Обоснование рациональных способов повышения устойчивости подготовительных горных выработок в условиях высокопроизводительных угольных шахт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Бакин Владимир Александрович

• Бакин Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Бакин Владимир Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Трещиноватость и ее влияние на сдвижение пород в горных выработках

1.2 Факторы и показатели проявлений горного давления

1.3 Анализ проявлений пучения в горных выработках шахт

и опыта борьбы с ними

1.4 Основные параметры характеризующие условия эффективного поддержания горных выработок

1.5 Напряженно-деформированное состояние горного массива,

приборы и средства для его оценки

1.5.1 Измерение смещений горных пород

1.5.2 Приборы и средства для оценки нарушенности массива

1.5.3 Метод георадиолокации

Выводы

1.6 Цель и задачи исследований

2.1 Горно-геологические условия отработки угольных пластов в пределах шахтного поля ШУ «Талдинское-Западное»

2.1.1 Шахта «Талдинская-Западная-1»

2.1.2 ОАО «Шахта «Талдинская-Западная-2»

2.2 Геомеханика взаимодействия анкерных крепей с горным массивом

2.3 Параметры анкерного крепления участковых подготовительных выработок

2.1.3 Методические рекомендации по определению параметров анкерного крепления выработок при несущественном влиянии горизонтальных

Напряжений. Расчетные схемы

2.1.7 Методические рекомендации по определению параметров анкерного крепления в условиях влияния горизонтальных напряжений

Выводы

3.1 Исследования характера проявления пучения в горных выработках шахты «Талдинская-Западная-2»

3.2 Исследования на моделях из эквивалентных материалов нового разработанного способа борьбы с пучением почвы в подготовительных

выработках

3.2.1 Методика моделирования

3.2.2 Анализ результатов исследований на моделях из эквивалентных

материалов

3.3 Разработка способа борьбы с пучением пород почвы в горных выработках

3.4 Разработка конструкции и определение оптимальных параметров полимерной анкерной крепи для крепления борта выработок и подачи

в пласт диоксида углерода

3.5 Аналитическое определение объема пучения в горных выработках

при диспергировании пласта диоксидом углерода

Выводы

ГЛАВА 4. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО СПОСОБА ОХРАНЫ ВЫРАБОТОК И МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ ГОРНОГО МАССИВА81 4.1. Шахтные исследования по определению эффективных параметров

разработанного способа охраны выработок

4.1.1 Исследования деформированного состояния приконтурного массива выработок

4.2 Шахтные исследования метода георадиолокации для оценки трещиноватости горного массива

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных способов повышения устойчивости подготовительных горных выработок в условиях высокопроизводительных угольных шахт»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В общем комплексе горных работ, при подземной разработке угольных месторождений, особое место занимает охрана и крепление подготовительных выработок, от состояния которых в значительной мере зависят технико-экономические показатели работы угольных шахт.

Неудовлетворительное состояние подготовительных горных выработок отрицательно влияет на работу горного транспорта, ухудшает условия проветривания очистных забоев, снижает безопасность при ведении горных работ. Развитие горных работ, с увеличением глубины отработки, обусловило качественные изменения и интенсификацию проявлений горного давления, что зачастую приводит к деформации в частности анкерной крепи подготовительных выработок вслед за их проведением и значительному увеличению расходов на их поддержание в период ведения очистных работ.

В связи с постоянным ростом глубины разработки угольных пластов применение способа охраны выработок угольными целиками становится нерациональным, так как это ведет к потере угля в недрах из-за требующегося увеличения их ширины, росту объема проводимых выработок, повышению опасности газодинамических явлений и т.д.

Несмотря на имеющиеся технические решения проблемы поддержания подготовительных выработок угольных шахт полностью не решена, особенно в сложных горно-геологических условиях, в частности при поддержании выработок в условиях влияния высоких горизонтальных напряжений, а также при значительном пучении пород почвы.

Поэтому изыскание новых технико-технологических решений в области повышения устойчивости выработок, в частности разработка новых способов активного воздействия на угольный пласт с целью снижения интенсивности проявлений горного давления, а также определение эффективных параметров анкерного крепления представляют большой научно-технический интерес. В связи с этим обоснование оптимальных параметров эффективных способов поддержания подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях с целью

управления напряженно-деформированным состоянием горного массива и как следствие повышения устойчивости выработок на весь период их эксплуатации является актуальной проблемой.

Цель работы. Разработка способа, и обоснование его оптимальных параметров, повышения устойчивости подготовительных выработок и их безопасной эксплуатации в сложных горно-геологических условиях.

Основная идея работы заключается в определении зон повышенной тре-щиноватости и зон отслоившейся кровли методом георадиолокации, а также активном управлении напряженно-деформированным состоянием горного массива посредством крепления кровли на этих участках штанговой и канатной анкерной крепью с заданными оптимальными параметрами, разупрочнения угольного пласта диоксидом углерода за пределами зоны опорного давления с креплением борта выработки высокоподатливыми полимерными анкерами.

Методы исследований включают в себя анализ и обобщение научно-технической литературы и нормативной документации по рассматриваемым проблемам, аналитические и экспериментальные исследования процесса разупрочнения угля диоксидом углерода, моделирование на эквивалентных материалах процесса пучения пород почвы при различных вариантах крепления горной выработки анкерной крепью. Проведение шахтных испытаний предложенного способа повышения устойчивости выработок.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные методические рекомендации по определению параметров анкерного крепления подготовительных выработок, учитывающих влияние горизонтальных напряжений в горном массиве, позволяют обеспечивать их эксплуатационное состояние в течение срока службы на стадии как подготовки, так и ведения очистных работ.

2. Конструкция разработанного трубчатого высокоподатливого полимерного анкера АПК(Т), с несущей способностью 90-115 кН позволяет эффективно крепить угольный борт горной выработки, а также обеспечивать подачу диоксида

углерода под давлением в угольный пласт с целью его разупрочнения и снижения интенсивности пучения почвы в горной выработке.

3. Крепление горной выработки анкерной крепью с разупрочнением угольного пласта, посредством подачи диоксида углерода под давлением не ниже 2,8 МПа в угольный массив за пределы зоны опорного давления, через трубчатые полимерные анкера, закрепленные в пласте, является эффективным способом управления состоянием горного массива, обеспечивающим снижение интенсивности пучения пород почвы. При этом интенсивность и величина пучения пород почвы зависит от соотношения глубины анкерования кровли и ширины выработки, при значении величины этого соотношения равном 0,55 объем пучения уменьшается в 2 раза.

4. Метод георадиолокации позволяет выявлять опасные зоны в массиве прежде всего зоны повышенной трещиноватости, расслоения в массиве, а также зоны влагонасыщения. Это позволяет скорректировать паспорта крепления, тем самым повышая эффективность поддержания горных выработок в сложных гор-но-гелогических условиях.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- значительным объемом аналитических, стендовых и экспериментальных шахтных исследований основных подсистем технологии охраны горных выработок;

- использованием комплекса апробированных натурных и лабораторных экспериментальных методов и методик;

- статистически обоснованным объемом испытаний и высоким значением критериев достоверности и надежности установленных зависимостей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработаны методические рекомендации по определению параметров анкерного крепления горных выработок в условиях влияния горизонтальных напряжений.

2. Установлена зависимость изменения напряженно-деформированного состояния горного массива от параметров способа разупрочнения угля диоксидом углерода и параметров анкерного крепления.

3. Теоретически и экспериментально обоснованы параметры разупрочнения угольного массива с целью повышения устойчивости выработок.

4. Разработана методика георадиолакационных исследований горного массива с целью определения состояния кровли горных выработок, закрепленных анкерной крепью.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей разупрочнения угольного пласта и его влияния на изменение напряженно-деформированного состояния горного массива с учетом параметров анкерного крепления горной выработки.

Практическое значение работы заключается:

- в обосновании комплекса технических решений, направленных на разработку способа разупрочнения угольного массива и анкерного крепления;

- в разработке и создании комплекса оборудования для проведения работ по разупрочнению угольного массива;

- в разработке универсального трубчатого высокоподатливого композиционного анкера АПК (Т).

Реализация работы. Основные результаты исследований реализованы при составлении технических требований и технических условий на комплекс оборудования для проведения работ по разупрочнению угольного массива и креплению выработок анкерной крепью.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях научно-технического совета ОАО «СУЭК-Кузбасс» и Института угля СО РАН г. Кемерово (2015-2017 г.г.), на VIII Международной научно-практической конференции «Инновации в технологиях и образовании» г. Белово (2015 г.), на Неделе горняка в НИТУ «МИСиС» Московский горный институт (2016, 2019), на V-ой Международной научно-практической конференции «Перспективы инновационного развития угольных регионов России» (30-31 марта

2016г., г. Прокопьевск), на II Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленно развитых и ресурсодобывающих регионов: пути решения» (2017 г., г. Кемерово), а также на VI Международной научно-практической конференции «Перспективы инновационного развития угольных регионов России» (2018 г., г. Прокопьевск).

Личный вклад заключается: в математической обработке результатов лабораторных, натурных наблюдений и вычислительных экспериментов; в разработке математических моделей геомеханических процессов для различных горногеологических условий; в разработке алгоритмов для инженерных расчетов и прогнозных оценок.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 1 монография и 11 статей, в том числе 7 статей в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ; 1 в изданиях РИНЦ; 3 статьи опубликованы в научных сборниках и в материалах международных конференций

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 143 страницах рукописного текста, состоит из 4 глав, содержит 14 таблиц, 45 рисунков, списка использованных источников из 121 наименования.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Трещиноватость и ее влияние на сдвижение пород в горных выработках

На качество крепления выработок анкерной крепью, влияет увеличение числа в кровле трещин. В процессе отложения осадочных пород под влиянием тектонических процессов, в осадочных массивах возникают различные слабые контакты и различным образом ориентированные поверхности разрыва сплошности пород (трещины).

Трещиной называют поверхность раздела, на которой претерпевает разрыв вектор смещения [1]. Под трещиноватостью понимают совокупность трещин в массиве горных пород, под системой трещин — множество трещин, примерно параллельных друг другу. Трещины в горных породах различаются по геометрии, морфологии, генезису, возрасту и механизму образования.

По общему характеру сетей трещин их делят на три типа [2]:

— системные сети, образованные п (п — 1, 2, ...) системами различно ориентированных трещин;

— хаотические сети, когда системы трещин не выделяются или число систем очень велико;

— полигональные сети, когда все трещины параллельны одной линии и в перпендикулярной этой линии плоскости образуют характерные замкнутые многоугольники.

При изучении разных вопросов механики горных пород предлагались различные характеристики интенсивности трещиноватости массивов.

Установление характера влияния трещиноватости на устойчивость пород способствует решению ряда теоретических и практических задач, связанных с совершенствованием способов управления кровлей, созданием новых видов крепи и др. В то же время вопрос влияния трещиноватости на сдвижение пород мало изучен вследствие сложности и трудоемкости проведения исследований в шахтных

условиях и отсутствия методики изучения трещиноватости пород с точки зрения ее влияния на устойчивость кровли.

В работе [3] установлено, что во вмещающих породах развито два типа трещин: эндогенные и экзогенные.

Среди эндогенных трещин преобладали трещины двух направлений со следующими элементами залегания: азимут падения 325°, угол падения 75° (основная система) и 245°, 81° (торцовая система).

Наибольшее влияние на поведение пород в горных выработках оказывают экзогенные трещины. Эти трещины, в отличие от эндогенных, развиты в породах неравномерно.

Они концентрируются вокруг мелких разрывных нарушений с вертикальной амплитудой смещения не более 0,6 м, с которыми они генетически тесно связаны. Ширина зон интенсивной экзогенной трещиноватости колеблется от 0,2 до 5 м, иногда больше. Количество систем экзогенных трещин в этих зонах резко возрастает от 1-2 до 5-6, а расстояния между трещинами одноименной системы сокращаются с 1,5-2 м до 0,1 м.

Опускание кровли в подготовительных выработках происходило неравномерно, что объясняется структурными особенностями пород, обусловленными разрывными нарушениями и трещиноватостью. Сравнение величин опускания кровли с количеством систем экзогенных трещин в породах, говорит о том, что наибольшие смещения кровли (60-70 мм) приурочены к максимумам трещинова-тости (5-6 системам).

На основании изложенного можно сделать следующие выводы. На изменение реологических свойств пород большое влияние оказывает их трещинова-тость. Величина сдвижения кровли прогрессивно возрастает при появлении каждой новой системы трещин до полного обрушения кровли. С увеличением количества систем трещин в породе от 1 до 10 время эксплуатации горных выработок до первого перекрепления сокращается не меньше чем в 3 раза. Прогноз ожидаемого сдвижения и устойчивости кровли зависит от количества систем трещин в породах и времени.

1.2 Факторы и показатели проявлений горного давления

Обеспечение безопасности и эффективности горных работ путем направленного изменения проявлений горного давления составляет сущность управления горным давлением. Выбор способов и средств, управления горным давлением базируется на установлении объективных количественных показателей его проявлений.

Проведение в горном массиве выработок приводит к нарушению напряженного состояния, в результате чего породы в области их влияния деформируются. Процесс изменения напряженно-деформированного состояния массива продолжается до тех пор, пока не достигается его равновесное состояние.

При проведении выработок небольшого сечения, к которым относятся все вскрывающие и подготовительные выработки, область их возмущающего воздействия на состояние массива относительно небольшая и не превышает 5—6 диаметров выработки, но формы и интенсивность изменения состояния пород в этой области и показатели проявлений горного давления могут быть принципиально отличными [4-14].

Конфигурация и размеры возникающих вокруг выработок зон неупругих деформаций и разрушения пород и степень изменения их состояния и свойств в этих зонах, а, следовательно, распределение смещений и давления на крепь по контуру зависят от многих факторов. Равномерное их распределение создается лишь при проведении выработок в однородной толще пород с помощью комбайнов, где достигаются условия надежного контакта крепи с породами. Во всех остальных случаях неоднородность смещений пород и давлений весьма существенны, что должно учитываться при установке приборов. Например, на пологом падении максимальные смещения и давления на крепь возникают, как правило, со стороны более слабых пород в кровле, почве или боках выработки, а на крутом падении при проведении выработок по простиранию они, как правило, больше по нормали к напластованию [15-20].

Проведение рядом с пройденной выработкой других смежных и сопрягающихся выработок вызывает увеличение напряженного состояния пород, а, следовательно, рост неупругих деформаций разрушения массива, его смещений в выработку и давления на крепь. Поэтому важной задачей исследований является установление размеров областей существенного влияния выработок друг на друга и количественных показателей этого влияния в различных условиях проведения выработок [21-25].

При расположении выработок в породах почвы разрабатываемого пласта условия их поддержания тяжелые, так как до попадания в область разгрузки они сначала подвергаются вредному воздействию опорного давления. В случае же их проведения под выработанным пространством в области разгрузки условия поддержания выработок наиболее благоприятные, так как здесь напряжения в массиве меньше исходных до начала ведения очистных работ [26-30].

Особенно же тяжелые условия поддержания выработок и опасность возникновения динамических форм разрушения пород создаются при их расположении в породах кровли или почвы в области опорного давления и, особенно, над или под целиками, оставленными в выработанном пространстве, так как здесь они в течение всего срока службы находятся в условиях воздействия напряжений, значительно больших по сравнению с исходными напряжениями в нетронутом массиве [31-35].

Для решения задач управления горным давлением, определения требуемого типа и параметров крепи. Необходимо определение следующих показателей:

- физико-механических свойств горных пород;

- начального напряженно-деформированного состояния массива и его изменения при ведении горных работ;

- конвергенции пород на контуре выработки;

- силового и кинематического взаимодействия пород с крепью, т. е. величин давления на крепь;

- абсолютных величин перемещений массива в результате его надработки или подработки очистными выработками.

1.3 Анализ проявлений пучения в горных выработках шахт

и опыта борьбы с ними

Многочисленные исследования [36-40] показали, что интенсивность и абсолютная величина деформаций пород при пучении связаны с большим количеством горно-геологических и производственных факторов, прежде всего следующих: типа горных пород; обводненности массива; глубины разработки; мощности пучащего слоя; способа охраны выработки; ширины выработки.

Пучение происходит в горных выработках, пройденных в глинах, глинистых, песчано-глинистых и песчанистых сланцах.

Обводненность горного массива значительно влияет на интенсивность пучения почвы.

С глубиной увеличивается интенсивность пучения горных пород. С глубины 1000 м зависимость между глубиной и пучением линейная.

Наблюдениями установлено, что породные слои почвы, захваченные пучением, простираются на глубину 2-6 м, при этом чем мощнее слои пород, тем интенсивнее процесс пучения.

Установлено, что размеры оставленных целиков угля существенно влияют на величину пучения: чем меньше целик, тем выше интенсивность пучения пород. Охрана подготовительных выработок породными полосами снижает интенсивность пучения, но длительность этого периода составляет всего 1 - 3 месяца.

Установлено, что увеличение ширины выработки снижает интенсивность пучения. Эта закономерность широко используется при проведении выработок широким ходом с односторонней или двусторонней раскоской.

Различные исследователи по-разному подходят к проблеме пучения: одни представляют пучение, как процесс выдавливания в полость горной выработки пород, перешедших в пластическое состояние; другие - как объемное расширение пород [41-43].

К основным способам борьбы с пучением относятся [44]:

- Разгрузка от напряжений угольного пласта. Сущность способа заключается ряда скважин диаметром 200 - 300 мм по пласту с оставлением между ними целиков примерно такой же ширины.

- Применение разгрузочных берм. Способ аналогичен проведению выработок широким забоем.

- Применение компенсационных выработок.

Для уменьшения пучения почвы в выработках применяются различные комбинации узких податливых и широких жестких целиков.

- Разгрузка пород почвы взрывом. Сущность этого способа заключается в бурении шпуров в стенки или почву выработки и взрывания в них зарядов ВВ для образования в породах разрушенной более податливой зоны, наличие которой обеспечивает некоторую разгрузку почвы.

- Камуфлетное взрывание в почве выработки.

При взрыве камуфлетного заряда ВВ в глинистых породах образуется полость, которая служит компенсационным объемом для поглощения пород. В хрупких породах образуется зона разрушения, которая снижает напряжения и, следовательно, пучение пород.

- Разгрузочные щели в почве выработки. При этом способе в почве выработки образуются щели, которые снимают действующие в породах напряжения.

1.4 Основные параметры характеризующие условия эффективного

поддержания горных выработок

К основным параметрам, характеризующим условия эффективного поддержания горных выработок, относятся прежде всего: размеры горных выработок; способ крепления кровли выработок; устойчивость межштрековых целиков [4958].

Размеры выработок. С точки зрения устойчивости минимально допустимые ширина и высота выработок, предназначенных для вентиляции и транспорта, должны устанавливаться для условий наименее прочных пород кровли и угля на

данном участке. Увеличение пролета кровли или высоты выработки приводит к увеличению смещения кровли или раздавливанию краевых частей целиков, Поэтому уменьшение размеров выработок может существенно снизить потенциальную возможность разрушения кровли от растягивающих напряжений. Расчеты показывают, что кровля, сложенная переслаивающимися пачками угля и слоев глинистого песчаника, имеют недостаточную прочность для того, чтобы при обычной ширине выработки сопротивляться нагрузкам укрепленных анкерами слоев длительное время.

Способ крепления кровли. Если в кровле нет прочных слоев пород в пределах толщи, укрепленной анкерами, обычно применяются анкеры с полным закреплением полимерным составом для соединения тонких слоев в более мощную балку, способную воспринимать вес пород в пределах свода давления или зоны разгрузки над выработкой. Прочность при растяжении нижних слоев внутри скрепленной анкерами толщи часто используется при расчетах пролета кровли, внутри которой обеспечена надежная связь между анкерами и породой. Поэтому несущая способность анкеров с полным закреплением полимерным составом является ключевой проблемой при управлении устойчивостью кровли. В противном случае кровля выработки может разрушиться от растяжения вследствие влияния недостаточности укрепления балки.

Устойчивость межштрековых целиков. Нагрузка на околоштрековые целики определяется весом покрывающей толщи пород и эксплуатационным опорным давлением, связанным с горными работами. От устойчивости целиков существенно зависят деформация и устойчивость выработок, особенно при залегании в кровле слабых слоев. Расчеты [49], показывают, что при целиках шириной 35 м у основных штреков (выработка охраняется по схеме «массив - целик») и 40 м у вспомогательных (выработка с двух сторон граничит с выработанными пространствами) коэффициент запаса устойчивости штреков в течение всего периода их эксплуатации составляет соответственно 4,8 и 1,5. Поэтому для данной глубины разработки размеры целиков для охраны основных и вспомогательных выработок должны приниматься исходя из требования обеспечения устойчивости во все пе-

риоды эксплуатации. Исходя из этого, можно сделать вывод, что целики указанных размеров не влияли на разрушение или обрушение кровли.

Имевшие место на этой шахте разрушения и обрушения кровли в большинстве случаев были связаны с влиянием локальных геологических ослаблений, большими размерами выработок, не соответствующими данным условиям, характеристиками крепления и исходным полем напряжений.

Опыт поддержания выработок в условиях влияния влияния высоких горизонтальных напряжений. Основной причиной разрушения горных пород под действием касательных напряжений являются высокие горизонтальные напряжения. Переориентировка горных выработок является наиболее эффективным способом в тех случаях, когда установлено наличие больших горизонтальных напряжений. Однако переориентировка направления проведения выработок дорогостоящее мероприятие, а расположение сбоек под углом к подготовительным выработкам приводит к снижению прочности угля в угловых частях целиков. Поэтому должен быть учтен ряд факторов, определяющих результаты осуществления проекта по переориентировке выработок. Для предотвращения разрушения пород кровли в выработках и их обрушения должно быть установлено [49]:

1) какие напряжения, сдвигающие или растягивающие, являются причиной разрушения кровли в выработках?

2) горизонтальные, вертикальные напряжения или локальные геологические нарушения являются главной причиной разрушения и обрушения пород в выработках?

Подземные выработки, пройденные вблизи зон геологических аномалий, как правило неустойчивы, если слои кровли не закреплены должным образом или установка анкерной крепи производилась без учета исходного поля напряжений. При этом обрушение пород кровли может происходить в любых штреках или квершлагах, если не принимать во внимание их направление. Породы кровли после обнажения могут разрушаться под действием растягивающих или касательных напряжений сразу или при эксплуатации выработки в зависимости от наряженного состояния массива, влияния порядка выемки, прочности пород и сило-

вых характеристик крепи. Горизонтальные напряжения определяют направление сдвиговых нарушений, в то время как высокие вертикальные напряжения или большие пролеты кровли определяют направление нормальных растягивающих напряжений. Для выбора эффективных способов предотвращения обрушения пород кровли необходим анализ условий разрушения под действием растягивающих и касательных напряжений.

Экспериментальные данные показывают, что сопротивление сдвигу горной породы определяется нормальными напряжениями и может быть определено из уравнения обыкновенного предельного состояния:

ст, + ст, ст, — ст, .

ст„; I=с+CTntg^'

где т - прочность при сдвиге; с - сцепление;

ф - угол внутреннего трения;

Gn - нормальное напряжение на потенциальной площадке сдвига; о1 - максимальное главное напряжение; стз - минимальное главное напряжение;

а - угол падения потенциальной площадки сдвига (относительно минимального главного напряжения).

Касательные напряжения на потенциальной площадке сдвига и угол падения могут быть определены из формул:

стз_ sin 2а,

2

а = 45°+ — 2

Для оценки условий разрушения пород кровли применяется коэффициент устойчивости ксдв, который определяется как отношение прочности при сдвиге (срезе) аср и сдвигающих напряжений т, действующих на потенциальной площадке разрушения:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бакин Владимир Александрович, 2021 год

Список литературы

1. Аналитические вопросы механики горных пород / Ж.С. Ержанов [и др.] // «Наука», Алма-Ата. 1969. 141 с.

2. Ползучесть осадных горных пород / Ж.С. Ержанов [и др.] // «Наука», Алма-Ата, 1970. 208 с.

3. Акопян Ж- С., Гузь А.Н., Навоян А.В. О задачах устойчивости вертикальных горных выработок // ПМ, 1974. 10. С. 54-62.

4. Алимжанов М.Т. Об устойчивости горизонтальной подземной выработки круглого сечения // Изв. АН КазССР, 1967. Сер. Физ.-Мат. 5. С. 80-86.

5. Алимжанов М.Т. Об устойчивости вертикального шахтного ствола // Сб.науч.тр. отчетно-науч. конф. по математике и механике. «Наука», Алма-Ата, 1967.

6. Алимжанов М.Т., Ершов Л. В. Устойчивость равновесия тел и некоторые задачи горного давления // Проблемы механики твердого деформированного тела. «Судостроение», Л., 1970. С. 47—54.

7. Алимжанов М.Т. Исследование устойчивости подземных выработок // Сб. науч. тр. первая науч. конф. молодых ученых АН КазССР. «Наука», Алма-Ата, 1968. С. 7—8.

8. Алимжанов М.Т., Ершов Л, В. О характере проявления горного давления вблизи одиночной горизонтальной капитальной выработки глубокого заложения // Проблемные вопросы механики горных пород. «Наука», Алма-Ата, 1972. С. 66-76.

9. Алимжанов М. Т., Исхаков М. Д. Об устойчивости равновесия в некоторых осесимметричных задачах горных пород // Проблемные вопросы механики горных пород. «Наука», Алма-Ата, 1972. С. 243-255.

10. Бабич Е.Ю. Про один варшщйний принцип в теори пружноУ спи-косп нестисливих тьп при малих деформащях. ДАН УРСР, 1971. Сер. А. 7. С. 613-615.

11. Бабич И.Ю., Навоян А. В. К вопросу об устойчивости горизонтальной выработки кругового поперечного сечения. - ПМ, 1976, 12, 12, с. 105—109.

12. Болотин В.В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости // ГИФМЛ, М. 1961. 339 с.

13. Глушко В. Т., Долинина Н. Н., Розовский М. И. Устойчивость горных выработок // «Наукова думка», Киев. 1973. 206 с.

14. Грин А., Адкинс Дж. Большие упругие деформации и нелинейная механика сплошной среды // «Мир», М., 1965. 455 с.

15. Либерман Ю.М., Морозова Н.В. О напряженном состоянии угольного пласта в зоне дизъюнктивного геологического нарушения // Научн. труды ИГД им. А. А. Скочинского. 1979. Вып. 173. С. 21-27.

16. Демин В.В. Совершенствование способов установки анкерной крепи в подготовительных выработках // Сб. науч. тр. междунар. науч. - практич. конф., посвященной 80-летию акад. Ш. Алтаева «Современные проблемы комплексного освоения недр и пути их решения». Алматы. 2007.С. 85 - 88.

17. Демин В.В. Совершенствование технологических решений по креплению выемочных выработок // Сб. науч. тр. междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана». Караганда, 2007. С.128-131.

18. Расчеты параметров крепи выработок глубоких шахт / Ю.З. Заславский [и др.]. Киев: Техника, 1972. С. 45—48.

19. Выбор способов охраны и места расположения подготовительных выработок // М.П. Зборщик [и др.]. Киев: Техника, 1970. 244 с.

20. Несущая способность анкерной крепи в условиях Карагандинского бассейна / М.С. Горбунов [и др.] // Сб. науч. тр. междунар. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана». Караганда, 2007. С. 114-117.

21. Научно-технические достижения и передовой опыт в области подземной добычи угля / В.Т. Волков [и др.]. М.: ЦНИЭИуголь, 1983. С. 18-27.

22. Современное состояние средств анкерирования кровли за рубежом / Б.К. Мышляев [и др.] // Горные машина и электромеханика. М.: Машиностроение. 2000. № 2. С. 30-34.

23. Валкер С. Система крепления горных выработок // World Koal, август 2003. С. 17-22.

24. Зорин А.Н. Управление динамическими проявлениями горного давления. М.: Недра, 1978. 175с.

25. Зорин А.Н., Колесников В.Г. Об управляемом использовании сил горного давления при проведении выработок на больших глубинах // Уголь Украины, 1975. № 11. С. 11-13.

26. Игнатьев А.Д. Исследование устойчивости очистного забоя. М.: Наука, 1967. 91 с.

27. Либерман Ю.М., Хаимова-Малькова Р.И. Упругопластический анализ напряженного состояния краевой части угольного пласта методом конечных элементов // Сб. науч. тр. ИГД им. А.А.Скочинского, 1982. Вып. 204. С. 3540.

28. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемой систем. М.: Наука, 1969. 564 с.

29. Техника и технология горно-подготовительных работ в угольной промышленности / Под ред. Э.Э. Нильвы. М.: Недра, 1991. 314 с.

30. Проведение и поддержание выработок в неустойчивых породах /В.А. Потапенко [и др.]. М.: Недра, 1990. С. 37.

31. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. М.: Недра, 1989. С. 80-84.

32. Зорин А.Н. Управление динамическими проявлениями горного давления. М.: Недра, 1978. 175 с.

33. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых / А.В. Саранчуков [и др.]: учебник. Караганда: КарГТУ, 2007. 354 с.

34. Разработка прогрессивного способа крепления подготовительных горных выработок комбинированной анкерно-рамной крепью / Ж.П. Вареха [и др.] // КарГТУ № 4. Караганда, 2007. С. 7 - 10.

35. Исследования по определению несущей способности полимерно-стальной анкерной крепи/ Ж.П. Вареха [и др.] // КарГТУ. Караганда, 2GG8. № 1. С. 4G - 41.

36. Черняк И.Л. Предотвращение пучения почвы горных выработок. М.: №дра, 1978. 237 с.

37. Методика выбора способов охраны подготовительных выработок от горного давления в условиях глубоких шахт. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1972. С. 56-59.

38. Широков А.П., Горбунов В.Ф. Повышение устойчивости горных пород. Швосибирск: Шука, 1983. 167 с.

39. Северьянов А.Н, Хайкин А.И., Чураков В.Н Исследование влияния полимерной анкерной крепи на пучение пород почвы в подготовительных выработках // Уголь. 1988. № 1G. С. 25-26.

4G. Handbuch des tunnel - und Stollenbau. Band l, Essen, 1984, Verlag "Gluckauf" Р. 17-19.

41. Ставрогин А.Н, Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. М.: №дра, 1985. 271 с.

42. Ставрогин А.Н, Портосеня А.Г. Пластичность горных пород. М.: №дра, 1979. 3G1a

43. Ставрогин А.Н, Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: №дра, 1992. 224.

44. Черняк И.Л., Бурчаков Ю.И. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт. М.: №дра, 1984. 3G4 с.

45. Цимбаревич П.М. Рудничное крепление. М.: Углетехиздат, 195G. С.

56-57.

46. ANALYSIS of ROOF BOLT SYSTEMS / Ch. Mark, Chief, Rock Mechanics Section; G.M. Molinda, Research Geologist; D.R. Dolinar, Mining Engineer NIOSH, Pittsburgh Research Laboratory, Pittsburgh, Pennsylvania, USA. 2GG7. Р. 23-25.

47. Заславский Ю.З., Зорин А.Н, Черняк И.Л. Расчеты параметров крепи выработок глубоких шахт // «Техника», 1972. 156 с.

48. Максимов А.П. Выдавливание горных пород и устойчивость подземных выработок. М.: Гостехиздат, 1968. С. 89-90.

49. Слесарев В.Д. Механика горных пород и крепление подземных горных выработок. М.: Углетехиздат, 1948. С. 44- 47.

50. Задавин Г.Д. Крепление подготовительных выработок канатными анкерами /Г.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. А.А. Скочинского, 1994. - 394с.

52. Синяускас С.В. Обоснование параметров технологии проведения и крепления широкопролётных горных выработок выемочных участков угольных шахт Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: Московский государственный открытый университет имени В.С. 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. Дол-гоносов, К.К. Кушеков. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2012. 190с.

55. Разработка технологических схем проведения и средств анкерного крепления выработок с управлением геомеханическим состоянием приконтур-ного массива/ А.М. Газалиев, В.Ф. Демин, Ю.М. Стефлюк, 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/ А.М. 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, О.А. Са-зыкина.- 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 О.А. Повышение безопасности ведения горных работ на угольных шахтах/О.А. Утиралов, В.И. Магдыч, В.Г. Казанцев. - Новосибирск: Наука, 2007. - 128с.

64. Борисов А.В. Разработка способов проведения и средств крепления широких выработок в зоне интенсивного проявления горного давления на шахтах Воркутского месторождения [Текст]: автореф. дис. на соиск. учён. канд. техн. наук/ Борисов А.В.; 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, Х. 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. Шалама-нов, А.И. Петров. - М.: Недра, 1994. - 447с.; ил.

77. Опыт применения канатных анкеров в качестве крепи усиления де-монтажных 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, А.В. 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. Курленя М.В. Техногенные геомеханические поля напряжений / М.В. Курленя, В.М. Серяков, А.А. 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 «Издательство АСТ», Минск: Харвест, 2002. -976с.

84. Цветков А.Б., Васильев П.В., Петрова О.А. 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 А.В. 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 сталепо-лимерной 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 / Ема-нов 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 [Текст]/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. 48- 65.

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 А.А. 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 О.А. Модель формирования напряжений, деформаций и повреждений в углепородном массиве при интеграции гравитационного и геотектонического полей напряжений// Материали за УШмеждународна научна практична конференция «Новината за напреднали наука - 2012». Том 26. Технологии. София: «БялГрад-БГ» ООД, 2012. С. 9-19.

98. Фрянов В.Н., Васильев П.В., Фрянова О.В., ПетроваО.А. Оценка условий формирования газогидратов метана в угольных пластах шахт/ //MaterialyVIImezinarodnivedecko-praktickaconference «Prednivedeckenovinky -2011». Dil 9. Technickevedy. Matematika. Moderniinformacnitechnologie: Praha.

Publishing House "Education and Science" s.r.o. 96 stran. С. 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, О.А. Петрова,В.О. Шеховцова, О.В. Фрянова // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. №8. С. 131-138.

100. Фрянов В.Н. Исследование влияния структурной неоднородности уг-лепородного массива на его напряженно-деформированное состояние в окрестности подготовительной выработки / В.Н. Фрянов, А.М. Никитина. - Вестник Российской академии естественных наук (ЗСО). Кемерово, 2006. № 8. С. 240248.

101. Никитина А.М. Геомеханическое обеспечение устойчивости горных выработок в неоднородном углепородном массиве [Текст] / А.М. 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 / А.В. 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 сталепо-лимерной анкерной крепи// Энергетическая безопасность России. Новые под-

ходы 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 конференции/СибГИУ. Новокузнецк: 1999. С.104-106.

108. Франк С.Р., Васильев П.В. Применение анкерной крепи в сложных горно-геологических 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 Прокопьевско-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. Ногих, В.А. Кузьминич, А.В. 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, А.В. Ивашкевич, С.Р. Франк, П.В. Васи-

льев, В.А. Волошин; зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 20.01.2003г.

114. Куликова Е.Ю., Корчак А.В., 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.

Приложение 1

Результаты наблюдений за перемещением марок в горизонтальном и вертикальном направлениях в масштабе 5:1

Рисунок 1 - Перемещения марок в моделе № 1 1анк=2 м

Рисунок 2 - Перемещения марок в моделе № 2 1анк 3 м

Номера марок

Рисунок 3 - Перемещения марок в моделе № 4 /анк=5,5 м

Номера марок на горизонте

Рисунок 4 - Перемещения марок в моделе № 5 /анк=4,5 м

Приложение 2

Эскизы разрушения массива модели вблизи контура выработки

Рисунок 1 - Эскиз разрушения массива модели вблизи контура выработки

Рисунок 2 - Эскиз разрушения массива модели вблизи контура выработки

Рисунок 3 - Эскиз разрушения массива модели вблизи контура выработки

Рисунок 4 - Эскиз разрушения массива модели вблизи контура выработки

По окончании испытаний каждой модели производились зарисовки деформированных и разрушенных слоев пород по фронтальным и оборотным сторонам моделей. Эти эскизы выполнены на рисунках 1-4 Приложения 2. Одновременно с этим отмечались характерные детали разрушенных участков, обнаруженных при разборке моделей.

На рисунке 1 Приложения 2 приведен эскиз нарушений массива модели вокруг выработки, кровля которой и бока в верхней части закреплены анкерной крепью на глубину, равную 3 см. В почве камеры интенсивно разрушено 6 слоев (3 м натуры), где слои раздроблены и расслоены. Примыкающий к подошве слой интенсивно разбит косыми трещинами со сдвиговым эффектом отдельных глыб.

На границах нарушений массива в кровле камеры просматривается свод обрушения и обратный свод в почве выработки. Пачка сшитых анкерами породных слоев в кровле прогнулась без вывалов, до конца испытаний обеспечивала устойчивое состояние кровли.

Увеличение анкерной крепи в кровле и боках выработки до 4,5 м (натура), что стягивало 9 слоев в модели, вызвало изменение в характере разрушения пород почвы (рисунок 2 Приложение 2).

Основной вид нарушения - это генеральная поверхность сдвига пород под углом примерно 45° к напластованию, проходящая по середине подошвы на глубину, равную 5 см - 5 слоев (2,5 м натуры) с подъемом и изгибом разорванных слоев в направлении подошвы камеры. В примыкающих к подошве выработки двух слоях происходит взаимный надвиг раздробленных породных глыб, что усиливает рыхление массива, а, следовательно, и пучение пород почвы.

В кровле выработки стянутые анкерами слои пород образовали клин. При разборке модели установили его размеры в поперечном сечении: в верхней части ширина клина составила 25 см и в узкой, на контуре выработки - 16 см. В

целом клин не имел значительных повреждений и обеспечивал устойчивое состояние кровли без вывалов на весь период испытаний.

Однако внутри клина произошел прогиб стянутых слоев. Наибольший прогиб наблюдался в слоях на контуре выработки и затухал с удалением слоев вглубь массива.

На эскизе (рисунок 3 Приложение 2) представлен вид поперечного сечения камеры с обнаженными анкерами после завершения испытаний четвертой модели. Обнажение произошло в результате скола фронтальной стенки модели по веерному ряду анкеров.

В кровле выработки устанавливались анкеры длиной 5,5 м (натура) или 11 см в модели, которые стягивали 11 слоев массива.

В боках анкеры той же длины устанавливались в верхней части боковой стенки под углом 45° к горизонту.

Искусственно созданный анкерно-породный клин в верхней, широкой части имел размер 24 см, в нижней - более 16 см.

В почве разрушениям подвергались лишь три слоя, прилегающих к подошве выработки. Сильно нарушен первый слой расколами на блоки со сдвигом их по косым трещинам. В нижних двух слоях прослеживаются лишь косые трещины.

Эти три слоя нарушены двумя генеральными трещинами от сдвигового характера смещений под действием боковых сил. В поперечном сечении эти трещины ориентированы к горизонту под углом 45° и проходят примерно по середине почвы выработки.

В четвертом и нижних слоях нарушений не обнаружено.

В итоге пучение происходило преимущественно за счет рыхления верхнего слоя непосредственной почвы. При этом второй и нижние слои имели горизонтальное простирание без вспучивания и выгиба в сторону выработки.

В четвертой модели, где в кровле и боках выработки установлены анкеры длиной в натуре 5,5 м, получены кривые изменения коэффициента концен-

трации напряжений вблизи контура выработки на расстоянии от 0 до 9 см (до 4,5 м в натурных условиях) (рисунок 4 Приложение 2). С увеличением нагру-жения модели четко видно перемещение пика напряжений вглубь массива. На конечный период испытания моделей пик напряжений был удален от контура на 6 см (3 м натуры).

Приложение 3

Вертикальные перемещения марок в породах почвы

Рисунок 1 - Вертикальные перемещения марок в породах почвы (горизонт с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 0,5 м)

Рисунок 2 - Вертикальные перемещения марок в породах почвы (горизонт с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 1,0 м)

Рисунок 3 - Вертикальные перемещения марок в породах почвы (горизонт с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 2,0 м)

12 3 4 5 Ь 7 8 9 10 II 12 13 14 1$ 16 17 18 19

3,5 и

1 2 3 4 5 6 7 X 9 10 11 12 13 14 15 16 !7 18 19

iJ.ii

12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

5,5 V

11 12^3^14^15 16_ [?___18_ 19

Рисунок 4 - Вертикальные перемещения марок в породах почвы (горизонт с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 3,0 м)

Рисунок 5 - Вертикальные перемещения марок в породах почвы (горизонт с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 4,0 м)

2 и

3 м

12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1? 18 19

4,5 м

I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 I? 18 19

5,5 м

1 2 3 4 5 6 7 $ 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19

Рисунок 6 - Вертикальные перемещения марок в породах почвы (горизонт с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 5,0 м)

Для сравнения величин и характера пучения почвы в исследуемых выработках, а также для сопоставления глубины вдавливания боковых стенок выработок в породы почвы выделены только вертикальные перемещения марок, которые в обобщенном виде по каждому горизонту представлены на рисунках 1-6 Приложение 3. Приведены шесть горизонтов с марками удаленных от подошвы выработок на глубину 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 метров.

Из анализа графиков на этих рисунках видно, что у выработки с анкерной крепью, равной 5,5 м интенсивность пучения начинает затухать на глубине 1 м от подошвы выработки. На глубине 2 м это явление происходит и у выработки с 4,5 метровой анкерной крепью. У выработки с 3-х метровыми анкерами интенсивность пучения существенно снижается на глубине 3 м, а с двухметровыми - слабое проявление пучения прослеживается на глубине 4 м.

Приложение 4

Результаты георадиолокационных исследований подготовительных выработок в условиях шахты «Талдинская-Западная-1», интеграция радиорограмм, полученных геородаром серии ОКО-2

Название выработки Пикет Число, месяц, год Предположительное расслоение пород кровли находится в интервале, м

1 2 3 4

Фланговый конвейерный 1-3 13.05.2015 1,5-1,8

бремсберг 66-05 1-3 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

3-5 13.05.2015 1,6-1,9

3-5 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

5-7 13.05.2015 1,7-2,0

5-7 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

7-9 13.05.2015 1,7-2,0

7-9 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

9-11 28.05.2015 1,7-2,0

11-13 13.05.2015 1,8-2,0

11-13 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

13-15 13.05.2015 1,8-2,0

13-15 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

15-17 13.05.2015 1,7-1,9

15-17 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

17-19 13.05.2015 1,8-2,0

17-19 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

19-21 13.05.2015 1,7-1,9

19-21 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

21-23 28.05.2015 1,7-1,9

23-25 13.05.2015 1,7-2,0

23-25 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

25-27 13.05.2015 1,7-2,0

25-27 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

27-29 13.05.2015 1,7-2,0

27-29 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

29-31 13.05.2015 1,8-2,0

29-31 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

31-33 13.05.2015 1,7-1,9

31-33 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

33-35 13.05.2015 1,7-2,0

33-35 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

35-37 13.05.2015 1,7-1,9

37-39 28.05.2015 1,7-1,9

39-41 13.05.2015 1,6-1,9

39-41 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

41-43 13.05.2015 1,7-2,0

41-43 28.05.2015 Значительных деформаций пород

кровли на данном участке выработки не наблюдается

43-45 13.05.2015 1,5-1,8

43-45 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

45-47 28.05.2015 1,5-1,8

47-49 28.05.2015 1,5-1,8

49-51 28.05.2015 1,5-1,8

51-53 28.05.2015 1,5-1,8

53-55 28.05.2015 1,5-1,8

55-57 28.05.2015 1,5-1,8

57-59 28.05.2015 1,5-1,8

Фланговый путевой бремсберг 1-3 13.05.2015 1,5-1,8

66-05 1-3 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

3-5 13.05.2015 1,3-1,7

3-5 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

5-7 13.05.2015 1,6-1,9

5-7 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

7-9 13.05.2015 1,5-1,8

7-9 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

9-11 13.05.2015 1,5-1,7

9-11 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

11-13 13.05.2015 1,5-1,7

11-13 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

13-15 13.05.2015 1,5-1,8

13-15 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

15-17 13.05.2015 1,6-1,8

15-17 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

17-19 13.05.2015 1,6-1,9

17-19 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

19-21 13.05.2015 1,7-2,0

19-21 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

21-23 13.05.2015 1,5-1,9

21-23 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

21-23 (пл) 13.05.2015 1,8-2,0

21-23 (пл) 13.05.2015 1,5-1,8

23-25 13.05.2015 1,5-1,9

23-25 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

23-25 (пл) 13.05.2015 1,7-2,0

23-25 (пл) 13.05.2015 1,6-1,8

25-27 13.05.2015 1,5-1,8

25-27 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

27-29 13.05.2015 1,5-1,7

27-29 28.05.2015 Значительных деформаций пород кровли на данном участке выработки не наблюдается

29-31 13.05.2015 1,5-1,8

31-33 13.05.2015 1,7-1,9

35-37 28.05.2015 1,7-1,9

37-39 28.05.2015 1,7-1,9

39-41 28.05.2015 0,3-0,7

41-43 28.05.2015 1,7-1,9

43-45 28.05.2015 1,7-1,9

45-47 28.05.2015 1,7-1,9

47-49 28.05.2015 1,7-1,9

49-51 28.05.2015 1,7-1,9

51-53 28.05.2015 1,7-1,9

53-55 28.05.2015 1,7-1,9

57-59 28.05.2015 1,7-1,9

59-61 28.05.2015 1,7-1,9

61-63 28.05.2015 1,7-1,9