Обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты

Беликов, Алексей Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты"

На правах рукописи

Беликов Алексей Викторович

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КРЕПЕИ И ОХРАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ВЫЕМОЧНЫХ ШТРЕКАХ С КРЕПКИМИ ПОРОДАМИ КРОВЛИ, СОДЕРЖАЩИМИ СЛАБЫЕ КОНТАКТЫ

Специальность:

25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2009

1 ? ш

003461144

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»

Защита диссертации состоится 26 февраля 2009 года в 13°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.07 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, ауд. 107 главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)», с авторефератом - на сайте www.npi-tu.ru

Автореферат разослан «23» января 2009 г.

Научный руководитель докт. техн. наук, профессор

Ткачев Валерий Александрович

Официальные оппоненты: докт. техн. наук

Джигрин Анатолий Владимирович;

канд. техн. наук

Черноус Александр Иванович

Ведущая организация - ООО «Ростовгипрошахт»

г. Ростов-на-Дону

Ученый секретарь диссертационного совета

Колесниченко Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обеспечение устойчивого поддержания выемочных подготовительных выработок является одной из основных проблем подземной разработки угольных пластов, без решения которой невозможно безопасное и экономически эффективное ведение горных работ на угольных шахтах.

Более 30% угольных шахт России отрабатывают пологие угольные пласты мощностью 0,85-2,0 м с крепкими породами непосредственной кровли прочностью 50-130 МПа и средне - и труднообрушающимися породами основной кровли на глубинах от 100 до 1200 м.

Применение в данных горно-геологических условиях технологии анкерного крепления и бесцеликовой охраны выемочных выработок позволяет обеспечить скорости их проведения, достаточные для воспроизводства фронта очистных работ при нагрузках на очистные забои от 2000 до 7000 тонн в сутки, улучшить качество добываемой горной массы и обеспечить рентабельную работу угольных шахт.

Большой объем теоретических и экспериментальных работ, выполненных в Российской Федерации и за рубежом, позволил обосновать требования к параметрам анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в повторно используемых выемочных выработках. Эти требования обобщены в «Инструкции по применению анкерной крепи на угольных шахтах России» (в дальнейшем Инструкции), которая является обязательной к применению на угольных шахтах.

Однако при выполнении нормативных требований к параметрам крепей и охранных конструкций в выемочных выработках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты (углистые и минеральные прослойки, трещины и зеркала скольжения), отмечается значительное количество случаев завалов выработок и разрушения анкерных крепей и охранных конструкций. Недостаточная изученность влияния слабых контактов на деформирование пород кровли и не соответствие параметров анкерных крепей, крепей усиления и охранных конструкций данным условиям резко снижают безопасность и эффективность поддержания выемочных штреков.

По указанным причинам исследования влияния слабых контактов на деформирование крепких пород кровли выемочных выработок и обоснование для этих условий необходимых параметров анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций, обеспечивающих безопасное поддержание выемочных штреков, являются весьма актуальными.

Цель работы - исследование зависимости влияния слабых контактов на деформирование крепких пород кровли выемочных выработок и обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций, обеспечивающих безопасное и экономически эффективное их поддержание в сложных горногеологических условиях.

Основная идея работы заключается в системном подходе к поиску зависимостей деформирования крепких пород кровли выемочных выработок, которые позволяют своевременно и надежно прогнозировать количество расслоившихся слабых контактов и дифференцированно выбирать в зависимости от результатов прогноза параметры анкерной крепи, крепи усиления и

охранных конструкций, что обеспечивает эффективное и безопасное проведение и поддержание выемочных выработок.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач принят комплексный метод исследований, включающий: анализ и научное обобщение, методы математической статистики, имитационное моделирование, шахтные и стендовые наблюдения и эксперименты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- доминирующим фактором, определяющим в выемочных выработках с крепкими породами кровли прочностью 50-130 МПа размеры зоны неупругих деформаций кровли, смещения породного контура, а также фактические нагрузки на анкерные крепи, крепи усиления и охранные конструкции, является количество расслоившихся слабых контактов в 2,5 м интервале пород кровли;

- по величине среднего фактического сопротивления на первых четырех рядах анкерной крепи от забоя выработок, соответственно в пределах 0-70 кН/м2 и 71-170 кН/м2, можно выделять зоны в кровле выработок, в которых имеется малое (0-3 штуки) или большое (от 4 до 17 штук) количество расслоившихся слабых контактов, и обеспечивать в указанных зонах при глубинах разработки от 100 до 1200 м эффективное поддержание выработок вне зоны влияния очистных работ при длине анкеров и сопротивлении сталеполимерной анкерной крепи, соответственно равных 2,0 и 2,4 м и 120-150 и 240-300 кН/м2;

- в зонах с малым или большим количеством слабых контактов в кровле выемочных выработок и в зонах влияния очистных забоев совместно с анкерной крепью должны применяться крепи усиления в виде стоек трения из СВП27 с замками ЗПК и тумб из блоков БКУ с расчетным сопротивлением соответственно 100-150 и 200-300 кН на 1 м2 кровли, а также охранные конструкции в виде тумб из деревянно-бетонных блоков БДБ с рекомендуемой разработанными типовыми паспортами плотностью установки 2-3 тумбы на 1 м длины штрека, что обеспечивает безопасное и эффективное поддержание выемочных выработок.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается: надежностью и представительностью данных шахтных исследований, удовлетворительной сопоставимостью результатов моделирования и шахтных исследований, положительным опытом внедрения выводов и рекомендаций работы наугольных шахтах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлены зависимости влияния количества расслоившихся слабых контактов в крепких породах кровли на высоту зоны неупругих деформаций, величину смещений кровли, формирование нагрузки на анкерные крепи, крепи усиления и охранные конструкции в повторно используемых выемочных выработках;

- установлена связь между количеством расслоившихся слабых контактов в кровле и средним фактическим сопротивлением анкерной крепи на первых четырех рядах анкеров от забоя;

- обоснованы параметры анкерной сталеполимерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков, обеспечивающих эффективное поддержание выемочных выработок с крепкими по-

родами кровли, содержащими слабые контакты, при глубинах разработки от 100 до 1200 м.

Научное значение работы состоит в установлении зависимости влияния количества расслоившихся слабых контактов на деформирование крепких пород кровли выемочных выработок и обосновании параметров анкерной сталеполи-мерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков, обеспечивающих их эффективное поддержание в сложных горно-геологических условиях.

Практическое значение работы состоит:

- в разработке методики прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса, обеспечивающей безопасное и экономически эффективное поддержание выемочных выработок с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты, при глубинах разработки от 100 до 1200 м;

- в создании крепи усиления в виде тумб из блоков БКУ с малой податливостью (менее 4-5% от начальной высоты тумбы) и с несущей способностью не менее 3000 кН, обеспечивающей поддержание кровли выемочных выработок в зоне влияния очистных работ.

Реализация работы. Разработанные типовые паспорта крепления и охраны выемочных выработок при малом и большом количестве слабых контактов в кровле применяются на 4 шахтах Российского Донбасса

Разработаны технические требования и изготовлены опытные партии блоков БКУ с высокой несущей способностью и малой податливостью, и проведена их проверка в качестве крепи усиления на 3 шахтах региона.

Опытно-промышленная проверка методики прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса» в конвейерном штреке №409 шахты «Замчаловская» ОАО «Замчаловский антрацит», показала, что её применение позволяет обеспечить безопасность поддержания и получить расчетный экономический эффект по сравнению с существующим вариантом крепления и охраны штрека в размере 11,717 млн. рублей (в ценах I кв. 2008 г.).

Апробация работы. Содержание и отдельные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на 53-57 научных конференциях Щахтин-ского института ЮРГТУ (НПИ) (2004-2008 гг.), на научно-практической конференции «Неделя горняка» МГГУ и ИПКОН РАН (Москва, 2007) и техническом совете ЗАО УК «Гуковуголь»(2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 11 научных статей, 1 -свидетельство о регистрации программы, из них 7 работ опубликованы в изданиях, входящих в перечень, рекомендуемый ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 113 наименований. Работа содержит 196 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 14 таблиц и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Треть действующих шахт Российской Федерации разрабатывают пологие угольные пласты мощностью 0,85-2,0 м с вмещающими породами прочностью 50-130 МПа. В указанных условиях наибольшее распространение получила технология анкерного крепления и бесцеликовой охраны выемочных штреков с сохранением их для повторного использования с помощью искусственных охранных конструкций. Свыше 70% выемочных штреков, сохраняемых в указанных условиях для повторного использования на шахтах России, приходится на шахты Российского Донбасса, где средняя глубина разработки составляет 610 м, а максимальная 1200 м.

Большой объем теоретических и экспериментальных работ, выполненных ИГД им. A.A. Скочинского, ВНИМИ, КузНИУИ, ШахтНИУИ, МГГУ, СПбГУ и другими организациями позволил обосновать требования к параметрам анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в повторно используемых выемочных выработках. Эти требования обобщены в «Инструкции по применению анкерной крепи на угольных шахтах России», которая является обязательной к применению.

В выемочных выработках вне зоны влияния очистных работ согласно Инструкции должны применяться сталеполимерные анкерные крепи с длиной анкеров 1,8-2,0 м и с расчетным сопротивлением 50-70 кН на 1 м2 кровли. В зоне влияния очистных работ в выработках дополнительно применяется крепь усиления из деревянных или металлических стоек с расчетной несущей способностью 80-100 кН на 1 м2 кровли. В качестве охранных конструкций Инструкцией рекомендуется использование тумб из деревянно-бетонных блоков с плотностью установки 0,8-1,7 тумбы на 1 м длины штрека.

Однако практика эксплуатации анкерных крепей, крепей усиления и охранных конструкций с параметрами в 1,3-3 раза, превышающими указанные выше, в выемочных выработках шахт Российского Донбасса показала, что они часто являются недостаточными для обеспечения устойчивости кровли выработок.

В выемочных выработках шахт «Дальняя», «Гуковская», «Замчаловская», «Западная», «Обуховская», «Ростовская», «Садкинская» при глубине! разработки от 235 до 917 м, в отдельных зонах протяженностью от нескольких метров до нескольких десятков метров вне зоны и в зоне влияния очистных работ, где в непосредственной кровле выемочных выработок фиксируется большое количество расслоившихся слабых контактов (углистых и минеральных прослойков, зеркал скольжения и субгоризонтальных тектонических трещин) произошел 41 случай обрушения заанкерованных пород, сопровождавшихся разрушением крепи и охранных конструкций.

Недостаточная изученность влияния слабых контактов на деформации крепких пород кровли вне зоны и в зоне влияния очистных работ и не соответствие параметров анкерных крепей, крепей усиления и охранных конструкций данным условиям резко снижают безопасность и эффективность поддержания выемочных штреков.

Шахтные исследования влияния количества расслоившихся слабых контактов на высоту зоны расслоения, смещения пород кровли и фактическое натяжение анкерной сталеполимерной крепи вне зоны влияния очистных работ

производили в конвейерном штреке № 08 пласта кг шахты «Дальняя» ОАО «Донской антрацит». Глубина заложения штрека № 08 от земной поверхности составляла 700 м. Непосредственная и основная кровля штрека сложена песчаными и песчано-глинистыми сланцами общей мощностью 6-12 м и прочностью на одноосное сжатие 65-80 МПа.

Определение наличия слабых контактов и их типа, количества трещин расслоения и высоты зоны расслоившихся пород кровли в штреке осуществлялось в шпурах длиной 2,5-3 м с помощью оптического эндоскопа и осмотром стенок вывалов. Рабочее сопротивление анкеров определялись с помощью динамометрического ключа КДМ-1.

Номинальное расчетное сопротивление сталеполимерной анкерной крепи типа АСГ1 на опытном участке в конвейерном штреке №08 изменялось от 170 кН/м2 до 190 кН/м2, что, значительно, в 3,1-3,4 раза, превышало требуемое Инструкцией расчетное сопротивление крепи (55 кН/м2) вне зоны влияния очистных работ для данного штрека.

На рисунке 1 показаны графики изменения по длине экспериментального участка конвейерного штрека № 08 количества слабых контактов (Nk, штук), трещин расслоения (Nrpp, штук), смещений конкура крови (Н, мм) и фактического среднего сопротивления анкерной крепи на 1 м2 кровли (Ра, кН/м2).

Н, мм; Р». кН'м' Nu, NTpp, „т

—К 'Ытрр, шт —•—шт

Рисунок 1- График изменения по длине участка конвейерного штрека №08 количества слабых контактов (1Чк), трещин расслоения (№грр), смещений контура кровли (Н) и фактического сопротивления анкерной крепи (Ра).

Между данными признаками установлена весьма тесная статистическая взаимосвязь. Коэффициент линейной корреляции между Ык и №рр, №рр и Н; Ытрр и Ра, Н и Ра, составляет соответственно 0,98, 0,95, 0,96, 0,95. Так как, все расчетные коэффициенты корреляции значительно больше Ккрш- = 0,406 при

уровне значимости 0,01 и числе степеней свободы 37, гипотеза о значимой линейной связи между указанными показателями не отвергается.

На участках штрека № 08, где в кровле количество слабых контактов и соответственно трещин расслоения изменялось от 0 до 3 штук, высота расслоений кровли изменялась от 0 до 0,95 м, смещения пород кровли составляли от 6 до 49 мм и стабилизировались не далее 30 м от забоя. При этом среднее фактическое сопротивление анкерной крепи изменялось в пределах 10-68 кН/м2.

При наличии в 2,5 метровом интервале пород кровли от 4 до 14 слабых контактов, представленных зеркалами скольжения, прослойками угля и горизонтальными тектоническими трещинами, расслоение слабых контактов происходит вблизи забоя выработки. В таких зонах резко возрастают смещения контура кровли (61-386 мм на расстоянии 4-16 м от груди забоя), высота зоны расслоения кровли (до 1,3-2,5 м) и увеличивается до 71-170 кН/м2 среднее фактическое рабочее сопротивление анкерной крепи. Смещения пород кровли в указанных зонах не стабилизируются даже на расстоянии 70-100 м от забоя выработки.

При числе трещин расслоения от 5 до 14 штук в 2,5 метровом интервале по высоте кровли в штреке №08 натяжение многих анкеров превысило предел прочности элементов анкерной крепи. В таких зонах происходило разрушение анкерной крепи и обрушение пород кровли на высоту 0,8-2,5 м.

Проведенные в 12 выемочных выработках шести шахт исследования в местах, где произошло 20 случаев обрушений заанкерованной кровли вне зоны влияния очистных работ, подтвердили установленные закономерности деформирования пород кровли и формирования нагрузок на сталеполимерную анкерную крепь в зависимости от количества расслоившихся слабых контактов.

Наблюдения по определению влияния сопротивления анкерной крепи на расслоение кровли по слабым контактам, величину её смещения и состояние пород непосредственной кровли производили в конвейерном штреке №04 шахты «Дальняя». Глубина заложения от земной поверхности штрека №04 составляла 600 м.

При увеличении расчетного сопротивления анкерной крепи (Р) вне зоны влияния очистных работ на отдельных участках штрека от 71 до 377 кН/м2 (или в 5,39 раза) за счет применения более прочных анкеров и увеличения плотности их установки фактические смещения контура кровли (Н) в зонах с большим количеством слабых контактов (от 6 до 14 штук) резко уменьшились с 586 до 97 мм (в 6,04 раза) или по абсолютной величине на 489 мм.

Увеличение сопротивления анкерной крепи приводит к сокращению количества расслоившихся слабых контактов (с 6-14 до 3-6 штук) и высоты расположения последней трещины расслоения (с 1,8-3,0 м до 1,0-1,6 м). При расчетном сопротивлении анкерной крепи более 234 кН/м2 дальнейшего уменьшения высоты зоны расслоения и количества слабых контактов не происходит, однако уменьшается разрыхление породных слоев между трещинами расслоения.

Между Н и Р в зонах с большим количеством слабых контактов установлена регрессионная зависимость вида

Н = 720,669-1,845 Р, мм (1).

Расчетный коэффициент линейной корреляции Красч между смещениями кровли (Н) и расчетным сопротивлением крепи (Р) в зонах с большим количест-

вом слабых контактов равен 0,975. Так как, Красч = 0,975 >Ккрет = 0,735 при уровне значимости 0,01 и числе степеней свободы 8, следовательно, гипотеза о значимой линейной связи между указанными показателями принимается.

На участках штрека № 04 с большим количеством слабых контактов при уменьшении сопротивления анкерной крепи менее 234 кН/м2 состояние пород кровли является неудовлетворительным из-за возникновения вывалов. При увеличении сопротивления анкерной крепи до 240-300 кН/м2 и при длине анкеров 2,4 м оно является удовлетворительным (отдельные заколы) и дальнейшее увеличение сопротивления кровли до 377 кН/м2 или применение составных анкеров его существенно не улучшает.

Поэтому, при большом количестве расслаивающихся слабых контактов (4-17 штук) и глубинах разработки 600 и более метров, для обеспечения удовлетворительного состояния крепких пород кровли с большим количеством слабых контактов вне зоны влияния очистных работ следует иметь расчетное сопротивление анкерной крепи от 240 до 300 кН/м2, а длину анкеров 2,2-2,4 м. Прочность анкеров на разрыв при этом должна составлять не менее 330 кН.

На остальной части штрека №04 количество слабых контактов было мало (0-3 штуки). В таких зонах трещины расслоения либо отсутствовали, либо их число не превышало 1-3 штук. Расстояние от контура кровли до верхней трещины расслоения составляло 0,2-0,7 м. В данных зонах смещения контура кровли, как правило, не превышали 50 мм, а обрушения пород кровли, завалы выработки и случаи разрушения анкерной крепи отсутствовали. На указанных участках штрека фактическое среднее рабочее сопротивление анкерной крепи на расстоянии более 30 м от забоя варьировало от 40 до 82 кН/м2, а максимальное натяжение отдельных анкеров изменялось от 63 до 142 кН.

На участках штрека № 04 с малым количеством слабых контактов и трещин расслоения в кровле и при увеличении расчетного сопротивления анкерной крепи и крепи усиления от 56 до 332 кН/м2 фактические смещения пород кровли уменьшились по абсолютной величине незначительно (с 59 до 18 мм) или на 41 мм, что в 12 раз меньше, чем на участках с большим количеством контактов.

При малом количестве расслоившихся слабых контактов (0-3 штуки) вне зоны влияния очистных работ и глубинах разработки 100-1200 метров для обеспечения хорошего состояния крепких пород кровли достаточно иметь сопротивление анкерной крепи в выработках шириной 4,9-5,5 м от 120 до 150 кН/м\ а длину анкеров в пределах до 2 м. Прочность анкеров на разрыв должна составлять в указанных зонах не менее 230 кН.

Исследования, проведенные на шахтах «Ростовская», «Западная», «Зам-чаловская» и «Садкинская», при глубинах заложения выемочных выработок 235-917 м подтверждают установленные выше взаимосвязи деформирования пород кровли с фактическим сопротивление анкерной крепи достаточной длины для обеспечения поддержания штреков вне зоны влияния очистных работ при малом и большом количестве расслаивающихся слабых контактов в кровле.

Шахтные исследования влияния количества расслаивающихся слабых контактов на высоту зоны неупругих деформаций, смещения пород кровли и нагрузки на анкерную крепь и крепь усиления в зоне за первым очистным забоем при охране выработки тумбами из деревянно-бетонных блоков, производили в

конвейерном штреке № 23 шахты «Обуховская» ОАО «Обуховская» при глубине заложения 670 м и прочности пород кровли, сложенной песчаным сланцем и песчаником, 70-110 МПа.

Исследования проводились на двух экспериментальных участках. На участке № 1 вне зоны влияния очистных работ в кровле до глубины 2,0 м имелось 7 штук слабых контактов (углистых и минеральных прослойков), из которьк 4-5 контактов расслаивались вне зоны влияния горных работ до высоты 0,7-1,0 м, а на участке № 2 имелось 1-2 слабых контакта, которые не расслаивались.

Первоначально паспорта крепления и охраны обоих участков штрека № 23 были одинаковы. Штрек №23 при проходке крепился распорно-замковыми анкерами. В зоне опорного давления за 30-40 м до лавы дополнительно устанавливались сталеполимерные анкеры АПО-1 с прочностью на разрыв 240-250 кН. Зала-вой в штреке устанавливались под брус по две стойки усиления из СВП27 с замками ЗПК и одна деревянная стойка со стороны массива. Штрек охранялся двумя рядами тумб БДБ диаметром 0,63 м, устанавливаемых с плотностью 1,3-1,4 тумбы на 1 м длины штрека.

На участке №1 при суммарном расчетном сопротивлении анкерной крепи и крепи усиления из стоек трения и деревянных стоек равном 290 кН/м2 на расстоянии до 240 м за линией очистного забоя смещения кровли достигли 300 мм, но не стабилизировались. В дальнейшем дополнительные смещения пород кровли составляли около 40 мм на каждые 100 м расстояния от лавы.

В зоне за линией очистного забоя при появлении двух новых трещин расслоения на высоте до 2 м фактическая средняя нагрузка на анкерную крепь возросла до 139 кН/м2, а максимальная нагрузка на отдельные сталеполимерные анкеры в 70 м за лавой увеличилась до 247 кН, что привело к разрушению 6% из них.

На расстоянии 240 м за забоем первой лавы из-за плохого состояния кровли на участке №1 в штреке №23 дополнительно к анкерной крепи и крепи усиления с шагом 1 м была возведена металлическая рамная крепь типа КПС, под каждый верхняк которой были установлены по две деревянных стойки усиления. Суммарное расчетное сопротивление анкерной крепи и крепи усиления в штреке № 23 на этом участке составило не менее 420 кН/м2. Однако и оно оказалось недостаточным. Из-за недостаточной плотности установки тумб БДБ и их частичного разрушения на расстоянии более 1000 м от лавы № 23 смещения кровли над вторым рядом тумб достигли 370 мм, а заанкерованной кровли по оси штрека 700-800 мм, после чего произошло разрушение крепи и завал штрека. Установка на небольшом участке штрека с большим количеством слабых контактов в кровле дополнительной крепи усиления в виде тумб из деревянно-бетонных блоков с доведением суммарного расчетного сопротивления штрековой крепи до 540 кН/м2 позволила сохранить на этом участке штрек для повторного использования.

На участке № 2 конвейерного штрека № 23, где до лавы № 23 расслоившиеся слабые контакты отсутствовали, за линией очистного забоя в заанкерованной толще появились до высоты 1,7 м четыре трещины расслоения. Среднее рабочее сопротивление сталеполимерной анкерной крепи за лавой составило 140 кН/м2 при максимальном натяжении отдельных анкеров до 170 кН. С учетом установки за лавой крепи усиления из двух стоек трения из СВП с замками

ЗПК, суммарное расчетное сопротивление крепи, составляющее 230 кН/м2, оказалось достаточным для предотвращения интенсивного расслоения кровли. На протяжении 120 м за лавой смещения кровли по оси штрека стабилизировались при величине 176 мм. Смещения кровли у тумбового ряда при этом не превышали 230 мм. На данном участке случаи разрушения анкерной крепи и тумб БДБ, а также вывалы кровли отсутствовали, и штрек №23 был без ремонта пригоден для повторного использования.

Исследования, проведенные в выемочных штреках шахт «Дальняя», «Замчаловская», «Обуховская», «Сацкинская» на глубинах от 235 до 917 м подтвердили установленные выше закономерности проявления горного давления и требуемые параметры крепи усиления в зонах с малым и большим количеством расслоившихся слабых контактов в зоне за первым очистным забоем.

Для обеспечения устойчивого состояния выемочных выработок вне зоны влияния очистных работ при наличии в кровле от 4 до 17 штук слабых контактов, длина анкеров должна составлять не менее 2,2-2,4 м, а расчетное сопротивление анкерной крепи 200-300 кН/м2. В зоне опорного давления за первым очистным забоем, расчетное сопротивление крепи усиления в выемочных выработках должно составлять от 200 до 300 кН/м1, а суммарное сопротивление крепи с учетом ранее установленных анкеров не менее 400-540 кН/м2. Плотность установки тумб БДБ в таких зонах должна изменяться в пределах 2,5-3 тумбы на 1 м длины штрека.

При малом количестве слабых контактов (0-3 штуки) в кровле выработок длина анкеров может быть принята 2,0 м, а расчетное сопротивление анкерной крепи 120-150 кН/м2. Расчетное сопротивление крепи усиления должно составлять 110-150 кН/м2. Суммарное сопротивление анкерной крепи и крепи усиления в зоне за первым очистным забоем должно составлять 230-300 кН/м2, а плотность установки тумб БДБ - 1,5-2,0 тумбы на 1 м длины штрека. В настоящее время отсутствуют крепи усиления, обеспечивающие сопротивление 200-300 кН/м2 при пролете штреков до 5,5 м. Поэтому создание таких крепей усиления является весьма актуальной задачей.

В таблице 1 приведены основные технические характеристики и стоимость (в ценах 1 кв. 2007 г.), используемых на шахтах Российского Донбасса крепей усиления: деревянных стоек диаметром >200 мм, податливых стоек трения из СВП27 с замками ЗПК, гидравлических стоек типа 2ГСК17 (ГВУ30) и предлагаемых автором в качестве крепи усиления тумб из деревянно-бетонных блоков БКУ, выкладываемых на штреке.

Таблица 1 - Основные характеристики и стоимость используемых на шахтах Российского Донбасса крепей усиления.

Тип крепи Несущая способность крепи, кН Податливость крепи усиления, мм Предел прочности почвы на вдавливание, МПа Стойкость крепи в шахтных условиях Стоимость единицы крепи, руб.

Деревянные стойки 150 200-250 4,8 не стойкая 174

Стойки трения 175-200 700 5,0 стойкая 1960

Гидростойки 300 1000 4,3 стойкая 17290

Тумбы БКУ 3000 150 9,6 стойкая 3560

Анализ данных таблицы 1 показывает, что крепь усиления в виде тумб из блоков БКУ имеет несущую способность в 10-20 раз выше, чем обычно применяемые на шахтах региона деревянные стойки, гидростойки и стойки трения. По соотношению «несущая способность/цена» и стойкости и долговечности данная крепь также превосходит другие крепи усиления.

При участии автора разработаны технические требования на производство деревянно-бетонных блоков БКУ, предназначенных для выкладки тумб, используемых в качестве крепи усиления. Стендовые исследования показали, что при высоте тумбы из блоков БКУ 3 м её податливость при нагрузке 3000 кН составляет не более 120-150 мм, что отвечает требованиям.

Смещения пород кровли в штреке № 457 шахты «Гуковская» при использовании крепи усиления в виде тумб из блоков БКУ, устанавливаемых с шагом 1,8-3,6 м, уменьшились в 1,5-2,5 раза по сравнению с деревянными стойками. В настоящее время тумбы БКУ включены в паспорта поддержания и охраны выемочных выработок на шахтах «Обуховская», «Западная» и «Восточная».

Шахтными исследованиями невозможно определить напряженно-деформированное состояние и размеры зоны неупругих деформаций (ЗНД) слоистого породного массива, содержащего и не содержащего слабые контакты при различных глубинах разработки вне зоны и в зоне влияния очистных работ за первым очистным забоем, и влияние на них сопротивления анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций.

Для решения этой задачи в работе принят метод конечных элементов (МКЭ) с использованием лицензионной программного продукта Созтозшогкв, позволяющего рассчитывать размеры зоны ЗНД на основе теории прочности Колумба-Мора.

При моделировании задавались горно-геологические и горнотехнические условия, наиболее характерные для разработки антрацитового пласта кг, на который приходится более 50% объема проведения выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса.

Пролет выработки составляет 5,0 м, непосредственная кровля выработки сложена песчаным сланцем прочностью 70 МПа и мощностью 1,2 м. Основная кровля представлена песчаником мощностью 14 м и прочностью 110 МПа. Слабые контакты в непосредственной и основной кровле моделировались до мощности кровли 3 м четырьмя прослойками антрацита мощностью по 5 см.

Методикой предусматривалось проведение двух серий расчетов.

В первой серии расчетов исследовалось влияние глубины заложения штрека (100; 600 и 1200 м) и сопротивления анкерной крепи и крепи усиления (для семи значений в пределах от 0 до 595 кНУм2) на напряженно-деформированное состояние и размеры зоны неупругих деформаций (ЗНД) пород кровли, не содержащей слабые контакты и содержащей их, вне зоны влияния очистных работ (84 варианта расчетов).

Во второй серии расчетов определялось влияние сопротивления анкерной крепи и крепи усиления (для 3-х значений 200; 400 и 595 кН/м2) при глубине разработки 600 м на напряженно-деформированное состояние кровли, не содержащей слабые контакты и содержащей их, на величину ЗНД в зоне влияния

очистных работ за первой лавой при следующих вариантах используемых охранных конструкций:

- при охране бутокострами (1 бутокостер на 1 м длины штрека);

- при охране тумбами БДБ (1 тумба на 1 м длины штрека);

- при охране тумбами БДБ (3 тумбы на 1 м длины штрека);

- при охране угольным целиком шириной 5 м (36 вариантов расчетов).

Результаты расчетов высоты ЗНД в прочных породах кровли выработки,

не содержащей слабые контакты, и поддерживаемой вне зоны влияния очистных работ, приведенные в таблице 2, показывают, что глубина заложения от 100 до 1200 м и сопротивление анкерной крепи (в пределах 0-595 КН/м2), оказывают сравнительно небольшое влияние на высоту ЗНД в кровле моделируемой выработки.

Данные расчетов высоты ЗНД пород кровли со слабыми контактами вне зоны влияния очистных работ (см. таблицу 2), показывают, что при глубине заложения выработок 600-1200 м существенное влияние на высоту зоны неупругих деформаций оказывает сопротивление анкерной крепи.

Таблица 2 - Высота зоны неупругих деформаций кровли, при отсутствии и наличии слабых контактов, вне зоны влияния очистных работ в зависимости от глубины заложения выработки и сопротивления крепи.

Высота ЗНД в породах кровли, м:

Суммарное при глубине заложения выработки, м:

сопротивление 100 600 1200

крепи, кН/м2 слабые контакты слабые контакты слабые контакты

нет есть нет есть нет есть

0 0 0 0 2,0 2,0 2,7

100 0 0 0 1,9 0,9 2,1

200 0 0 0 1,2 0 1,9

300 0 0 0 1,1 0 1,9

407 0 0 0 0,4 0 1,9

488 0 0 0 0,3 0 1,9

595 0 0 0 0,2 0 1,9

При поддержании выемочных выработок со слабыми контактами в кровле на глубинах от 600 до 1200 м вне зоны влияния очистных работ необходимо применять для крепления выработок сталеполимерную анкерную крепь с длиной анкеров не менее 2,2-2,4 м и с сопротивлением не менее 200-300 кН/м2.

Результаты расчетов высоты ЗНД в породах кровли, не содержащей слабые контакты, и обрушающейся над выработанным пространством в зоне за первым очистным забоем, в зависимости от. типа и параметров охранных конструкций и суммарного сопротивления анкерной крепи и крепи усиления в выемочной выработке, приведенные в таблице 3, показывают, что в этом случае нижние слои непосредственной кровли не разрушаются, а сопротивление крепи штрека существенного влияния на высоту ЗНД в этой зоне не оказывает.

Таблица 3 - Высота ЗНД в кровле в зоне за первым очистным забоем при отсутствии/наличии слабых контактов в зависимости от типа и характеристик охранной конструкции, суммарного сопротивления анкерной крепи и крепи усиления.

Охранная конструкция Высота ЗНД в кровле штрека (расстояние до неё от кровли штрека), м

при сопротивлении крепи в выработке, кН/м^:

200 400 595

слабые контакты 1 слабые контакты слабые контакты

нет есть нет есть нет есть

1 бутокостер 0(1,2) 30,6 0(1,4) 30,6 0(2,1) 30,6

1 тумба БДБ 0(1,5) 10,7 0(1,9) 10,7 0(2,7) 10,5

3 тумбы БДБ 0 (6,2) 10,2 0 (6,2) 10,0 0(7,1) 10,0

угольный целик шириной 5 м 0(17,0) 0(17,4) 1,8 0(17,9) 1,5

Результаты расчетов высоты ЗНД в зоне за первым очистным забоем при наличии в породах кровли слабых контактов, приведенные в таблице 3, позволяют сделать вывод, что в данном случае в выемочной выработке при любой охранной конструкции нижние слои кровли разрушаются на высоту от 10,2 до 30,6 м при суммарном сопротивлении крепи в пределах от 200 до 595 кН/м2.

В таких условиях подержание выработок только анкерной крепью становится невозможным. Поэтому в выработке обязательно должна устанавливаться крепь усиления с несущей способностью 250-300 кН/м2.

Полученные методом МКЭ требуемые параметры анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций соответствуют аналогичным параметрам, полученным при проведении шахтных исследований.

На основании проведенных шахтных исследований и моделирования в таблице 4 приведены рекомендуемые параметры крепления и охраны, повторно используемых выемочных выработок с прочными кровлями, содержащими малое (0-3 штуки) и большое (4-17 штук) количество слабых контактов, в зависи-• мости от глубины их заложения.

На основании произведенных шахтных и аналитических исследований разработаны четыре типовых паспорта, предусматривающих крепление выемочных выработок анкерной крепью, крепью усиления и охранными конструкциями в виде тумб из блоков БДБ, с требуемыми параметрами, и обеспечивающие безопасное их поддержание при глубинах заложения 100-600 м и 6001200 м. Типовые паспорта №1 и №3 предназначены для использования при малом количестве слабых контактов и трещин расслоения в породах кровли (0-3 штуки), а паспорта №2 и №4 при большом их количестве (4-17 штук).

При отсутствии прогноза возможного количества расслоившихся контактов в кровле проходимых выемочных выработок, для безопасного и эффективного поддержания выемочных выработок по всей их длине должны использоваться типовые паспорта №2 и №4 с наиболее высокими параметрами крепи и охраны выработок. Однако их применение приводит к снижению темпов проходки и определенному росту стоимости подержания выработок. Несмотря на это в настоящее время разработанные типовые паспорта применяются в 6 выра-

ботках на шахтах «Западная», «Дальняя», «Обуховская», «Шерловская-Наклонная».

Таблица 4 - Рекомендуемые параметры крепления и охраны повторно используемых выемочных выработок с пролетом 4,5-5,5 м и с прочными кровлями, содержащими малое или большое количество слабых контактов, при различных глубинах их заложения.

Глубина заложения выработки, м

Характеристики или параметры крепи или менее 600 м 600-1200 м

тумб Количество в кровле слабых контактов

малое большое малое большое

Номер типового паспорта крепления 1 2 3 4

Сталеполимерная анкерная крепь:

расчетное сопротивление, кН/м^, не менее 120 200 150 240

длина анкера, м 2,0 2,2 2,0 2,4

толщина подхвата и опорной пластины, мм 6,0 8,0 8,0 8,0

плотность установки, анк. /и1, не менее 0,8 1,0 1,0 1,2

наличие затяжки не требуется требуется нетребуется требуется

Крепь усиления:

из стоек трети да да да да

из тумб БКУ нет да нет да

расчетное сопротивление, кН/м2, не менее 100 200 150 250-300

Суммарное расчетное сопротивление крепи в штреке за лавой, кН/м2 220 400 300 490-540

Охранные конструкции:

Плотность установки тумб Б ДБ, шт/на 1 м: 1,5 2,5 2,0 3,0

По данным исследований, проведенных в 18 выемочных выработках на 10 шахтах, доля зон с большим количеством слабых контактов в породах кровли выемочных выработок изменяется в пределах от 2 до 89%, при среднем значении 43%. Поэтому своевременный прогноз у груди проходческого забоя зон с различным количеством расслаивающихся слабых контактов в кровле проходимых выработок и дифференцированное применение типовых паспортов с требуемыми в данных зонах параметрами анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций, позволяют повысить безопасность работ, сократить стоимость и увеличить темпы проведения выемочных выработок.

Существующие способы выявления количества расслоившихся слабых контактов весьма трудоемки, требуют применения сложного и дорогостоящего оборудования и работников с очень высокой квалификацией. Поэтому разработка своевременного прогноза после каждого цикла выемки забоя количества расслоившихся слабых контактов в кровле, является весьма актуальной задачей.

На рисунке 2 показана взаимосвязь между количеством трещин расслоения по слабым контактам Ытрр и фактическим средним сопротивлением анкерной крепи на первых четырех рядах от забоев Рср в шести выемочных штреках с кровлей прочностью от 50 до 130 МПа и глубиной заложения от 440 до 917 м.

Между указанными признаками имеется регрессионная зависимость вида №рр = -3,322 + 0,1092 Рср, штук, (2).

Данная зависимость верна в пределах 31 кН/м2 < Рср < 160 кН/м3. Расчетный коэффициент линейной корреляции RpaC4 между Мтрр и Рср равен 0,897. Так как, RpaC4 = 0,897 >RKpin-= 0,251 при уровне значимости 0,01 и числе степеней свободы 119, следовательно, гипотеза о значимой линейной связи между указанными показателями не может быть отвергнута.

Nrpp, шт

16 j-14 J -

1 A

i..... .. A A A A

<mx ma

1 \ jr >A

----• «■»• • •

25 50 75

а -опасные

100 125

- неопасные

150 175

Рсрз, кН)м'

Рисунок 2 - Взаимосвязь между количеством трещин расслоения в кровле (NTpp) и фактическим средним сопротивлением анкерной крепи (Рсрз) на первых четырех рядах от забоя в опасных зонах (отмечались вывалы пород и разрушения анкеров) и в неопасных зонах (вывалы пород и разрушения анкеров отсутствовали).

На основании проведенных исследований автором предлагается определять количество расслаивающихся слабых контактов в кровле выработки по величине среднего фактического рабочего сопротивления первых четырех рядов анкеров от забоя, измеряемого с помощью динамометрического ключа.

Если фактическое среднее сопротивление анкеров в кровле выработки составляет не более 70 кН/м2 на первых четырех рядах от забоя, то это указывает на отсутствие интенсивного расслоения кровли.

В том случае, если среднее натяжение анкеров АСГ1 (ACPI) на первых четырех рядах от забоя составляет более 70 кН/м2, то количество расслоившихся слабых контактов будет большим (более 4 штук) и его можно определить по зависимости 2.

Проведенные исследования позволили разработать методику прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса, основные положения которой состоят в следующем.

После каждого цикла выемки и креплении забоя с помощью динамометрического ключа проходчиками определяется фактическое среднее рабочее сопротивление сталеполимерных анкеров типа АСГ1 или ACPI в первых четырех рядах от забоя Рср. Если Рср в течение не менее 3 циклов проведения и крепления оказывается < 70 кН/м2, то зона считается неопасной по расслоению кровли и дальнейшее проведение выработки осуществляется по типовому паспорту для неопасной

зоны. Если Pep >70 кН/м2 хотя бы на одном цикле измерения, то зона считается опасной по расслоению кровли и проведение выработки должно осуществляться по типовому паспорту для опасной зоны.

После начала эксплуатации очистного забоя в границах опасных и не опасных зон используются соответствующие типовые паспорта на установку крепи усиления и охранных конструкций.

Опытно-промышленная проверка разработанной методики производилась в конвейерном штреке №409 шахты «Замчаловская» ОАО «Замчаловский антрацит», пройденном по пласту Кг" на глубине 917 м, при непосредственной кровле, сложенной песчаным сланцем прочностью 80-90 МПа.

При общей длине выработки 1640 м, только на протяжении 143 м (8,7 % от общей длины) в непосредственной кровле прогнозировалось и фактически имелось большое количество расслоившихся слабых контактов (от 4 до 14 штук), на остальной длине штрека их количество составляло 0-3 штуки.

Результаты проведенных исследований подтвердили надежность разработанной методики прогноза и эффективность применения на длине 143 м типового паспорта ТП4, а на длине 1497 м, типового паспорта ТПЗ. Применение разработанной методики позволяет не только обеспечить безопасное повторное поддержание штрека №409, но и получить расчетный экономический эффект по сравнению с существующим паспортом и применением типового паспорта ТП4 на всей протяженности штрека соответственно в размере 11,717 и 12,151 млн. рублей (или 7,145 и 7,409 млн. рублей на 1 км длины штрека).

Внедрение разработанных типовых паспортов крепления и охраны повторно используемых штреков осуществляется на шахтах «Замчаловская», «Дальняя» «Обуховская» и «Шерловская-Наклонная», что позволило увеличить безопасность работ и технико-экономическую эффективность поддержания выемочных выработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические разработки по обоснованию эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с прочными породами кровли, содержащими слабые контакты, обеспечивающих безопасное и экономически эффективное их поддержание и имеющих существенное значение для угольной промышленности России.

Основные научные и практические результаты исследований, полученные лично автором, состоят в следующем:

1. Шахтными исследованиями и моделированием методом МКЭ установлено, что доминирующим фактором, определяющим в выемочных выработках с породами кровли прочностью 50-130 МПа размеры зоны неупругих деформаций кровли, смещения породного контура, а также фактические нагрузки на анкерные крепи, крепи усиления и охранные конструкции, является количество расслоившихся слабых контактов в 2,5 м интервале пород кровли.

2. Экспериментами в шахтных условиях установлено, что по величине среднего фактического сопротивления анкерной крепи на первых четырех рядах анкеров от забоя выработок, соответственно в пределах 0-70 кН/м2 и 71-170 кН/м2, можно выделять зоны в кровле выработок, в которых имеется малое (0-3 штуки)

или большое (от 4 до 17 штук) количество расслоившихся слабых контактов

3. Моделированием методом МКЭ и шахтными экспериментами обоснованы требуемые по интенсивности проявлений горного давления длина анкеров и расчетное сопротивление сталеполимерной анкерной крепи, соответственно равные при малом и большом количестве слабых контактов 2,0 и 2,4 м и 140-150 и 240300 кН/м2, что позволяет обеспечить устойчивое и безопасное поддержание выработок вне зоны влияния очистных работ.

4. Доказано, что при малом и большом количестве слабых контактов в кровле выемочных выработках в зонах влияния очистных работ должны применяться повторно используемые крепи усиления в виде стоек трения из СВП27 с замками ЗПК и тумб из блоков БКУ с расчетным сопротивлением соответственно 100-150 и 200-300 кН на 1 м2 кровли, а также охранные конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков с плотностью установки 2-3 тумбы на 1 м, что обеспечивает устойчивое состояние кровли в выработках со сложными горно-геологическими условиями.

5. Разработаны технические требования к крепи усиления в виде тумб из блоков БКУ, устанавливаемой в выемочных выработках в зоне влияния очистных работ и при стендовых и шахтных испытаниях определены её параметры: несущая способность не менее 3000 кН и податливость не более 150 мм при высоте тумб до трех метров.

6. Разработана методика прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса, использование которой в выемочных штреках с породами кровли, содержащими слабые контакты, позволяет обеспечить их эффективное и безопасное поддержание.

7. Проведенная в условиях конвейерного штрека №409 шахты «Замчалов-ская» ОАО «Замчаловский антрацит» опытно-промышленная проверка показала, что использование данной методики позволило обеспечить безопасное поддержание штрека №409, а расчетный экономический эффект в расчете на 1640 м длины штрека №409 по сравнению с существующим паспортом составляет 11,717 млн. рублей.

8. Разработанные типовые паспорта крепления и охраны выемочных выработок используются на 4 шахтах Российского Донбасса.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Издания, рекомендуемые ВАК Минобрнауки России:

1. Беликов В.В., Беликов A.B. Повышение эффективности отработки тонких угольных пластов на шахтах России // Техника и технологии угольных предприятий. Изв. Вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Специальный выпуск Новочеркасск: 2005. - С. 74-76.

2. Беликов В.В., Беликов A.B. Методика определения параметров охранных конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков при бесцеликовой охране подготовительных выработок И Совершенствование техники и технологии угледобычи. Изв. Вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. СпециальньШ выпуск Новочеркасск:, 2006. - С. 72-74.

3. Беликов В.В., Беликова Н.В., Беликов A.B. Статистические зависимости параметров охранных конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков от основных горно-геологических и горнотехнических факторов // Совершенст-

вование техники и технологии угледобычи. Изв. Вузов. Северо-Кавказский регион. Техн. науки. Специальный выпуск. Новочеркасск.:- 2006. - С. 69-71.

4. Беликов A.B. Обоснование применения в подготовительных выработках угольных шахт крепей усиления с высокой несущей способностью // Горный информационно-аналитический бюллетень. Сб. науч. трJ МГТУ, 2007. №8 - С.68-72.

5. Беликов A.B., Беликов В.В. Влияние сопротивления анкерной крепи на смещения пород кровли с различным количеством слабых контактов в подготовительных выработках вне зоны влияния очистных работ. // Горный 1шформадио1Шо-аналитический бюллетень. Сб. науч. трУ Mi l У, 2008. №12 - С. 340-346.

6. Беликов A.B., Беликов В.В. Исследования влияния слабых контактов на размеры зоны неупругих деформаций в породах кровли повторно используемых подготовительных выработок методом конечных элементов. // Горный информационно -аналитический бюллетень. Сб. науч. трУ МГТУ, 2008. №12 - С. 333-340.

7. Беликов A.B. Способ прогноза зон со слабыми контактами в прочных породах кровли подготовительных выработок, закрепленных сталеполимерной анкерной крепью. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Сб. науч. тр./ МГГУ, 2008. №12 - С. 346-350.

Прочие издания:

8. Беликов В.В., Беликов A.B. Эффективные параметры анкерной сталеполимерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций для поддержания выемочных выработок глубоких шахт. // Научно- технические проблемы разработки угольных месторождений шахтного и подземного строительства: Сб. науч. тр./Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. - С. 76-79

9. Ткачев В.А., Беликов A.B. Прогнозирование смещений пород кровли в выемочных выработках за первым очистным забоем в зависимости от основных горно-геологических и горнотехнических факторов при различных способах охраны выработок // Научно- технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых, шахтного и подземного строительства: Сб. науч. тр./ Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). - 2006. - С. 49-53.

10. Беликов В.В., Беликов A.B. Технико - экономическая эффективность применения различных способов охраны выемочных выработок на тонких и средней мощности угольных пластах с труднообрушаюшейся кровлей // Научно- технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых, шахтного и подземного строительства: Сб. науч. тр./ Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ), 2006. - С 54-57.

П. Ткачев В.А., Беликов A.B. Исследование влияния горнотехнических факторов на устойчивость кровли в подготовительных выработках // Научно-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых, шахтного и подземного строительства: Сб. науч. тр./ Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ), 2007. - С. 53-55.

12. Свидетельство о гос. регистрации программ для ЭВМ №2008613000. Программа для определения параметров охранных конструкций в виде тумб БДБ при бесцеликовой охране/ Беликов A.B., Беликова Н.В.-Роспатент. №2008611974 заявл. от 07.05.2008, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 20.06.2008.

Подписано в печать 20.01.2009г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл.п.л.1,0. Тираж ЮОэкз. Зак.№9.

Отпечатано в типографии: ИП Бурыхин Б.М., г.Шахты, ул.Шевченко, 143.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Беликов, Алексей Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Горно-геологические и горнотехнические условия проведения, крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Донбасса РФ.

1.2. Анализ теоретических и экспериментальных исследований в области проявлений горного давления в выемочных подготовительных выработках.

1.3. Анализ параметров анкерных крепей и крепей усиления для поддержания выемочных выработок.

1.4. Анализ основных методов и требований к выбору типов и параметров охранных конструкций на пластах со средне- и труднообрушающейся кровлей

Выводы, идея, цель и задачи исследований.

2. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СЛАБЫХ КОНТАКТОВ НА СМЕЩЕНИЯ КРОВЛИ И НАГРУЗКИ НА КРЕПИ В ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТКАХ.

2.1. Методика шахтных исследований в повторно используемых выемочных выработках.

2.2. Шахтные исследования влияния слабых контактов на высоту зоны расслоения, смещения пород кровли и нагрузки на анкерную крепь в выемочных выработках вне зоны влияния очистных работ.

2.3. Шахтные исследования влияния слабых контактов на смещения пород кровли и нагрузку на анкерную крепь и крепь усиления в выемочных выработках при их охране тумбами из деревянно-бетонных блоков.

2.4. Разработка технических требований и проверка в стендовых и шахтных условиях крепей усиления в виде тумб из блоков БКУ с высокой несущей способностью и ограниченной податливостью.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАЗМЕРЫ ЗОНЫ НЕУПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ПОРОДАХ КРОВЛИ ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК.

3.1. Типы и характеристики слабых контактов в осадочных породах.

3.2. Методика моделирования методом МКЭ.

3.3. Исследование влияния структуры кровли, глубины разработки и сопротивления анкерной крепи на высоту зоны неупругих деформаций пород кровли в выемочных выработках вне зоны влияния очистных работ.

3.4. Исследование влияния сопротивления анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций на высоту зоны неупругих деформаций пород кровли в выемочных выработках в зоне за первым очистным забоем.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗА КОЛИЧЕСТВА РАССЛОИВШИХСЯ СЛАБЫХ КОНТАКТОВ В КРОВЛЕ И ВЫБОРА ТИПОВЫХ ПАСПОРТОВ КРЕПЛЕНИЯ И ОХРАНЫ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТАХ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА.

4.1. Системный подход и требования к выбору параметров анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в повторно используемых выемочных выработках с учетом ресурсосбережения.

4.2. Типовые паспорта крепления и охраны повторно используемых выемочных выработок при малом и большом количестве слабых контактов в кровле и различной глубине заложения выработок.

4.3. Разработка методики прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса.

Выводы.

5. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИЙ.

5.1. Опытно-промышленная проверка методики прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса в конвейерном штреке № 409 шахты "Замчаловская" ОАО "Замчаловский антрацит".

5.2. Оценка экономической эффективности применения методики прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и типовых паспортов крепления и охраны в конвейерном штреке № 409 шахты «Замчаловская»

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты"

Цель диссертации - установление влияния слабых контактов на деформирование крепких пород кровли выемочных выработок и обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций, обеспечивающих безопасное и экономически эффективное их поддержание в сложных горногеологических условиях.

Основные научные положения, выносимые на защиту: - доминирующим фактором, определяющим в выемочных выработках с крепкими породами кровли прочностью 50-130 МПа размеры зоны неупругих деформаций кровли, смещения породного контура, а также фактические нагрузки на анкерные крепи, крепи усиления и охранные конструкции, является количество расслоившихся слабых контактов в 2,5 м интервале пород кровли; по величине среднего фактического сопротивления на первых четырех рядах анкерной крепи от забоя выработок, соответственно в пределах

1 7

0-70 кН/м" и 71-170 кН/м , можно выделять зоны в кровле выработок, в которых имеется малое (0-3 штуки) или большое (от 4 до 17 штук) количество расслоившихся слабых контактов, и обеспечивать в указанных зонах при глубинах разработки от 100 до 1200 м эффективное поддержание выработок вне зоны влияния очистных работ при длине анкеров и сопротивлении сталеполимерной анкерной крепи, соответственно равных 2,0 и 2,4 м и 120-150 и 240-300 кН/м2; в зонах с малым или большим количеством слабых контактов в кровле выемочных выработок и в зонах влияния очистных забоев совместно с анкерной крепью должны применяться крепи усиления в виде стоек трения из СВП27 с замками ЗПК и тумб из блоков БКУ с расчетным сопротивлением соответственно 100-150 и 200-300 кН на 1 м кровли, а также охранные конструкции в виде тумб из деревянно-бетонных блоков БДБ с рекомендуемой разработанными типовыми паспортами плотностью установки 2-3 тумбы на 1 м длины штрека, что обеспечивает безопасное и эффективное поддержание выемочных выработок.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается: надежностью и представительностью данных шахтных исследований и моделирования, удовлетворительной сопоставимостью результатов моделирования и шахтных исследований, положительным опытом внедрения выводов и рекомендаций работы на угольных шахтах.

Научная новизна работы заключается в следующем: установлены зависимости влияния количества расслоившихся слабых контактов в крепких породах кровли на высоту зоны неупругих деформаций, величину смещений кровли, формирование нагрузки на анкерные крепи, крепи усиления и охранные конструкции в повторно используемых выемочных выработках; получена зависимость между количеством расслоившихся слабых контактов в кровле и средним фактическим сопротивлением анкерной крепи на первых четырех рядах анкеров от забоя; обоснованы параметры анкерной сталеполимерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков, обеспечивающих эффективное поддержание выемочных выработок с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты, при глубинах разработки от 100 до 1200 м.

Научное значение работы состоит в установлении зависимости влияния количества расслоившихся слабых контактов на деформирование крепких пород кровли выемочных выработок и обосновании параметров анкерной сталеполимерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков, обеспечивающих их эффективное поддержание в сложных горно-геологических условиях.

Практическое значение работы состоит:

Опытно-промышленная проверка методики прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса» в конвейерном штреке № 409 шахты «Замчаловская» ОАО «Замчаловский антрацит», показала, что её применение позволяет обеспечить безопасность поддержания штрека и получить расчетный экономический эффект на 1640 м длины штрека в размере 11,717 млн. рублей (в ценах I кв. 2008 г.).

Апробация работы. Содержание и отдельные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на 53-57 научных конференциях Шах-тинского института ЮРГТУ (НПИ) (2004-2008 гг.), на научно-практической конференции «Неделя горняка» МГГУ и ИПКОН РАН (Москва, 2007) и технических советах ЗАО УК «Гуковуголь» и ОАО «Донуголь» (2008 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 12 печатных работах, в том числе 7 работ опубликованы в изданиях, входящих в перечень, рекомендуемый ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 113 наименований. Работа содержит 196 страниц машинописного текста, 35 рисунков, 14 таблиц и 3 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Беликов, Алексей Викторович

Выводы

1. Результаты проведенной в конвейерном штреке № 409 шахты «Замчалов-ская» опытно-промышленной проверки подтвердили, что предлагаемая методика прогноза количества расслоившихся слабых контактов в кровле выемочных выработок по величине среднего рабочего сопротивления анкерной крепи на первых четырех рядах от забоя штрека (Рсрз) является достаточно надежной и может использоваться на практике.

2. Разработанные типовые паспорта крепления и охраны выемочных выработок для зон с различным количеством расслаивающихся слабых контактов в кровле обеспечивают при их применении безопасное и устойчивое поддержание выработок при их повторном использовании.

3. Применение эффективного и надежного прогноза количества слабых контактов в кровле выемочных штреков и применение разработанных типовых паспортов крепления и охраны выработок, обеспечивающих требуемые в этих условиях параметры анкерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций, позволяет не только обеспечить безопасное и эффективное поддержание повторно используемых выработок, но и получить значительный экономический эффект (в размере более 7 млн. рублей на 1 км поддерживаемых для повторного использования выемочных выработок).

169

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований, изложены научно обоснованные технологические разработки по обоснованию эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты, обеспечивающие безопасное и экономически эффективное их поддержание и имеющих существенное значение для угольной промышленности России.

Основные научные и практические результаты исследований, полученные лично автором, состоят в следующем:

170 кН/м , можно выделять зоны в кровле выработок, в которых имеется малое (0-3 штуки) или большое (от 4 до 17 штук) количество расслоившихся слабых контактов

150 и 240-300 кН/м , что позволяет обеспечить устойчивое и безопасное поддержание выработок вне зоны влияния очистных работ.

4. Доказано, что при малом и большом количестве слабых контактов в кровле выемочных выработках в зонах влияния очистных работ должны применяться повторно используемые крепи усиления в виде стоек трения из СВП27 с замками ЗГЖ и тумб из блоков БКУ с расчетным сопротивлением соответственно 100-150 и 200-300 кН на 1 м2 кровли, а также охранные конструкций в виде тумб из деревянно-бетонных блоков с плотностью установки 2-3 тумбы на 1 м, что обеспечивает устойчивое состояние кровли в выработках со сложными горно-геологическими условиями.

5. Разработаны технические требования к крепи усиления в виде тумб из блоков БКУ, устанавливаемой в выемочных выработках в зоне влияния очистных работ и при стендовых и шахтных испытаниях определены её параметры: несущая способность не менее 3000 кН и податливость до 150 мм при высоте тумб до трех метров.

6. Разработана методика прогноза количества расслоившихся слабых кон- -тактов в кровле и выбора типовых паспортов крепления и охраны выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса, использование которой в выемочных штреках с породами кровли, содержащими слабые контакты, позволяет обеспечить их эффективное и безопасное поддержание.

7. Проведенная в условиях конвейерного штрека № 409 шахты «Замча-ловская» ОАО «Замчаловский антрацит» опытно-промышленная проверка показала, что использование данной методики позволило обеспечить безопасное поддержание штрека № 409, а расчетный экономический эффект в расчете на 1640 м длины штрека № 409 составляет 11,717 млн. рублей.

171

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Беликов, Алексей Викторович, Новочеркасск

1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. - М.: Минэнерго России. - Распоряжение № 1234-р, от 28 августа 2003 года.

2. Артемьев В.Б. Основные положения стратегии развития угольной промышленности России // Уголь. 2004. - № 2. - С. 3-7.

3. Итоги работы угольной промышленности России за 2006 год // Уголь. -2007. -№3.- С. 23-29.

4. Отраслевая инструкция по применению рамных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1984,- 147 с.

5. Лиминг Д.Д. Проходческие комбайны с установкой для анкерного крепления революционизируют подготовку российских лав // Коул Интернэшнл. -2006,-№9.-С. 10-14.

6. Гринько Н.К., Гапанович Л.Н., Батурин О.Б. Обеспечение нагрузки на очистной забой 2-3 млн. т угля в год на шахтах России // Уголь. 1998. — № 5. -С. 15-18.

7. Диколенко Е.Я., Рубан А.Д., Крашкин И.С. Концепция технологического развития подземного способа добычи угля в Российской Федерации (тезисы) // Уголь. 2002. - № Ю. - С. 25-29.

8. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. С.-Петербург.: ВНИМИ, 2000. - 69 с.

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

10. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. // ВНИМИ. JL: 1985. 228 с.

11. Черняк И.Л. Предотвращение пучения почвы горных выработок. М.: Недра, 1978.-259 с.

12. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1992. - 543 с.

13. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. М.: Недра, 1980. -360 с.

14. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1994,382 с.

15. Штумпф Г.Г., Егоров П.В., Петров А.И., Красильников Б.В. Горное давление в подготовительных выработках угольных шахт. М.: Недра, 1996. -352 с.

16. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М.: Недра, 1976. - 272 с.

17. Авершин С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. -М.: Углетехиздат, 1947. -245 с.

18. Ардашев К.А., Бажин Н.П. Геомеханические основы выбора и совершенствования бесцеликовых способов охраны и поддержания подготовительных выработок // Уголь. 1976. - № 9. - С. 23-31.

19. Бажин Н.П., Мельников О.И., Пиховкин B.C., Райский В.В. Охрана подрабатываемых подготовительных выработок. М.: Недра, 1978. - 253 с.

20. Бажин Н.П., Рева В.Н., Нейман Л.К. Тимохин А.Н. Охрана повторно используемых подготовительных выработок тумбами из железобетонных блоков. Обзор / ЦНИЭИуголь. М.: 1990. - 40 с.

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

22. Беляев Е.В. Теория подрабатываемого массива горных работ. М.: Наука, 1987.- 176 с.

23. Борзых А.Ф., Тынянный В.А. Смещения пород на линии остановленного очистного забоя // Уголь Украины. 1983. № 10. - с. 7-10.

24. Борзых А.Ф., Данилов А.А., Тоцкий А.В. Расчет ожидаемых нагрузок на опоры из железобетонных блоков для охраны подготовительных выработок. // Уголь, 1988. № 9. - С. 11-14.

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

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

27. Борзых А.Ф. Разработка способов охраны подготовительных выработок при отработке пологих угольных пластов Восточного региона Украинского Донбасса. Автореферат дисс. докт. техн. наук. Донецк.: 1998. 42 с.

28. Воскобоев Ф.Н. Бесцеликовое поддержание подготовительных выработок на глубоких шахтах Рурского бассейна ФРГ // Уголь. 1972. № 6. - с. 66-72.

29. Диманштейн А.С. Выбор параметров крепления и охраны подготовительных выработок. // Проблемы разработки угольных месторождений: Научн. сообщ. /ИГД им. А.А. Скочинского. М.: Недра, 1997. Вып. 306. с.163-171.

30. Бочкарев В.Г. О работе блочных систем с распором. Сб. Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ. ВНИМИ. -1965. С. 19-35.

31. Катков Г.А., Диманштейн А.С., Полищук Н.Я. Охрана горных выработок полосами из твердеющих материалов // Уголь. — 1979. № 3. С. 26-28.

32. Диманштейн А.С. Научные основы охраны повторно используемыхвыемочных выработок с помощью искусственных ограждений при разработке пологих угольных пластов. Дисс. докт. техн. наук. М.: ИГД им. А.А. Скочин-ского// 1988.-390 с.

33. Фрегер Г.Е., Джигрин А.В., Тациенко В.П. Спирально армированные композитные анкеры. М.: Изд. ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского, 2001. -179 с.

34. Долоткин Ю.Н. Охрана повторно используемых выработок полосами из облегченных блоков // Уголь. 1998. № 5. С. 15-18.

35. Заславский И.Ю. Промышленные испытания фосфогипсового вяжущего на шахтах. //Уголь Украины. 1986. № 2. С. 12-15.

36. Заславский И.Ю., Компанец В.Ф., Файвищенко А.Г., Клещенков В.М. Повышение устойчивости подготовительных выработок угольных шахт. М.: Недра, 1991.-235 с.

37. Зубов В.П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах разработки. — JL: Издательство Ленинградского университета, 1990.-224 с.

38. Казаковский Д.А. Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок. М.: Углетехиздат, 1953. - 310 с.

39. Канлыбаева Ж.М. Закономерности сдвижения горных пород в массиве. М.: Наука, 1968. - 107 с.

40. Кардаков В.Е., Котелевец А.А. Определение нагрузок на тумбы из железобетонных блоков при охране пластовых выработок // Уголь Украины. -1977. № 8. - с. 27-30.

41. Изыскание дешевых и прочных материалов для изготовления железобетонных блоков для охраны подготовительных выработок. Отчет о НИР./ КГМИ: рук. Кардаков В.Е. 1974. - 71 с.

42. Временное положение по охране горных выработок опорами высокой прочности и ограниченной податливости при разработке пологих и наклонных пластов Донецкого бассейна. Коммунарск: КГМИ. - 1973. - 63 с.

43. Вяльцев М.М., Лунов Э.П., Мартыненко И.А. Совершенствование охраны горных выработок шахт Восточного Донбасса. Обзор / ЦНИЭИуголь. -М.: 1981.-38 с.

44. Потапенко В.А., Казанский Ю.В., Цыплаков Б.В. и др. Проведение и поддержание выработок в неустойчивых породах. М.: Недра. - 1990. - 336 с.

45. Чуй Н.Н., Мельков А.Д., Агапов Г.Л., Обухов А.А. Охрана подготовительных выработок на шахтах ПО «Ростовуголь». Обзор / ЦНИЭИуголь. М.: 1992. - 20 с.

46. Беликов В.В. О механизме деформирования кровли повторно используемых выемочных выработок. // Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. -2004. Приложение № 7. - С. 54-63.

47. Ткачев В.А., Шестаков В.А., Павленко В.И. Эффективные способы крепления и поддержания подготовительных выработок при разработке тонких угольных пластов // Юж.-Рос. Гос. техн. ун.-н (НПИ). Новочеркасск: УПЦ «Нобла» ЮРГТУ (НПИ), - 2003. - 218 с.

48. Рева В.Н., Мельников О.И, Райский В.В. Поддержание горных выработок. М.: Недра, 1995. - 270 с.

49. Тимохин А.Н. Обоснование параметров и разработка податливых опор для охраны повторно используемых выработок. Дисс. канд. техн. наук. С.Петербург. ВНИМИ, 1993.-164 с.

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

51. Черноус А.И., Лазуренко С.В., Беликов В.В. и др. Шахтные испытания канатных анкеров // Изв. Вузов. Сев. Кавк. Регион. Техн. науки. - 2004. -Приложение № 7. - С. 77-84.

52. Бородин Р.А. Разработка способов поддержания подготовительных выработок в зонах мелкоамплитудной нарушенности антрацитовых пластов Восточного Донбасса. Автореф. дисс. к.т.н. // JL: ВНИМИ. 1999. - 16 с.

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

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

55. Кузнецов С.Т. К расчету устойчивости толщ осадочных пород. В сб. Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ. Л.: ВНИМИ. 1968. - С. 40-72.

56. Ардашев К.А., Шик В.М. О предварительном расчете нарушения сплошности пород при проведении горных выработок. В сб. Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ. Л.: ВНИМИ. -1968. С. 73-79.

57. Васильев П.В., Малинин С.И. Влияние основных геологических факторов на поведение пород в горных выработках. М.: Госгортехиздат. -1960. -283 с.

58. Кузнецов С.Т., Воронин И.Н. Методическое пособие по изучению слоистости и прогнозу расслаиваимости осадочных пород. Л.: ВНИМИ. -1968.-83 с.

59. Адам Р., Рафикус Ж., Нанси Л. Штанговая и штанго-рамная крепь на французких каменноугольных шахтах// Глюкауф. 1973. - № 23. - С. 31-38.

60. Лангханки Б. Проектная концепция повторного использования штрека прямоугольного сечения с анкерной крепью. // Глюкауф. — 2002. № 3. - С. 11-15.

61. Топалкароев А.Т. Энергетический метод анализа работы крепи в обособленных выработках. // Горный журнал. 1969. - № 5. с. 29-32.

62. Юрченко И.А. Исследование совместной работы штанговой крепи и поддерживаемых ею пород в подготовительных выработках. В сб. Совершенствование способов добычи антрацитов. Вып. № 9. М.: Недра. - 1971. - С. 3-10.

63. Тимофеев О.В. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи. М.: Недра. - 1983. - 83 с.

64. Привалов А.А. Взаимодействие анкерной крепи и вмещающих пород вблизи выработок. Ростов-на- Дону. Изд. СКНЦ ВШ. - 2002. -56 с.

65. Ардашев К.А., Зайденварг В.Е., Бучатский В.М. Обоснование и расчет анкерной крепи для поддержания выработки в условиях интенсивного горного давления // В сб. Горное давление, горные удары и сдвижение массива. ВНИМИ. - 1994. - С. 33-44.

66. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механические процессы в породных массивах. М.: Недра. - 1986. - 272 с.

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

68. Заславский Ю.З., Лопухин А.А., Дружко Е.Б. и др. Инъекционное упрочнение горных пород. М.: Недра. 1984. -176 с.

69. Виноградов В.В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок. Киев.: Наук. Думка. 1989. - 192 с.

70. Завьялов Р.Ю. Теория и методы расчета анкерной крепи протяженных выработок. Тула.: ТулГУ. -2000. с. 192.

71. Беликов В.В., Чавкин А.И. Поддержание выемочных штреков, охраняемых угольными целиками шириной 5-15 м // Изв. высших учебных заведений. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. Приложение № 7. 2004 г.- С.54-63

72. Бреер В., Гельзенкирхен-Буэр Г., Гетце В. Возведение и герметизация околоштрековых полос на каменноугольных шахтах ФРГ // Глюкауф. 1973. — № 26. - С. 6-19.

73. Генте М. Возведение околоштрековых полос и гидравлических вяжущих материалов // Глюкауф. 1970. - № 2. - С. 9-12.

74. Гетце В., Каммер В. Воздействие технологии проходки и техники крепления на конвергенцию выемочных штреков // Глюкауф. -1976. № 15. - С. 11-19.

75. Фармер Я. Выработки угольных шахт. М.: Недра, 1990.-269 с.

76. Якоби О. Практика управления горным давлением. М.: Недра, 1988. -566 с.

77. Карташов Ю.М., Матвеев Б.В., Михеев Г.В. и др. Прочность и деформируемость горных пород. М.: Недра, 1979.-269 с.

78. Фирхаус Р., Тербах Г. Высокопроизводительная проходка с применением анкероустановщиков фирмы «Фест Альпине» на шахте «Августа Виктория»// Глюкауф. 2002. - № 2(3). - С. 14-18.

79. Черноус А.С. Обоснование параметров технологии анкерного крепления горных выработок в условиях глубоких шахт Восточного Донбасса. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГГУ, 2003. - 154 с.

80. Беликов В.В., Беликова Н.В. Основные направления повышения эффективности бесцеликовых способов охраны подготовительных выработок.

81. Научно-технические проблемы разработки месторождений, строительства и охраны горных выработок. Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НГТУ, 1997. -С. 286-288.

82. Федько A.M. Об охране штреков железобетонными тумбами. // Уголь. -1971.-№4.-С. 13-16.

83. Симанович A.M., Сребный М.А. Охрана выработок на глубоких горизонтах. М.: Недра, 1976. - 144 с.

84. Исследование проявлений горного давления и разработка методов поддержания подготовительных выработок на глубоких горизонтах шахт комбината «Ростовуголь». Отчет о НИР. Всесоюзный заочный политехнический институт. М.: 1967. - 108 с.

85. Блоки деревянно-бетонные БДБ 00.000. Технические требования. -Шахты.: ШахтНИУИ. 1998. - 8 с.

86. Рутьков К.И., Беликов В.В., Беликова Н.В. Охрана повторно используемых выработок тумбами из деревянно-бетонных блоков // Уголь, 1999. -№ 8.-С. 15-17.

87. Рутьков К.И., Беликов В.В., Беликова Н.В. Охрана повторно используемых выработок тумбами из деревянно-бетонных блоков // Уголь, — 1999. -№8.-С. 15-17.

88. Блоки деревянно-бетонные БДБ. Технические условия ТУ 4173.001. Шахты.: ШахтНИУИ. 2007. - 8 с.

89. Беликов А.В. Обоснование применения в подготовительных выработках угольных шахт крепей усиления с высокой несущей способностью // Горный информационно-аналитический бюллетень. Сб. науч. тр./ МГГУ, 2007. № 8 С.

90. Методические указания по исследованию горного давления на угольных и сланцевых шахтах. /ВНИМИ. JL: 1973. - 302 с.

91. Методические указания по решению практических задач управления горным давлением на шахтах. / ВНИМИ. Л.: 1984. - 134 с.

92. Блауберг И. В., Юдин Э. Г., Становление и сущность системного подхода, М., 1973. 56 с.

93. Александров С.Э., Фадеев П.Э. Рейтинг-анализ: Учебное пособие.— Минск. :Тэхналопя. 1997. - 147 с.

94. Инструкция по планированию, учету и калькулированию себестоимости добычи и обогащению угля (сланца). М.: Росуголь, 1996. - 100 с.

95. Временные методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий научно-технического прогресса в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 1990. - 327 с.

96. Беликов А.В. Способ прогноза зон со слабыми контактами в прочных породах кровли подготовительных выработок, закрепленных сталеполимерной анкерной крепью. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Сб. науч. тр./ МГГУ, 2008. № 12 С. 346-350.

Информация о работе

Беликов, Алексей Викторович
кандидата технических наук
Новочеркасск, 2009
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование эффективных параметров крепей и охранных конструкций в выемочных штреках с крепкими породами кровли, содержащими слабые контакты - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы