Обоснование устойчивости повторно используемых подготовительных выработок при разработке пологозалегающих угольных пластов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат наук Соломойченко, Дмитрий Анатольевич

• Соломойченко, Дмитрий Анатольевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Соломойченко, Дмитрий Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГОЗАЛЕГАЮЩИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

1.1 Современное состояние изученности вопроса

1.2 Анализ способов охраны подготовительных выработок при бесцеликовой отработке пласта

1.3 Анализ методов обеспечения устойчивости повторно используемых подготовительных выработок

1.4 Анализ способов и средств, применяемых для охраны повторно используемых выработок при отработке пологих пластов

1.5 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2 ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОКРЕСТНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

2.1 Горно-геологические условия Восточного Донбасса

2.2 Методика шахтных исследований

2.3 Результаты шахтных исследований проявления горного давления

2.4 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ РАЗМЕРОВ ЗОН НЕУПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ОКРЕСТНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

3.1 Формирование зон неупругих деформаций относительно очистных работ

3.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород

3.3 Результаты численного моделирования

3.4 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ

ВЫРАБОТОК

4.1 Рекомендации по снижению напряжений в кровле подготовительных выработок

4.2 Моделирование приконтурной разгрузки массива

4.3 Рекомендации по креплению повторно используемых выработок

4.4 Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование устойчивости повторно используемых подготовительных выработок при разработке пологозалегающих угольных пластов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Эффективность разработки пологозалегающих пластов, прежде всего, зависит от схемы подготовки и разработки. В настоящее время при подготовке и разработке пологозалегающих пластов широко применяется бесцеликовая технология. Применение этой технологии на глубоких горизонтах сопровождается ухудшением состояния подготовительных выработок. Затраты на охрану и поддержание часто превосходят в 2-2,5 раза затрат на проходку выработок. Это вызвано увеличением и неравномерностью распределения горного давления, значительным усложнением условий поддержания выработок, недостаточной несущей способностью и большой трудоемкостью возведения крепи. В связи с этим актуальна разработка новых и совершенствование существующих способов поддержание выработок в течение срока их службы с минимальными затратами.

Вопросам крепления горных выработок и обеспечения устойчивости при-контурного массива посвящено большое количество работ. В качестве основополагающих следует отметить работы Ардашева К.А., Борисова A.A., Бажина Н.П., Борисовца В.А., Глушихина Ф.П., Григорьева В.Н., Долгого И.Е., Жихарева С.Я., Заславского Ю.З., Зубова В.П., Протосени А.Г., Филатова H.A., Черняка И.Л., Широкова А.П., Штумпфа Г.Г., О. Якоби и др.

Задача эффективного применения бесцеликовой технологии с повторным использованием выемочных штреков при разработке пологозалегающих угольных пластов полностью не решена. Это обусловлено, в первую очередь, креплением выемочных штреков преимущественно металлическими арочными или трапециевидными крепями со стойками усиления, которые не отвечают горногеологическим и горнотехническим условиям эксплуатации выемочных штреков. При залегании в непосредственной кровле угольных пластов слоистых трещиноватых пород, а в основной кровле - труднообрушаемых пород, обеспечение устойчивости подготовительных выработок требует комплекса мероприятий.

Разработанные в настоящей работе мероприятия и последовательность их реализации, направленные на управление напряженно-деформированным состоянием приконтурного массива вмещающего подготовительную выработку и обоснование эффективной конструкции крепи, позволяют улучшить состояние подготовительных выработок глубоких горизонтов угольных шахт и снизить затраты на их эксплуатацию.

Цель работы — повышение устойчивости повторно используемых подготовительных выработок за счет разгрузки приконтурного массива от повышенных напряжений и применения анкерной крепи.

Идея работы — устойчивость повторно используемых подготовительных выработок обеспечивается уменьшением и более равномерным распределением напряжений и деформаций вмещающего массива, за счет создания условий отрыва нависающей консоли основной кровли пласта со стороны выработанного пространства, и применения двухуровневой анкерной крепи.

Основные задачи исследований:

- проведение натурных инструментальных и визуальных наблюдений за проявлениями горного давления в повторно используемых выработках;

- моделирование процессов деформирования пород в окрестности подготовительных выработок;

- обоснование параметров формирования напряженно-деформированного состояния в приконтурном массиве и увеличения его несущей способности за счет уменьшения нависающей консоли со стороны выработанного пространства и применения двухуровневой анкерной крепи.

Научная новизна:

- установлены закономерности формирования зон неупругих деформаций в окрестности повторно используемых выработок в зависимости от физико-механических характеристик пород и положения относительно очистных работ;

- выявлены закономерности разгрузки приконтурного массива подготовительных выработок от повышенных напряжений при создание условий отрыва консоли основной кровли пласта со стороны выработанного пространства;

- выявлены закономерности формирования напряженно-деформированного состояния в приконтурном массиве при креплении повторно используемых подготовительных выработок двухуровневой анкерной крепью

Защищаемые положения:

1. Величина смещений приконтурного массива, вмещающего подготовительную выработку, и размер зоны неупругих деформаций при отработке полого-залегающих угольных пластов при бесцеликовой технологии отработки зависят от влияния очистных работ и физико-механических свойств пород.

2. Величина и характер распределения напряжений в приконтурном массиве зависит от расстояния до очистных работ и длины консоли пород основной кровли со стороны выработанного пространства.

3. Устойчивость повторно используемых подготовительных выработок обеспечивается за счет поэтапного применения двухуровневой анкерной крепи и разгрузки приконтурного массива от повышенных напряжений.

Практическая значимость работы, заключается в обосновании параметров способа управления напряженно-деформированным состоянием околоконтурного массива пород и применением двухуровневой анкерной крепи, обеспечивающих снижение конвергенции подготовительных выработок глубоких горизонтов угольных шахт при наличии в кровле труднообрушаемых пород.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается натурными наблюдениями за состоянием крепи и породных обнажений, моделированием напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработок реализованного в рамках сертифицированного программного комплекса для ЭВМ 81тиНа Abaqus, а также согласованностью результатов расчета с данными натурных исследований.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на заседаниях кафедры строительства горных предприятий и подземных сооружений, на заседаниях научно-технического совета по работе с аспирантами Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Личный вклад автора заключается в постановке задач исследований, проведении шахтных наблюдений, разработке конечно-элементных моделей, выполнении численных экспериментов и анализе результатов моделирования, обосновании рациональных параметров комплекса мероприятий, создающих условия для повышения устойчивости выемочных штреков.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в изданиях рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 121 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 109 наименований, 56 рисунков и 9 таблиц.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГОЗАЛЕГАЮЩИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

1.1 Современное состояние изученности вопроса

Переход горных работ на глубокие горизонты сопровождается изменением формы проявления горного давления. В отличие от малых глубин, при которых в кровле выработки образуется свод обрушения, на больших глубинах заметное деформирование имеет место по всему периметру выработки. Подготовительная выработка деформируется под влиянием напряжений, как при ее проведении, так и при эксплуатации [1]. При этом выработки, используемые повторно, попадают в зону влияния очистных работ, что приводит к повышенным деформациям пород и крепи и влечет за собой их перекрепление.

Большую глубину разработки следует понимать как критическую глубину, при которой начинает проявляться пластическое деформирование пород, возникновение динамических явлений вокруг одиночных выработок и вблизи забоев очистных выработок. Подобные проявления горного давления имеют качественно иной характер, чем проявления горного давления на малых глубинах [2].

В очистных выработках глубоких горизонтов наиболее частым явлением становится переход вмещающих пород в предельное состояние впереди забоя не только угольного пласта, но также непосредственной кровли и почвы, вследствие чего существенно сокращается допустимая площадь незакрепленной кровли и становятся более частыми местные вывалы. Более существенным становится отжим угля в забоях.

Шахтные исследования выполненные Всесоюзным научно-исследовательским институтом горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ), институтом горного дела (ИГД) имени A.A. Скочинского и другими институтами, позволили установить основные закономерности деформирования породного массива в условиях больших глубин, которые сводятся к следующему:

- в хрупких породах вокруг выработки образуются зоны неупругого деформирования пород, в которых наблюдается необратимые процессы увеличения объема;

- изменение напряжений в массиве горных пород, вмещающих выработку, зависит от расстояния выработки до лавы, и характеризуются тремя зонами: прилегающую к выработке зону пониженных напряжений, зону повышенных напряжений и естественного напряженного состояния;

- прочность вмещающих пород изменяется от минимальной величины на контуре выработки до величины естественной прочности по мере удаления от выработки вглубь массива.

Сложность и разнообразие массивов пород не позволяет учесть все особенности их строения, поэтому в инженерных расчетах используются наиболее существенные. К ним относят блочное строение массива, форму и размеры элементарных блоков, ориентацию, контактные условия между ними. Массив принято рассматривать как собрание прочных элементов, граничащих между собой по упорядоченной системе трещин, ширина которых по сравнению с размерами элементов ничтожно мала.

Шахтные эксперименты, выполненные с применением глубинных реперов, свидетельствуют о зависимости величин смещений контура выработки и нагрузок на крепь от размеров зон неупругого деформирования. Размеры зон и их конфигурация определяются глубиной работ, прочностными и деформационными характеристиками пород, степенью структурной неоднородности массива пород. При разработке методов прогноза проявлений горного давления применяют механические модели массива пород, в которых отражают только основные его свойства, а все остальные (несущественные) факторы отбрасывают. К числу свойств массива, которые подвергают схематизации в модели, относят прочностные и деформационные свойства, сплошность, изотропность и однородность.

Основой ряда предложенных моделей массива пород служат экспериментальные диаграммы деформирования образцов горных пород в режиме заданного деформирования. Во ВНИМИ была разработана экспериментально-аналитическая

методика расчета проявлений горного давления в капитальных выработках, согласно которой, в соответствии с экспериментальными данными в окрестности выработки выделяют зону разрушенных пород, прилегающую к выработке; зону разупрочнения и зону пластических деформаций без разрушения, граничащую с областью упругих деформаций [3].

Несоответствие принятых механических моделей реальному трещиноватому слоистому массиву корректируют в исходных данных расчетов поправочными коэффициентами к механическим показателям образцов пород. В работе [3] несоответствие принятой вязко-упруго-пластической модели реальному массиву учитывают введением коэффициентов структурного ослабления для прочностных и деформационных показателей породы "в куске". Сопоставление результатов аналитических расчетов с экспериментальными данными шахтных измерений показывают невысокую надежность расчетных величин [4]. Одной из причин недостаточной надежности расчетов является то обстоятельство, что из-за отсутствия экспериментальных данных прочностные и деформационные показатели массива пород в области запредельного деформирования и разрушения принимают, как правило, на основе тех или иных представлений.

При изучении проявления горного давления на больших глубинах необходимо учитывать сдвижение горных пород в области влияния очистных выработок. Характер сдвижения горных пород влияет на проявление горного давления в вертикальных шахтных стволах, в подготовительных и очистных выработках.

Известно, что сдвижение горных пород является следствием изменения их напряженного состояния, вызванного проведением горных выработок. Поэтому для правильного описания характера деформирования и сдвижения горных пород необходимо прежде всего описать естественное напряженное состояние горных пород и его изменения, вызываемые проведением очистных выработок.

При описании процесса деформирования и сдвижения горных пород необходимо также учитывать их слоистость (определяющую расслаиваемость толщи при сдвижении) и склонность к пластическим деформациям с течением времени (ползучесть).

Влияние на процесс сдвижения наличия в покрывающей толще мощных слоев крепких пород в настоящее время может быть описано только с качественной стороны; наличие таких слоев приводит, прежде всего, к возрастанию величины зависания подработанной толщи пород, что приводит к повышению дополнительной пригрузки зоны опорного давления, увеличению ее ширины и к выпо-лаживанию граничного угла сдвижения. С другой стороны, наличие мощных слоев крепких пород приводит к сглаживанию и уменьшению деформаций в зоне их максимума и к увеличению углов сдвижения, построенных по критическим деформациям; следствием этого является увеличение разности углов сдвижения и граничных углов при наличии в покрывающей толще мощных слоев крепких пород.

Склонность осадочных горных пород к пластическим деформациям и ползучести (а, следовательно, и к релаксации напряжений) определяет их естественную напряженность большей частью как близкую к гидростатическому. Отклонения от гидростатического напряженного состояния в сторону превышения как горизонтальных напряжений над вертикальными (за счет тектонических напряжений, а также остаточных напряжений, связанных с большим погружением угленосных отложений и последующим их размывом), так и вертикальных над горизонтальными, хотя и не вызывают заметных изменений в проявлении сдвижения горных пород, тем не менее влияют на проявление горного давления.

При исследованиях сдвижения горных пород высказываются две точки зрения:

1) сдвижение рассматривается как упругопластическое деформирование однородной сплошной вязкопластической среды;

2) сдвижение рассматривается как последовательный прогиб слоев налегающей толщи.

Представление о сдвижении горных пород как о вязкопластических деформациях сплошной среды существует среди ученых, рассматривающих процесс сдвижения с позиций механики сплошной среды.

Исследования предельных состояний горных пород вокруг подземных горных выработок аналитическими методами начали проводиться с 1930 года. Однако, приходится констатировать, что за прошедшее со времени появления первых работ К. В. Руппенейта, в которых рассматривались решения о предельных состояниях горных пород вокруг выработок, эти решения не получили существенного внедрения при исследованиях проявления горного давления [5]. Причина этого заключается в том, что при разработке теории предельного равновесия применительно к решению задач горного давления не в полной мере учитывались все важнейшие факторы, влияющие на условия перехода горных пород в предельное состояние и на взаимодействие крепи и пород, находящихся в предельном состоянии.

Излагаемая ниже комбинированная гипотеза плит и балок была развита A.A. Борисовым в 1952-1960 г [6]. A.A. Борисов рассматривал процессы деформации и разрушения твердых слоистых пород, при разработке пологих пластов длинными забоями, как аналогию работы тонких плит, балок, и комбинированной работой плит и балок.

При решении различного рода задач об устойчивых и предельных значениях обнажений кровли горных выработок удобно в расчетах заменить реальную задачу фиктивной задачей о предельных пролетах эквивалентной балки. Пролет такой балки называется эквивалентным. Представление об эквивалентных пролетах впервые было введено В. Д. Слесаревым. Эквивалентный пролет не зависит от мощности породы, значения нагрузки и от упругих постоянных, а является лишь функцией размеров обнажений плиты. При расчетах вначале определяют пролет балки, который является эквивалентным. Затем по эквивалентному пролету, находят одну из сторон обнажения кровли, зная соотношение сторон или задаваясь им.

Из теории свода давления можно получить некоторое представление о распределении горного давления в породном массиве, но не о развитии оседания пород во времени и росте давления в выработанном пространстве. Измерения, проведенные на шахте «Ноймюль», позволили получить данные о развитии оседания

пород во времени и о возрастании давления в закладочном массиве, но не дали каких-либо сведений о напряженном состоянии пород кровли. Для разъяснения полученных данных о развитии процесса сдвижения пород во времени и о росте давления в выработанном пространстве пришлось вместо теории свода привлечь другую модель. Для этой цели вполне подошло представление Якоби О. о «псевдопластическом корытообразном перекрытии», опирающемся на краевые зоны окружающего выработанное пространство угольного массива и медленно опускающемся на закладочный массив, разработанной на основе исследований общества «Ноймюль» [7]. Эти исследования позволили получить также представление о величине и распределении давления вдоль краевых зон выработанных пространств, однако они еще не давали возможности определять или рассчитывать пространственное распределение горного давления. В 1965 г. удалось получить количественное описание проявлений горного давления, но их обобщающая статистическая количественная оценка и в особенности количественное описание зависимости от величины горного давления (например, в виде графических характеристик) еще не были возможны. С другой стороны, все возраставшие трудности управления горным давлением требовали решения этих задач. Затем удалось создать математическую модель и на основе результатов исследований общества «Ноймюль» рассчитать для указанной модели все численные коэффициенты, а также доказать корреляционную связь между расчетным давлением и наблюдаемыми в шахте проявлениями горного давления.

В связи с незавершенностью экспериментально-аналитических методов из-за отсутствия или недостаточной апробации корректирующих коэффициентов и зависимостей в настоящее время практически обоснованными считают эмпириче- > ские методы выбора и расчета типа и параметров крепи и упрочнения пород. Нормативные документы при оценке устойчивости пород, величины смещений контура, нагрузок на крепь и параметров крепи выработок в качестве основных расчетных данных о свойствах массива пород используют расчетное сопротивление пород сжатию, определяемое как произведение среднего значения предела

прочности на одноосное сжатие породы в образце и коэффициента, учитывающего нарушенность массива поверхностями ослабления с малой связностью [8].

Из приведенного краткого анализа современных методов прогнозирования проявлений горного давления на больших глубинах можно сделать вывод, что при разработке глубоких горизонтов управление горным давлением приобретает качественно новое значение. Для решения этих задач необходимы более полные сведения о процессе деформирования и сдвижения горных пород при влиянии очистных работ.

1.2 Анализ способов охраны подготовительных выработок при бесцсликовой отработке пласта

При отработке пологозалегающих угольных пластов системами разработки, предусматривающими охрану и повторное использование подготовительных выработок, расположенных на границе с выработанным пространством, наибольшее распространение получили следующие способы охраны:

- усиление крепи участковых выработок: установка стоек усиления, использование опорных тумб, органной крепи, возведение литых полос из твердеющих материалов, бутовых полос;

- удержание кровли выработки механизированными крепями в зоне опорного давления, перемещаемыми вслед за ней (КГУ, КПВ, секционных присечных крепей (СПКМ), КШУ, гидравлическая бортовая крепь);

- разупрочнение кровли выработок для уменьшения длины зависающей консоли пород (торпедирование, обрушение блоков кровли, бурение шпуров, гидродинамическая стратификация, формирование разрезных щелей).

Крепи усиления в виде гидравлических стоек, металлических стоек трения или деревянных стоек в большинстве случаев применяются при охране выработок искусственными ограждениями [9, 10, 11, 12, 13]. Эти крепи устанавливаются впереди очистного забоя и снимаются после окончания активных сдвижений пород, а затем вновь устанавливаются впереди зоны повышенного давления. Идея

данного способа охраны заключается в том, чтобы обойтись без искусственного ограждения, обеспечив его функции с помощью повышения сопротивления штрековой крепи за счет крепи усиления. Этот способ внедрялся Подмосковным научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом (ПНИУИ), Пе-чорниипроектом, ИГД им. A.A. Скочинского, Научно-исследовательский испытательный центр КузНИУИ на шахтах Донецкого, Кузнецкого, Печорского и Подмосковного бассейнов. На шахте «Сокольническая» объединения «Тулауголь» при сохранении выработки для повторного использования впереди очистного забоя устанавливали крепь усиления — две гидравлические стойки ГС или трения Т. Позади очистного забоя крепь усиливали третьей стойкой, а в промежутках между стойками основной крепи КАТ со стороны выработанного пространства устанавливали органный ряд из двух стоек между рамами основной крепи. После прохода активной стадии сдвижения пород гидравлические стойки или стойки трения крепи усиления снимали и переносили вперед к лаве, а деревянная органная крепь оставалась до погашения выработки. Данный способ обеспечил рабочее состояние выработки до ее погашения.

На шахте «Воркутинская» при отработке пласта «Четвертый» успешно опробован способ охраны выработок полосами из облегченных золоцементных блоков [14]. Мощность пласта 1,48 м. Смещения кровли на экспериментальном участке выработки сократились в 1,5-2 раза по сравнению с первоначальным.

На шахте «Зыряновская» ПО «Южкузбассуголь» [15] в качестве крепи усиления использовалась переносная органная крепь из гидротумб КПО-4. Основная крепь выработки - три анкера с металлическими верхняками под металлическую сетку. На сопряжении штрека с лавой со стороны выработанного пространства устанавливался ряд деревянной органной крепи из расчета 3 рамы/м. В качестве усиливающей обрезной крепи на расстоянии 5-6 м за забоем лавы использован ряд гидротумб. В 100 м позади забоя лавы гидротумба снималась и переносилась вперед к забою лавы, а на ее место устанавливалась ножка инвентарной крепи. Состояние выработок было удовлетворительным. Способ рекомендуется применять при отработке пластов мощности до 3,5 м.

На шахте «Паттберг» в Федеративной Республике Германии (ФРГ) [7] на пласте мощностью 2 м эффективным оказался паспорт охраны, где укорочен верхняк, опирающийся на костер, установлены три ряда стоек усиления на поперечных лежанах, применены жесткие соединения верхняков, хорошо сопротивляющиеся на изгиб (рисунок 1.1).

4,2 м

Рисунок 1.1— Паспорт охраны штрека с использованием бутокостров на шахте «Паттберг» в ФРГ

Наиболее благоприятный эффект поддержания получен при применении переносных гидравлических стоек, которые заменялись на деревянные в 40 м позади забоя лавы. Обрез кровли происходил за рядом бутокостров, состояние штрека было вполне удовлетворительным.

На шахте «Промышленная» в конвейерном штреке 513-ю пласта «Мощный», вынимаемая мощность пласта 3,2 м, применение крепи усиления типа КПУ позволило уменьшить смещения пород с 750 до 182 мм.

На шахте «Глубокая» ПО «Донецкуголь» 35-й восточный ходок охранялся бутовой полосой шириной 8 м. Крепь выработки — арочная металлическая АП-3. Крепь усиления из гидростоек устанавливалась под рамы крепи, общая несущая способность составляла 500 кН/м. Породы кровли — глинистый сланец мощностью 13 м. Смещения пород кровли и почвы уменьшились в 1,5 раза. В шахте

«Красноармейская-Капитальная» на глубине 850-950 м применение крепи усиления с несущей способностью 700 кН/м уменьшает пучение песчанистого сланца в почве на 20-35%.

Существует также опыт охраны повторно используемых выработок искусственными ограждениями [10, 16, 17, 18, 19], например, одинарными или двойными бутовыми полосами, блоками типа БЖБТ, накатными кострами, деревянной органной 1-3-хрядной крепью, тумбами из керамзитобетонных, опилкобетонных, железобетонных блоков, заключаемыми в деревянные костры (ПО «Донбассан-трацит», ПО «Ростовуголь»). Данные виды сооружений зачастую разрушаются на некотором расстоянии позади лавы залегающими в кровле мощными песчаниками либо вдавливаются в слабые породы почвы, не обеспечивают удовлетворительное состояние выработки. ШахтНИУИ разработаны П-образные конструкции железобетонных блоков, заполняемые песком или породой предназначенные для пластов мощностью до 2,5 м.

Литые полосы, возводимые из твердеющих материалов, относятся к искусственным охранным сооружениям большой жесткости [10, 16, 20, 21]. Полосы шириной не менее 0,7 мощности пласта возводятся механизированным способом позади очистного забоя (рисунок 1.2), за счет высокой скорости твердения материала начинают быстро воспринимать нагрузку. Это типичное опорно-обрезное искусственное ограждение, выполняющее обрезные функции за счет высокой жесткости и опорные за счет высокой несущей способности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соломойченко, Дмитрий Анатольевич, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Статема И. Разработка угольных месторождений управление горным давлением и крепление горных выработок / И. Статема; Перевод и редакция В.Д. Алексеенко. -М: ГОСГОРТЕХИЗДАТ, 1960-208 с.

2. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок / Г.Л. Фисенко. - М.: «Недра», 1976. - 272 с.

3. Рекомендации по расчету смещений контура и нагрузок на крепь горных выработок по экспериментальным показателям деформирования пород за пределом прочности. - Л.: ВНИМИ, 1982. - 36 с.

4. Ардашев К.А. Геомеханические основы рационального проектирования и строительства капитальных выработок./ К.А. Ардашев // Шахтное строительство — 1978.-№ 1.-С. 9-13.

5. Руппенейт К.В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород / К.В. Руппенейт. - М.: Недра, 1975. - 223 с.

6. Борисов A.A. Технология подземной разработки пластовых месторождений / A.A. Борисов. - М.: «Недра», 1972. — 536 с.

7. Якоби О. Практика управления горным давлением / О. Якоби. — М.: Недра, 1987.-566 с.

8. СНиП П-94-80 Подземные горные выработки / Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1982.-31 с.

9. Фрянов В.Н. Управление состоянием массива горных пород при интенсивной отработке выемочных полей и участков шахт / В.Н. Фрянов // Уголь. — 2000.-№4.-С. 23-24.

10. Бажин Н.П. Охрана и поддержание подготовительных выработок в условиях повышенного горного давления / Н.П. Бажин. - М.: ЦНИЭИуголь, 1991. — 67 с.

11. Терентьев Б.Д. Исследования напряженно-деформированного состояния пород вокруг подготовительной выработки в зоне влияния очистных работ / Б.Д. Терентьев, Г.Л. Кушнаренко, В.Н. Фрянов // Уголь. - 1991. - №6. - С. 3-6.

12. Временные указания по выбору оптимальных способов охраны подготовительных выработок без целиков. - Л.: ВНИМИ, 1974. - 59 с.

13. Егоров А.П. Управление горным давлением в сохраняемых для повторного использования выработках / А.П. Егоров, М.И. Середенко, А.И. Жаров // Уголь. - 1993. - №10. - С. 11-14.

14. Долоткин Ю.Н. Охрана повторно используемых выработок полосами из облегченных блоков / Ю.Н. Долоткин, Ю.Ф. Зайцев // Уголь. - 1998. - №5. — С. 19-20.

15. Бажин Н.П. Безремонтное поддержание подготовительных выработок при бесцеликовых способах охраны: обзор / Н.П. Бажин, В.В. Райский, Л.К. Нейман - М.: ЦНИЭИуголь, 1982. - 37 с.

16. Рациональные способы крепления и поддержания подготовительных выработок: обзорная информ. / Н.П. Бажин и др. — М.: ЦНИЭИуголь, 1984. - 27 с.

17. Селезень А.Л. Состояние подготовительных выработок и пути повышения их устойчивости / А.Л. Селезень // Уголь Украины. 1987. - №5. - С. 25-27.

18. Агапов Г.Л. Метод односторонней разгрузки напряженного горного массива с целью охраны подготовительных выработок / Г.Л. Агапов, А.Г. Колупаев // Уголь. - 1991. - №6. - С. 24-28.

19. Бажин Н.П. Обмен опытом по бесцеликовой выемке мощных пожароопасных высокогазоносных пластов / Н.П. Бажин. — М.: ЦНИЭИуголь, 1977. — 60 с.

20. Заславский И.Ю. Эффективность применения литых жестких полос для охраны выемочных штреков / И.Ю. Заславский, А.Г. Файвишенко, А.П. Захаров // Уголь Украины. - 1986. - №6. - С. 18-19.

21. Черняк И.Л. Пути повышения устойчивости подготовительных выработок глубоких шахт / И.Л. Черняк, И.Е. Зайденварг // Уголь. - 1991. -№2. — С. 3-5.

22. Рутьков К.И. Опыт проведения присечной выработки навстречу действующему очистному забою / К.И. Рутьков, В.А. Савин, В.В. Райский // Уголь. — 1992.-№6.-С. 6-7.

23. Лаухин А.И. Технология бесцеликовой выемки угля / А.И. Лаухин,

B.И. Анциферов, В.Н. Левчук // Уголь. -1976. - №3. - С. 31-34.

24. Черняк И.Л. О повторном использовании подготовительных выработок / Черняк И.Л., Петренко С.Я. // Уголь. - 1976. -№3. - С. 34-36.

25. Адонкин A.C. Опыт поддержания подготовительных выработок / Адон-кин A.C. // Уголь. - 1976. - №9. - С. 34-38.

26. Терентьев Б.Д. Опыт сохранения выемочных штреков для их повторного использования / Б.Д. Терентьев, Г.Л. Кушнаренко, И.А Хамин // Уголь. — 1991. — №9.-С. 3-6.

27. Жданкин A.A. Влияние сечений штреков на условия их поддержания за лавами/A.A. Жданкин//Уголь. - 1991.-№9.-С. 16-17.

28. Жданкин A.A. Анализ проявлений горного давления в присечных выработках / A.A. Жданкин // Уголь. - 1992. - №6. - С. 10-12.

29. Баймухаметов С.К. Опыт применения технологии выемки с повторным использованием выработок на шахтах Карагандинского бассейна /

C.К. Баймухаметов, В .Я. Новиков, К.П. Попов // Уголь. - 1991. - №11. - С. 22-25.

30. Клавдиенко М.Н. Сохранение выработок для повторного использования специальной крепью усиления / М.Н. Клавдиенко, Б.В. Цыплаков,

B.И. Шапошников // Уголь. - 1992. - №9. - С. 24-25.

31. Сребный М.А. Перспективная технология разработки пластов на шахтах АООТ "Ленинскуголь" / М.А. Сребный, A.B. Ремезов, Г.С. Шкаранов // Уголь. -1997.-№5.-С. 10-12.

32. Вайгандт A.A. О возможности охраны выемочных вы работок подвижной гидравлической сборной крепью / A.A. Вайгандт, Б.С. Павлов // Уголь. -1992.-№10.-С. 47-48.

33. Потапенко В.А. Испытания механизированной крепи поддержания выработок для повторного использования / В.А. Потапенко, Б.И. Грицаюк,

C.Р. Нагих // Уголь. - 1993. - №8. - С. 5-7.

34. Лурий В.Г. Новый способ охраны и поддержания выработок при бесце-ликовой технологии/ В.Г. Лурий, Ю.Г. Романов, К.Д. Лукин // Уголь. — 1989. — №10.-С. 20-21.

35. Ногих С.Р. Совершенствование опыта сохранения выемочных штреков для их повторного использования / С.Р. Ногих, К.Д. Лукин, В.Н. Фрянов // Уголь. -1993.- №6.-С. 14-16.

36. Косьминов Е.А. Метод сохранения повторно используемых подготовительных выработок / Е.А. Косьминов, В.И. Клишин, Ю.В. Матвиец // Уголь. -1996.-№6.-С. 17-19.

37. Борисов A.A. Управление горным давлением / A.A. Борисов, В.И. Матанцев, Б.П. Овчаренко, Ф.Н. Воскобоев. — М.: Недра, 1983. — 168 с.

38. Глушко В.Т. Разрушение горных пород и прогнозирование проявлений горного давления / В.Т. Глушко, В.В. Виноградов. -М.: Недра, 1982. - 192 с.

39. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений / Н.С. Булычев. — М.: Недра, 1982.-270 с.

40. Крупенников Г.А. Горнотехнические принципы постановки аналитических задач механики горных пород / Г.А. Крупенников // Алма-Ата. — 1966. — С. 226-237.

41. Станкус В.М. Исследование и установление рациональных типов и горнотехнических параметров крепи подготовительных выработок при разработке пологих и наклонных пластов Кузнецкого бассейна: автореф. дис. ... канд. тех. наук: 25.00.20 / Станкус Всеволод Модестович - М., 1974. -20 с.

42. Ткачев В.А. Обоснование эффективных способов крепления и поддержания подготовительных выработок с учетом взаимовлияния с очистными забоями: автореф. дис. ... д-ра. тех. наук: 05.15.02 / Ткачев Валерий Александрович — Новочеркасск, 2000. - 36 с.

43. Кошелев К.В. Охрана и ремонт горных выработок / К.В. Кошелев, Ю.А. Петренко, А.О. Новиков. -М.: Недра, 1990.-218 с.

44. Дружко Е.Б. Устойчивость основных горных выработок / Е.Б. Дружко, Ю.З. Заславский, Ф.И. Перепичка. - Донецк: Донбасс, 1975. - 144 с.

45. Крупенников Г.А. Взаимодействие массивов горных пород с крепью вертикальных выработок / Г.А. Крупенников, Н.С. Булычев, A.M. Козел, H.A. Филатов. -М.: Недра, 1966. - 314 с.

46. Каркашадзе Г.Г. Механическое разрушение горных пород / Г.Г. Каркашадзе - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. - 222 с.

47. Виноградов В.В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок/ В.В. Виноградов. - Киев: Наук.думка, 1989. - 192 с.

48. Заславский Ю.З. Расчеты параметров крепи выработок глубоких шахт / Ю.З. Заславский, А.Н. Зорин, И.Л. Черняк. — Киев: Техшка, 1972. — 156 с.

49. Бажин Н.П. Охрана подготовительных выработок без целиков / Н.П. Бажин, В.В. Райский, Ю.В. Волков, и др. - М.: Недра, 1975. - 293 с.

50. Борзых А.Ф. Технология адаптивного взаимодействия опор с боковыми породами при поддержании выемочных выработок / А.Ф. Борзых // Уголь. — 1989. -№ 11.-С. 3-9.

51. Зубов В.П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах разработки / В.П. Зубов. - Л.: Издательство Ленинградского университета, 1990. - 224 с.

52. Луганцев Б.Б. Обеспечение устойчивости трещиноватых породных массивов в окрестности горных выработок / Б.Б. Луганцев, Ю.Н. Кузнецов, И.И. Мартынененко. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - 300 с.

53. Руппенейт К.В. Обоснование инженерного метода определения давления на междукамерные целики / К.В. Руппенейт, H.A. Давыдова // Известия АН СССР. - 1962.-Вып. 1.-С. 109-122.

54. Диманштейн A.C. Научные основы охраны повторно используемых выемочных выработок с помощью искусственных ограждений при разработке пологих угольных пластов: автореф. дис. ... д-ра. тех. наук: 25.00.20 / Дименштейн Аркадий Самуилович. -М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1988. - 390 с.

55. Димаиштейн A.C. Характер обрушения пород кровли вокруг выемочной выработки при подвигании очистного забоя / A.C. Димаиштейн, Ф.А. Чакветадзе. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1984. - 224 с.

56. Чакветадзе Ф.А. Выбор способов охраны выемочных выработок с целью их повторного использования при разработке угольных пластов с прочными породами кровли: автореф. дис. ... д-ра. тех. наук: 05.15.02 / Чакветадзе Фридон Аквсентьевич - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1984. - 21 с.

57. Димаиштейн A.C. Охрана выемочных штреков полосами из быстротвер-деющих материалов / A.C. Димаиштейн, Ю.В. Чебышев, И.С. Адонкин, Н.Я. Полищук // ЦНИЭИУголь. - 1977. - Вып. 9. - С. 19-21.

58. Дудукалов В.П. Определение, мощности толщи, нагружающей оградительно-поддерживающие полосы при сохранении выработок для повторного использования / В.П. Дудукалов // Технология подземной разработки месторождений. - 1985. - С. 24-26.

59. Стрижиборода С.К. Влияние средств охраны вентиляционного штрека на устойчивость / С.К. Стрижиборода, Б.И. Куницын, О.С. Аносов // Уголь Украины. - 1983. -№ 9. - С. 4-7.

60. Димаиштейн A.C. Научные основы охраны повторно используемых выемочных выработок с помощью искусственных ограждений при разработке пологих угольных пластов: дис. ... д-ра. тех. наук: 25.00.20 / Дименштейн Аркадий Самуилович. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1988. — 390 с.

61. Глушко В.Т. Разрушение горных пород и прогнозирование проявлений горного давления / В.Т. Глушко, В.В. Виноградов. - М.: Недра, 1982. — 214 с.

62. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения / Ж.С. Ержанов. - Алма-Ата: Наука, 1964. - 175 с.

63. Виноградов В.В. Геомеханика предельно напряженных горных пород / В.В. Виноградов // Геотехническая механика. — 1998. -№5. — С. 28-32.

64. ПБ-05-618-03. Правила безопасности в угольных шахтах. — М.: ФГП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2005. - 296 с.

65. Геологический отчет о доразведке поля шахты «Алмазная»: отчет Ростовской ГРЭ / объединение Союзуглегеология. — Минуглепром СССР, 1974. — 142 с.

66. Ткачев В.А. Обеспечение устойчивости подготовительных выработок при разработке пологих угольных пластов / В.А. Ткачев // ЮРО AJIH. -1999. — С. 49-53.

67. Борзых А.Ф. Расчет ожидаемых нагрузок на опоры из железобетонных блоков для охраны подготовительных выработок / А.Ф. Борзых, A.A. Данилов A.B. Тоцкий // Уголь. № 9. - 1986. - С. 11-14.

68. Руководство по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса. - Шахты: ШахтНИУИ, 1992. — 214 с.

69. Борзых А.Ф. Расчёт ожидаемых нагрузок на опоры из железобетонных блоков для охраны подготовительных выработок. / А.Ф. Борзых, A.A. Данилов, A.B. Тоцкий // Уголь. - 1988. - № 9. - С. 11-14.

70. Борзых А.Ф. Устойчивость железобетонных тумб при охране подготовительных выработок / А.Ф. Борзых, A.A. Данилов, A.B. Тоцкий //Уголь. —1985. — №6.-С. 14-15.

71. Компанейцев АЛО. Обоснование способов обеспечение устойчивости подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях: дис. ... канд. тех. наук: 25.00.20 / Компанейцев Андрей Юрьевич. - Шахты, 2005. — 219 с.

72. Привалов A.A. Обоснование параметров двухуровневой анкерной крепи для поддержания повторно используемых выработок в условиях шахт Восточного Донбасса: дис. ... канд. тех. наук: 25.00.22 / Привалов Александр Александрович. -Новочеркасск, 2011.-141 с.

73. Мельников Н.И. Анкерная крепь / Н.И. Мельников. — М.: Недра, 1980. —

252 с.

74. Алехина А.И. Исследование проявлений горного давления в выработках, сохраняемых для повторного использования / А.И. Алехина, В.Д. Жариков, Б.К. Лебедев // ИГД СО АН СССР. - 1961. - С 254-260.

75. Совершенствование техники и технологии работ на глубоких шахтах Донбасса. - М.: Недра, 1978. - 65 с.

76. Концепции развития угольной промышленности Ростовской области на период до 2030 г.: постановление № 599 / Исаенкогода О.В. - 2012. - 34 с.

77. Середенко М.И., Опыт эффективного применения бесцеликовой технологии на шахтах Кузбасса / М.И. Середенко, Б.К. Лебедев. — КузНИУИ: Прокопьевск, 1977.-32 с.

78. Широков А.П. Анкерная крепь в Кузбассе / А.П. Широков, М.И. Найденов, А.И. Петров, В.А. Лидер. - М.: Прометей, 1990. - 215 с.

79. Широков А.П. Теория и практика применения анкерной крепи / А.П. Широков. -М.: Недра, 1973. - 113 с.

80. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Пластичность горных пород / А.Н. Ставрогин, А.Г. Протосеня. М.; Недра, 1979. - 301 с.

81. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород / К.В. Руп-пенейт. М.: Углетехиздат, 1954. - 379 с.

82. Черняк И.Л. Повышение устойчивости подготовительных выработок / И.Л. Черняк. - М.: Недра, 1993. - 256 с.

83. Протодьяконов М. М. Давление горных пород и рудничное крепление / М. М. Протодьяконов. - М.: Госгортехиздат, 1933. -222 с.

84. Бродский М.П. Новая теория давления пород на подземную крепь / М.П. Бродский-М.: Горгеонефтеиздат, 1933. - 72 с.

85. Лабасс А. Давление горных пород в угольных шахтах / А. Лабасс // Госгортехиздат.-1961. - С. 159-164.

86. Долгий И.Е. Определение смещений контура подготовительных выработок в условиях активного проявления горного давления / И.Е. Долгий, Д.А Соломойченко // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2013.-№4.-С. 70-75.

87. Ставрогин А.Н. Механика деформирования и разрушения горных пород / А.Н. Ставрогин, А.Г. Протосеня. М.: Недра, 1992. - 230 с.

88. Галлагер Р. Метод конечных элементов: основы / Р. Галлагер — М.: Мир, 1984.-428 с.

89. Кузнецов Г.Н. Моделирование проявлений горного давления / Г.Н. Кузнецов, М.Н. Будько, Ю.И. Васильев и др. - Д.: Недра, 1968. - 279 с.

90. Норри Д. Введение в метод конечных элементов / Д. Норри, Ж. де Фриз. -М.: Мир, 1981.-304 с.

91. Ержанов Ж.С. Метод конечных элементов в задачах механики горных пород / Ж.С. Ержанов, Т.Д. Каримбаев. — Алма-Ата: Наука, 1975. — 239 с.

92. Зенкевич О. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред / О. Зенкевич, И. Чанг. - М.: Недра, 1974. - 240 с.

93. Соломойченко Д.А. Охрана и поддержание подготовительных горных выработок в условиях Восточного Донбасса / Д.А. Соломойченко, И.Е. Долгий // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2014. — №3. -С. 35-39.

94. Долгий И.Е. Обеспечение устойчивости повторно используемых подготовительных выработок / И.Е. Долгий, Д.А. Соломойченко // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2014. — №8. — С. 44-47.

95. Дрибан В. А. Устойчивость горных выработок в структурно-неоднородных массивах / В.А. Дрибан // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 9. - С. 305-312.

96. Куличихин Н.И. Буровзрывные работы, погрузка, крепление, рудничный транспорт, вентиляция и водоотлив / Н.И. Куличихин, Ш.Б. Багдасаров, А.О. Верчеба, А.В. Тихонов. — М.: Недра, 1964. - 456 с.

97. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации. М.;ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. — 26 с.

98. Соломойченко Д.А. Определение величин напряжений и деформаций в окрестностях подготовительных выработок / Д.А. Соломойченко // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2015. — №1. - С. 68-71.

99. Design and Analysis of Hardened Structures to Conventional Weapons Effects. Washington, DC: The Departments of the Army, Air Force, Navy and The De-

fense Special Weapons Agency Defense Special Weapons Agency (DSWA), 1998. — P. 145.

100. Randers-Pehrson G. Airblast Loading Model for DYNA2D and DY-NA3D. ARL-TR-1310, U. S. / G. Randers-Pehrson, K.A. Bannister. Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, MD, March, 1997. - P. 248.

101. Слесарев В.Д. Механика горных пород / В.Д. Слесарев-М.: Углетехиз-дат, 1948.-303 с.

102. Рекомендации по расчету смещений контура и нагрузок на крепь горных выработок по экспериментальным показателям деформирования горных пород за пределом прочности. - JL, ВНИМИ, 1982. - 36 с.

103. Тимофеев О.В. Эффективность упрочнения штангами модели монолитной структуры на до- и запредельной стадии деформирования / О.В. Тимофеев, B.JI. Трушко // Взаимодействие крепи и пород в сложных условиях. ЛГИ. — 1984.-С. 101-107.

104. Привалов A.A. Взаимодействие анкерной крепи и вмещающих пород вблизи выработок / A.A. Привалов. — Ростов н/Д: Сев.-Кав. науч. центра высшей школы. 2002. — 56 с.

105. Широков А.П. Теория и практика применения анкерной крепи / А.П. Широков. - М.: Недра, 1901. - 391 с.

106. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. М.: Ростехнадзор, 2013. — 70 с.

107. Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов. -Л.: ВНИМИ, 1984.-48 с.

108. Типовые паспорта охраны, крепления и поддержания подготовительных выработок без целиков. — Ленинград, 1960. — 98 с.

109. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. — Л.: ВНИМИ, 1965— 222 с.