Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Научное обоснование элементов технологии подготовки и отработки антрацитовых пластов с использованием парных выработок

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Научное обоснование элементов технологии подготовки и отработки антрацитовых пластов с использованием парных выработок"

На правах рукописи

163

ТИТОВ Николай Викторович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ И ОТРАБОТКИ АНТРАЦИТОВЫХ ПЛАСТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРНЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность 25 00 22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2007

003062163

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела -Межотраслевой научный центр ВНИМИ» - ОАО «ВНИМИ»

Научный консультант — доктор технических наук,

профессор, академик АГН Розенбаум Марк Абрамович

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор, академик АГН, заслуженный деятель науки РФ Воскобоев Фридрих Николаевич,

доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, лауреат премии РФ по науке и технике Сыркин Петр Серафимович;

доктор технических наук, профессор, лауреат Госпремии СССР Катков Геннадий Алексеевич

Ведущая организация - ЗАО УК «Гуковуголь»

Защита диссертации состоится 5 Сзпр 2007 г в 11 ч QO мин на заседании Диссертационного совета Д 002 108 01 при ОАО «ВНИМИ»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан Q М 0р/77сг2007 г

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор технических наук

М Г Мустафин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Разработка тонких пологих пластов антрацита на территории РФ в настоящее время ведется в основном на шахтах Восточного Донбасса Применяемые системы разработки — длинные столбы по простиранию, падению или восстанию пласта Охрана основных транспортных и магистральных выработок осуществляется с помощью угольных целиков различных размеров, а подготовительных - с помощью бутовых полос, жестких опор с ограниченной податливостью и различных сочетаний этих элементов Подготовка выемочных столбов производится одинарными выработками с повторным использованием конвейерного штрека в качестве вентиляционного для нижележащего столба Крепление выработок в основном производится арочной металлической крепью Добыча угля осуществляется комплексно-механизированными очистными забоями с использованием в основном отечественных механизированных комплексов Длина очистных забоев, как правило, составляет 150-200 м Несмотря на то что в последние два-три года отмечается некоторое увеличение нагрузок на очистные забои, все они остаются, по меркам передовых угледобывающих стран, на катастрофически низком уровне

Одной из основных причин снижения производительности очистных забоев является несоответствие конструкций отечественных механизированных крепей фактическим условиям их эксплуатации С глубиной возрастает степень нарушенности пород непосредственной кровли, вследствие чего увеличивается интенсивность обрушения пород в призабойном пространстве, а из-за недостаточного сопротивления крепи имеют место случаи зажатия и повреждения секций при обрушении кровли

С увеличением глубины разработки ухудшаются условия поддержания капитальных наклонных выработок Увеличение размеров охранных целиков не предотвращает этого процесса и, кроме того, ведет к неоправданному увеличению потерь подготовленных запасов угля Применяемые способы охраны выемочных штреков не обеспечивают их безремонтного повторного использования и существенно влияют на повышение уровня дефектности выработок Вследствие повышенной хрупкости антрацита отмечаются увеличенные в 1,5-3 раза по сравнению с имеющими место при отработке каменных углей зоны повышенной трещиноватости и разрушения угля в груди забоя и стенах выработок

Следует отметить, что к началу реструктуризации угольной отрасли в Восточном Донбассе из 42 работающих шахт 38 работали без реконструкции 20 лет и более, что привело к многоступенчатости транспорта, большой протяженности поддерживаемых откаточных и вентиляционных выработок и, как следствие этого, к появлению «узких» звеньев в существующих схемах угледобычи

Опыт показывает, что результат работы группы шахт, компаний, производственных объединений напрямую зависят от эффективности очистных работ,

критерием которой является нагрузка на очистной забой Опыт высокопроизводительной работы (3-10 тыс т/сутки) очистных забоев передовых угледобывающих стран позволил определить ряд основных принципов ведения горных работ, при выполнении которых обеспечивается максимальная эффективность и производительность очистных забоев В основном они сводятся к следующему В пределах шахтного поля, как правило, отрабатывают один пласт Система разработки - длинные столбы по простиранию пласта Длина выемочных столбов 3,5-4,5 км, длина лав 250-300 м Лавы подготавливают группой из трех-четырех штреков, проводимых с каждой стороны лавы, разделенных между собой неизвлекаемыми целиками угля, несущая способность которых определяется в зависимости от глубины работ. Выработки с целью повышения их устойчивости проводят с учетом существующего поля напряжений с таким расчетом, чтобы направление главных горизонтальных напряжений совпадало с направлением проведения выработок

Выработки проводят по углю прямоугольным сечением с применением анкерного крепления, что при ширине выработки 5,0-5,5 м позволяет выносить в нее привод лавного конвейера, упростить передвижение привода конвейера и крепление сопряжений, при этом примыкающая к лаве выработка погашается вслед за лавой Многоштрековая подготовка обеспечивает решение вопросов вентиляции, доставки материалов, транспортировки угля, свободного размещения силового оборудования

К сожалению, горно-геологические условия угольных шахт России и, в частности, шахт, разрабатывающих антрацитовые пласты, не позволяют в полной мере придерживаться этих положений

В последнее время в связи с закрытием ряда шахт с особо тяжелыми условиями появилась реальная возможность воплощения в жизнь этих принципов и на шахтах России, разрабатывающих антрацитовые пласты В частности, это касается вопросов, связанных с подготовкой выемочных столбов парными штреками, охраняемыми податливыми целиками, применения в качестве основной для крепления выработок анкерной крепи, применения очистных механизированных комплексов при длине лав 250-300 м и соответствующей длине выемочных столбов, доведение нагрузок на очистной забой до 2,5—3,5 тыс т/сут за счет устранения таких сдерживающих факторов как ликвидация вывалов пород и упрощение концевых операций

Таким образом, основными причинами неудовлетворительной работы шахт, разрабатывающих антрацитовые пласты Восточного Донбасса, являются плохое состояние подготовительных и капитальных выработок, сдерживающих работу лав, отсутствие механизированных комплексов, соответствующих рассматриваемым условиям, несоответствие применяемых схем подготовки требованиям высокопроизводительной отработки Решению этих проблем посвящена данная диссертация

Целью работы является обоснование элементов эффективной и безопасной технологии отработки антрацитовых пластов на основе совершен-

ствования технических решений по охране и креплению подготовительных выработок, повышению производительности очистных забоев и применению прогрессивных схем подготовки

Идея работы заключается в комплексном учете особенностей горногеологических условий залегания и физико-механических свойств антрацитовых пластов, характеризующихся небольшой мощностью, развитой мелкоамплитудной нарушенностью, склонностью к хрупкому разрушению, труднооб-рушаемой основной и неустойчивой непосредственной кровлей, при разработке технических решений, обеспечивающих их эффективную отработку

Методы исследований. При выполнении работы использовался комплексный метод, включающий анализ и обобщение сведений, содержащихся в литературных, фондовых и патентных источниках, при этом в материале анализа использовались данные, полученные на шахтах б СССР, в том числе на антрацитовых шахтах Украинского Донбасса, натурные эксперименты, моделирование с помощью эквивалентных материалов, исследования физико-механических свойств антрацитов, выполненные в лабораторных и натурных условиях, статистическую и аналитическую обработку результатов исследований

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

1 Выполнить анализ методических подходов к определению прочностных и физико-механических свойств антрацита и определить закономерности их изменения при запредельном трехосном длительном нагружении

2 Исследовать влияние параметров «жестких» предохранительных целиков на устойчивость охраняемых выработок

3 Исследовать несущую способность, закономерности и формы деформирования и разрушения «жестких» и податливых предохранительных целиков

4 Обосновать методологию расчета параметров «жестких» и податливых предохранительных целиков с учетом обеспечения устойчивости охраняемых ими выработок

5 Исследовать работоспособность механизированных крепей при отработке тонких антрацитовых пластов с тяжелыми неустойчивыми кровлями

6 Разработать рекомендации по повышению эффективности и безопасности отработки антрацитовых пластов

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается

— результатами многочисленных (на 70 шахтах более чем в 80 подготовительных забоях) натурных исследований по оценке влияния размеров целиков на характер проявления горного давления в подготовительных выработках, исследованиями способов задания податливости угольным целикам и влияния податливости целиков на характер проявления горного

давления в охраняемых выработках, исследованиями работоспособности механизированных комплексов при отработке антрацитовых пластов,

-результатами экспериментов на моделях из эквивалентных материалов характера проявлений горного давления в выработках, охраняемых податливыми целиками (отработана 21 модель),

— результатами лабораторных исследований физико-механических свойств антрацитов при плоском и объемном нагружении, выполненных более чем на 200 образцах,

— положительными результатами внедрения технологических решений и рекомендаций по охране выработок с помощью жестких и податливых целиков, способов задания податливости целикам и управления скоростью смещения кровли в механизированных забоях,

— внедрением рекомендаций автора в нормативно-методических документах,

— результатами использования методических разработок и приемов в работах других исследователей

Научные положения, выносимые на защиту:

1 Антрацит обладает особыми свойствами, отличающими его от остальных углей К ним относятся характер изменения прочности в зависимости от площади испытуемого образца (увеличение, стабилизация, уменьшение), зависимость густоты трещин от их размеров, почти полное отсутствие площадки пластичности Антрациты в состоянии остаточной прочности при испытании их в условиях трехосного сжатия приобретают свойства сыпучих материалов

2 Величина смещений кровли в выработках, охраняемых «жесткими» целиками, при прочих равных условиях определяется величиной отношения между шириной охранного целика и его высотой, при этом для каждого значения прочности вмещающих выработку пород существует предельная величина этого отношения, превышение которой (за счет увеличения ширины целика) не будет сказываться на величине смещений и не приведет к улучшению состояния выработки

3 Охрана выработок податливыми целиками при ведении горных работ на глубине, на которой действующие вблизи контура выработок напряжения в пласте сопоставимы с прочностью антрацита на сжатие, более эффективна, чем «жесткими» При этом в силу специфики физико-механических свойств антрацита применение податливых целиков для охраны горных выработок, пройденных по антрацитовым пластам, возможно только при заданной им искусственной податливости

4 При действии на «жесткие» и податливые целики нагрузок, превышающих прочность материала целика при одноосном сжатии, в них при определенном соотношении ширины и высоты формируется «ядро», которое обладает большей несущей способностью, чем материал целика При этом такой целик обеспечивает поддержание подработанной толщи при

общей ширине, меньшей, чем целик, параметры которого определены по значению прочности его материала

5 Степень нарушенное™ кровли вывалами можно уменьшить путем снижения скорости и величины ее опускания в зоне работы комбайна за счет совмещения во времени и пространстве процессов выемки угля и передвижки секций крепи

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Установлены особенности деформирования антрацитов при испытании их в условиях одноосного и трехосного сжатия в лабораторных и натурных условиях, которые заключаются в том, что в антрацитах (в отличие от обычных углей, у которых прочность уменьшается с увеличением площади испытуемых образцов) при увеличении площади испытываемого образца прочность вначале увеличивается, затем происходит ее стабилизация и последующее уменьшение, поэтому для получения достоверных характеристик прочности антрацита минимальная площадь образцов для лабораторных и натурных испытаний должна быть соответственно 50 и 1600 см2, при испытании образцов в условиях трехосного сжатия в состоянии остаточной прочности они могут деформироваться без дополнительного разрыхления, имеют малую величину сцепления и независимый от напряжений угол внутреннего трения, т е антрацит приобретает свойства, характерные для сыпучих материалов, при испытании образцов на одноосное и трехосное сжатие практически отсутствует площадка пластичности (доля пластической части при разной величине бокового давления не превышает 0,06-0,17 от полной деформации), что характерно для весьма хрупкого материала

2 Установлены закономерности изменения величин смещений кровли в выработках в зависимости от ширины «жестких» охранных целиков для выработок, пройденных в породах различной прочности в диапазоне глубины 100-1000 м При этом в выработках, пройденных в породах прочностью на сжатие 40-80 МПа, величины смещений кровли примерно в два раза меньше, чем при прочности пород 20-25 МПа при одной и той же ширине охранного целика Влияние размеров охранных целиков на величину смещений кровли в выработках сказывается в зависимости от соотношения ширины охранных целиков (В) к их высоте (/г) При этом предельные значения этих соотношений, при которых проявляется это влияние, для выработок, пройденных в породах 40-80 МПа составляет 25-35 и для пород 2025 МПа — 50-55 Дальнейшее увеличение этого соотношения за счет увеличения ширины целика практически не сказывается на состоянии выработок Получены номограммы для определения величин смещений кровли в выработках для различного типа пород в диапазоне глубин 100-1000 м, пользуясь которыми можно рассчитывать крепь выработок с учетом защитного действия охранного целика

3 Получены закономерности уменьшения абсолютных величин смещений кровли в выработках, охраняемых податливыми целиками, при этом

величины смещений на 35-40 % меньше, чем в случаях их охраны «жесткими» целиками, кроме того, в них сохраняется целостность стенок и практически отсутствует пучение почвы Получен коэффициент влияния Ки податливого целика на устойчивость охраняемой выработки, составляющий 0,6-0,7, который следует учитывать при расчете паспортов крепления выработок, охраняемых податливыми целиками

4 Установлены закономерности деформирования целиков под действием нагрузок, превышающих их прочность на сжатие, определены размеры разрушения его краевых частей, которые составляют 0,70-0,85/г и условия формирования в целике «ядра», которое находится в трехосном напряженном состоянии Образование ядра в целике происходит при соотношении

— >3,5, при этом несущая способность податливого целика, разбуренного

скважинами на всю его ширину и на 1/3 ширины примерно одинакова

5 Установлены закономерности изменения количественных величин обрушений пород в очистном забое от интенсивности опускания кровли в зоне влияния процессов выемки и передвижки крепи, при этом наиболее опасными являются участки кровли, которые последовательно испытывают влияние этих процессов При совмещении основных производственных процессов обеспечивается минимальная площадь обнажения кровли, вследствие чего в 1,3—1,4 раза снижается скорость ее смещения, а вероятность вывалов не будет превышать 1,5-2 %, что практически не влияет на работу очистного забоя

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1 Разработана методология по определению достоверных физико-механических характеристик антрацита в лабораторных и натурных условиях

2 Разработаны способы задания податливости охранным целикам и методика расчета их параметров

3 Разработана методика расчета крепи выработок, охраняемых податливыми целиками

4 Получены номограммы для определения смещения кровли в выработках, охраняемых целиками различной ширины

5 Сформулированы требования к механизированной крепи для отработки тонких антрацитовых пластов и разработаны рекомендации по управлению горным давлением в условиях тяжелой основной и неустойчивой непосредственной кровли

Внедрение результатов работы.

Основные положения разработок автора вошли

— в отраслевые нормативно-методические документы «Дополнения ВНИМИ к Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России», 2006 г, «Крепи механизированные для лав, ГОСТ Р 52-152 - 2003, Госстандарт России, М »

- в технические решения и практические рекомендации по охране и поддержанию выработок с помощью «жестких» и податливых целиков, способам и параметрам управления горным давлением в очистных и подготовительных выработках, внедрены на шахтах ОАО «Ростовуголь» и ОАО «Гуковуголь», а также Украинского Донбасса, разрабатывающих антрацитовые пласты

Личный вклад автора заключается:

- в постановке проблемы и в организации проведения длительных исследований проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках при различных способах их охраны и крепления при отработке антрацитовых пластов практически на всех шахтах бывшего СССР,

- в организации и проведении экспериментальных работ по изучению физико-механических свойств антрацитов в лабораторных и шахтных условиях,

- в постановке задач и разработке методики исследований на моделях из эквивалентных материалов,

- в выборе объектов исследований, руководстве опытно-промышленными испытаниями,

- в получении основных научных результатов диссертации

Апробация. Основные результаты исследований рассматривались на Ученых советах во ВНИМИ и ИГД им А А Скочинского, в Департаменте угольной промышленности России, на Международной конференции по геомеханике 17—21 июня в Санкт-Петербурге, 1996 г, на Технических советах ОАО «Ростовуголь», ОАО «Гуковуголь», ПО «Антрацит» (Украина), ГХК «Свердловскантрацит» (Украина)

Публикации. Докторант имеет 80 опубликованных работ, в том числе по теме диссертации 27, общий объем которых составляет 57,2 п л , вклад соискателя 28,99 п л

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 142 наименований и 5 приложений, изложена на 245 страницах машинописного текста

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

В первой главе диссертационной работы рассмотрены горно-геологические и горнотехнические особенности месторождений антрацитов, приведен анализ современного состояния изученности проблемы и сформулированы задачи исследований

В соответствии с целью работы состояние изученности проблемы рассматривалось по нескольким направлениям, а именно физико-механические свойства антрацитов, охрана выработок с помощью «жестких» и податливых целиков, особенности работы механизированных комплексов при выемке тонких антрацитовых пластов

В настоящее время антрациты интенсивно разрабатываются в Донецком и Горловском бассейнах, их геологические запасы составляют около 40 млрд т Активная часть подземной добычи антрацитов приходится на Восточный Донбасс

Промышленная угленосность Восточного Донбасса связана с отложениями среднекаменноугольного возраста, которые сложены чередующимися между собой пластами песчаных и глинистых сланцев (аргиллитов, алевролитов), песчаников, известняков и углей В строении угленосной толщи преобладают тонкие пласты мощностью до 2-х метров, в осноьном 0,7-1,2 м (около 80 %), угол падения пластов 1-15°, большинство из них имеет сложное строение и, как правило, состоит из 2-3 пачек, разделенных прослоем углистых или глинистых сланцев Вмещающие породы характеризуются значительной плотностью (в среднем 2,7 т/м3), низким водона-сыщением (0,42 %) и пористостью (3,4 %) Предел прочности на сжатие глинистых и песчано-глинистых сланцев — 10—95 МПа, песчаных сланцев — 30-110 МПа, песчаников 110-170 МПа

Действующий фонд на территории Ростовской области представлен шахтами и шахтоуправлениями акционерных обществ "Ростовуголь", «Гу-ковуголь», «Обуховская» и «Сулинантрацит»

По имеющейся прогнозной оценке уровень годовой добычи углей в период 2006-2010 гг составит от 17,7 до 18,3 млн т Вскрытие шахтных полей осуществляется в основном вертикальными и наклонными стволами, на большинстве шахт применяется панельная подготовка Пласты отрабатываются системами длинных столбов, однако на некоторых шахтах применяется комбинированная система разработки Поддержание основных транспортных и магистральных выработок обеспечивается с помощью угольных целиков различных размеров, а подготовительных - с помощью целиков, бутовых полос, жестких опор с ограниченной податливостью и различных сочетаний указанных элементов

Добыча угля осуществляется комплексно-механизированными очистными забоями с использованием в основном отечественных механизированных комплексов Длина очистных забоев, как правило, составляет-450-200 м, при этом просматривается тенденция к увеличению длины лав до 220-250 м

Несмотря на то что в последние два-три года намечается некоторое увеличение нагрузок на очистные забои, все же они остаются, по меркам передовых угледобывающих стран, на катастрофически низком уровне Одной из основных причин этого является несоответствие конструкций механизированных крепей фактическим условиям их эксплуатации С глубиной возрастает степень нарушенное™ пород непосредственной кровли впереди очистного забоя, вследствие чего увеличивается интенсивность обрушений пород кровли в призабойном пространстве лав, а из-за недостаточного сопротивления крепи имеют место случаи зажатия и повреждений секций при обрушении кровли Суммарная продолжительность простоев, связанных с ликвидацией последствий аварий, достигает 60 % от общей доли простоев лав

С увеличением глубины разработки ухудшаются условия поддержания капитальных наклонных выработок Увеличение размеров охранных целиков не предотвращает этот процесс и, кроме того, ведет к неоправданному увеличению потерь подготовленных запасов угля

Применяемые способы охраны выемочных штреков не обеспечивают их повторного использования и существенно влияют на повышение уровня дефектности выработок С переходом горных работ на глубину 500-600 м и более отмечаются повсеместно случаи проявления пучений почвы в подготовительных выработках, даже если они представлены крепкими песчаниками Вследствие повышенной хрупкости антрацитов отмечаются увеличенные в 1,5-3 раза по сравнению с каменным углем зоны повышенной трещиноватости и разрушения угля в забое и стенках выработок

Как известно, для правильного выбора параметров крепи и размеров выработок, определения размеров охранных целиков и сооружений, величины захвата выемочных органов добычных машин и т п необходимо знать достоверные исходные характеристики прочности угольного пласта Вопросам изучения физико-механических свойств антрацитов посвящены работы таких ученых как Я А Бич, И М Петухов, С Е Чирков, М И Койфман, В Я Посыльный, В В Шип-Стафурин, Ю М Карташов, Б Н Яворский, С И Посыльный, А И Нимец и др В работах этих ученых определены количественные характеристики прочности антрацитовых пластов как в лабораторных, так и в натурных условиях, установлены закономерности ее изменения под влиянием приложенной нагрузки, отмечены особенности в проявлении масштабного эффекта при испытаниях на прочность антрацитовых пластов Результаты этих исследований позволили сформулировать требования к методике испытаний антрацитов для получения их достоверных характеристик К сожалению, большинство исследований по определению прочности антрацитов выполнялось при одноосном сжатии образцов в режиме условно-мгновенного нагружения Изучение же закономерностей изменений прочности антрацитов при испытании их при запредельном трехосном и длительном нагружении практически не проводилось, а работ, посвященных таким испытаниям, насчитывается буквально единицы (Ю М Карташов, Б Н Яворский), в то время как знание

именно этих характеристик прочности чрезвычайно важно при решении практических вопросов, связанных с определением параметров конструктивных элементов систем разработки и силовых параметров крепи

Анализ причин неудовлетворительной работы большинства шахт Восточного Донбасса показывает, что одним из основных факторов, сдерживающих работу очистных забоев, является неудовлетворительное состояние транспортных магистральных и подготовительных выработок Несмотря на то что в бассейне повсеместно внедрена бесцеликовая технология выемки антрацита, охрана основных магистральных выработок (около 80 %) осуществляется с помощью целиков Следует отметить, что в последнее время все большее распространение получают схемы подготовки выемочных столбов парными выработками с охраной их целиками, так как обеспечить высокую нагрузку на очистной забой при бесцеликовой технологии оказывается практически невозможным из-за больших трудозатрат, связанных с поддержанием выработок Как известно, при охране выработок с помощью целиков большое значение имеют правильно выбранные их параметры

Вопросам определения параметров целиков различного назначения посвящены работы таких ученых как С Г Авершин, Л Д Шевяков, Д В Слесарев, Г Л Фисенко, К А Ардашев, Ф П Бублик, К И Иванов, А А Борисов, К В Руппенейт, Ю М Либерман, В И Борщ-Компанеец, А В Плахов и др Усилиями этих ученых разработаны методы расчета целиков, основанные на том, что действующие на целики нагрузки Рф должны уравновешиваться несущей способностью целиков Р„ с некоторым коэффициентом запаса п, то есть

Р#=Р^п (1)

В работах ученых рассматривались различные подходы к определению фактических нагрузок и несущей способности, учитывались такие факторы, как коэффициент формы целиков, изменение прочности угля при длительном нагружении целиков, влияние на прочность различных породных прослойков и включений и обосновывалось значение коэффициента запаса Следует отметить, что «жесткие» целики рассчитывались по предлагаемым методикам до определенного уровня глубины, соответствовали требованиям практики и обеспечивали устойчивое состояние выработок

С увеличением глубины работ до 600-1000 м и более положение радикально изменилось Следует отметить, что в большинстве работ, посвященных определению параметров охранных целиков, рассматривается их устойчивость, определяются необходимые размеры, при этом не упоминаются охраняемые выработки, то есть предполагается, что если рассчитываемый целик по несущей способности соответствует действующим нагрузкам, то и охраняемая выработка будет находиться в устойчивом состоянии Практика показывает, что это далеко не всегда так, то есть при охране выработок целиками, параметры которых соответствуют дейст-

вутощим на целик нагрузкам, охраняемые ими выработки нередко могут находиться в крайне плохом состоянии Таким образом, при определении параметров целиков для охраны выработок необходимо рассматривать в комплексе всю систему выработка-крепь-вмещающие породы - охранный целик, и только в таком случае целик с рассчитанными параметрами будет соответствовать своему назначению В технической литературе имеются работы (Н Е Костомаров, А С Кузьмич, А Е Видулин, П М Цимбаре-вич и др), в которых делались попытки определения параметров целиков с учетом возможных деформаций выработок, однако в большинстве своем они носят частный характер Кроме того, практически нет работ, в которых бы был раскрыт механизм охранного действия целика от его формирования до полного нагружения, а без такого представления о степени защитного действия охранных целиков невозможно прогнозировать устойчивость охраняемых ими выработок В рассмотренных выше методиках расчета целиков предполагается, что размеры их должны обеспечивать сохранение целостности угля или материала целика Отсюда, с ростом глубины разработки ширина предохранительных целиков возрастала и на глубоких горизонтах (600—1000 м) достигала 50-80 м и более

Впервые несогласие с таким принципом определения размеров предохранительных целиков было высказано в работах В И Барановского и М И Бескова, в которых предлагалось исходить не из того, что предохранительные целики не должны быть раздавлены, а наоборот — заведомо идти на то, чтобы уголь в этих целиках был раздавлен, но не выжат под действием опорного давления в горную выработку и выработанное пространство

Таким образом, при определении необходимых размеров таких целиков задача сводится к тому, чтобы в каждом конкретном случае можно было определить ту ширину предохранительного целика, при которой раздавленный уголь не был бы выжат в выработанное пространство или выработку, а сами полосы раздавленного угля несли бы функцию предохранительного целика, то есть препятствовали бы оседанию всей толщи пород над местом расположения выработок

Вопросам охраны выработок с помощью податливых целиков посвящены работы таких ученых, как В И Барановский, М И Бесков, С М Лип-кович, К Ф Сапицкий, В И Борщ-Компанеец, К А Ардашев, М А Ро-зенбаум, С В Савченко и др В большинстве рассмотренных работ податливость целиков задавалась «естественным путем», то есть заведомо принимаются целики размерами меньше расчетных с тем, чтобы они впоследствии под действием горного давления разрушались Такой способ обладает рядом недостатков, то есть с его помощью практически невозможно управлять задаваемой податливостью При этом неизвестно, какая требуется величина податливости, как ее можно достичь и, самое главное, неизвестно, как будет изменяться устойчивость выработок, охраняемых податливыми целиками

Характерной особенностью условий залегания угольных пластов ша шахтах Восточного Донбасса является сочетание неустойчивых слоев в

непосредственной кровле с тяжелой по нагрузочным свойствам основной кровлей Существующие отечественные механизированные комплексы не приспособлены для отработки тонких пластов с неустойчивыми кровлями, а их сопротивление недостаточно для эффективного управления породами, залегающими над пластом Проблеме отработки механизированными комплексами угольных пластов с неустойчивыми и тяжелыми кровлями посвящены работы таких ученых как А А Орлов, С Т Кузнецов, В Н Хо-рин, В П Зубов, С Г Баранов, Б К Мышляев, Ю В Громов, С И Калинин Ю А Коровкин, В П Кругликов и др В результате работ этих ученых были заложены основы комплексно-механизированной отработки угольных пластов, созданы конструкции отечественных механизированных крепей, которые по своим характеристикам не уступают лучшим зарубежным аналогам Выполнено геомеханическое обоснование применения механизированных комплексов для различных горно-геологических условий К сожалению, большинство разработок относятся к отработке угольных пластов мощных и средней мощности

Существующие в настоящее время методики определения необходимого минимального уровня сопротивления мехкрепи для отработки тонких пластов с тяжелыми по нагрузочным свойствам кровлями и неустойчивыми нижними слоями нуждаются в уточнении, как и технические требования к мехкомплексам для этих условий

Исходя из проведенного анализа состояния проблемы сформулированы цель и конкретные задачи исследований, которые приведены в начале раздела «Общая характеристика работы»

Во второй главе диссертации приведены методика и результаты исследований физико-механических свойств антрацитов, выполненные в лабораторных и натурных условиях В технической литературе имеется сравнительно большое количество работ, посвященных исследованиям физико-механических свойств антрацитов, при этом представленные в них сведения достаточно противоречивы По нашему мнению, это объясняется применяемыми методиками и оборудованием (размеры образцов, проявление масштабного эффекта, различная жесткость пресса и т д) Поэтому при исследовании физико-механических свойств антрацитов нами были проанализированы методические подходы, применяемые различными исследователями, и выбраны наиболее приемлемые и обоснованные, позволяющие получить достоверные результаты При анализе результатов использовались данные, полученные нами при проведении лабораторных и натурных экспериментов, а также содержащиеся в работах других ученых Влияние масштабного фактора на прочность антрацитов исследовалось на образцах различных размеров при испытании их на одноосное сжатие и при вдавливании цилиндрических штампов На одноосное сжатие испытывались образцы следующих диаметров 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, 95 и 110 мм Отношение высоты образца к его диаметру принималось 1 1 Результаты исследований показали, что для всех испытанных образцов зависимость одинакова и имеет сложный характер Так, для образцов площадью 7-20 см2 предел прочности возрастает с

увеличением размеров, а для образцов площадью 20-50 см2 прочность снижается с ростом их размеров С увеличением размеров образцов с 50 до 110 см2 прочность антрацитов остается практически неизменной Проведенные исследования в основном подтвердили данные, приведенные в работах Я А Бича и В В Шип-Стафурина

В процессе исследований установлено, что микро- и макротрещины располагаются в антрацитах не хаотически, а подчинены общей закономерности чем мельче трещины, тем они чаще Наблюдения над трещиновато-стью показывают, что закономерность размещения трещин в антрацитах не ограничивается взаимосвязью между частотой и размерами трещин Их размеры и расстояния между ними изменяются скачкообразно Эта особенность строения антрацитов сказывается на ступенчатом изменении прочности образцов в зависимости от их размеров

Как известно, разрушение и деформирование горных пород в массиве за крепью и вдали от обнажения происходит под действием трехосных нагрузок и объемных деформаций Поэтому основной особенностью метода определения запредельных характеристик образцов антрацита при трехосном сжатии является задание боковых давлений Определение запредельных характеристик антрацита при трехосном нагружении впервые было проведено с участием автора в лаборатории ВНИМИ с применением специально разработанного стабилометра трехосного сжатия породных образцов ОЖ-3 с жестким ограничением продольных деформаций

На рис 1 представлены кривые деформирования антрацита до- и запредельными значениями напряженного состояния при различных величинах бокового давления Семейство сплошных кривых показывает зависимость максимального (продольного) компонента нагрузки от задаваемой в этом же направлении деформации при различных уровнях бокового давления Пунктирными кривыми изображены соответствующие изменения коэффициента разрыхления, характеризующего деформацию породы Связь напряжений с деформациями в начале нагружения характеризуется преимущественным развитием упругих деформаций и близка к линейной По достижении предела пропорциональности линейный уровень переходит в нелинейный Величина предела пропорциональности антрацита близка к пределу его прочности Значение предела пропорциональности находится также в прямой зависимости от величины бокового давления

Стадия нелинейного деформирования при нагрузках, превышающих предел пропорциональности для антрацитов по сравнению с другими углями, характеризуется разной мерой пластических деформаций Так, для антрацитов в зависимости от величины бокового давления она составляет 5—17 %, в то время как для каменного угля — 20—45 % от общей деформации

Как известно, деформирование пород после достижения предельных значений напряженного состояния является квазипластическим и характеризуется снижением их сопротивляемости Как показали исследования, квазипластическое околопредельное деформирование при сохранении или слабом снижении сопротивления («площадка пластичности») у антрацита практически не наблюдается Исследования показали, что антрациты в со-

состоянии остаточной прочности (за пределом сопротивления) раздроблены трещинами деформирования и, потеряв почти все начальное сцепление, близки по прочностным свойствам к сыпучим, деформирующимся без дополнительного разрыхления, с малой величиной остаточного сцепления и независимым от напряжений углом внутреннего трения

Рис 1 Кривые деформирования антрацита до и за предельными значениями напряженного состояния при различных величинах бокового давления

Важной в практическом отношении отличительной особенностью антрацитов является значительная разница в отношении предела прочности на одноосное сжатие к пределу прочности на разрыв Исследования показали, что этот показатель для антрацитов может достигать 25—30, в то время как для обычных углей он находится в пределах 10-12 Это является причиной того, что в очистных забоях антрацитовых пластов глубина отжима в 2-3 раза больше, чем у обычных углей при прочих равных условиях

Склонность антрацита к хрупкому разрушению оценивалась при натурных испытаниях по величине отношения упругой части деформации к полной при напряжениях, равных 80 % от разрушающих В большинстве опытов это отношение составляло около 100 %, то есть антрацит по своим свойствам близок к идеально хрупкому материалу

Третья глава диссертации посвящена исследованию влияния параметров «жестких» целиков на устойчивость охраняемых ими выработок в условиях антрацитовых пластов При решении этого вопроса автором рассматривались данные, полученные при отработке антрацитовых пластов Восточного и Украинского Донбасса

Основные технико-экономические показатели работы шахт (объем добычи, себестоимость угля, производительность труда и безопасность работ) в значительной степени определяются состоянием подготовительных выработок Как показали исследования, на большинстве шахт Восточного Донбасса состояние этих выработок неудовлетворительное недостаточное сечение, деформирована крепь, не выдержан профиль рельсовых путей из-за пучения почвы, не выдержаны необходимые зазоры и т п На подавляющем большинстве рассматриваемых шахт наклонные выработки пройдены по разрабатываемому пласту и охраняются целиками угля Практика показывает, что стремление улучшить условия охраны выработок за счет увеличения размеров целиков (даже до 60-80 м) не дает желаемого эффекта

Исследования влияния параметров «жестких» целиков на устойчивость > горных выработок антрацитовых шахт проводились на специально оборудованных замерных станциях Типичная замерная станция состояла из двух пар реперов «почва-кровля» и «бок-бок» Исследования проводились в соответствии с требованиями стандартных методик В качестве критерия проявления горного давления принимались смещения, определяемые путем замера расстояний между парами контурных реперов и фиксацией их изменений в зависимости от времени Каждая замерная станция устанавливалась в выработке, охраняемой «жесткими» целиками определенных размеров Кроме того, при установке замерной станции учитывались глубина расположения выработки, вид крепи, характеристика вмещающих пород, сечение выработки, а при проведении замеров отмечались состояние выработки и целика, виды разрушения и деформаций крепи выработки, целика и вмещающих пород

Исследования были проведены на 70 шахтах в 80 подготовительных выработках, охватывали различные горно-геологические условия и глубину работ, при этом ширина целиков для охраны выработок изменялась от 20 до 80 м

В б СССР трестом «Артемгеология» была проведена большая работа по исследованию механических свойств пород на шахтах Донбасса Материалы этих исследований были использованы для классификации вмещающих выработки пород, которая приведена в таблице

Классификация вмещающих пород

Предел прочности на сжатие, МПа

I тип II тип III тип IV тип V тип

>80 60-80 40-60 20-40 <20

При размещении замерных станций и проведении исследований автором были охвачены все горно-геологические условия проведения и поддержания выработок в соответствии с приведенной таблицей На основании обработки результатов наблюдений была получена зависимость

(рис 2) между величиной смещений кровли выработки и глубиной разработки для рассмотренных типов пород при ширине охранного целика, равного 20 м Как видно, в зависимости от прочности вмещающих пород на одной и той же глубине при указанной ширине целика смещения кровли выработки могут составлять от 10-15 до 900-1100 мм

1200

1100

1000

900

600

а 700 <*Г

3 боо tí

6 500 400 300 200 100

0 100 200 300 400 500 600 700 Гл>бина м Д порола 1 типа, О порода II типа

CD порода III типа * порда1Ут|ша

О порода Утипа

Рис 2. Графики зависимостей смещений кровли выработки от глубины работ при ширине целика 20 м

Результаты исследования показали, что зависимость величины смещений от ширины целиков для пород II и III типов и глубин работ 500-600 м отличается незначительно, для пород IV типа величина смещений примерно в два раза больше при тех же размерах охранных целиков

Следует отметить, что для пород II и III типа (при мощности пласта 1,3—1,5 м) эта зависимость имеет место до ширины охранного целика примерно 50 м, затем с увеличением ширины целика смещения практически не меняются Для пород IV типа влияние целика на смещения пород в выработке просматривается до его ширины 75-80 м

На рис 3 представлены номограммы для определения величины смещений в выработках, охраняемых «жестким» целиками, для пород II-IV типов Пользуясь этими номограммами, можно выбирать величину возмож-

Время (годы)_Размер целиком

1 3 V* 1,

ч Ч ч \

ч \ ч N &

V V \ /,< у

^ Л \ У / /

\ у // // у,:

л л А

ч У/

(.и

160 120 80 40 0 200 400 600

Смещение кровли (1Лф) пуоина (Н), м

б

240 200 160 120 80

Смешение кровли (Икр)

200 400 воо лубшы (Н) м

Время (годы)

Гатмер цстика м

60 40 20 Смешения кровли (1'кр)

100 200 300 400 500 600 700 000 900 1000

Глубина (И), и

Рис. 3 Номограммы для определения ширины целика

а - при суммарном смещении выработки до 160 мм, б - при суммарном смещении выработки до 240 мм, в - при суммарном смещении выработки до 80 мм, г - при суммарном смещении выработки до 120 мм

ных смещений кровли (для расчета крепи выработки) с учетом защитного действия целика, ширина которого будет соответствовать этому заданному смещению кровли

Б четвертой главе приведены результаты исследований несущей способности, закономерностей деформирования и разрушения «жестких» и податливых целиков

Исследования проводились в лаборатории моделирования ВНИМИ и в натурных условиях шахт «Майская» и «Южная» В результате моделирования необходимо было решить следующие задачи определить влияние одностороннего подпора на несущую способность ленточного целика, уточнить формы и параметры разрушения и отслоения краевой части целика от вертикально действующих нагрузок, выяснить параметры и условия формирования «ядра» целика, установить влияние разгрузочных щелей на устойчивость целика

Модели изготавливались из песчано-эпоксидной смеси, прочность которой подбиралась экспериментально Моделируемый массив изготавливался на трехметровом стенде с последующим разделением его на блоки шириной, равной размеру рабочей камеры в силовом стенде Масштаб моделирования составлял 1 20 и 1 40 Целик располагался в массиве, в котором прочность почвы и кровли в 2-3 раза превышала прочность целика

Испытания проводились по трем схемам «жесткий» целик, податливый целик с разгрузочными щелями у кровли, в середине целика и у почвы, «жесткий» целик с боковым подпором

Начальное разрушение «жесткого» целика наблюдалось в виде смятия и выдавливания нижнего слоя Одновременно наблюдалось образование трещин и вывалов в стенках целика и в углах на сопряжении его с подошвой модели Однако вывалы в виде призм из боков целика еще не означали потерю им несущей способности Анализ результатов исследований показывает, что в конце упругого деформирования целика глубина вывалов в его середине составляла 0,3-0,4/г, на пределе прочности — 0,6—0,7/г и за пределом прочности не более 0,8/г Остальную часть целика составляет его «ядро» При разборке окончательно разрушенной модели оставалась твердая, спрессованная без каких-либо нарушений сердцевина

Введение односторонней боковой нагрузки на целик (боковой подпор) резко меняло картину распределения напряжений и характер деформирования целика (рис 4) В целике со стороны приложенной боковой нагрузки происходят сдвиговые деформации материала модели По этой причине несущая способность целика, пригруженного боковой нагрузкой, уменьшается на 20-25 %

Податливость целиков в моделях создавали за счет ряда щелей, имитирующих скважины, пробуренные из оконтуривающих целик выработок Вынимаемая скважинами (щелями) площадь составляла около 50 % площади целика

-0,5 1 2 3 и,м«

Рис 4 Зависимости величины конвергенции целика от величины внешней нагрузки а — с боковым подпором, б - без бокового подпора

В начальный период с ростом нагрузки целик упруго деформируется до исчерпывания суммарной прочности промежутков между скважинами, затем следует их разрушение и заполнение пустот раздробленным материалом, при этом образуется некоторый податливый слой, в котором идет перемещение и уплотнение его отдельных элементов до тех пор, пока вся площадь целика не будет воспринимать действующую па него нагрузку

В результате проведения экспериментов были получены геометрические параметры «ядра» Анализ результатов показывает, что его размеры в сплошном целике и в целиках с разгрузочными щелями практически одинаковы Разрушение модели при испытании происходило в основном в районе разгрузочной щели

В оконтуривающих выработках наблюдалось выдавливание меж-скважинных перемычек и появление на стенках многочисленных трещин При этом выработки оставались в рабочем состоянии, стенки устойчивыми без видимых вывалов Измерения показали, что смещения кровли в выработках, охраняемых податливым целиком (целиком с выполненной в нем щелью) на 35-40 % меньше, чем в выработках, охраняемых «жесткими» целиками

Исследования показали, что в результате увеличения допустимых деформаций целика улучшается состояние охраняемых выработок, уменьшается пучение почвы, снижаются потери полезного ископаемого

Основной особенностью работы податливых целиков является то, что фактические его деформации ААф должны превышать упругие hynp при обеспечении требуемой несущей способности целика Раои, то есть

Айф>/гупр, при Рф>РДоп (2)

К активным способам задания податливости целиков относятся способы, базирующиеся на уменьшении их несущей способности различными механическими приемами, к ним относятся бурение скважин, устройство щелей, торпедирование и т п

Исследования влияния податливости целиков на устойчивость охраняемых выработок проводились на шахтах «Южная» и «Майская» при отработке пласта Исследования на шахте «Майская» проводились на экспериментальных участках при отработке лав № 1520 и № 1522, а также на участках целика около уклона № 15

Податливость целиков на экспериментальных участках задавалась путем бурения скважин, камуфлетного взрывания, проведения разгрузочных печей

На рис 5 представлены результаты наблюдений величин смещений пород в конвейерном штреке № 1520 «Южная» на участках, охраняемых «жесткими» и податливыми целиками Как видно, рост величины смещений в обоих случаях начинается примерно на одинаковом расстоянии от очистного забоя На уровне очистного забоя в случае «жесткого» целика величина смещений составила 260 мм, а на участке, охраняемом податливым целиком, - 150 мм, при этом в первом случае наблюдалось разрушение и высыпание угля с боков выработки, глубина зоны разрушения составляла 1—1,2 м, в то время как на участке, охраняемом податливым целиком, отмечались трещины в пласте антрацита в боках выработки и отдельные высыпания угля на глубину 0,5-0,8 м

На рис 6 приведены результаты измерений на экспериментальных участках при различных способах задания податливости охранному целику Как видно, максимальная величина смещений кровли выработки отмечалась при камуфлетном взрывании

-400

350 ■ _____ 1 -

300 ■

25Р^ ______2 —-

/200 •

/

у/■

50

-60 -40 -20 0 20 40 60

Цм

Рис. 5 Смещения пород в конвейерном штреке № 1520 шахты «Южная» 1 - «жесткий» целик 2 - податливый целик

Рис. 6 Графики смещений пород при различных способах задания податливости 1 - разгрузочные скважины, 2 - разгрузочные печи, 3 - камуфлетвое взрывание

Анализ результатов исследований позволил установить коэффициент влияния податливости на величину смещений кровли в охраняемых выработках

Кп = и2/ии (3)

где Цх - величина максимальных смещений кровли в выработках, охраняемых «жесткими» целиками, С/2 - смещения кровли в выработках, охраняемых податливыми целиками Для рассматриваемых условий Ки= 0,6 Таким образом, задание охранным целикам податливости уменьшает величину смещений кровли в охраняемых выработках примерно на 40 %

При исследовании влияния податливости охранных целиков на устойчивость выработок на моделях из эквивалентных материалов результат получился, сопоставимый с полученным в натурных условиях Ки по данным моделирования составил 0,65-0,7 Таким образом, для рассматриваемых условий можно принимать К„ = 0,6-0,7

Пятая глава диссертации посвящена исследованию работоспособности механизированных комплексов в условиях отработки тонких антрацитовых пластов

Результаты анализа горно-геологических условий показывают, что в Восточном Донбассе 77 % шахтопластов имеют мощность 0,7-1,2 м Из них 55 % относятся к пластам с тяжелой по нагрузочным свойствам кровлей, над 42 % шахтопластов залегают неустойчивые нижние слои мощностью от 0,2 до 0,4 м, над 51 % пластов расположены ложные кровли мощностью до 0,1 м

В конкретных условиях отношение мощности неустойчивой («ложной») кровли к вынимаемой мощности пласта может составлять от 8 до 60 % В том случае, когда применяемая технология очистных работ не позволяет своевременно подхватывать и удерживать крепью неустойчивые слои кровли, они будут обрушаться при выемке угля комбайном, вследствие чего существенно возрастет сложность поддержания вышележащих слоев пород и увеличится зольность добываемого угля Производительность очистного забоя при этом снижается

Выпускаемые отечественные механизированные комплексы для отработки тонких пластов обладают рядом недостатков, сдерживающих их эффективное применение при отработке пластов с неустойчивыми нижними слоями кровли Наиболее сложными для отработки в рассматриваемом бассейне являются пласты, боковые породы которых относятся к классу ТНП (тяжелая основная кровля, неустойчивая непосредственная кровля и прочная почва) Количество тонких шахтопластов с этим классом боковых пород составляет около 55 % от всего их количества

Выпускаемые отечественные мехкомплексы для тонких пластов характеризуются следующими показателями

— крепи ни одного из них не имеют выдвижных верхняков,

— номинальное сопротивление крепей большинства комплексов не превышает 500 кН/м2 Исключение составляют комплексы 1КМТ и 1КБП Согласно действующему ГОСТу на механизированные крепи для пластов мощностью 1 м и менее с тяжелыми кровлями номинальное сопротивление крепи должно быть не менее 600 кН/м2,

— комплексы 1КМТ и 1КБП, которые имеют номинальное сопротивление 900 кН/м2 и могут применяться для отработки пластов с тяжелыми кровлями, непригодны для условий с неустойчивыми нижними слоями (для работы в классе боковых пород ТНП),

— комплекс 1КМ137 согласно его технической характеристике может применяться при отработке пластов с неустойчивыми нижними слоями, устойчивое обнажение которых составляет не менее 3,5 м2, однако номинальное сопротивление крепи недостаточно для отработки пластов с тяжелыми кровлями,

— расстояние от передних концов перекрытий до линии забоя у всех комплексов для тонких пластов составляет 0,3 м

Все отмеченные факторы отрицательно сказываются на состоянии кровли в призабойном пространстве лавы и производительности очистного забоя

Для разработки требований к механизированным крепям новых поколений, предназначенных для отработки тонких пластов в сложных горногеологических условиях, были проведены исследования влияния основных производственных процессов (выемки угля комбайном, разгрузки и передвижки секций крепи) на состояние кровли В конкретных условиях названные процессы могут выполняться при полном их разделении во времени и пространстве, при частичном или полном их совмещении Изменение скорости опускания кровли в зонах влияния основных производственных процессов представлено на графиках (рис 7)

Отличительной особенностью характера взаимодействия кровли с крепью при совмещении производственных процессов от случая раздельного их влияния является следующее

а) скорость опускания кровли (см рис 7в) определяется процессом передвижки секций крепи (кривая БКЬ),

б) опускание кровли в зоне влияния процессов уменьшилось на величину смещений ее в зоне влияния выемки угля,

в) суммарная зона влияния процессов определяется процессом разгрузки и передвижки секций крепи

Отмеченные факторы сказываются на состоянии кровли, что способствует увеличению нагрузки на забой

Для обеспечения полного совмещения процессов необходимо, во-первых, чтобы крепь была выполнена с выдвижными верхняками, во-вторых, разработать новую технологию ведения очистных работ в лаве

Как отмечалось, мехкрепи для тонких пластов изготавливаются без выдвижных консолей

Разработанная технология ведения очистных работ в случае применения мехкрепей с выдвижными консолями заключается в следующем В исходном положении секции мехкрепи отстоят от конвейера на величину захвата комбайна (рис 8) Полоса кровли у забоя поддерживается выдвижными консолями Очередной выемочный цикл начинается с передвижения 2-3-х секций крепи, расположенных впереди комбайна по ходу его движения при выемке угля Секции передвигаются с остаточным подпором, выдвижные консоли при этом втягиваются в перекрытия После подтягивания секции крепи к конвейеру на величину захвата комбайна передний конец перекрытия располагается на расстоянии не более 0,2 м от линии очистного забоя Вслед за передвижкой 2-3-х секций крепи начинается выемка очередной полосы угля При этом скорость передвижки секций крепи вдоль лавы соответствует скорости движения комбайна при выемке угля Вслед за движением выемочного органа комбайна производится выдвижка консолей верхняков, которые прижимаются к кровле с помощью встроенных в перекрытия крепи гидропатронов В этом случае длина незакрепленной полосы кровли в зоне работы комбайна уменьшится с 5 до 2 м, а площадь обнажения ее при той же ширине захвата снизится с 5,5 до 2 м2

Рис 7 Диаграмма влияния производственных процессов на интенсивность опускания кровли

а - выемка угля при раздельном выполнении производственных процессов, б - выемка угля при частичном совмещении производственных процессов, в - выемка угля при полном совмещении производственных процессов

при совмещении процессов выемки угля и передвижки секций крепи

При такой величине площади обнажения кровли в большинстве случаев отработки пластов с неустойчивыми нижними слоями обнажающаяся при выемке угля кровля будет своевременно подхватываться крепью Вывалы пород из кровли образовываться не будут Это позволит повысить нагрузку на очистной забой, что является основным преимуществом предлагаемого метода выемки угля на тонких пластах с неустойчивыми нижними слоями

Однако в предлагаемом способе выемки угля ширина призабойного пространства увеличивается на ширину захвата комбайна При том же сопротивлении гидростоек механизированной крепи удельное сопротивление ее соответственно уменьшится Это приведет к увеличению опускания кровли в пределах призабойного пространства и ухудшению ее состояния Чтобы этого не произошло, необходимо соответствующим образом увеличить номинальное сопротивление стоек крепи Проведенные расчеты показывают, что сопротивление стоек крепи в рассматриваемом случае должно быть увеличено примерно на 25 % по сравнению с необходимым при работе по традиционной технологии

Улучшение условий поддержания кровли в пределах призабойного пространства лавы может быть обеспечено также путем уменьшения ширины захвата комбайна и ширины незакрепленной у забоя полосы кровли В этом случае соответствующим образом уменьшается незакрепленная площадь кровли в зоне работы комбайна Анализ результатов исследований, проведенных нами в лавах с мехкомплексами, отрабатывающих тонкие пласты с неустойчивыми кровлями, показывает, что при ширине незакрепленной полосы кровли у забоя, не превышающей 0,1 м, кровля в этой зоне достаточно устойчива

Нужно однако иметь в виду, что с уменьшением ширины захвата комбайна снижается коэффициент машинного времени Например, изменение ширины захвата комбайна с 0,8 до 0,5 м приводит к уменьшению производительности забоя на 8,5 % за счет увеличения удельного веса продолжительности вспомогательных и концевых операций в общей длительности рабочих смен

Остаточный подпор крепи при передвижении секций определяется весом пород, которые могут отслоиться и выпасть, если секции передвигать с отрывом перекрытия от кровли Как показывают расчеты, остаточный подпор должен роставлять в рассматриваемых условиях не менее 10 кН/м2

В шестой главе на основании результатов исследований, полученных в диссертационной работе, приводятся рекомендации и технические решения, направленные на повышение эффективной и безопасной отработки антрацитовых пластов, а также методические разработки для ее реализации

Анализ отечественного и зарубежного опыта и проведенные исследования позволили сформулировать основные направления и принципы эффективной и безопасной отработки антрацитовых пластов, которые не противоречат принятому в мире направлению, а дополняют и развивают его с учетом горно-геологических особенностей, специфики физико-механических свойств антрацита и выявленных закономерностей изменения устойчивости угольного массива, горных выработок и напряженно-деформированного состояния угля и вмещающих пород и сводятся к следующему

1 Рекомендуемая производственная структура - «шахта-пласт» с одновременной работой на одном отрабатываемом пласте, как правило, не более 2-х лав

2 Способ подготовки - панельный и погоризонтный

3 Системы разработки — длинные столбы по простиранию или восстанию пласта, длина лавы 250-300 м, длина выемочного столба 1,5-2,5 км

4 Подготовка лав — парными выработками, разделенными податливыми целиками угля, с погашением одной из них при отработке лавы и повторным использованием другой в качестве вентиляционной при отработке смежного столба

5 Охрана транспортных наклонных выработок «жесткими» и податливыми целиками, размеры которых определяются, кроме общеизвестных факторов, по условию обеспечения устойчивости охраняемых ими выработок

6 Механизированные крепи для очистных забоев должны иметь управляемые консоли и повышенное сопротивление стоек

Ниже кратко сформулированы разработанные на основе проведенных исследований рекомендации и технические требования к мехкрепи комплекса для антрацитовых пластов

Основные технические требования к механизированным крепям для о работки тонких пластов, имеющих тяжелые по нагрузочным свойствам кровли и неустойчивые нижние слои пород, сводятся к следующему номинальное сопротивление механизированной крепи комплекса не менее 670 кН/м2, начальный распор крепи не менее 470 кН/м2, расстояние от линии забоя до выдвинутых верхняков не более 0,1 м, секции крепи должны иметь выдвижные консоли, управляемые с помощью гидропатронов, величина остаточного подпора при передвижении секций крепи не менее 10 кН/м2, выемка угля должна осуществляться при полном совмещении основных производственных процессов, а именно передвижка секций крепи производится впереди комбайна, вслед за этим осуществляется выемка

угля, непосредственно за проходом выемочного органа комбайна выдвигаются консоли верхняков к забою, очистной комбайн должен быть самозарубающимся типа КА-80, ширина захвата комбайна не более 0,5 м

Исследования показали, что антрацитовые пласты по существу не имеют длительной прочности, поэтому для этих углей не приемлем способ определения параметров податливых целиков путем применения в расчетах значений прочности угля на заданный момент времени, так как она практически не будет отличаться от условно-мгновенной Поэтому для антрацитовых пластов расчет податливости целика включает определение размеров жесткого целика (согласно приведенным выше номограммам), определение величины заданной податливости, определение диаметра скважин в зависимости от величины заданной податливости, определение количества и плотности скважин

В диссертации представлена методика определения параметров податливых целиков и методика расчета крепи охраняемых ими выработок, даны формулы для расчетов и приведены примеры определения параметров целиков и крепи для конкретных условий

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения комплекса исследований в диссертации выполнено научное обоснование элементов технологии подготовки и отработки антрацитовых пластов с использованием парных выработок и разработаны технические решения по охране и креплению подготовительных выработок, уменьшению потерь полезного ископаемого в целиках, повышению производительности очистных забоев и применению прогрессивных схем подготовки Это позволило решить крупную научно-техническую проблему повышения эффективности и безопасности отработки пологих антрацитовых пластов

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем

1 При определении прочности антрацитов в лабораторных или натурных условиях площадь испытуемых образцов должна быть соответственно не менее 50-60 см2 и 1600-2500 см2, при этом антрациты при испытании в условиях трехосного сжатия в состоянии остаточной прочности близки по свойствам к сыпучим материалам и так же, как последние, деформируются без дополнительного разрыхления, имеют малую величину сцепления и независимый от уровня напряженного состояния угол внутреннего трения

2 При испытаниях на одноосное и трехосное сжатие у антрацитов практически отсутствует «площадка пластичности», при этом доля пластической части при разной величине бокового давления не превышает 0,06—0,17 от полной деформации, то есть антрацит по своим свойствам близок к идеально хрупкому материалу

3 В горных выработках, охраняемых «жесткими» целиками, пройденными в породах прочностью на сжатие 40-80 МПа, величина смещений

кровли примерно в 2 раза меньше, чем при прочности пород 20-25 МПа при одной и той же ширине охранного целика, при этом влияние размеров охранных целиков на величину смещений кровли в охраняемых выработках, пройденных в таких породах, сказывается в зависимости от соотношения ширины охраняемых целиков (5) к их высоте (/г) соответственно в пределах 25-35 и 50-55 Дальнейшее увеличение ширины охранных целиков практически не сказывается на состоянии выработок

4 Получены номограммы для определения величины смещений пород в выработках, охраняемых «жесткими» целиками для различного класса пород в диапазоне глубин 100—1000 м Пользуясь этими номограммами, можно рассчитывать крепь выработки с учетом защитного действия охранного целика

5. При действии на «жесткие» целики нагрузок, примерно равных прочности материала целика на сжатие, в условиях, когда вмещающие породы обладают прочностью большей, чем целик, происходит разрушение его краевых частей с отдавливанием и вывалом средней по высоте части целика на ширину, равную 0,70-0,85/г, и формированием в целике «ядра», в котором частично деформированный материал находится в трехосном напряженном состоянии, при этом образование ядра возможно при соотношении В/к>3,5

6 При задании целику искусственной податливости его первоначальная несущая способность уменьшается пропорционального уменьшению его площади, а затем после выбора заданной податливости она вновь увеличивается до величины несущей способности «жесткого» целика, при этом несущая способность податливого целика, разбуренного скважинами по всей его ширине и на 1/3 ширины примерно одинакова, а размеры ядра, формирующегося в податливом целике практически такие же, как в «жестком» целике

7 Смещения кровли в выработках, охраняемых податливыми целиками на 35—40 % меньше, чем в выработках, охраняемых «жесткими» целиками Кроме того, в них сохраняется целостность стенок, отсутствует пучение почвы и выдавливание ее из-под целика Получен коэффициент влияния податливого целика (Ки) на устойчивость охраняемых выработок, который необходимо учитывать при расчете крепи выработок при определении фактической величины смещения кровли Для рассматриваемых условий Кк составляет 0,6-0,7

8 При совмещении во времени и в пространстве основных производственных процессов в очистном забое обеспечивается минимальная площадь обнажения кровли в зоне работы комбайна и одновременно снижается в 1,3-1,4 раза скорость и величина смещения кровли по сравнению с раздельным выполнением этих операций, что позволяет вести выемку пластов с неустойчивой кровлей без осложнений, связанных с обрушением породы в призабойном пространстве Такого же эффекта можно достичь при уменьшении ширины захвата комбайна с 0,8 до 0,5 м

Разработан метод определения необходимого уровня сопротивления крепи, соответствующего допустимой величине опускания кровли при полном совмещении процессов выемки угля и передвижки крепи

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Титов Н. В, Ляшенко П. В , Павличенко В. В. Исследование надежности технологических схем очистной выемки пологих пластов / Технология добычи угля подземным способом Реф сб /ЦНИЭИ уголь-М , 1975 -№7 - С 5-9

2. Титов Н. В., Заблудин И. И , Ляшенко П. В., Диденко В. С. Исследование эффективности технологических схем очистной выемки / Экономика угольной промышленности Реф сб / ЦНИЭИуголь - М , 1975 -№10 - С 9-13

3. Титов Н В., Заблудин И. И., Ляшенко П. В , Диденко В. С. Сравнительная экономическая эффективность технологических схем очистной выемки / Изв Сев -Кавк науч центра высш шк Техн науки - 1976 -№2(14) -С 34-37

4. Титов Н. В., Ляшенко П. В., Павличенко В. В, Гольцев Н. Т. Надежность резервированных технологических схем очистной выемки / Добыча угля подземным способом Реф сб / ЦНИЭИ уголь - М , 1977 -№ 8 - С 12-15

5 Титов Н. В., Ляшенко П. В., Еременко А. И., Краснолобов Л. Г. Исследование надежности горно-геологических условий выемочных участков шахт комбината «Ворошиловградуголь» / Изв Сев -Кавк науч центра высш шк Техн науки -1977 - №3(19) - С 100-105

6. Титов Н В., Ляшенко П. В., Гольцев Н. Т. Область эффективного применения двухкомбайновой технологической схемы для Червоноградского района / Добыча угля подземным способом Реф сб / ЦНИЭИуголь - М , 1978 — № 5 (137) -С 3-7

7. Титов Н. В., Ляшенко П. В , Гольцев Н. Т. Определение времени технологических перерывов в очистном забое / Добыча угля подземным способом Реф сб / ЦНИЭИ уголь-М, 1979 -№11 (55) - С 7-10

8. Титов Н. В, Чернышков Л. Н., Заблудин И. И, Борзяк В Шаповалов В. П.

Совершенствование процесса управления труднообрушаемыми кровлями на шахтах объединения «Гуковуголь» / Новочерк Политехи Ин-т - Новочеркасск, 1986 -133 с - Деп В ЦНИЭИ уголь 23 05 86, № 3759 - уп - Аннотир в БУ ВИНИТИ «Деп науч работы» - 1986 -№11 -б/о463

9. Титов Н В , Феоктистов В М., Борзяк В. Е. и др Устройство для дистанционного возведения клиновой крепи /Ас 1620641 СССР - Заявл 4 04 88, Опубл 15 09 90, Бюл №2

10 Титов Н. В., Масякин Б. В., Компанеец В Т. Эффективность применения техники для выемки весьма тонких пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое / Совершенствование разработки угольных месторождений Сб науч тр - Шахты Рост науч-произ из-во «Недра», 1994 - С 26-29

11. Феоктистов В М., Матвеев В А., Титов Н В. и др. Угольная промышленность Дона / М МГГУ, 1995 - 248 с

12. Титов Н. В., Матвеев В А., Компанеец В Т. Об основных концепциях конструирования технологической схемы оставления породы на месте ее получения при проведении пластовых выработок / Ресурсосберегающие методы и средства

разработки угольных месторождений Тез докл научн конф НГТУ, 21-27 апр 1995 - Новочеркасск НГТУ, 1995 -С 4-6

13. Титов Н. В., Борзяк В. Е., Гольцев Н. Т. и др. Устройство для возведения искусственных целиков из блоков / Пат 2057947 РФ - Заявл 7 02 92, Опубл 10 04 96, Бюл №40

14. Титов Н. В., Борзяк В. Е., Гольцев Н. Т. и др. Закладочное устройство / Пат 2067183 РФ - Заявл 28 02 91, Опубл 27 09 96, Бюл №27

15. Титов Н. В., Борзяк В. Е., Компанеец В. Т., Шаповалов В. П. Разработка пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах ОАО «Гуковуголь» / Научно-технические проблемы разработки твердых полезных ископаемых Юга России Сб науч работ и докл конф ЮРОАГН, ЮРЦ РАЕН 2-3 июля 1998 - Шахты ЮРО-АГН, 1999 - С 22-25

16. Титов Н. В., Борзяк В. Е., Журавлев А В. и др Способ изготовления топливных брикетов и устройство для его осуществления / Пат 2157952 РФ - заявл 10 11 98, Опубл 20 10 00, Бюл № 26

17. Титов Н. В., Горбунов Г. Г. Основные методы разработки надежности геотехнических систем / Совершенствование проектирования и строительства угольных шахт Сб науч тр / шахт ин-т Новочеркасск, ЮРГТУ —2001 -С 232-236

18. Титов Н. В., Горбунов Г. Г. Методика оценки влияния изменчивости длины лавы и наличия геологических нарушений на надежность функционирования очистного забоя / Состояние и перспективы развития Восточного Донбасса Сб науч тр В 2ч Ч 1 /Шахт ин-т Новочеркасск ЮРГТУ -2001 -С 26-30

19. Титов Н. В., Борзяк В. Е., Компанеец В. Т. и др. Способ подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых / Пат 2183272 РФ - Заявл 25 04 00, Опубл 10 06 02, Бюл № 16

20. Титов Н. В., Горбунов Г. Г. Выбор рациональных схем отработки выемочных участков с учетом нарушенности угольных пластов для условий Восточного Донбасса / Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов Сб науч ст / Шахт ин-т Новочеркасск ЮРГТУ -2004 - С 144-148

21. Титов Н. В., Горбунов Г. Г., Лиманский А. В. Способы и экономическая оценка перехода геологических нарушений на угольных пластах / Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов Сб науч ст / Шахт ин-т Новочеркасск ЮРГТУ -2004 - С 148-152

22. Титов Н В. Об оценке влияния изменчивости длины лавы и наличия геологических нарушений на надежность функционирования очистного забоя / Научно-технические проблемы разработки угольных месторождений, шахтного и подземного строительства Сб науч тр / Шахт ин-т Новочеркасск УПЦ «Набла» ЮРГТУ(НПИ) -2005 -С 73-76

23. Титов Н. В., Розенбаум М. А., Привалов А. А Геомеханическое взаимодействие угольных целиков с системой «выработка-вмещающая порода» / Изв вузов Сев-Кавк регион Техн науки Ростов-на-Дону Спец вып —2006 -106с

24. Титов Н. В., Розенбаум М. А., Привалов А. А. Работоспособность механизированных комплексов в условиях отработки тонких антрацитовых пластов / Изв вузов Сев -Кавк регион Техн науки Ростов-на-Дону Спец вып - 2006 - 65 с

25. Титов Н. В., Розенбаум М. А. Определение запредельных характеристик антрацита при трехосном нагружении / Изв вузов Сев -Кавк регион Техн науки Ростов-на-Дону Спец вып - 2006

26. Титов Н. В. Методика расчета параметров податливых целиков / Изв вузов Сев -Кавк регион Техн науки Ростов-на-Дону Спец вып — 2006

27. Титов Н. В., Привалов А. А., Турук Ю. В. Пути повышения эффективности разработки тонких и средней мощности пологих антрацитовых пластов / Изв вузов Сев-Кавк регион Техн науки Ростов-на-Дону Спец вып -2006 -217с

Печатный цех ВНИМИ Заказ 3 Тираж 100 0&ьем2п л

Содержание диссертации, доктора технических наук, Титов, Николай Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Горно-геологическая характеристика и особенности угольных месторождений антрацитов.

1.1.1 Промышленное освоение и геолого-экономическая оценка месторождений антрацитов Восточного Донбасса.

1.1.2 Технологические схемы подготовки, вскрытия и отработки шахтных полей.

1.2. Охрана горных выработок с помощью «жестких» целиков и искусственных опор.

1.3. Охрана горных выработок с помощью податливых целиков.

1.4 Управление неустойчивой кровлей в очистных забоях тонких пластов.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

АНТРАЦИТА.

2.1. Влияние регионального метаморфизма на изменение физических свойств антрацитов.

2.2 Исследование влияния масштабного эффекта на прочность антрацита при одноосном сжатии.

2.3. Определение запредельных характеристик антрацита при трехосном нагружении.

2.4. Натурные испытания антрацитовых пластов на сжатие.

ВЫВОДЫ.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ "ЖЕСТКИХ"

ЦЕЛИКОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОХРАНЯЕМЫХ ВЫРАБОТОК.

3.1. Методика исследований.

3.2 Результаты исследований устойчивости горных выработок, охраняемых «жесткими» целиками.

ВЫВОДЫ.

4 ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ, ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И ФОРМ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ "ЖЕСТКИХ" И ПОДАТЛИВЫХ ЦЕЛИКОВ.

4.1 Методика исследований.

4.2 Результаты испытаний «жестких» целиков.

4.3 Результаты испытаний податливых целиков.

4.4 Исследования в натурных условиях устойчивости горных выработок, охраняемых податливыми целиками.

4.4.1 Результаты исследований устойчивости горных выработок, охраняемых податливыми целиками.

ВЫВОДЫ.

5. ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ В УСЛОВИЯХ ОТРАБОТКИ ТОНКИХ АНТРАЦИТОРЫХ

ПЛАСТОВ С ТЯЖЕЛЫМИ НЕУСТОЙЧИВЫМИ КРОВЛЯМИ.

5.1 Особенности работы механизированных комплексов в условиях антрацитовых пластов.

5.2. Исследование влияния основных производственных процессов на характер взаимодействия крепи с кровлей.

5.3. Определение необходимого сопротивления механизированной крепи.

5.4. Исследование влияния ширины захвата комбайна на эффективность поддержания кровли в призабойном пространстве лавы.

ВЫВОДЫ.

6. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ И БЕЗОПАСНОЙ ОТРАБОТКИ АНТРАЦИТОВЫХ ПЛАСТОВ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ.

6.1 Основные принципы эффективной отработки антрацитовых пластов.

6.2 Рекомендации и технические требования к мехкрепи комплекса.

6.3 Методика расчета параметров податливых целиков.

6.4. Методика расчета крепи параллельных выработок, разделенных податливыми целиками.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научное обоснование элементов технологии подготовки и отработки антрацитовых пластов с использованием парных выработок"

Актуальность проблемы. Разработка тонких пологих пластов на территории РФ в настоящее время ведется в основном на шахтах Восточного Донбасса. Применяемые системы разработки - длинные столбы по простиранию, падению или восстанию пласта. Охрана основных транспортных и магистральных выработок осуществляется с помощью угольных целиков различных размеров, а подготовительных - с помощью бутовых полос, жестких опор с ограниченной податливостью и различных сочетаний этих элементов. Подготовка выемочных столбов производится одинарными выработками с повторным использованием конвейерного штрека в качестве вентиляционного для смежного столба. Крепление выработок в основном производится арочной металлической крепью. Добыча угля осуществляется комплексно-механизированными очистными забоями с использованием, в основном, отечественных механизированных комплексов. Длина очистных забоев, как правило, составляет 150 - 200 м. Несмотря на то, что в последние два-три года отмечается некоторое увеличение нагрузок на очистные забои, все же они остаются, по меркам передовых угледобывающих стран, на катастрофически низком уровне. Следует отметить также, что в последнее время на шахтах Восточного Донбасса наблюдается постоянное снижение производительности очистных забоев.

Одной из основных причин низкой производительности очистных забоев является несоответствие конструкций отечественных механизированных крепей фактическим условиям их эксплуатации. С глубиной возрастает степень нарушенное™ пород непосредственной кровли, вследствие чего увеличивается интенсивность обрушения пород в призабойном пространстве, а из-за недостаточного сопротивления крепи имеют место случаи зажатия и повреждения секций при обрушении тяжелой кровли.

С увеличением глубины разработки ухудшаются условия поддержания капитальных наклонных выработок. Увеличение размеров охранных целиков не предотвращает этого процесса и, кроме того, ведет к неоправданному увеличению потерь подготовленных запасов угля. Применяемые способы охраны выемочных штреков не обеспечивают их безремонтного повторного использования и существенно влияют на повышение уровня дефектности выработок. Вследствие повышенной хрупкости антрацита отмечаются увеличенные в 1,5*3 раза, по сравнению с имеющими место при отработке каменных углей, зоны повышенной трещиноватости и разрушения угля в груди забоя и стенах выработок.

Появление «узких» звеньев в существующих схемах угледобычи стало следствием того, что на 01.01.2ООО г. из 42 работающих шахт 38 работали без реконструкции 20 лет и более, что привело к многоступенчатости транспорта, большой протяженности поддерживаемых откаточных и вентиляционных выработок.

Опыт показывает, что результаты работы группы шахт, компаний, производственных объединений напрямую зависят от эффективности очистных работ, критерием которой является нагрузка на очистной забой. Опыт высокопроизводительной работы (3 -г 10 тыс. т/сутки) очистных забоев передовых угледобывающих стран позволил определить ряд основных принципов ведения горных работ, при выполнении которых обеспечивается максимальная эффективность и производительность очистных забоев. В основном они сводятся к следующему. В пределах шахтного поля, как правило, отрабатывают один пласт. Система разработки - длинные столбы по простиранию пласта. Длина выемочных столбов 3,5 -г 4,5 км, длина лав 250 * 300 м. Лавы подготавливают группой из трех-четырех штреков, проводимых с каждой стороны лавы, разделенных между собой неизвлекаемыми целиками угля, несущая способность которых определяется в зависимости от глубины работ. Выработки, с целью повышения их устойчивости, проводят с учетом существующего поля напряжений с таким расчетом, чтобы направление главных горизонтальных напряжений совпадало с направлением проведения выработок.

Выработки проводят по углю прямоугольным сечением с применением анкерного крепления, что при ширине выработки 5,0 -г 5,5 м позволяет выносить в нее привод лавного конвейера, упростить передвижение привода конвейера и крепей сопряжений, при этом примыкающая к лаве выработка погашается вслед за лавой. Многоштрековая подготовка обеспечивает решение вопросов вентиляции, доставки материалов, транспортировки угля, свободного размещения силового оборудования.

К сожалению, горно-геологические условия угольных шахт России и в частности шахт, разрабатывающих антрацитовые пласты, не позволяют в полной мере придерживаться этих положений.

В последнее время, в связи с закрытием ряда шахт с особо тяжелыми условиями, появилась реальная возможность воплощения в жизнь этих принципов и на шахтах России, разрабатывающих тонкие пласты. В частности, это касается следующих вопросов: подготовки выемочных столбов парными штреками, охраняемыми податливыми целиками; применения в качестве основной для крепления выработок анкерной крепи; применения очистных механизированных комплексов при длине лав 250 - 300 м и соответствующей длине выемочных столбов; доведения нагрузок на очистной забой до 2,5 - 3,5 тыс. т/сут за счет устранения таких сдерживающих факторов, как ликвидация вывалов пород и сокращения объемов концевых операций.

Проведенный краткий анализ состояния горных работ на шахтах Восточного Донбасса показывает, что основными причинами их неудовлетворительной работы являются: плохое состояние подготовительных горных выработок, сдерживающих работу лав, отсутствие механизированных комплексов, соответствующих рассматриваемым условиям, несоответствие применяемых схем подготовки требованиям интенсивной высокопроизводительной отработки.

Решению этих проблем и посвящена данная диссертация.

Целью работы является обоснование элементов эффективной и безопасной технологии отработки антрацитовых пластов на основе совершенствования технических решений по охране и креплению подготовительных выработок, повышению производительности очистных забоев и применению прогрессивных схем подготовки.

Идея работы заключается в комплексном учете особенностей горногеологических условий залегания и физико-механических свойств антрацитовых пластов, характеризующихся небольшой мощностью, развитой мелкоамплитудной нарушенностью, склонностью к хрупкому разрушению, труднообрушаемой основной и неустойчивой непосредственной кровлей, при разработке технических решений, обеспечивающих их эффективную отработку.

Методы исследований

При выполнении работы использовался комплексный метод, включающий: анализ и обобщение сведений, содержащихся в литературных, фондовых и патентных источниках, при этом в материале анализа использовались данные, полученные на шахтах б. СССР, в том числе на антрацитовых шахтах Украинского Донбасса; натурные эксперименты; моделирование с помощью эквивалентных материалов; исследование физико-механических свойств антрацитов, выполненные в лабораторных и натурных условиях; статистическую и аналитическую обработку результатов исследований.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Выполнить анализ методических подходов к определению прочностных и физико-механических свойств антрацита и определить закономерности их изменения при запредельном трехосном длительном нагружении.

2. Исследовать влияние параметров «жестких» предохранительных целиков на устойчивость охраняемых выработок.

3. Исследовать несущую способность, закономерности и формы деформирования и разрушения «жестких» и податливых предохранительных целиков.

4. Обосновать методологию расчета параметров «жестких» и податливых предохранительных целиков с учетом обеспечения устойчивости охраняемых ими выработок.

5. Исследовать работоспособность механизированных комплексов при отработке тонких антрацитовых пластов с тяжелыми неустойчивыми кровлями.

6. Разработать рекомендации по повышению эффективности и безопасности отработки антрацитовых пластов.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

1) результатами многочисленных (на 70 шахтах, в более чем 80 подготовительных забоях) натурных исследований: по оценке влияния размеров целиков на характер проявления горного давления в подготовительных выработках; способов задания податливости угольным целикам и влияния податливости целиков на характер проявления горного давления в охраняемых выработках; работоспособности механизированных комплексов при отработке антрацитовых пластов;

2) результатами экспериментов на моделях из эквивалентных материалов характера проявлений горного давления в выработках, охраняемых податливыми целиками (отработана 21 модель);

3) результатами лабораторных исследований физико-механических свойств антрацитов при плоском и объемном нагружении, выполненных на более чем 200 образцах;

4) положительными результатами внедрения технологических решений и рекомендаций по охране выработок с помощью жестких и податливых целиков, способов задания податливости целикам и управления скоростью смещения кровли в механизированных забоях;

5) внедрением рекомендаций автора в нормативно-методических документах;

6) результатами использования методических разработок и приемов в работах других исследователей.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Антрацит обладает особыми, присущими только ему свойствами, отличающими его от остальных углей. К ним относятся: характер изменения прочности в зависимости от площади испытуемого образца (увеличение, стабилизация, уменьшение), зависимость густоты трещин от их размеров, почти полное отсутствие площадки пластичности. Антрациты в состоянии остаточной прочности при испытании их в условиях трехосного сжатия приобретают свойства сыпучих материалов.

2. Величина смещений кровли в выработках, охраняемых "жесткими" целиками, при прочих равных условиях определяется величиной соотношения между шириной охранного целика и его высотой, при этом для каждого значения прочности вмещающих выработку пород существует предельная величина этих отношений, превышение которой (за счет увеличения ширины целика) не будет сказываться на величине смещений и не приведет к улучшению состояния выработки.

3. Охрана выработок податливыми целиками при ведении горных работ на глубине, на которой действующие вблизи контура выработок напряжения в пласте сопоставимы с прочностью антрацита на сжатие, более эффективна, чем жесткими. При этом в силу специфики физико-механических свойств антрацита применение податливых целиков для охраны горных выработок, пройденных по антрацитовым пластам, возможно только при заданной им искусственной податливости.

4. При действии на "жесткие" и податливые целики нагрузок, превышающих прочность материала целика на сжатие, в них при определенном соотношении ширины и высоты формируется "ядро", которое обладает большей несущей способностью, чем материал целика, при этом такой целик обеспечивает поддержание подработанной толщи при общей ширине, меньшей чем целик, параметры которого определены по значению прочности его материала.

5. Степень нарушенности кровли вывалами можно уменьшить путем снижения скорости и величины ее опускания в зоне работы комбайна за счет совмещения во времени и пространстве процессов выемки угля и передвижки секций крепи.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Установлены закономерности деформирования антрацитов при испытании их в условиях одноосного и трехосного сжатия в лабораторных и натурных условиях, которые заключаются в том, что в антрацитах (в отличие от обычных углей, у которых прочность уменьшается с увеличением площади испытуемых образцов) при увеличении площади испытуемого образца прочность в начале увеличивается, затем происходит её стабилизация и последующее уменьшение. Поэтому для получения достоверных характеристик прочности антрацита минимальная площадь испытуемых образцов должна быть в лабораторных и натурных условиях не менее соответственно 50 и 1600 см2. При испытании их в условиях трехосного сжатия в состоянии остаточной прочности они могут деформироваться без дополнительного разрыхления, имеют малую величину сцепления и независимый от напряжений угол внутреннего трения, т.е. антрацит приобретает свойства, характерные для сыпучих материалов; при испытании образцов на одноосное и трехосное сжатие практически отсутствует площадка пластичности (доля пластической части при разной величине бокового давления не превышает 0,06 -г 0,17 от полной деформации), что характерно для весьма хрупкого материала.

2. Установлены закономерности изменения величин смещений кровли в выработках в зависимости от ширины "жестких" охранных целиков для выработок, пройденных в породах различной прочности в диапазоне глубины 100-1000 м. При этом в выработках, пройденных в породах прочностью на сжатие 40-80 МПа, величины смещений кровли примерно в два раза меньше, чем при прочности пород 20-25 МПа при одной и той же ширине охранного целика. Влияние размеров охранных целиков на величину смещений кровли в выработках сказывается в зависимости от соотношения ширины охранных целиков (В) к их высоте (h). При этом предельные значения данных соотношений, при которых проявляется это влияние, для выработок, пройденных в породах 40-80МПа, составляет 25-35 и для пород 20-25 МПа - 50-55. Дальнейшее увеличение этого соотношения за счет увеличения ширины целика практически не сказывается на состоянии выработок. Получены номограммы для определения величин смещений кровли в выработках для различного типа пород в диапазоне глубин 100-1000 м, пользуясь которыми можно рассчитывать крепь выработок с учетом защитного действия охранного целика.

3. Получены закономерности уменьшения абсолютных величин смещений кровли в выработках, охраняемых податливыми целиками, при этом величины смещений в выработках, охраняемых такими целиками, на 35-40% меньше, чем в случаях их охраны "жесткими" целиками. Кроме того, в них сохраняется целостность стенок и практически отсутствует пучение почвы. Получен коэффициент влияния Ки податливого целика на устойчивость охраняемой выработки. Для рассматриваемых условий Ки составляет 0,6-0,7, и его необходимо учитывать при расчете паспортов крепления выработок, охраняемых такими целиками.

4. Установлены закономерности деформирования целиков под действием нагрузок, превышающих их прочность на сжатие, определены размеры разрушения краевых частей целика, которые составляют 0,70 ч- 0,85h, и условия формирования в целике «ядра», в котором частично деформированный целик находится в трехосном напряженном состоянии. Образование ядра в целике возможно при соотношении — > 3,5, при этом несущая способность h податливого целика, разбуренного скважинами по всей его ширине и на 1/3 ширины, примерно одинакова.

5. Установлены закономерности изменения количественных величин обрушений пород в очистном забое от интенсивности опускания кровли в зоне влияния процессов выемки и передвижки крепи. При этом наиболее опасными являются участки кровли, которые последовательно испытывают влияние этих процессов. При совмещении процессов выемки и передвижки крепи обеспечивается минимальная площадь обнажения кровли, вследствие чего в 1,3 -г 1,4 раза снижается скорость ее смещения, а вероятность вывалов не будет превышать 1,5-2 %, что практически не окажет влияния на работу очистного забоя.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработана методология по определению достоверных физико-механических характеристик антрацита в лабораторных и натурных условиях.

2. Разработаны способы задания податливости охранных целиков и методика расчета их параметров.

3. Разработана методика расчета крепи выработок, охраняемых податливыми целиками.

4. Получены номограммы для определения смещения кровли в выработках, охраняемых целиками различной ширины.

5. Сформулированы требования к механизированной крепи для отработки тонких антрацитовых пластов и разработаны рекомендации по управлению горным давлением в условиях неустойчивой тяжелой кровли.

Внедрение результатов работы

Основные положения разработок автора вошли в отраслевые нормативно-методические документы, технические решения и практические рекомендации по охране и поддержанию выработок с помощью «жестких» и податливых целиков, способам и параметрам управления горным давлением в очистных и подготовительных выработках внедрены на шахтах ОАО «Рос-товуголь» и ОАО «Гуковуголь», а также шахтах Украинского Донбасса, разрабатывающих антрацитовые пласты.

Яичный вклад автора заключается:

- в постановке проблемы и организации проведения длительных исследований проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках при различных способах их охраны и крепления при отработке антрацитовых пластов на шахтах бывшего СССР;

- в организации и проведении экспериментальных работ по изучению физико-механических свойств антрацитов в лабораторных и шахтных условиях;

- в постановке задач и разработке методики исследований на моделях из эквивалентных материалов;

- в выборе объектов исследований, руководстве опытно-промышленными испытаниями;

- в получении основных научных результатов диссертации.

Апробация. Основные результаты исследований рассматривались на

Ученых советах во ВНИМИ и ИГД им. А. А. Скочинского, в Департаменте угольной промышленности России, на Международной конференции по геомеханике 17 - 21 июня 1996 г в Санкт-Петербурге.; на Технических советах ОАО «Ростовуголь», ОАО «Гуковуголь», ГХК «Свердловскантрацит» (Украина).

Публикации

Докторант имеет 80 опубликованных работ, в том числе по теме диссертации 27 , общий объем которых составляет 57,2 п.л., вклад соискателя 28,99 п.л.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 142 наименований, 5 приложений, изложена на 245 страницах машинописного текста.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Титов, Николай Викторович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения комплекса исследований в диссертации разработаны технические решения по охране и улучшению состояния подготовительных выработок, уменьшению потерь полезного ископаемого в целиках, повышению производительности очистных забоев и применению прогрессивных схем подготовки. Это позволит решить крупную научно-техническую проблему повышения эффективности и безопасности отработки антрацитовых пластов.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем.

1. При определении прочности антрацитов в лабораторных или натурных условиях площадь испытуемых образцов должна быть соответственно не менее 50-60 см2 и не более 1600-2500 см2, при этом антрациты при испытании в условиях трехосного сжатия в состоянии остаточной прочности близки по свойствам к сыпучим материалам, и также как последние могут деформироваться без дополнительного разрыхления, имеют малую величину сцепления и независимый от напряжений угол внутреннего трения.

2. У антрацитов при испытании на одноосное и трехосное сжатие практически отсутствует «площадка пластичности», при этом доля пластической части при разной величине бокового давления не превышает 0,06-0,17 от полной деформации, то есть антрацит по своим свойствам близок к идеально хрупкому материалу.

3. Установлено, что в горных выработках, охраняемых "жесткими" целиками, пройденными в породах прочностью на сжатие 40-80 МПа, величина смещений кровли примерно в 2 раза меньше, чем при прочности пород 20-25МПа при одном и той же ширине охранного целика, при этом влияние размеров охранных целиков на величину смещений кровли в охраняемых выработках, пройденных в таких породах, сказывается в зависимости от соотношения ширины охранных целиков (В) к их высоте (h), соответственно, в пределах 25-35 и 50-55. Дальнейшее увеличение ширины охранных целиков практически не сказывается на состояние выработок.

4. Получены номограммы для определения величины смещений пород в выработках, охраняемых "жесткими" целиками, для различного класса пород в диапазоне глубин 100-1000 м. Пользуясь этими номограммами можно рассчитывать крепь выработки с учетом защитного действия охранного целика.

5. При нагружении "жестких" целиков нагрузками, примерно равными прочности материала целика на сжатие, в условиях, когда вмещающие породы обладают прочностью большей, чем материал целика, происходит разрушение его краевых частей с отслаиванием и вывалом средней по высоте части целика на ширину, равную 0,70-0,85h, и формированием в целике "ядра", в котором частично деформированный материал находится в трехосном напряженном состоянии, при этом образование ядра возможно при соотношении B/h>3,5.

6. При задании целику искусственной податливости его первоначальная несущая способность уменьшается пропорционально уменьшению его площади, а затем, после выбора заданной податливости, она вновь увеличивается до величины несущей способности "жесткого" целика, при этом несущая способность податливого целика, разбуренного скважинами по всей его ширине и на Уз ширины, примерно одинакова, а размеры ядра, формирующегося в податливом целике, практически такие же как и в "жестком" целике.

7. Установлено, что смещения кровли в выработках, охраняемых податливыми целиками на 35-40% меньше, чем в выработках, охраняемых "жесткими" целиками, кроме того, в них сохраняется целостность стенок и отсутствует пучение почвы и выдавливание её из-под целика. Получен коэффициент влияния податливого целика (Ки) на устойчивость охраняемых выработок, который необходимо учитывать при расчете крепи выработок при определении фактической величины смещения кровли. Для рассматриваемых условий Ки составляет 0,6-0,7.

8. Установлено, что при совмещении во времени и пространстве процессов выемки угля, разгрузки и передвижки секций крепи обеспечивается минимальная площадь обнажения кровли в зоне работы комбайна и одновременно снижается в 1,3-1,4 раза скорость и величина смещения кровли, чем в случае раздельного выполнения этих операций, что позволяет вести выемку пластов с неустойчивой кровлей без осложнений, связанных с обрушением породы в призабойном пространстве, такого же эффекта можно достичь при уменьшении ширины захвата комбайна с 0,8 до 0,5 м.

Разработан метод определения необходимого уровня сопротивления крепи, соответствующего допустимой величине опускания кровли при полном совмещении процессов выемки угля, разгрузки и передвижки крепи.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Титов Н.В., Ляшенко П.В., Павличенко В.В. Исследование надежности технологических схем очистной выемки пологих пластов/ Технология добычи угля подземным способом: Реф.сб./ЦНИЭИ уголь - М., 1975. - №7.-С.5-9.

2. Титов Н.В., Заблудин И.И., Ляшенко П.В., Диденко B.C. Исследование эффективности технологических схем очистной выемки/ Экономика угольной промышленности: Реф.сб./ ЦНИЭИуголь - М., 1975.- № 10.- С. 9-13.

3. Титов Н.В., Заблудин И.И., Ляшенко П.В., Диденко B.C. Сравнительная экономическая эффективность технологических схем очистной выемки/ Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки. - 1976. - № 2(14). - С. 3437.

4. Титов Н.В., Ляшенко П.В., Павличенко В.В, Гольцев Н.Т. Надежность резервированных технологических схем очистной выемки/ Добыча угля подземным способом: Реф.сб./ ЦНИЭИ уголь - М., 1977. - № 8,- С. 12-15.

5. Титов Н.В., Ляшеико П.В., Еременко А.И., Краенолобов Л.Г. Исследование надежности горно-геологических условий выемочных участков шахт комбината «Ворошиловградуголь/ Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки. - 1977. - № 3(19). - С. 100-105.

6. Титов Н.В., Ляшенко П.В., Гольцев Н.Т. Область эффективного применения двухкомбайновой технологической схемы для Червоноградского района/ Добыча угля подземным способом: Реф.сб./ЦНИЭИ уголь - М., 1978. -№5(137).- С. 3-7.

7. Титов Н.В., Ляшенко П.В., Гольцев Н.Т. Определение времени технологических перерывов в очистном забое/ Добыча угля подземным способом: Реф.сб./ЦНИЭИ уголь-М, 1979.-№ 11 (55).-С. 7-10.

8. Титов Н.В., Чернышков Л.Н., Заблудин И.И., Борзяк В.Е., Шаповалов В.П. Совершенствование процесса управления труднообрушаемыми кровлями на шахтах объединения «Гуковуголь»/ Новочерк. Политехи. Ин-т. - Новочеркасск, 1986. - 133 с. - Деп. В ЦНИЭИуголь 23.05.86, № 3759. - уп. - Аннотир. в БУ ВИНИТИ «Деп. науч. работы». - 1986. - № 11. - б/о 463.

9. Титов Н.В., Феоктистов В.М., Борзяк В.Е. и др. Устройство для дистанционного возведения клиновой крепи/ А.с. 1620641 СССР. -Заявл. 4.04.88; Опубл. 15.09.90; Бюл.№2.

10. Титов Н.В., Масякин Б.В., Компанеец В.Т. Эффективность применения техники для выемки весьма тонких пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое/ Совершенствование разработки угольных месторождений: Сб. науч. тр. - Шахты: Рост, науч.-произ. из-во «Недра», 1994. - С. 2629.

11. Феоктистов В.М., Матвеев В.А., Титов Н.В. и др. Угольная промышленность Дона/ М.: МГГУ, 1995. - 248 с.

12. Титов Н.В., Матвеев В.А., Компанеец В.Т. Об основных концепциях конструирования технологической схемы оставления породы на месте ее получения при проведении пластовых выработок/ Ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных месторождений: Тез. докл. научн. конф. НГТУ, 21-27 апр. 1995. - Новочеркасск: НГТУ, 1995. - С. 4-6.

13. Титов Н.В., Борзяк В.Е., Гольцев Н.Т. и др. Устройство для возведения искусственных целиков из блоков/ Пат. 2057947 РФ. - Заявл. 7.02.92; Опубл. 10.04.96; Бюл. № 40.

14. Титов Н.В., Борзяк В.Е., Гольцев Н.Т. и др. Закладочное устройство/ Пат. 2067183 РФ. - Заявл. 28.02.91; Опубл. 27.09.96; Бюл. № 27.

15. Титов Н.В., Борзяк В.Е., Компанеец В.Т., Шаповалов В.П. Разработка пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах ОАО «Гуковуголь»/ Научно-технические проблемы разработки твердых полезных ископаемых Юга России: Сб. науч. работ и докл. конф. ЮРОАГН, ЮРЦ РАЕН 2-3 июля 1998. -Шахты: ЮРОАГН, 1999. - С. 22-25.

16. Титов Н.В., Борзяк В.Е., Журавлев А.В. и др. Способ изготовления топливных брикетов и устройство для его осуществления/ Пат. 2157952 РФ-заявл. 10.11.98; Опубл. 20.10.00; Бюл. №26.

17. Титов Н.В., Горбунов Г.Г. Основные методы разработки надежности геотехнических систем/ Совершенствование проектирования и строительства угольных шахт. Сб. науч. тр./ шахт. ин-т. Новочеркасск, ЮРГТУ 2001 С.232-236.

18. Титов Н.В., Горбунов Г.Г. Методика оценки влияния изменчивости длины лавы и наличия геологических нарушений на надежность функционирования очистного забоя/ Состояние и перспективы развития Восточного Донбасса: Сб. науч.тр.: В 2 ч. Ч.1./ Шахт. ин-т. Новочеркасск: ЮРГТУ 2001 С. 26-30.

19. Титов Н.В., Борзяк В.Е., Компанеец В.Т. и др. Способ подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых/ Пат. 2183272 РФ. - Заявл. 25.04.00; Опубл. 10.06.02; Бюл. № 16.

20. Титов Н.В., Горбунов Г.Г. Выбор рациональных схем отработки выемочных участков с учетом нарушенности угольных пластов для условий

Восточного Донбасса/ Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов: Сб. науч.ст./ Шахт. ин-т. Новочеркасск: ЮРГТУ 2004 С. 144-148.

21. Титов Н.В., Горбунов Г.Г., Лиманский А.В. Способы и экономическая оценка перехода геологических нарушений на угольных пластах/ Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов: Сб. науч.ст./ Шахт. ин-т. Новочеркасск: ЮРГТУ 2004 С. 148-152.

22. Титов Н.В. Об оценке влияния изменчивости длины лавы и наличия геологических нарушений на надежность функционирования очистного забоя/ Научно-технические проблемы разработки угольных месторождений, шахтного и подземного строительства: Сб. науч.тр./ Шахт. ин-т. Новочер-касс: УПЦ «Набла» ЮРГТУ(НПИ), 2005. с. 73-76.

23. Титов Н.В., Розенбаум М.А., Привалов А.А. Геомеханическое взаимодействие угольных целиков с системой «выработка-вмещающая порода»/ Из-во Северо-Кавказского науч. центра высшей школы Ростов-на-Дону. 2006,-106 с.

24. Титов Н.В., Розенбаум М.А., Привалов А.А. Работоспособность механизированных комплексов в условиях отработки тонких антрацитовых пластов/ Из-во Северо-Кавказского науч. центра высшей школы Ростов-на-Дону. 2006,-65 с.

25. Титов Н.В., Розенбаум М.А. Определение запредельных характеристик антрацита при трехосном нагружении/ Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. Спец. вып. 2006.

26. Титов Н.В. Методика расчета параметров податливых целиков/ Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. Спец. вып. 2006.

27. Титов Н.В., Привалов А.А., Турук Ю.В. Пути повышения эффективности разработки тонких и средней мощности пологих антрацитовых пластов/ Из-во Северо-Кавказского науч. центра высшей школы Ростов-на- Дону. 2006,-217 с.

223

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Титов, Николай Викторович, Санкт-Петербург

1. Авершин С.Г. Вопросы определения параметров камерных систем разработки полезных ископаемых. В кн. Методы определения размеров целиков и потолочин - М.: из-во АН СССР, 1962. - С.9-16.

2. Авершин С.Г. Горные удары. М.: Углетехиздат, 1955. - С.272.

3. Адонкин И.С. Опыт поддержания подготовительных выработок. Уголь. 1976. - №9. - С.34-37.

4. Айбиндер И.И., Аршавский В.В., Овчаренко О.В. и др. Использование принципа искусственной податливости в конструкциях систем разработки на больших глубинах. Сб. Результаты исследований по разработке рудных месторождений. М.: АН СССР, 1986. - С.15-25.

5. Баранов С.Г. Геомеханические основы управления кровлей в лавах с механизированными крепями на пологих пластах // Автореф.д-ра, -СПб.,ВНИМИ, 1997.-48 с.

6. Барановский В.И., Бесков М.И. О размерах предохранительных целиков угля для глубоких шахт. Уголь.- 1966. №1. - С.22-27.

7. Барановский В.И., Бесков М.И. Об охране подготовительных выработок, проходимых по пластам со склонными к пучению вмещающими породами. Уголь Украины. 1970. - №12. - С.8-9.

8. Билик Ш.М., Кораблев А.А. и др. Приборы и аппаратура для исследования проявлений горного давления. Углетехиздат, 1958. 257 с.

9. Бич Я.А. Горные удары и методы их прогноза. М.: ВНИЭИуголь, 1972. 100с.11 .Бич Я.А. Методические указания по проведению натурных испытаний механических свойств угля и пород с помощью давильной установки. -Л.: В НИМИ, 1966. 26 с.

10. Бич Я.А. Прогнозирование горных ударов на основе исследований механических свойств массива и определяющих горнотехнических факторов. д-ра.техн.наук. Л.: ВНИМИ, 1975. 40 с.

11. Бич Я.А., Муратов Н.А. Профилактика горных ударов. Владивосток: ДВГУ, 1990.-248 с.

12. Бич Я.А. и др. Указания по безопасному ведению горных работ на интенсивно нарушенных пластах Партизанского бассейна, склонных к горным ударам. Л.: ВНИМИ, 1990. - С.32.

13. Бич Я.А., Емельянов Б.И., Муратов Н.А. Совершенствование подземной разработки сложных угольных месторождений Дальнего Востока, ДВГУ, 1986. 284 с.

14. Бич Я.А., Емельянов Б.И., Муратов Н.А. Управление состоянием массива горных пород. Владивосток, ДВГУ, 1988. 261 с.

15. Бич Я.А., Корецкий А.А. Геологические предпосылки динамических явлений в зонах тектонических нарушений на глубоких горизонтах Су-чана. Тр.ВНИМИ, сб.ЬХШ, 1967. С. 26-31.

16. Бич Я.А., Корицкий А.А. Геологические предпосылки динамических явлений в зонах тектонических нарушений на глубоких горизонтах Су-чана. Тр.ВНИМИ, сб. LXIII, 1967. С. 66-69.

17. Бич Я.А., Мельков А.Д., Дьяконов Ю.Я. Предотвращение горных ударов при разработке антрацитовых пластов. -М.: Недра, 1993. 160 с.

18. Бич Я.А., Муратов Н.А. Методические указания по прогнозу условий ведения горных работ в зонах разрывов на пластах, склонных к динамическим явлениям. Л.: ВНИМИ, 1989. - 39 с.

19. Бич Я.А., Нимец А.И., Яворский Б.Н. Об удароопасности антрацитовых пластов // Уголь. 1980. - №2. - С.27-30.

20. Борзых А.Ф., Данилов А.А., Тоцкий А.В. Устойчивость железобетонных тумб при охране подготовительных выработок. // Уголь. 1985. №6. -С.14-15.

21. Борш-Компанеец В.И., Макаров А.Б. Управление горным давлением посредством придания искусственной податливости междукамерным целикам. В сб. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. М.: Недра, 1986. - С. 181-203.

22. Борщ-Компанеец В.И. и др. Выбор параметров искусственной податливости рудных целиков при отработке Джезказганского месторождения панельно-столбовой системой. Геология и разведка. Известия высших учебных заведений. 1984. - №8. - С.89-94.

23. Бреер В., Гетце В. Возведение и герметизация околоштрековых полос на каменноугольных шахтах ФРГ. Глюкауф. 1973. - №26. - С.6-19.

24. Бублик Ф.П. Несущая способность целиков: автореф. Д-ра. техн. наук. -Л.: 1972,36 с.

25. Бублик Ф.П., Иванов Г.А., Плахов А.В. К вопросу определения нагрузки на предохранительные и барьерные целики. Уголь. 1974. - №2. -С. 12-14.

26. Быкадоров B.C., Старокожева Г.И., Файдов О.Е. Угольный сырьевой потенциал Восточного Донбасса и его вклад в обеспечение юга России. Минеральные ресурсы России. 1993. №2. - С. 11-14.

27. Володин А.П., Вольфсон П.М. К вопросу применения систем самообрушения. Горный журнал. 1955. - №2. - С.24-32.

28. Воскобоев Ф.Н. Бесцеликовое поддержание подготовительных выработок на глубоких шахтах Рурского бассейна ФРГ. Уголь. 1977. - №1.- С. 66-72.

29. Воскобоев Ф.Н., Аносов А.С., Гуляев B.C. и др. Перспективы охраны и поддержания выработок искусственными опорами из монолитных бы-стротвердеющих смесей. Горное давление в капитальных, подготовительных и очистных выработках. Л.: ВНИМИ, 1982. - С.96-104.

30. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35°. JI.: ВНИ-МИ, 1982.- 137 с.

31. Генте М. Возведение околоштрековых полос из гидравлических вяжущих материалов. Глюкауф. 1966. - №6. - С. 6-17.

32. Гетце В. Развитие и проектирование крепления выемочных штреков. Глюкауф. 1984. - №7. - С. 18-24.

33. Гетцев В., Каммер В. Воздействие технологии проходки и техники крепления на конвергенцию выемочных штреков. Глюкауф. 1976. -№15. - С.15-23.

34. Гефрой Х.Ю. Сравнение способов поддержания выемочных штреков/ Глюкауф. 1972. - №2. - С.20-25.

35. ГОСТ 28597-90 (СТ СЭВ 6448-88). Крепи механизированные для лав. Основные параметры. Общие технические требования. М.: Госстандарт, 1990. - 6 с.

36. Григорьев А.А. Разработка безопасных способов ведения горных работ на интенсивно нарушенных месторождениях: автореф. дис. канд. техн наук. ДВПИ Владивосток, 1994. - 15 с.

37. Григорьев B.JL Охрана и поддержание подготовительных и выемочных (участковых) выработок, подверженных влиянию очистных работ Добыча угля подземных способом М.: ЦИНЭИуголь, 1981, №7. - С.20-22.

38. Гулошкевич С.С. Плоская задача теории предельного равновесия сыпучей среды. М.: Госгортехиздат, 1948. - С.265.

39. Десятерик Н.И. Охрана откаточных штреков железобетонными тумбами. Уголь Украины, 1973.-№1.-С. 19-20.

40. Диманштейн А.С. Влияние очистных работ на устойчивость боковых пород в выемочных штреках. Проектирование и строительство угольных предприятий М.: ЦНИЭИуголь, 1964. - №68. - С.102-106.

41. Диманштейн А.С. Исследования характеристик костровой крепи, Технология добычи угля подземным способом М.: ЦНИЭИуголь, 1968. -№4.-С.41-43.

42. Диманштейн А.С. Работа арочной податливой крепи из спецпрофиля / Проектирование и строительство угольных предприятий/ М.: ЦНИЭИуголь, 1964. - №74. - С.43-47.

43. Диманштейн А.С. Распределение давления на крепь выемочных штреков. Проектирование и строительство угольных предприятий/ М.: ЦНИЭИуголь, 1964. - №65. - С.25-28.

44. Диманштейн А.С., Котлов B.C. Способы охраны и крепления выемочных штреков глубоких шахт. Проектирование и строительство угольных предприятий/ М.: ЦНИЭИуголь, 1969. - №3. - С.43-46.

45. Единая методика шахтных испытаний механизированных крепей. ВНИМИ, ИГД им.А.А.Скочинского, ДонУГИ. М.: 1966. 11 с.

46. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Ю., Смирнов В.В. Расчет нагруженности опорных и поддерживающих целиков. М., Наука, 1973. - 173 с.

47. Ерофеев Н.П. Прогнозирование устойчивости горных выработок. Алма-Ата: Наука, 1977. - 81 с.

48. Золотых С.С. Прогноз и предотвращение горных ударов при разработке мощных пологих удароопасных пластов, склонных к самовозгоранию угля: автореф.дисс.канд.техн.наук. JL: ВНИМИ, 1988. - 18 с.

49. Иванов А.Т., Стародубцев Ю.А. Охрана подготовительных выработок железобетонными тумбами на кострах. Уголь Украины. 1972. - №3. -С. 20-22.

50. Иванов Г.А. Исследование несущей способности неоднородных целиков: автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: ЛГИ, 1970. 25 с.

51. Иванов К.И. Выбор расчетных схем для определения оптимальных размеров опорных целиков. М.: Из-во ИГД им.А.А.Скочинского, 1965.-С.34.

52. Илынтейн A.M., Либерман Ю.М., Мельников Е.А. и др. Методы расчета целиков и потолочин камер рудных месторождений. М.: Наука, 1964.- 142 с.

53. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам. РД 06-329-99 М.: НТЦ Гос-гортехнадзора России, 2000. - 66 с.

54. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. Л., ВНИМИ, 1988. -86с.

55. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам (РД-05-328-99), М., НТЦ Госгортехнадзора России, 2000. - 119 с.

56. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. -СПб.: ВНИМИ, 1991.-81 с.

57. Инструкция по применению крепей на деревянных кострах, заполненных породой, с оставлением разгрузочных берм около штреков/ А.М.Ильштейн, А.С. Диманштейн, Е.А.Мельников; ИГД им. А. А. Ско-чинского, 1969. 8 с.

58. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. СПб.: ВНИМИ, 2000. - С.69.

59. Кара В.В., Сальников В.К., Исачкин А.И. и др. Упрочнение пород в очистных забоях с помощью вспенивающихся пластмасс. // Уголь Украины.-1976. №2.-С. 15-17.

60. Касихин Г.А, Козловский Е.А., Никитичев Б.Г. и др. Минерально-сырьевая база угольной промышленности России. T.I. М.: Из-во МГГУ, 1999.-642 с.

61. Каталог пластов угля, угрожаемых по горным ударам на месторождениях СССР. Л.: ВНИМИ, 1984. - 23 с.

62. Каталог пластов угля, угрожаемых по горным ударам на месторождениях СССР. Л.: ВНИМИ, 1979. - 21 с.

63. Клее Ф. Выемочные штреки на каменноугольных шахтах ФРГ. Глюка-уф.- 1970. -№19.-С.13-19.

64. Койфман М.И.,.Чирков С.Е и др. Исследование влияния размеров образцов и анизотропии на прочность некоторых углей Донбасса и Кузбасса. В сб. Механические свойства горных пород. М.: Изд-во АН СССР, 1963.-С. 112-116.

65. Койфман М.И. Об исследованиях масштабного фактора в работах по горному давлению. В сб. Механические свойства горных пород. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С. 18-20.

66. Комиссаров М.А. Крепление и охрана подготовительных выработок, испытывающих влияние очистных работ на шахтах Донбасса. Донецк: УРПНТГО, 1968.- 18 с.

67. Кузнецов Г.Н. и др. Методы и средства решения задач горной геомеханики. 1987.-248 с.

68. Кузьмич А.С., Калюжный Н.Т., Видулин А.Е. Расположение полевых выработок при разработке угольных месторождений. М.: Недра, 1981. -216 с.

69. Кулешов В.М. Применение бесцеликовой технологии ведения очистных и подготовительных работ на шахтах Донбасса. М.: ЦНИЭИ-уголь, 1977.-С.48-51.

70. Ланге Г., Раус Б., Гарте Р. Опыт возведения околоштрековых полос из блиндеммера. Глюкауф. 1971. - №13. -С.31-40.

71. Липкович С.М.,.Костопанов А.И. На статью Б.И.Барановского, М.И.Вескова "О размерах предохранительных целиков угля для глубоких шахт". Уголь. №2. - 1976. - С. 69-71.

72. Липсон М.А. Определение полной несущей способности целиков графическим методом. Изв.АН СССР, отдел.техн.наук: 1956. №5. - С.12-27.

73. Лукьяненко А.Г. Исследования влияния магматического комплекса на удароопасность угольных пластов и осадочных пород: автореф. канд. техн. наук Л.: ВНИМИ, 1981. - 15 с.

74. Мазуренко В.В. Изучение эффективности использования защитных пластов в условиях интенсивной нарушенности угольных месторождений (на примере шахт Партизанского бассейна): автореф. техн. наук канд. Л.: ВНИМИ, 1982. - 15 с.

75. Методические указания по определению механических свойств массива горных пород применительно к проблеме динамических явлений в шахтах. Л.: ВНИМИ, 1977. - 40 с.

76. Методические указания по прогнозу степени удароопасности участков массива горных пород, руд и угля по разделению керна на диски и выходу буровой мелочи. JL: ВНИМИ, 1985. - 25 с.

77. Методические указания по прогнозу ударо- и выбросоопасных зон вблизи разрывных нарушений под ред. Петухов И.М., Шабаров А.Н. -Л.: ВНИМИ, 1990. -46 с.

78. Механизация выкладки бутовых полос. М., ЦНИЭИуголь, 1969. 20 с.

79. Монахов В.Н., Шванкие М.В., Андрианов О.Ю. Оценка механического состояния угольного массива/ Проблема горной геомеханики при разработке полезных ископаемых: сб.науч.тр. Л.: ВНИМИ, 1989. - С.104-108.

80. Морев А.М.,.Клостзнер С.М. Внезапные разломы почвы и прорывы метана в выработки шахт. Уголь Украины. 1983. - №3. - С.35-36.

81. Муратов Н.А. Маркшейдерское обеспечение разработки тектонически нарушенных угольных месторождений: автореф. д-ра техн. наук Л.: ВНИМИ, 1982.-40 с.

82. Орлов А.А., Баранов С.Г. Сопротивление механизированных крепей и влияние производственных процессов на проявление горного давления. Уголь Украины. 1967. - №13. - С. 22-27.

83. Орлов А.А., Баранов С.Г., Биржаков В.В. Взаимодействие механизированных крепей с неустойчивыми кровлями. Уголь. 1982. - №8. - С. 912.

84. Орлов А.А., Баранов С.Г., Мышляев Б.К. Крепление и управление кровлей в комплексно механизированных очистных забоях. М.: Недра, 1993.-С. 75-79.

85. Охрана подготовительных выработок без целиков. /Н.П.Бажин,

86. B.В.Райский, Ю.В.Волков и др. М.: Недра, 1975. 294 с.

87. Петухов И.М. Горные удары на угольных шахтах. М.: Недра, 1972.1. C.316.

88. Петухов И.М. Горные удары на шахтах Кизеловского бассейна. -Пермь: Пермиздат, 1957. 187 с.

89. Петухов И.М., Егоров П.В., Винокур Б.Ш. Предоствращение горных ударов на рудниках. М.: Недра, 1984. - 230 с.

90. Петухов И.М., Линьков A.M. Механика горных ударов и выбросов. -М.: Недра, 1983.-С.279.

91. Петухов И.М., Линьков A.M. Об энергетическом критерии устойчивости в теории горных ударов: труды ВНИМИ, Сб.91. 1974 С.182-194.

92. Пискунов Ю.Д. Влияние механических и фильтрационных свойств угольного массива на удароопасность крутых газоносных пластов, склонных к высыпанию угля. Автореферат канд.техн.наук. Л.: ВНИМИ, 1982.- 15 с.

93. Плахов А.В. Устойчивость кровли и целиков во времени на сланцевых шахтах. Сб.ВНИМИ Методы изучения и способы управления горным давлением в подземных выработках. Л.: ВНИМИ, 1987. -С.56-58.

94. Пономарев B.C. Исследование и совершенствование технологии очистных работ с применением механизированных комплексов на шахтах Червоноградского района Львовско-Волынского бассейна: автореф. канд. техн. наук. ИГД им.А.А.Скочинского. М., 1976. - 18 с.

95. Посыльный В.Я. Об изменении физических свойств антрацитов при региональном метаморфизме. Геология угольных месторождений. М.: Наука, 1969. Т.1, - С. 240-247.

96. Посыльный В.Я., Шип-Стафурин В.В. Влияние масштабного фактора на прочностные свойства антрацита. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1968. - №1. - С. 31-36.

97. Посыльный С.И. Прогноз и предотвращение горных ударов в условиях интенсивной мелкоамплитудной нарушенности антрацитовых пластов: канд.техн.наук. СПб.: ВНИМИ, 1995. 131 с.

98. Прогнозный каталог шахтопластов Карагандинского угольного бассейна с характеристикой горно-геологических факторов и явлений. -М.: ИГД им.А.А.Скочинского, 1983.-С.190.

99. Проскуряков Н.М., Антонов А.А. Исследование деформаций неоднородных по форме и строению соляных целиков. Физические процессы горного производства. JL: ЛГИ, 1984. - С. 64-68.

100. Проскуряков Н.М. Деформирование элементов соляного массива в очистных камерах. Управление состоянием массива горных пород. -М.: Недра, 1991.-С. 265-268.

101. Протодьяконов М.М., Койфман М.И. и др. Паспорта прочности горных пород и методы их определения. М.: Наука, 1964. - 127 с.

102. Радько Б.В. Влияние способа охраны на устойчивость выемочных штреков. ФТПРПИ. 1973. - №3. - С.93-95.

103. Разработка технологического регламента высокопроизводительной и безопасной отработки пологих угольных пластов. Отчет о НИР. С.Г.Баранов, М.А.Розенбаум и др. СПб.: ВНИМИ, 2001. - 118 с.

104. Рекомендации по методам определения запредельных характеристик горных пород при одноосном и трехосном сжатии. Л.: ВНИМИ, 1981.-45 с.

105. Руппенейт К.В. Определение давлений на междукамерные и барьерные целики. Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. М.: изв-во АН СССР, 1962. - С. 17-33.

106. Савенко Ю.Ф., Клишин Н.К., Ефименко А.А. Применение синтетических смол для укрепления нарушенных участков кровли в лавах. Уголь Украины. 1977. - №1. - С. 17-19.

107. Савченко С.В. Управление горным давлением и сдвижением массива при разработке угольных пластов короткими забоями с разрушающимися целиками в условиях многолетней мерзлоты: авто-реф.канд. техн. наук, СПб.: 1998. 19 с.

108. Сапицкий К.Ф. Расчет податливых целиков при камерно-столбовых системах разработки угольных пластов. Уголь. 1964. - №3. -С.13-16.

109. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения. М.: Углетехиздат, 1948. 214 с.

110. Ставрогин А.Н., Георгиевский B.C. Влияние вида нагружения на процесс деформирования горных пород// Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ: сб.науч.трудов. JL: ВНИМИ, 1968.-279-289 с.

111. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: Недра, 1992 . - 224 с.

112. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. М.: Недра, 1985. - 240 с.

113. Тарасов Б.Г. Баланс энергии хрупкого разрушения в условиях объемного напряженного состояния. ФТПРПИ. 1989. - №2. - С.11-18.

114. Указания по механическим свойствам угля и горных пород в массиве, склонных к динамическим явлениям. JL: ВНИМИ, 1980. 97 с.

115. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Утв. м-вом угольной промышленности СССР. 24.03.77. Л.: ВНИМИ, 1977. - 211 с.

116. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. утв. м-вом угольной промышленности СССР. 26.12.84. Л.: ВНИМИ, 1985.-222 с.

117. Федько A.M. Об охране штреков железобетонными тумбами. Уголь. 1971. - №4. - С.19-20.

118. Фил инков А. А. Опыт приведения горных выработок в неударо-опасное состояние на шахтах /Локальные меры борьбы с горными ударами: сб.научн.тр. Л.: ВНИМИ, 1984.-С.8-13.

119. Фисенко Г.А. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М.: Недра, 1976. - 271 с.

120. Фисенко Г.А., Петухов И.М. Некоторые вопросы прогноза горных ударов. Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ: сб. №74. Л.: ВНИМИ, 1970. - С.411-422.

121. Цимбаревич П.М. Механика горных пород. М.: Углетехиздат, 1948.312 с.

122. Цимбаревич П.М. О напряжениях в надштрековых целиках. Уголь.- 1954.-№7.-С. 16-18.

123. Шевяков Л.Д. О расчете прочных размеров и деформаций опорных целиков. Изв.АН СССР. 1941. - №7-9. - С.3-8.

124. Шерман Д.И. К вопросу о напряженном состоянии междукамерных целиков. Изв.АН СССР, сер.Общетех.науки. 1952. - №6. - С.27-36.

125. Шик В.М., Бич Я.Н. Динамическое воздействие пород основной кровли на выработки. Уголь. 1987. - №4. - С. 18-20.

126. Шпрут Ф. К вопросу об околоштрековых полосах. Глюкауф. -1966.-№6.-С. 1-6.

127. Шпрут Ф. Нужно ли дополнительно предохранять выемочные штреки? Глюкауф. 1969. - №20. - С. 14-22.

128. Юков В.А. О размере целика при буро-шнековой выемке глинистых руд. Горный журнал Известия Высших учебных заведений. -1971. №6. -С.24-27.

129. Якоби О. Практика управления горным давлением. М.: Недра, 1987.-566 с.

130. Brauner Gerbirgsdruck und Gebirgschlage. Essen, Verlag Gliickauf, 1981. 158 c.

131. Kegel K.Uber der Abbau von Kalisalzzlagestatten im groberen tenfen, Gluchauf, 1906, 42 №3 p.8-12.

132. Krawiec G. et.al. Utraymanienchodnika w jednostronnym otoczenie w warunkch kopolni bes pasow podsadkowych/Prseglad Gorniczy, 1975, №12. S.12-16.

133. Niemczyk 0. Bergschadenkunde, Essen, Verlag Gliickauf, 1949. -291c.

134. Tournaise Des dimenions oi danneroux pillers des carrieres des pres-sirs ouxguelles les terrains sont soumis daus les profoudeurs Алл, miner 1884, V, p.82-84, 1886, VII p.104-109.1. Утверждаю:

135. Управляющий директор ЗАО УК «Гуковуголь»1. Ю.М. Зуфман3 » февраля 2006 г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертационной работы соискателя ВНИМИ, к.т.н. Н.В. Титова

136. Считаем, что внедрение основных положений диссертационной работы к.т.н. Титова Н.В. по охране и креплению выемочных штреков на шахтах ЗАО УК «Гуковуголь» обеспечивает высокопроизводительную работу очистных забоев и повышает безопасность труда.

137. Технический директор ЗАО УК «Гуковуголь», к.т.н.1. Черноус А.И.1. Утверждаю:

138. Управляющий директор ЗАО УК «Гуковуголь»1. Ю.М. Зуфман10 » июля 2006 г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертационной работы соискателя ВНИМИ, к.т.н. Н.В. Титова

139. При расчете параметров целиков, оставляемых для охраны людского ходка уклона № 4 со стороны лав № 405, 407 и 409 были использованы рекомендации методических указаний, изложенные в диссертационной работе к.т.н. Титова Н.В.

140. В результате оказалось возможным уменьшить ширину целиков до 50 м против 80 м, оставленных для ранее отработанных лав, что дало возможность дополнительно отработать 46000 т подготовленных запасов.

141. Длительная эксплуатация людского ходка показала, что он находится в хорошем состоянии, не отмечено значительных деформаций крепи, отсутствовало пучение почвы, объемы перекрепления выработки свелись к замене отдельных рам крепи.

142. Технический директор ЗАО УК «Гуковуголь», к.т.н.1. А.И. Черноус1. Утверждаю: Директор

143. ООО Шахтоуправление «Садкинское» В.В.

144. Кириленко « » июля 2006 г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертационной работы соискателя ВНИМИ, k.t.ii. Н.В. Титова

145. Основные результаты внедрения рекомендаций диссертационной работы Титова Н.В. сводятся к следующему:

146. Улучшилось состояние бортовых ходков 415 и 417, в них не отмечено пучения почвы, отсутствовали вывалы кровли, отслоенияугля в бортах выработки; за время работы лавы 417 не было случаев травм в прилегающих ходках;

147. Увеличены параметры системы разработки: длина лавы доведена до 250м, а выемочного столба до 1500 м, что значительно уменьшило расходы на подготовку 1 т запасов;

148. Уменьшились расходы на анкерную крепь за счет лучшей охраны ходков податливыми целиками;

149. За счет податливости уменьшена на 1/3 ширина целиков с соответствующим уменьшением потерь угля;

150. Предложенное Титовым Н.В. сочетание крепления и охраны бортовых ходков (сталеполимерная анкерная крепь и податливые целики) обеспечили высокопроизводительную работу лавы 417 (в среднем до 2500 тонн/сутки).

151. Главный инженер ООО Шахтоуправление «Садкинское»1. А.Н. Чевник

152. Утверждаю: Генеральный директор ГП «Свердловантрацит»1. Е.П. Горовой8 » августа 2006 г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертационной работы соискателя ВНИМИ, к.т.н. Н.В. Титова

153. Ремонтные работы, связанные с повторным использованием выработки, отличаются небольшим объемом, т.к. после отработки столба в ней практически отсутствуют значительные повреждения крепи.

154. Хорошее состояние конвейерного бремсберга № 14 позволило лаве № 97 отработать выемочный столб со стабильно высокой нагрузкой свыше 2000 т/сутки.

155. Положительный опыт крепления и охраны бортового бремсберга № 14 будет использован шахтой при отработке следующих выемочных столбов.

156. ОП Шахта «Должанская-Капитальная»1. Н.М. Никишин1. Утверждаю:1. Директор1. ЗАО «Шахта им. М.П.1. Чиха»1. В.Ф.1. Мельниченко» августа 2006 г.1. АКТо внедрении результатов докторской диссертационной работы соискателя ВНИМИ, к.т.н. Н.В. Титова

157. В результате была принята расчетная ширина целика 30 м, вместо планировавшейся ранее 50 м, что при общей длине грузового ходка 1200 м уменьшило потери подготовленных запасов угля в пределах 480 тыс. т.