Обоснование параметров технологии проведения и поддержания камер и сопряжений горных выработок угольных шахт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Васильев, Павел Валентинович

• Васильев, Павел Валентинович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Васильев, Павел Валентинович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОПЫТА И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ШИРОКОПРОЛЁТНЫХ ВЫРАБОТОК НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

1.1 Анализ производственного опыта проведения широкопролётных выработок на угольных шахтах

1.1.1 Анализ производственного опыта проведения и крепления монтажных камер

1.1.2 Анализ производственного опыта формирования н крепления демонтажных камер

1.1.3 Анализ производственного опыта проведения и крепления сопряжений н пересечений горных выработок

1.2 Анализ производственного опыта охраны и поддержания широкопролётных выработок угольных шахт

Актуальность обоснования параметров технологии проведения и поддержания широкопролётных выработок угольных шахт. Задачи исследований

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШИРОКОПРОЛЁТНЫХ ВЫРАБОТОК И УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА С УЧЁТОМ ВЛИЯНИЯ ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1 Разработка алгоритма расчёта напряжений и деформаций пород в окрестности широкопролётных выработок угольных шахт с учётом влияния повышенного горного давления

2.2 Исследование влияния ширины выработки на геомеханическое состояние углепородного массива при повышенном горном давлении

2.3 Исследование влияния повышенного горного давления на геомеханические параметры демонтажных камер

Выводы

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПРОВЕДЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ МОНТАЖНЫХ И ДЕ-МОНТАЖНЫХ КАМЕР

3.1 Адаптация технологических схем проведения и поддержания монтажных камер

3.1.1 Технология расширения монтажной камеры с помощью проходческого комбайна и одновременным монтажом секций механизированного комплекса

3.1.2 Технология расширения монтажной камеры с помощью очистного комбайна и одновременным монтаэ/сом секций механизированного комплекса

3.2 Адаптация технологических схем проведения и поддержания де-монтажных камер

3.3 Адаптация технологических схем проведения и крепления широкопролётных выработок

Выводы

ГЛАВА 4. КОНЦЕПЦИЯ И ПРИНЦИПЫ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В СТРУКТУРЕ РАВНОПРОЧНОЙ ПОДСИСТЕМЫ «ТЕХНОЛОГИЯ-» КРЕПЬ—»ГЕОМАССИВ»

4.1 Выбор направлений исследований по созданию методики расчета и обоснования параметров крепи широкопролётных выработок угольных шахт

4.2 Обоснование концепции и принципов обоснования параметров технологии проведения и поддержания горных выработок в структуре равнопрочной подсистемы «Технология—>крепь—>геомассив»

Выводы

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ КАМЕР И СО-

ПРЯЖЕНИЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ

5.1 Общие положения

5.2 Методические основы алгоритма расчета параметров крепей сопряжений горных выработок

5.3 Исходные данные для расчета параметров крепей сопряжений

горных выработок

5.4 Алгоритм расчета геометрических параметров сопряжений горных выработок

5.4.1 Расчётные схемы и геометрические параметры сопряжений горных выработок

5.4.2 Расчёт длины прилегающих к сопряжению участков выработок, испытывающих повышенное горное давление, и площадей обнажения пород кровли

5.4.3 Алгоритм расчета давления на крепь сопряжений выработок

5.4.4 Алгоритм расчета допускаемых нагрузок на крепь сопряжений выработок

5.4.5 Алгоритм расчета эксплуатационных параметров крепей сопряжений

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров технологии проведения и поддержания камер и сопряжений горных выработок угольных шахт»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В связи с интенсификацией технологических процессов на угольных шахтах, ростом нагрузок на очистные забои и темпов подвигания очистных и подготовительных забоев на угольных шахтах для обеспечения комфортных и безопасных условий труда возникла необходимость увеличения площади поперечного сечения горных выработок и расширения их функций. Наиболее распространёнными широкопролетными выработками на угольных шахтах являются: монтажные и демонтажные камеры, сопряжения и пересечения горных выработок, камеры водоотлива, дизелевозные депо, камеры перегруза горной массы в конвейерных выработках и др.

Технологии проведения, методики расчёта параметров крепи подготовительных и выемочных выработок, способы и средства их крепления разработаны ведущими отечественными и зарубежными учеными и практиками горного производства. На основе результатов этих исследований созданы и широко используются на шахтах России и за рубежом методические рекомендации, типовые паспорта проведения и крепления.

Попытки применить разработанные нормативные документы и технологии проведения и поддержания камер и сопряжений горных выработок пока не привели к положительным результатам. Это обусловлено тем, что темпы проведения выработок из-за необходимости управления повышенным горным давлением снижаются в 3-5 раз, для обеспечения устойчивости пород применяются сложные конструкции крепи разных типов, снижается эксплуатационная надёжность, что приводит к повышению стоимости и сложности проведения и поддержания широкопролётных выработок.

Под повышенным горным давлением понимают не только высокий коэффициент концентрации вертикальных напряжений, но и отклонение на отдельных участках шахтного поля горизонтальных сил от боковых гравитационных.

Так как широкопролетные выработки, в том числе камеры, являются сложными инженерными сооружениями, то целесообразно использовать теоретические ос-

новы создания равнопрочной подсистемы, включающей элементы системы «технология проведения широкопролетных выработок и их сопряжений —» крепь —> горный массив», далее по тексту сокращённо подсистема «технология—»крепь—»геомассив».

Следовательно, актуальными являются исследования, необходимые для обоснования параметров технологий проведения и поддержания камер и сопряжений горных выработок, обеспечения их эксплуатационной надёжности при интенсивной отработке угольных пластов высокопроизводительными комплексно-механизированными забоями в условиях повышенного горного давления.

В этой связи актуальной научно-практической задачей является обоснование параметров технологии проведения и поддержания широкопролетных выработок с управлением повышенным горным давлением в выемочном участке посредством совершенствования способов и схем их проведения, создания и внедрения методики расчёта параметров равнопрочной подсистемы «технология—» крепь—» геомассив».

Целыо работы является уточнение закономерностей распределения напряжений, деформаций и смещений пород в окрестности широкопролётных выработок с учётом влияния повышенного горного давления для обоснования параметров технологии проведения и повышения эксплуатационной надёжности камер и сопряжений горных выработок, обеспечивающих эффективную отработку угольных пластов.

Идея работы состоит в повышении эксплуатационной надёжности камер и сопряжений горных выработок посредством использования критерия равнопрочно-сти подсистемы «технология—»крепь—»геомассив» и выявленных закономерностей взаимодействия технологии проведения и крепи выработок с углепородным массивом в условиях повышенного горного давления.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Адаптивность технологии проведения и крепления широкопролётных выработок к горно-геологическим условиям углепородного массива обеспечивается соответствием альтернативных вариантов технологии типопредставительным технологическим схемам, работоспособное состояние которых поэтапно оценивается и со-

вершенствуется на практике в пределах требований действующих нормативных документов.

2. Интенсивность проведения, эффективность крепления и эксплуатационная надёжность монтажных и демонтажных камер и сопряжений горных выработок повышается при использовании в качестве постоянной крепи в расширяемой части камер секций очистной механизированной крепи и выемки угольного пласта в пределах выработки по камерно-столбовой системе разработки.

3. Реализация выявленной закономерности асимметричного относительно оси одиночной выработки распределения смещений и напряжений в зонах повышенного горного давления и использование зависимости коэффициента концентрации вертикальных напряжений от её ширины, обусловливает выбор оптимальной ассиметричной схемы многоуровневой установки анкеров в кровле и боках выработки.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- развиты теоретические основы равнопрочности подсистемы «технология—»крепь—»геомассив», отличающиеся технологией армирования анкерами пород, обеспечивающей перенос области запредельного их деформирования (на диаграмме «напряжения-деформация») в допредельную область с ограничениями по величинам предельных относительных деформаций на границе свода естественного равновесия;

- обоснованы адаптивные к условиям повышенного горного давления технологии проведения и крепления широкопролётных выработок, отличающиеся использованием в качестве постоянной крепи в монтажных и демонтажных камерах секций очистной механизированной крепи и выемкой угольного пласта в пределах выработки по камерно-столбовой системе разработки;

- предложен алгоритм развития технологии проведения и поддержания подземных горных выработок, отличающийся критерием соответствия альтернативных вариантов технологии типопредставительным технологическим схемам, работоспособное состояние которых поэтапно оценивается и совершенствуется на практике в пределах требований действующих нормативных документов;

- выявлена закономерность асимметричного, относительно оси выработки, распределения смещений и напряжений в зонах повышенного горного давления и обоснована зависимость коэффициента концентрации вертикальных напряжений от ширины выработки;

- разработана методика прогнозирования параметров технологии проведения и эксплуатационной надёжности камер и сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления, отличающаяся настройкой алгоритма расчёта по результатам натурных измерений и численного моделирования в выработках-аналогах параметров свода естественного равновесия, коэффициента концентрации напряжений, предельных относительных деформаций пород.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- представительным объёмом шахтных исследований взаимодействия элементов крепи и вмещающих камеры и сопряжения выработок пород на шахтах восточного и южного Кузбасса: 9 шахт СУЭК, 125 экспертных заключений паспортов проведения и крепления широкопролетных выработок;

- результатами математического моделирования численным методом конечных элементов геомеханических процессов при взаимодействии углепородного массива и горных выработок шириной 5... 16 м;

- результатами массовых натурных исследований для обоснования типо-представительных технологических схем проведения пилотной выработки и расширения монтажных камер до проектного сечения, формирования демонтажных камер с использованием в качестве несущей опоры секций механизированной крепи: в течение последних 5 лет исследования проведены в 12 широкопролетных выработках;

- внедрением методики прогнозирования параметров равнопрочной подсистемы «технология—»крепь—»геомассив» при разработке проектов и паспортов проведении и крепления камер и сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления в углепородном массиве.

Научное значение работы состоит в выявлении закономерностей взаимодействия элементов равнопрочной подсистемы «технология —» крепь —» геомассив»в

условиях неравномерного повышенного горного давления, что является теоретической основой для совершенствования безопасной и эффективной технологии проведения и повышения эксплуатационной надёжности камер и сопряжений горных выработок.

Практическое значение заключается в возможности вскрытия, подготовки и отработки шахтных полей посредством выбора технологии проведения и поддержания горных выработок с оптимальной планировкой в выемочных полях монтажных и демонтажных камер и сопряжений горных выработок.

Реализация научных результатов. Результаты исследований использованы при разработке проектной документации: «технологические схемы монтажа и демонтажа механизированного комплекса MKT ОАО «Междуреченская угольная ком-пания-96», «Корректировка «Проекта отработки пласта 70 шахты «талдинская-Западная-2» ОАО РЖ «Соколовская» в новых лицензионных границах», «Продление консервации участка «Сычевский» шахты «Полысаевская» ОАО «СУЭК-Кузбасс», «Проект крепи усиления сопряжений очистного забоя 52-07 с вентиляционным и конвейерным штреком пласта 52 «Шахты №7» Шахтоуправления «Котинское» ОАО «СУЭК-Кузбасс». Обоснованы и внедрены параметры проведения и крепления широкопролетных выработок на шахтах «талдинская-Западная-2», «Полысаевская», шахта №7 и др. в Кузбассе.

Результаты исследований автора включены в следующие нормативные и методические документы:«Методика расчёта и выбора параметров крепи на сопряжениях горных выработок при одинарной и парной подготовке выемочных столбов».- СПб.: ВНИМИ, 2004. - 84с.; «Методическое руководство по выбору геомеханических параметров технологии разработки угольных пластов короткими забоями». - СПб, 2003. - 55с. (М-во энергетики РФ. РАН. ФГУП «Гос. НИИ горн, геомех. и маркшейд. дела - МНЦ «ВНИМИ»); «Методическое руководство по применению анкерной крепи на шахтах ЗАО УК «Южкузбассуголь». Новокузнецк: ЗАО УК «Южкузбассуголь», 2002,- 47с.

Апробация работы. Основные научные результаты и практические выводы диссертации докладывались и получили одобрение на международных научно-

практических конференциях: «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» («Уголь России и Майнинг», Новокузнецк, 2006-2012гг.), научном симпозиуме, проводимом в Московском государственном горном институте в рамках «Недели горняка» (Москва, 2013г.), технических советах угольных компаний ЗАО «Распадская угольная компания», ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», ОАО «СУЭК-Кузбасс» и др.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ и 2 патента на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 145 страниц основного текста, в том числе список литературы из 114наименований, Зтаблицы и 41 рисунок, 3 приложения.

Автор выражает благодарность докторам технических наук, профессорам Ю.Н. Кузнецову и В.В. Мельнику за ценные методические рекомендации и практические советы при подготовке диссертации.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОПЫТА И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЁЖНОСТИ

ШИРОКОПРОЛЁТНЫХ ВЫРАБОТОК НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ 1.1 Анализ производственного опыта проведения и крепления широкопролётных выработок на угольных шахтах

В связи с интенсификацией технологических процессов на угольных шахтах, ростом нагрузки на очистные забои и темпов подвигания подготовительных забоев на угольных шахтах для обеспечения комфортных и безопасных условий труда возникла необходимость увеличения площади поперечного сечения горных выработок. Основными факторами, влияющими на увеличение площади поперечного сечения горных выработок, являются: необходимость подачи большего количества воздуха, расширение габаритов высокопроизводительного горнотранспортного оборудования, применение новых способов и средств обеспечения промышленной безопасности и др. Вследствие совокупного сочетания множества влияющих факторов возникает научная задача обеспечения приемлемого риска при эксплуатации широкопролётных выработок [79].

Наиболее распространёнными широкопролётными выработками на угольных шахтах являются: монтажные и демонтажные камеры, сопряжения и пересечения горных выработок, камеры водоотлива, дизелевозные и локомотивные депо, камеры перегруза горной массы в конвейерных выработках, кроссинги и др.

Для обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации камер и сопряжений выработок требуется обеспечение их эксплуатационной надёжности, под которой следует понимать [79, 114] обеспечение в пределах приемлемого риска безопасной и эффективной эксплуатации исследуемого объекта. Проведение (проходка) горных выработок - комплекс работ, выполняемых в процессе создания выработки. Поддержание горных выработок - это комплекс мероприятий по обеспечению их

сохранности в эксплуатационном состоянии в соответствии с паспортом проведения и крепления выработки, включает рациональное расположение, охрану и ремонт горных выработок [1-3]. Под сопряжением горных выработок понимают место соединения, разветвления или пересечения подземных горных выработок [2, 3].

Для оценки эффективности способов и средств обеспечения промышленной безопасности и комфортных условий труда в широкопролётных горных выработках проведён анализ производственного опыта проведения, поддержания и охраны монтажных и демонтажных камер, сопряжений и пересечений.

Принципиальной особенностью технологии проведения и обеспечения устойчивости широкопролётных выработок как объекта исследований в настоящей работе является расположение выработок вблизи разрывных геологических нарушений и предохранительных целиков, в зонах влияния повышенного горного давления.

1.1.1 Анализ производственного опыта проведения и крепления

монтажных камер

Для оценки эффективности и безопасности применяемых на угольных шахтах технологий строительства монтажных камер проведён анализ паспортов их проведения и крепления, а также нормативных документов. Для анализа приняты паспорта проведения и крепления 14 шахт Кузбасса.

Наиболее распространённая в Кузбассе технология проведения и крепления широких монтажных камер приведена на рисунке 1.1, принятая в настоящей работе в качестве примера [57]. На схеме поперечного сечения монтажной камеры 52-10 ОАО «СУЭК-Кузбасс» Шахтоуправление «Котинское «Шахта №7» расположено основное горнопроходческое оборудование, элементы крепи, средства подачи воздуха и воды. Применяется анкерное крепление пород кровли и боков выработки.

Выработка проведена по угольному пласту 52 мощностью 4,5 м комбайном КП-21 снизу вверх под углом 5-6°, сечением в свету 8СВ = 18,9 м2, в проходке 8„р =

'У

19,2 м . Шаг крепления 0,8 м.

Крепление пород кровли монтажной камеры осуществляется анкерной кре-

пью, состоящей из сталеполимерных анкеров А20В длиной 2,75 м, одной ампулы ДАК-1-М длиной 1200 мм с полиэфирными смолами, подхватов - многожелобчатого профиля длиной 4,0 м и решетчатой затяжки.

Для крепления боков монтажной камеры применяется анкерная крепь, состоящая из металлического клинораспорного анкера КРА-16 длиной 1600 мм, шайбы 300*300*1,5 и металлической решетчатой затяжки 2500*1200*4. Шаг установки анкеров 1,0 м. Подвигание проходческого забоя на цикл составляет 0,8 м.

Воздухоподающий трубопровод <1 = 50мм

Пожарно-оросительный трубо0Щшод1| =» 159мм

Анкер бортовой 1^РА-16 1=1600

Рисунок 1.1 - Проведение монтажной камеры 52-10 ОАО «СУЭК-Кузбасс Шахтоуправление Котинское Шахта №7» [57]

На первом этапе проводится пионерная выработка узкого сечения шириной 4,2 м, на втором этапе осуществляется её расширение до проектного сечения шириной 7,8 м.

Проходческий цикл в передовой выработке начинается с подготовки рабочего места, наращивания скребкового конвейера, проверки надежности крепления приводной и концевой головок конвейера, замера содержания метана в забое и в 20

м от него и на исходящей струе. Машинист комбайна меняет зубки на исполнительном органе комбайна при отключенном пускателе. После этого приступает к выемке горной массы.

В кровле пласта 52 залегает «ложная» кровля, представленная алевролитом углистым мощностью 0,1-0,5 м. Крепление кровли анкерной крепью предусматривается производить с присечкой «ложной кровли».

Возведение анкерной крепи осуществляется в следующей последовательности.

После взятия заходки на глубину 1,0 м и на высоту 2,0-2,5 м, производится оборка боков, кровли и поверхности забоя от нависших кусков угля и породы при помощи пики длиной 2,0-2,5 м. Затем производится установка анкерной крепи в кровле выработки. Решетчатые затяжки укладываются и прижимаются к кровле выработки исполнительным органом комбайна КП-21, на который уложен брус (швеллер). После поднятия подхвата исполнительным органом производится блокировка стрелы комбайна при отключенном пускателе.

Буровым станком «Рамбор» бурятся шпуры диаметром 28-30 мм под анкер длиной 2,35 м, под углами, указанными в паспорте крепления выработки. На конец анкера с резьбой устанавливается металлическая шайба и навинчивается гайка на величину, равную ее высоте (до фиксатора). Конец анкера с навинченной гайкой вставляется в специальное гнездо бурового станка и фиксируется стопором. В шпур помещается ампула, а затем свободный конец анкера, которым ампула перемещается до упора в дно шпура. После досылки ампулы включается анкероустановщик «Рамбор» и вращающийся анкер разрывает оболочку ампулы, перемешивает компоненты полимеров, перемещается до упора в дно шпура и прижимает шайбу. В перемешанных полимерах возникают химические реакции, в результате которых состав затвердевает. Через 20-30 секунд после перемешивания полимеров «Рамбором» завинчивается гайка до упора, создавая анкеру усилие 25 кН. После этого «Рамбор» выключается и переносится к следующему шпуру.

В такой же последовательности производится установка и других анкеров.

При завинчивании гайки буровым станком автоматически создается необходимое равномерное натяжение анкеров, поэтому контроль их величин при помощи

измерительных приборов осуществляется лишь периодически 2-3 раза в месяц.

При расслоении пород кровли возникают динамические нагрузки, способные разрушить анкерную крепь. Для контроля крепления анкерной крепи устанавливаются на расстоянии 80-100м податливые шайбы из прорезиненных лент, имеющие податливость 3-5 мм в зависимости от ее толщины.

Возведение анкерной крепи в боках выработки осуществляется после возведения анкерной крепи в кровле и выемки горной массы на оставшуюся высоту выработки.

На расстояниях и под углами, указанными в паспорте, бурятся шпуры диаметром 30мм электросверлом ЭР-18д (Турмак), в которые вставляются металлические клинораспорные анкеры КРА-16 путем расклинивания замковой части анкера в забое шпура при помощи закручивания гайки анкера электросверлом ЭР-18д (Тур-мак). Натяжение гайки производится при помощи электросверла ЭР-18д (Турмак). Контроль натяжения анкера проверяется при помощи динамометрического ключа

В конце каждой смены производится дополнительная протяжка гаек анкерного крепления электросверлом ЭР-18д (Турмак).

На первом этапе проводится пионерная выработка шириной 4,2 м. На втором этапе обратным ходом производится расширение этой выработки до ширины 7,8 м (рисунок 1.2). Соответственно изменено положение горнопроходческого оборудования, установлена анкерная крепь второго уровня с длиной анкеров до 6 м для подержания свода предполагаемого обрушения пород кровли. Проведён монтаж монорельсовой дороги с подвеской монорельса анкерами длиной 2,75 м.

Возведение канатных анкеров в кровле производится в следующей последовательности. В намеченном месте производится бурение скважины буровым станком «Рамбор» на соответствующую длину. В устье скважины помещаются 2 ампулы ДАК-1-М производства ЗАО «Карбо-ЦАКК», длина ампулы 1200 мм, диаметр 24 мм и канатным анкером досылаются до упора в дно скважины. После этого устанавливается подхват из СВП-22 (либо швеллер) длиной 800-1000 мм, к муфте каната подводится буровой станок и соединяется с ней переходником. Затем включается буровой станок и путем вращения с подачей анкер устанавливают в шпуре до упора

гайки в опорный элемент. При вращении и подаче канатный анкер перемещается к дну скважины.

Пожарно-оросительный трубопровод с! = 159мм

Воздухоподающий I трубопровод <1=50мм

Рисунок 1.2 - Расширение до проектного сечения монтажной камеры 52-10 ОАО «СУЭК-Кузбасс Шахтоуправление Котинское Шахта №7» [57]

Вращаясь, анкер спиралью на конце разрывает оболочки ампул, а шнеком тщательно перемешивает компоненты и уплотняет закрепляющую втулку. Между перемешанными компонентами состава происходит химическая реакция, в результате которой смесь отвердевает в течение 15...240 сек. Анкер в этой позиции удерживается до отвердения состава ампул. После этого буровой станок отсоединяется от муфты анкера, устанавливается новый переходник в гнездо бурового станка и с

его помощью на муфту накручивается гайка до упора в шайбу и созданию стержню усилия 25 кН. Далее буровой станок отсоединяется и переносится к следующей скважине.

В связи с малым сроком службы подготовительной выработки (1,5-2,0 года) ремонт анкерной крепи не предусматривается. Однако в случае повреждения анкерной крепи, образования куполов и вывалов в суточный срок разрабатывается дополнение к паспорту на ремонт крепи на поврежденном участке выработки.

Оценку соответствия принятой технологии крепления и затяжки кровли фактической устойчивости непосредственной кровли следует производить систематически в проходческом забое путем осмотра состояния кровли и отслоения пород. В случае повышения вероятности обрушения пород кровли или боков выработки, то есть снижения эксплуатационного надёжности, необходимо принимать оперативные меры по предотвращению этих явлений.

В продолжение всего срока эксплуатации выработки производится систематический контроль работоспособности анкерной крепи путем визуальной оценки состояния анкеров, верхняков, подхватов, затяжки и величины смятия демпфирующих податливых элементов (шайб из прорезиненной ленты). Периодичность контроля вне зоны влияния очистных работ — не реже одного раза в месяц.

Если обнаружены участки опасного состояния анкерной крепи в кровле: с разорванными или вырванными анкерами, разрывами верхняков и затяжки, полным смятием демпфирующих податливых элементов, усилиями натяжения анкеров близкими к их несущей способности, расслоения заанкерованной кровли и отслоения ее от вышележащей кровли больше 50 мм, - на этих участках необходимо произвести оперативное усиление анкерной крепи путем установки дополнительных анкеров, стоек или рамной крепи. В особо опасных случаях для определения требуемых мер привлекаются специалисты ВНИМИ, ЦАКК, РАНК, КузНИУИ и др.

Величиной приемлемого риска устойчивости выработки является обеспечение смещений пород кровли и боков выработки в пределах, регламентированных Инструкцией [13].

Результаты выполнения всех работ по мониторингу соответствия принятых па-

раметров и конструкций анкерной крепи требуемым в данных конкретных условиях фиксируются в журналах и актах, которые подписываются начальником участка, ответственными исполнителями работ и утверждаются главным инженером шахты.

Основными признаками и критериями перехода в опасное состояние является следующее: разрывы и вырывание анкеров; скручивание или прогибы верхняков свыше 100 мм; разрывы затяжки с вывалами пород и «обыгрыванием» анкеров; смятие демпфирующих податливых элементов; увеличение усилий натяжений анкеров выше предельной величины; увеличение расслоения заанкерованных пород кровли или их отслоение от вышележащих пород до 40...50 мм. При отсутствии указанных явлений обеспечивается эксплуатационная надёжность камеры.

Приведённая технология проведения и крепления монтажной камеры является в Кузбассе наиболее распространённой, однако на отдельных шахтах применяются варианты расширения камеры с одновременной установкой секций механизированной крепи очистного забоя, промежуточных стоек по оси камеры, упрочнение пород кровли из пионерной выработки перед расширением камеры и другие варианты.

В основном применяемые технологии проведения и крепления монтажных камер обеспечивают в пределах приемлемого риска безопасность ведения работ по монтажу оборудования, возможность применения самоходного или монорельсового транспорта для доставки оборудования механизированного комплекса. Однако, в большинстве случаев надёжность транспортных, монтажных и эксплуатационных работ обеспечиваются применением паспортов крепления, в которых принята крепь с большим запасом прочности. Это приводит не только к избыточным затратам материальных и трудовых ресурсов, но и увеличению сроков подготовки к выемке запасов очередного выемочного столба.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Васильев, Павел Валентинович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горная энциклопедия /Ред. Кол. М.И. Агошков, Н.К. Байбаков, A.C. Болдырев и др. М.: Советская энциклопедия. Т.4, 1989. 623 с.

2. Каретников В.Н. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник/ В.Н. Каретников, В.Б. Клейменов, А.Г. Нуждихин. М.: Недра, 1989. 571с.

3. Горное дело: Терминологический словарь/Г.Д. Лидин, Л.Д. Воронина, Д.Р. Каплунов и др. М.: Недра, 1990. 694с.

4. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов: Справочное пособие /А.Д. Рубан; под общ. ред. А.Д. Рубана. М.: Горная книга, 2010. 500с.

5. Проблемы безопасности и новые технологии подземной разработки угольных месторождений /В.И. Клишин [и др.]; под ред. Ю.Н. Малышева. - Новосибирск: Издательский дом «Новосибирский писатель», 2011. 524с.

6. Найдов М.И. Поддержание сопряжений горных выработок / М.И. Найдов, А.И. Петров, А.П. Широков. М.: Прометей, 1990. 140с.

7. Заславский Ю.З. Новые виды крепи горных выработок / Ю.З. Заславский, Е.Б. Дружко. М.: Недра, 1989. 256с.

8. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) (РД 05-350-00) // Предупреждение газодинамических явлений в угольных шахтах (Сборник документов)/ Кол. авт. М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 2000. С. 120-304.

9. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам (РД 05-328-99) // Предупреждение газодинамических явлений в угольных шахтах (Сборник документов)/ Кол. авт. М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 2000. С. 4-119.

10. Инструкция по выбору анкерной крепи горных выработок. Л.: ВНИМИ. 1991. 159с.

11. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. Изд. 2-е перераб. и доп. СПб., 1991. 125с.

12. Инструкция по применению металлической рамной и анкерной крепей на

шахтах Кузбасса / Ответственные редакторы В.А. Лидер, П.И. Баранников. Прокопьевск: Прокопьевская городская типография Кемеровского управления по печати, 1973. 102с.

13. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. СПб., 2000. 70с. (М-во топлива и энергетики РФ. Гос. Науч.-исслед. ин-т. горн, геомех. и маркшейд. дела. Межотраслевой науч. Центр ВНИМИ).

14. Инструкция по расчету облегченных видов крепей с анкерами на основе патронированных быстротвердеющих неорганических вяжущих: РД 12.18.092-90 / Ответственный за выпуск ст. науч. сотр. Ю.С. Шаповал. Харьков: ВНИИОМШС, 1991. 58с.

15. Ерофеев JI.H. Повышение надежности крепи горных выработок / JI.M. Ерофеев, JI.A. Мирошникова. М.: Недра, 1988. 245с.

16. Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна / Ю.З. Заславский. М.: Недра, 1966. 180 с.

17. Першин В.В. Организация строительства горных выработок. Справочное пособие/В.В. Першин. М.: Недра, 1992. 224с.

18. Механизация проведения подготовительных выработок/ А.И. Петров, Г.Г. Штумпф, П.В. Егоров, Г.Н. Архипов. М.: Недра, 1988. 249с.

19. Майоров А.Е. Консолидирующее крепление горных выработок/ А.Е. Майоров, В.А. Хямяляйнен. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 258с.

20. Булычёв Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах /Н.С. Булычев. М.: Недра, 1989. 270с.

21. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Изд. 4-е, дополненное. Л.: Мин-во угольн. пром-сти СССР. ВНИМИ горн, геомех. и маркшейд. Дела, 1986. 222с.

22. Анкерное крепление на шахтах Кузбасса и дальнейшее его развитие: учебное пособие / A.B. Ремезов, В.Г. Харитонов, В.П. Мазикин и др. Кемерово: Кузбас-свузиздат, 2005. 471с.

23. Широков А.П. Расчет анкерной крепи для различных условий применения

/ А.П. Широков, В.А. Лидер, Б.Г. Писляков. М.: Недра, 1976. 208с.

24. Анкерная крепь: Справочник / А.П. Широков, В.А. Лидер, М.А. Дзауров и др. М.: Недра, 1990. 205с.

25. Першин В.В. Крепление сопряжений капитальных горных выработок / В.В. Першин, В.А. Минин, А.Н. Садохин. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1996. 179с.

26. Алексеенко С.Ф. Расчеты на прочность в горном деле / С.Ф. Алексеенко. К.,УМКВО, 1988.304с.

27. Инструкция по расчёту и применению анкерной крепи на угольных шахтах Кузбасса. Первая редакция.СПб.: ВНИМИ, 2011. 284с.

28. Васильев В.В. Крепление горных выработок полимерно-композиционными материалами / В.В. Васильев // Уголь. 1998. №4. С.33-35.

29. Методика расчёта и выбора параметров крепи на сопряжениях горных выработок при одинарной и парной подготовке выемочных столбов. СПб.: ВНИМИ, 2004. 84с.

30 Гелескул М.Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных горных выработок / М.Н. Гелескул, В.Н. Каретников. М.: Недра, 1982. 387с.

31. Динамические формы проявления горного давления/В.Б. Артемьев, Г.И. Коршунов, А.К. Логинов, В.М. Шик. СПб.: Наука. 2009. 347с.

32. Угольная промышленность Российской Федерации [Текст] / М.: «ЗАО Ро-синформуголь», 2005-2006 гг.

33. Экономические методы управления горно-подготовительными работами угольных шахтЛО.П. Кушнеров, А.И. Нифонтов, О.В. Михеев, О.П. Тюфякова. М.: Изд-во MAC, 2005. 184с.

34. Геомеханическое состояние приконтурного массива демонтажной каме-ры/В.Е. Ануфриев, С.И. Калинин и др. Кемерово: Ин-т угля и углехимии СО РАН, ООО РАНК, 2006. 80с.

35. Бокий Б.В. Технология, механизация и организация проведения горных выработок Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / Б.В. Бокий, Е.А. Зимина, В.В. Смирняков и др. М.: Недра, 1983. 264с.

36. Слесарев В.Д. Механика горных пород / В.Д. Слесарев. М. Углетехиздат,

1948. 176с.

37. Афоничкин A.A. Основные технико-экономические расчеты в угольной промышленности. Учебное пособие для техникумов/ A.A. Афоничкин, С.Е. Рыбников. М.: Недра , 1992. 198с.

38. Баймухаметов С.К. Повышение безопасности и темпов проведения подготовительных выработок по выбросоопасным пластам/ С.К. Баймухаметов, Е.И. Фоминых//Уголь, 1988, №8. С.29-31.

39. Баклашов И.В. Механика горных пород/ И.В. Баклашов, Б.А. Картозия. М.: Недра, 1975. 271с.

40. Типовые материалы для проектирования 3950-139.95. М.: Центрогипро-шахт, 1995. 223 с.

41. Временная инструкция по расчету и применению анкерной крепи на шахтах Кузнецкого бассейна. Прокопьевск: КузНИУИ, 1996. 95с.

42. Динник А.Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок [Текст]/ А.Н Динник, А.Б. Моргаевский, Г.Н. Савин// Труды совещания по управлению горным давлением. Изд. АН СССР, 1938. С.7-55.

43. Савин Г.Н. Концентрация напряжений около отверстий [Текст]/ Г.Н. Савин. М.:, Л.: Изд-во Технико-технической литературы, 1951. 496с.

44. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 2. Инструкции. Самара: Самар. Дом печати, 1996. 352с.

45. Жуков В.В. Расчёт элементов систем подземной разработки по фактору прочности/ В.В. Жуков. Л.: Наука, 1977. 207с.

46. Мышляев Л.П. Прогнозирование в системах управления/ Л.П. Мышляев, В.Ф. Евтушенко. Новокузнецк: СибГИУ, 2002. 348с.

47. Петросов A.A. Стратегическое планирование и прогнозирование / A.A. Петросов. М.: Изд-во МГГУ, 2001. 464с.

48. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». М.: Государственное предприятие НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 1998. 32с.

49. Алексеенко С.Ф. Расчеты на прочность в горном деле / С.Ф. Алексеенко.

К.: УМК ВО, 1988.304с.

50. Задавин Г.Д. Крепление подготовительных выработок канатными анкерами /Т.Д. Задавин, Г.И. Коршунов, В.М. Шик. СПб.: Изд-во МАНЕЭБ, 2007. 200с.

51. Технологические схемы комплексного использования недр при подземной разработке угольных месторождений/М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1994. 394с.

52. Синяускас C.B. Обоснование параметров технологии проведения и крепления широкопролётных горных выработок выемочных участков угольных шахт Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: Московский государственный открытый университет имени B.C. Черномырдина, 2012. 23с.

53. Охрана подготовительных выработок на угольных шахтах/ В.Б. Артемьев, Г.И. Коршунов, А.К. Логинов, В.М. Шик, Е.П. Ютяев. М.: Изд-во «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2011. 304с.

54. Управление геомеханическими процессами при ведении подземных горных работ/ В.Ф. Демин, С.Б. Алиев, Т.К. Исабек, В.В. Мельник, В.Н. Долгоносов, К.К. Кушеков. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2012. 190с.

55. Разработка технологических схем проведения и средств анкерного крепления выработок с управлением геомеханическим состоянием приконтурного массива/ A.M. Газалиев, В.Ф. Демин, Ю.М. Стефлгок, С.Б. Алиев, В.В. Журов, Т.В. Демина. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2012. 418с.

56. Разработка прогрессивной технологии проведения и систем анкерного крепления подготовительных выработок с учётом геомеханического состояния массива горных пород/A.M. Газалиев, В.Ф. Демин, С.Б. Алиев, К.К. Кушеков, В.В. Журов, Т.В. Демина.- Караганда: Изд-во КарГТУ, 2012. 297 с.

57. Горная графическая документация ОАО «СУЭК-Кузбасс» Шахтоуправление «Котинское «Шахта №7».

58. Временная методика расчета и выбора параметров крепей сопряжений подготовительных выработок для шахт ОАО УК «Кузнецкуголь». - Новокузнецк: ОАО УК «Кузнецкуголь», 2001. 49с.

59. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах. Том 3. Подземные горные работы. Книга 7/М.:

Изд-во «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2011. 216с.

60. Аристер Н.И. Подготовка автореферата на соискание учёной степени кандидата (доктора) экономических наук/ Н.И. Аристер, С.Д. Резник, O.A. Сазыкина. Пенза, Изд-во ПГУАС, 2010. 20с.

61. Аристер Н.И. Управление диссертационным советом: Практическое пособие / Под общ. ред. проф. Ф.И. Шамхалова. 3-е изд., перераб. и доп. / Н.И. Аристер, С.Д. Резник. М.: ИНФРА-М, 2010. 464с.

62. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). Серия 05. Выпуск 11 / Колл. авт. М.: ФГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2004. 296с.

63. Утиралов O.A. Повышение безопасности ведения горных работ на угольных шахтах/О.А. Утиралов, В.И. Магдыч, В.Г. Казанцев. Новосибирск: Наука, 2007. 128с.

64. Борисов A.B. Разработка способов проведения и средств крепления широких выработок в зоне интенсивного проявления горного давления на шахтах Вор-кутского месторождения [Текст]: автореф. дис. на соиск. учён. канд. техн. наук/ Борисов A.B.; ВНИМИ. СПб.: 2005. 20с.

65. Материалы технологического отдела шахты «Большевик», Кузбасс.

66. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения/ Г.П. Черепанов. М.: Наука, 1974. 640с.

67. Тимошенко С.П. Теория упругости/ С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер. М.: Наука, 1975.576с.

68. Морозов Н.В. Математические вопросы теории трещин/ Н.В. Морозов. -М.: Наука, 1984. 256с.

69. Сиратори М. Вычислительная механика разрушения/ М. Сиратори, Т. Миёси, X. Мацусита. М.: Мир, 1986. 334с.

70. Свойства горных пород и методы их определения / Е.И. Ильницкая [и др.]. М.: Недра, 1969. 392с.

71. Ползучесть осадочных горных пород/ Ж.С. Ержанов [и др.]. Алма-Ата: Наука, 1970. 208с.

72. Фисенко Г.Л. Предельное состояние горных пород вокруг выработок/ Г.Л.

Фисенко. М.: Недра, 1976. 272с.

73. Кузнецов Г.Н. Исследование предельных состояний хрупкого, ослабленного трещинами материала в различных условиях трёхосного сжатия/ Г.Н. Кузнецов// Проблемы механики горных пород. Материалы Всесоюзной научной конференции по механике горных пород (Новосибирск, 1971).- Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1971. С.266-276.

74. Булычёв Н.С. Механика подземных сооружений / Н.С. Булычёв. М.: Недра, 1994. 382с.

75. Ставрогин А.Н. Прочность горных пород и устойчивость горных выработок на больших глубинах / А.Н. Ставрогин, А.Г. Протосеня. М.: Недра, 1985. 271с.

76. Штумпф Г.Г. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна: Справочник / Г.Г. Штумпф, Ю.А. Рыжков, В.А. Шаламанов, А.И. Петров. М.: Недра, 1994. 447с.

77. Опыт применения канатных анкеров в качестве крепи усиления демонтаж-ных камер и выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством и методика расчета их параметров / Колл.авт. Под ред. В.Ю. Изаксона / Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2008. 220с.

78. Повышение эффективности охраны и крепления подготовительных выработок на шахтах Кузбасса/Г.Г. Штумпф, В.П. Ануфриев, A.B. Сурков, В.И. Храмцов. Кемерово, КузГТУ. 159с.

79. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надёжностью: Анализ риска производственных систем [Текст].Введ.07.06.2002. М.:Госстандарт России, 2002. 22с.

80. КурленяМ.В. Техногенные геомеханические поля напряжений / М.В. Курленя, В.М. Серяков, A.A. Еременко.- Новосибирск: Наука, 2005. 264с

81. Опарин В.Н. Научные открытия межтысячелетия в геомеханике и перспективы их применения / В.Н. Опарин. В сб. Геодинамика и напряжённое состояние недр Земли. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2008. 572с.

82. Соловицкий А.Н. Интегральный метод контроля напряжённого состояния блочного массива горных пород. Кемерово, КузГТУ,2003. 260с.

83. Новейший словарь иностранных слов и выражений [Текст]/М.: ООО «Из-

дательство ACT», Минск: Харвест, 2002. 976с.

84. Цветков А.Б., Васильев П.В., Петрова O.A. Синтез краевой задачи теории упругости и статического давления для математического моделирования напряженно-деформированного состояния в угольном пласте и вмещающих породах при действии гравитации//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. №12. Препринт.

85. Васильев П.В., Фрянова О.В. Алгоритм взаимодействия геологических, сейсмических и техногенных рисков в угледобывающих регионах// Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. Кемерово: 2011. №1. С. 5-11.

86. Васильев П.В., Волошин В.А., Чубриков A.B. Методика разработки технологии и технических средств повышения устойчивости сопряжений горных выработок// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды III Международной конференции/ СибГИУ. Новокузнецк: 1998. С. 78-79.

87. Васильев П.В., Волошин В.А., Франк С.Р., Фрянов В.Н. Совершенствование методики расчета сталеполимерной анкерной крепи расчета сталеполимерной анкерной крепи// Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности. Труды Международной научно-практической конференции. Кемерово: ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО «Экспо-Сибирь», 1999.С. 124-125.

88. Автоматизация технологических процессов в лавах с интегрированным геомеханическим прогнозом опасности / М. Ройтер, В. Курфюрст, Ю. Векслер, // Горная техника. 2008. С. 53-57.

89. Сейсмические активизации при разработке угля в Кузбассе / Еманов А.Ф. и др. / Физическая мезомеханика. 2009. №12 1. С. 37-43.

90. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки/ С.Г. Лехницкий. М.: Л.: ОГИЗ, 1947.354с.

91. Крепление и поддержание подготовительных выработок/П.В.Егоров [и др.]. Кемерово: Изд-во «Притомское», 1991. 140с.

92. Писецкий В.Б. Механизм разрушения осадочных отложений и эффекты

трения в дискретных средах. // Известия вузов «Горный журнал». 2005. №1. С. 4865.

93. Golf-Racht, T.D. Fundamentals of fractured reservoir engineering / T.D. Golf-Racht - Amsterdam; Oxford; New York: Elsevier scientific publishing company, 1982. 608p.

94. Кузнецов Г.Н. Предельные состояния твердых горных пород с учетом пространственной ориентировки поверхностей ослабления // Тр. ВНИМИ. Л., 1960. №43. С. 98-112.

95. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести / Н.И. Безухов. М.: Высшая школа, 1968. 512с.

96. Васильев П.В., Губин К.И., Петров A.A. Алгоритм определения параметров ползучести горных пород по результатам измерений смещений глубинных реперов в подземных выработках// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: сб. науч. статей. Вып. 1 / Сиб гос. индустр. ун-т; под общей ред. В.Н. Фрянова. Новокузнецк: 2008. С. 105-116.

97. Фрянов В.Н., Васильев П.В., Фрянова О.В., Петрова O.A. Модель формирования напряжений, деформаций и повреждений в углепородном массиве при интеграции гравитационного и геотектонического полей напряжений// Материали за VIII международна научна практична конференция «Новината за напреднали наука -2012». Том 26. Технологии. София: «БялГрад-БГ» ООД, 2012. С. 9-19. у

98. Фрянов В.Н., Васильев П.В., Фрянова О.В., Петрова O.A. Оценка условий формирования газогидратов метана в угольных пластах шахт/ //Materialy VII mezi-narodni vedecko-prakticka conference «Predni vedecke novinky - 2011». Dil 9. Technicke vedy. Matematika. Moderni informacni technologie: Praha. Publishing House "Education and Science" s.r.o. 96 stran. C. 38-46.

99. Математическое моделирование процессов формирования напряжений и повреждений в геотектонических активных зонах углепородного массива под влиянием подземных горных выработок / В.Н. Фрянов, К.Д. Лукин, O.A. Петрова, В.О. Шеховцова, О.В. Фрянова // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. №8. С. 131-138.

100. Фрянов В.Н. Исследование влияния структурной неоднородности углепо-родного массива на его напряженно-деформированное состояние в окрестности подготовительной выработки / В.Н. Фрянов, A.M. Никитина. Вестник Российской академии естественных наук (ЗСО). Кемерово, 2006. № 8. С. 240-248.

101. Никитина A.M. Геомеханическое обеспечение устойчивости горных выработок в неоднородном уплепородном массиве / A.M. Никитина, В.Н. Фрянов. Новокузнецк: СибГИУ, 2009. 199 с. 102. Программа подготовки данных для проведения расчетов геомеханических параметров угольных шахт методом конечных элементов / В.Н. Фрянов, Ю.А. Степанов // Свидетельство об официальной регистрации программы на ЭВМ № 2000610937; Заявка № 2000610798 от 24.06.2000. Зарегистр. 21.09.2000. М.: Роспатент, 2000.

103. Программа расчета геомеханических параметров для исследования взаимодействия секции механизированной крепи с углепородным массивом / A.B. Степанов, В.Н. Фрянов, Ю.А. Степанов // Свидетельство об официальной регистрации программы на ЭВМ № 2001610645; Заявка №2001610402 от 02.04.2001. Зарегистр. 31.05.2001. М.: Роспатент, 2001.

104. Златицкая Ю.А. Геомеханическое обоснование параметров опасных зон и технологии упрочнения пород в окрестности подземных горных выработок [Текст] / Ю.А. Златицкая, В.Н. Фрянов. Новокузнецк: СибГИУ, 2006. 160с.

105. Коршунов Г.И. Многоштрековая подготовка угольных пластов/ Г.И. Коршунов, А.К. Логинов, В.М. Шик, СПб.: Наука, 2007. 251с.

106. Васильев П.В., Волошин В.А., Франк С.Р., Фрянов В.Н. Совершенствование методики расчета сталеполимерной анкерной крепи расчета сталеполимерной анкерной крепи// Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности. Труды Международной научно-практической конференции. Кемерово: ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО «Экспо-Сибирь», 1999. С.124-125.

107. Васильев П.В. Программное обеспечение расчета параметров анкерной крепи в диалоговом режиме// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых/ Труды IV Международной конферен-ции/СибГИУ. Новокузнецк: 1999. С.104-106.

108. Франк С.Р., Васильев П.В. Применение анкерной крепи в сложных горногеологических и горнотехнических условиях// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых/ Труды V Международной конференции/СибГИУ. Новокузнецк: 2000. С. 93-94.

109. Васильев П.В.. Павлова Л.Д. Совершенствование методики расчета параметров крепей сопряжений горных выработок// Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых/ Труды V Международной конференции/СибГИУ Новокузнецк: 2000. С. 205-206.

110. Казанин О.И., Интенсивная отработка высокогазоносных угольных пластов на больших глубинах/ О.И. Казанин, Г.Д. Задавин. СПб. : Изд-во МАНЭБ, 2007. 240с.

111. Ермаков А.Ю., Васильев П.В. Создание единой системы контроля состояния горных выработок в рамках ОАО «СУЭК-Кузбасс» - реальный путь повышения рентабельности угледобывающих предприятий// Перспектива развития Прокопьев-ско-Киселевского угольного района как составная часть комплексного инновационного плана моногородов: Сборник трудов III Международной научно-практической конференции. Прокопьевск: Изд-во филиала ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске, 2011. С. 66-69.

112. Пат. РФ №30391, зарегистрирован 27.06 Сталеполимерный анкер С.Р. Нотах, В.А. Кузьминич, A.B. Ивашкевич, С.Р. Франк, П.В. Васильев, В.А. Волошин; зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 27.07. 2003г.

113. Пат. РФ №27330, зарегистрирован 27.06 Анкер канатный сталеполимерный С.Р. Ногих, В.А. Кузьминич, A.B. Ивашкевич, С.Р. Франк, П.В. Васильев, В.А. Волошин; зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 20.01.2003г.

114. Куликова Е.Ю., Корчак A.B., Левченко А.Н. Стратегия управления рисками в городском подземном строительстве. М.: МГГУ, 2005. 207с.

115. Абрамов Ф.А., Грецингер Б.Е., Соболевский В.В., Шевелёв Г.А. Аэрогазодинамика выемочного участка/ Ф.А. Абрамов, Б.Е. Грецингер, В.В. Соболевский, Г.А. Шевелёв. М.: Изд-во «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2011. 232с.

116. Луганцев Б.Б., Мартыненко И.И. Программный комплекс для расчёта параметров анкерной крепи подземных горных выработок//Уголь. 2007. №8. С. 41- 43.

117. Корнаушенко А.П., Валиев Н.Г., Махраков И.В.. Тациенко В.П. Проведение опытно-промышленных работ с целью упрочнения неустойчивой кровли с использованием сталеполимерной крепи//Известия вузов. Горный журнал. 2012. №8. С. 4-11.

118. Волков Ю.П., Ткачёв С.Н. Использование анкеров для повышения устойчивости пород//Глюкауф. 2006. №1. С. 55.

119. Айкхофф Ю. Техника и технология анкерного крепления в системе штрековой крепи// Глюкауф. 2008. №2(3). С. 28-35.

120. Хлусов А.Е., Янко И.В. О совершенствовании методики расчёта параметров сталеполимерной крепи горных выработок//Маркшейдерия и недропользование. 2012. №6(62). С. 50-52.

121. Хлусов А.Е., Черняховский С.М. Приближённый расчёт необходимого усилия натяжения замковых анкеров при креплении слоистой кровли выработок// //Маркшейдерия и недропользование. 2008. №6(38). С. 40-42.

122. Динник А.Н. Статьи по горному делу / А.Н. Динник. М.:, Углетехиздат, 1957. 193с.

Общество с ограниченном ответственное п,к-•Сибирский и»СТМ»у» ^лсоиогои^'нич

угл» о'^огащьий» (ООО "Сибнииуглеобогащенио")

*> Г*"! • » »1' ^Жк/а 0<

(т\\пкл

< \ !<", !ь с ил а гс п, • ср8й!Цм 1111, «4>3сс«| <

1смп>да»ин 1г > •! г«и* 11 ,.и 1 и чщр. \л п^дгечных Ш|\!Г1> <>. Е

^ злиач» дам. I к - Н1' йен » < л >

'Снуниичглс > щпшг' и рсиглс- , чч лш к ач. > л. > л •<: (\,< р V . '.л и ><н

1и,чзчс*«ао1!.* ; огремнровм «1![ шрл&тц ¡п^, 70 ш.ты I , . <

Ъш 1Н <1 и ЯГ ¡1' !1 * 1ЮВ14\ ЛИИСИДИ' ..к цмшщзл», «Ир» <

1 ¡¡и I .1 ие I на (Сшсигаш а лш «.Иияыиьше* ОАО <<<Л'Ж*К* и

¡1р V I ' >чЧ, 1',Щ»,УА * • О'Н'СТИОЫ» .МЧ •-.N07 V »еШИ.ШШс . >>« и

НРИССНСрШ М И| . < И VI,', Г'г.. V".. П^'ДНА Ч 1к!СН!Ш чКоПяиМ',' «МП

. ГУ'Ж-КЧ

НЙ чн* шеи .< I'|\ рск«\,1 ■■ " п< ! н-г \ . * ми» 1

ч,п«м.пич - <"1* у^д.'лнрда^нн, гч1|"«с\,!Н1!чее|.мП иин и ^¡ччи ч, , <,

л'¡|чкле1снн (нлош,оарзчард инм я кретет*ч •>» ,

«'1?>,кк)л ,<* ам < Га ии««з-<-; г , , Й(,шн «!. I «Шилт» Л '

• . . I п^чялшя > мет*»шр$ н»н^ч>>.! - .-ачлик

1< ' '.¡I "*ч и.- I \iU\t * к* ".-<(11. уг(мр.*' Р-ччечна-пороч. и ; н.мшщее

¡н ч 1 и п^лш г " «и , и N с , ф' «11 «> г |Р •

У^гл!«- I к ,1

шцннере» ш»

<<Ку шаескин 1№И1|» на\ч*т-1 ехнячеснш о оосспечении '<Пром<нг ишаснос I ь»

2 УГУ»-, едк^

X * г » I '

Н1

' 01'

« Ш \ВК \

-1<ч ' (, ' I * й1 Г1?»},! ,1„1,!Ч «4,4,1«, 101ПНЯИ .1

1 о з н | 1 и Н V, < Щ ЧВ ОСи > поиаиис (смю 1»ч ¡ш

1фП{и* 1СНИ .1 < О „ " <Ч< 14 1 »тОЛМ'4 I ЧИ.'МИЬГЧ »Н}\(п-.Г<>К н

* ' к о 1 пр» ра "рапотк^ нроекЧим

и>Н>^Ч*М(«!Ы>1 I I N > 1 .. ь I >! Ц||,1А1 И ШШ'н .'4

мечашвироь 1Я! 0 « V I I \И» И1, я

11р1?к*книи ' 1 ь • 1 , ч к к | < » ртишмишол

Й„ »Н К ¿11 I Ч Н( К • _ «, ) I I *' 4 * ' И* ' (О . О 4 и к 4^С!

р.? !ьн<ч гь и м .. „ 1, •> ссе->5 »¡ч1 1 а «> лл .> •> „

гр«*аватм'« ' « >! * о и н»!

. [»ректор ( , '

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПАСПОРТА КРЕПЛЕНИЯ СОПРЯЖЕНИЯ КОНВЕЙЕРНОГО ШТРЕКА 29-19 С КОНВЕЙЕРНЫМ ШТРЕКОМ 29-23

Исходные данные: Пласт 29

Сопрягаемые выработки: конвейерный штрек 29-19 и конвейерный штрек 29-23 Вид сопряжения: пересечение Номер расчетной схемы: 5 Тип крепи: анкерная

Таблица П. 3.1 _

№ п/п Наименование исходных данных Единицы измерения Обозначения Числовые значения Источник данных

1 2 3 4 6 5

1. Глубина залегания сопряжения выработок от поверхности м Я 270 горно-граф. документация

2. Угол падения пласта или угол залегания горных пород градус а 7 горно-граф. документация

3. Ширина базисной (первой) сопрягающейся выработки м а1 4,5 паспорт проведения

4. Ширина второй (третьей) сопрягающейся выработки а2 4,5 паспорт проведения

5. Количество сопрягающихся выработок п 3 паспорт проведения

6. Высота сопряжения выработок в проходке м И 2,7 паспорт проведения

7. Угол примыкания, ответвления, пересечения или разветвления выработок градус ¥ 90 паспорт проведения

8. •Эмпирический коэффициент, зависящий от формы сопряжения выработок А 1,8 Методика п. 4.5.

9. Коэффициент влияния способа проведения сопряжения выработок кс 1 Методика п. 5.1.

10. Срок службы ранее пройденной базисной выработки до начала разделки сопряжения мес. Т 2. паспорт проведения

11. Средний объемный вес горных пород, залегающих над сопряжением выработок до поверхности кН/м3 У 23 Методика п. 4.5.

12. Объемный вес пород кровли на сопряжении выработок кН/м3 Ук 24 горно-геолог. документация

13. Объемный вес пород в боках сопряжения выработок кН/м3 Уб 13 горно-геолог. документация

14. Предел прочности на сжатие угля или слабого слоя пород в боках сопряжения МПа ОС, 12 горно-геолог. документация

1 2 3 ■ 4 5 6

15. Предел прочности на сжатие угля пласта МПа О",,, 12 горно-геолог. документация

16. Предел прочности на сжатие слоев пород кровли: первого слоя второго слоя МПа 07 СГ2 30 35 горно-геолог. документация

17. Мощность угольного пласта М 111 2,7 горно-геолог. документация

18. Мощность слоев пород кровли на сопряжении выработок: первого слоя второго слоя м т1 Ш2 2,5 2,0 горно-геолог. документация

19. Коэффициенты структурного ослабления каждого слоя пород кровли: первого слоя второго слоя Кг К2 0,75 0,75 Методика п. 5.1.

20. Относительная влажность горных пород кровли % \У0 2 Методика п. 5.1.

21. Коэффициент обрушаемости активной кровли пласта кп 0,7 Методика п. 4.5.

22. Ширина охранного целика или кратчайшее расстояние от сопряжения выработок до границ выработанного пространства м г 30 паспорт проведения

23. Диаметр стержня анкера м а 0,02 паспорт проведения

24. Предел текучести стали стержня анкера кПа О/нс 24-104 Методика табл. 1.

25. Длина анкеров в ранее пройденной базисной выработке м 1пф 2,2 паспорт проведения

26. Фактический шаг установки анкерной крепи в ранее пройденной базисной выработке м С<1 ф 0,9 паспорт проведения

27. Фактический шаг установки анкерной крепи в ответвляющейся и пересекающей выработке м г1 аф 0,9 паспорт проведения

28. Длина анкеров в проводимой ответвляющейся и пересекающей выработке N1 ,1 ' аф 2,2 паспорт проведения

Таблица П.3.2

№ формул Наименование параметров и формулы их расчета Числовые значения

1 1.1 Эквивалентный пролет 6,4 м

4= аиГ+а2-С°*Ч/)2 =л4,52+(4'5 + 4'5-СО590°/ 5 Г «'"У М з'ш 90"

6 Длина сопряжения I - "2 4'5 с зту/~ ып90° 4,5 м

17 Коэффициент концентрации сжимающих напряжений 3,3

19 Ширина зоны временного опорного давления R \Ка-т у Н Ьэ _ Í0,7-2,7-23-270-6,4 » 7-12 29,9 м

18 Коэффициент влияния очистных работ b = i+*.!-r=I+0'72'm>9 2Д+г 2-29,9 + 30 1,16

16 Угол внутреннего трения угля . 12° Ф = arete-= arete- V 10 * 10 50°

15 Глубина разрушения кра сопряжении выработок с > гнв_; h tg Iv 10 аб _( /3,3-23-270-1,16 ^ 103 -12 евой части пласта в зоне бокового отжима на (90°-<р) • -— = V У 07 , f90-50^1 V L 1 м

12,13 Длина прилегающих к сопряжению участков выработок 2 -3 \,1-(а1+а2) 2 1,7^4,5 + 4,5; 2 7 1,6 м

21 Площадь обнажения кровли в 1 зоне сопряжения Я1=аг1с =4,5-4,5 20,3 м2

26, 27 Площадь обнажения кровли во 2 и 3 зонах сопряжения = 53 =«1-^2 = 4,5-1,6 7,2 м2

33 Коэффициент устойчивости первого и второго слоя пород кровли г_агК1т-Кс 30-0,75-1 1 сг^г^+Зй" 30 + 2-2 + 3-3 !( _ ог2-К2т-Кс 35-0,75-1 2 <т2+21¥0+ЗП 35 + 2-2 + 3-3 0,52 0,55

32 Средняя ширина сопрягающихся выработок П ] | ^т1=а1ср=-(ах+а2)=-(4,5 + А,5) /=1 2 2 4,5

31 Расчетное значение коэффициента устойчивости пород кровли /1 г^-л^+Гвф-^+л1; /=1 _ 0,52 • (2,5 — О; + 0,55 • (4,5 — 2,5 + 0^ 4,5 0,53

36 Расчетная прочность на сжатие горных пород кровли на сопряжении выработок

и ^^ О" 1 • Ulf . 11 Jli <ri(my-h ) + <r2-(acp-mx+h ) 1 = 1 acp 30-(2,5- о; + 35-(45 - 2,5 + о; 4,5 32,2 МПа

34 Глуби на расслоения пород кровли в зонах 2 и 3 2 м

\\Q-(a + 2c + Q,5np) Ю-(4,5 + 2-1,0 + 0,5-0;

К-ст.е-°-0]Т i 0,53■ 32,2• 2,73~0,01"2

37 Глубина расслоения пород кровли в зоне 1 после проведения сопряжения выработок 2,24 м

ч \0(1э+2с) 10(6,4 + 2-1;

К-а-е~°-01Т V 0,53 • 32,2 • 2,73~0,01'2

40 Максимальная интенсивность вертикальной нагрузки на 1 м2 поддерживаемой кровли на сопряжении выработок И = ук -Ь В-соз^ = 24• 2,24-1,16-соз^ 62,2 кН/м2

41 Интен Чб =<- = 0,4 сивность боковой нагрузки на 1 м длины сопряжения выработок 2-у6-/г 1 ——— + --q-tg(--) 3 2 2 2-13-2,7 1 ,90-50 Л з + 2 2 ; 34,7 кН

42 Допускаемая нагрузка на стержни сталеполимерных анкеров О,О2\24.|0, " 4 тс 4 75,4 кН

44 Прочность закрепления металлического замкового анкера _ 120 • <хе _ 120-12 ' ~ сгб +50 ~ 12 + 50 23,2 кН

47 Длина анкеров усиливающей крепи в зонах 2 и 3 /„=1,25-¿„ = 1,25-2 2,5 м

49 Длина анкеров усиливающей крепи в зоне 1 1к = 1,25-А = 1,25-2,4 2,8 м

51 Длина анкеров в боках сопрягающихся выработок 1б = \,3-с = 1,3-1 1.2 Принимаем длину анкеров в боках -1,5 м.. 1,3 м

56 Шаг установки анкеров в боках сопрягающихся выработок с _2-N6-P6 2-2-23,2 6 3-q6 " 3-34,7 0,9 м

64 Количество анкеров, устанавливаемых между рядами анкерной крепи на сопряжении выработок в зоне 1 _q-SvCa(p-b2 _ 62.2 • 20,3 • 0,9 • Z242 Р - Lc ■ 12ф " 75,4-4,5-2,22 В зоне 1 принимаем 4 дополнительных анкера между рядами основной срепи 3,4 анк.

84 Количество анкеров, устанавливаемых между рядами основной анкерной крепи на в зоне 2 и 3

3-0-£3-С1аф-Ь2 3 ■ 62,2 • 7,2 • 0,9 • 2,24 2

Пуаг = КуаЭ =

4-Ра.Ьъ-(1хаф)2 4-75,4-1,6- 2,22

2,6 анк.

В зонах 2 и 3 принимаем по 3 дополнительных анкера между рядами основной крепи.