Анкерная крепь в угольной промышленности США. - Глюкауф, 1985г., №9, стр.23-27.

80. Руководство по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса. Шахты., 1992 г., 215 с.

81. Рутьков К.Н., Савин В.А., Терентьев Б.Д. О надежности участковых подготовительных выработок. Уголь., №6, 1992 г.

82. Рутьков К.Н., Селиванов Ю.А. Обобщение опыта охраны участковых подготовительных выработок на больших глубинах при бесцеликовой выемке. Добыча угля подземным способом., ЦНИЭИуголь., вып. 19., М., 1988 г.

83. Семевский В.В. Область применения штанговой крепи. Методическое пособие для заочных курсов., Л., ЛГИ., 1964г.

84. Семевский В.Н., Волжский В.М., Тимофеев О.В. Штанговая крепь. М., Недра., 1965г.

85. Симанович А.М., Сребный М.А. Охрана выработок на глубоких горизонтах. М., Недра., 1976 г., 144 с.

86. Скрабов В.В., Дмитриев В.А. Влияние ширины выработки, глубины работ и крепи на проявления горного давления. - Уголь, 1992г., № 4, стр. 9-13.

87. Сребный М.А. Выбор рациональных параметров технологических схем выемки угля на пологих пластах. ...

88. Талобр Ж. Механика горных пород. М., Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу., 1960г.

89. Те Коок Ю. Деформации полевых выработок в проходке и под воздействием очистных работ. - Глюкауф ,1987г., № 9,

90. Тимофеев О.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. М., Недра., 1979г.

91. Тимофеев О.В., Мордухович М.М. Временное руководство по применению штанговой крепи в подготовительных выработках. М., Недра., 1971г.

92. Типовые расчеты. Учебное пособие. Л., ЛГИ., 1968г.

93. Трушко В.Л. Исследования и выбор параметров упрочняющей крепи горных выработок рудных шахт (на примере Североуральского бокситового рудника). Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л., 1981г.

94. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Ленинград., 1986 г., 221 с.

95. Халимендик Ю.М. Геомеханические процессы вокруг одиночной выработки. - Уголь, 1995г., №10, стр. 6-8.

96. Худин Ю.Л., Устинов М.И., Брайцев А.В. Бесцеликовая отработка пластов. М., Недра., 1983 г., 280 с.

97. Цишинский У. Использование набрызгбетонно-анкерной крепи в камерных выработках. - Глюкауф, 1987г., № 9,

98. Черняк И.Л. Управление состоянием массива горных пород. М., издательство МГИ., 1981г., 59с.

99. Черняк И.Л. Предотвращение пучения почвы горных выработок., М., Недра., 1978г., 237с.

100. Черняк И.Л. Механика горных пород. Книга 1. - М., издательство МГИ., 1973г.,130с.

101. Черняк Л.И., Бурчаков Ю.И. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт. М., Недра., 1984г., 304с.

102. Черняк И.Л., Зайденварг В.Е. Пути повышения устойчивости подготовительных выработок глубоких шахт. - Уголь, 1991, №2, стр.3-5.

103. Черняк И.Л., Костин B.C., Мяснянкин В.В., Юдковский В.А. Повторное использование подготовительных выработок. М., ЦНИЭИуголь., 1979г., 21с.

104. Черняк И.Л., Кузьмич О.Ю. Периодичность геомеханических и геодинамических процессов при проведении подготовительных выработок. -Уголь, 1993г., № 12., стр. 20-21.

105. Черняк И.Л., Эмиров Л.А. Выбор рационального варианта охраны подготовительных выработок . М., ЦНИЭИуголь., 1972г., 47с.

106. Шик В.М. Методические указания по определению расслоения кровли и почвы угольных пластов ультразвуковым прибором СБ2. Л., 1980 г.

107. Широков А.П. Теория и практика применения анкерной крепи. М., Недра, 1981г., 381с.

108. Широков А.П. Крепление горных выработок армополимерной анкерной крепью. М., ЦНИИцветмет экономики и информации, 1987г., 35с.

109. Широков А.П. Апкерная крепь и химическое укрепление пород. М., Недра., 1978г.

110. Широков А.П. Крепление горных выработок армополимерной крепью. М., Недра., 1987г.

111. Широков А.П. Методические указания по выбору и расчету анкерной крепи для сложных горно-геологических условий. Прокопьевск., 1988г.

112. Широков А.П. Опыт крепления сопряжений лав со штреками. М., Недра., 1982г.

113. Широков А.П., Горбунов А.П. Повышение устойчивости горных пород. Новосибирск, Наука, 1983г., 167с.

114. Широков А.П., Лидер В.А. Анкерная крепь. Справочник. М., Недра, 1990г., 205с.

115. Широков А.П., Лидер В.А., Писляков Б.Г. Расчет анкерной крепи для различных условий применения. М., Недра, 1976г. 208с.

116. Штефан П. Расширение области применения анкерной крепи и новые разработки. - Глюкауф, 1987, №9, стр. 13-16.

117. Штефан П. Поведение анкеров в слоистых породах и вытекающие из этого требования. - Глюкауф, 1985г., №8, стр. 36-42.

118. Штефан П. Анкерная крепь в штреках с высокой конвергенцией. -Глюкауф, 1994, № 1, стр.25-29.

119. Шюрман Ф. Прогрессивная анкерная крепь во Французской горной промышленности. "Глюкауф"., №11., 1979 г., 9-15 с.

120. Югон А., Кост А. Штанговое крепление горных пород. М., Недра., 1962г.

121.Якоби О. Практика управления горным давлением. Перевод с немецког о. М., Недра., 1987г., 566с.

Дополнительная литература:

122. Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Науч. рук. Кузьмич A.C., ИГД им. A.A. Скочинского., М., 1979г.

123. Технологические схемы очистных и подготовительных работ на угольных шахтах. ч.1 и ч.2., М., Недра, 1974 г.

124. Лазченко К.Н. Обоснование параметров разгрузки пород почвы основных подготовительных выработок с целью снижения затрат на их поддержание. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук., Л., 1983г.