Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование оптимальных параметров и конструкции искусственных опор для охраны выемочных выработок

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

Автореферат диссертации по теме "Обоснование оптимальных параметров и конструкции искусственных опор для охраны выемочных выработок"

На правахрукописи

БЕЛИКОВА НАТАЛЬЯ ВАЛЕНТИНОВНА

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И КОНСТРУКЦИИ ИСКУССТВЕННЫХ ОПОР ДЛЯ ОХРАНЫ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Шахтинский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)» на кафедре «Разработка пластовых месторождений»

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Феоктистов Вячеслав Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ткачев Валерий Александрович

кандидат технических наук, доцент Кузнецов Вениамин Петрович

Ведущая организация - ОАО «Гуковуголь»

Защита диссертации состоится « 3/$ » года в 14 часов

на заседании диссертационного совета Д. 212.304.67 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132, ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), аудитория 41 горно-геологического института.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, докт. техн. наук, профессор

Ю. И. Разоренов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспечение устойчивости выработок выемочных участков является одной из основных проблем подземной разработки угольных пластов, без решения которой невозможно обеспечение безопасности горных работ и повышение технико-экономической эффективности эксплуатации угольных шахт.

Современным требованиям экономически эффективной и безопасной угледобычи на шахтах Российской Федерации, отрабатывающих пологие угольные пласты мощностью 0,85-1,9 м с крепкими вмещающими породами, отвечает технология крепления выемочных выработок анкерной крепью и бесцеликовое их поддержание для повторного использования с помощью искусственных охранных конструкций (опор).

В результате большого объема научных исследований, выполненных в Российской Федерации и за рубежом, разработаны искусственные ограждения для бесцеликовой охраны подготовительных выработок на выемочных участках, обоснованы теоретически и экспериментально их параметры. Вместе с тем, практика применения на шахтах Российского Донбасса существующих видов охранных конструкций (деревянных органных рядов и кустов, бутокостров, тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, литых полос) с параметрами, соответствующими требованиям нормативных документов, показала их недостаточную эффективность и безопасность применения. В частности, наиболее перспективные существующие охранные опоры в виде тумб из железобетонных (БЖБТ) и деревянно-бетонных блоков (БДБ) имеют излишнюю податливость, а также недостаточную несущую способность.

Неудовлетворительное состояние штреков вызывает необходимость выполнения в них трудоемких и дорогостоящих ремонтных работ, что приводит к резкому снижению нагрузок на очистные забои, ухудшает условия проветривания и снижает безопасность ведения горных работ. Такое положение объясняется, главным образом, несоответствием применяемых средств охраны повторно используемых выемочных выработок характеру развития геомеханических процессов в типичных горно-геологических и горнотехнических условиях на пологих пластах мощность 0,85-1,9 м с крепкими вмещающими породами.

Поэтому определение причин неудовлетворительной работы охранных конструкций в виде тумб из блоков, разработка и проверка в стендовых и шахтных условиях их усовершенствованных модификаций, имеющих силовые и деформационные характеристики, отвечающие величине и характеру проявлений горного давления на пластах со средне- и труднообрушающимися кровлями, обоснование и разработка эффективных типовых паспортов анкерного крепления и охраны повторно лезобетонных и деревянно-бетонных технической задачей.

С.Ч 09

Целью диссертационной работы является научное обоснование оптимальных параметров и конструкции искусственных опор в виде тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков с улучшенными механическими характеристиками и проверка эффективности их применения для охраны выемочных выработок на пологих пластах мощностью 0,85-1,9 м со средне- и труднообрушающимися породами кровли.

Идея работы заключается в том, что применение усовершенствованных тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, имеющих оптимизированные силовые и деформационные характеристики, отвечающие величине и характеру проявлений горного давления в зоне активного влияния очистных работ на пластах с труднообрушающимися кровлями, позволит обеспечить эффективное и безопасное поддержание повторно используемых подготовительных выработок.

Метод исследований - комплексный, включающий: анализ и обобщение фактического материала и данных научно-технической литературы в области охраны выемочных выработок; методы математической статистики; шахтные инструментальные наблюдения и измерения; разработку и стендовые испытания усовершенствованных конструкций блоков для охраны выемочных выработок, проверку их работоспособности в шахтных условиях и установление технико-экономической эффективности использования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При условии уменьшения податливости и повышения несущей способности наиболее эффективными охранными опорами для бесцеликовой охраны выработок на пологих пластах мощностью 0,85-1,9 м со средне- и труднообрушающимися кровлями являются тумбы из железобетонных и деревянно-бетонных блоков.

2. Несущая способность и податливость тумб из выпускаемых в настоящее время железобетонных блоков в решающей степени определяются условиями на контактах между блоками, а также между блоками и боковыми породами. При регулировании условий контактактирования между блоками за счет применения демпфирующих прокладок можно значительно повысить несущую способность и уменьшить податливость данной охранной конструкции.

3. Существует взаимосвязь между несущей способностью и податливостью тумб из деревянно-бетонных блоков с относительной площадью деревянных стоек на рабочей поверхности блоков, их выступом над обоймой, прочностью твердеющего раствора и толщиной металлических обойм. На основе установленных зависимостей могут быть определены оптимальные параметры деревянно-бетонных блоков, позволяющие повысить несущую способность тумб и уменьшить их податливость.

4. Применение тумб из блоков БЖБТ и БДБ, имеющих оптимальные параметры и конструкцию, и разработанных паспортов крепления анкерной крепью и охраны штреков в условиях средне- и труднообрушающихся кро-

ведь, позволяет обеспечить эффективное поддержание выемочных выработок, повысить безопасность работ и получить значительный экономический эффект.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- результатами представительных наблюдений за проявлениями горного давления, а также определением деформационно-силовых характеристик различных охранных конструкций в горных выработках шахт;

- стендовыми исследованиями влияния регулирования контактных взаимодействий между блоками БЖБТ и конструктивных характеристик блоков БДБ на деформационно-силовые характеристики, сложенных из них тумб, и их корректной статистической обработкой;

- положительными результатами внедрения технических и технологических решений, рекомендаций и выводов, полученных в диссертационной работе, при охране выемочных выработок на пластах со средне- и труднооб-рушающимися кровлями в условиях глубоких шахт.

Научная новизна работы заключается:

-в установленных впервые взаимосвязях количества и общей площади первоначальных контактов и количества и общей площади контактов в момент разрушения железобетонных блоков с их несущей способностью;

- в определении сравнительного влияния вида прокладок между железобетонными блоками на несущую способность и податливость сложенных из них тумб;

- в установлении ранее неизвестных взаимосвязей между несущей способностью и податливостью тумб из деревянно-бетонных блоков и относительной площадью деревянных стоек на рабочей поверхности элемента охранной конструкции, их выступом над обоймой, прочностью твердеющего раствора, толщиной металлических обойм, а также высотой тумб, что позволило обосновать оптимальные параметры деревянно-бетонных блоков и увеличить несущую способность, сложенных из них тумб, при уменьшении их податливости.

Практическое значение работы состоит в создании эффективных охранных конструкций из усовершенствованных железобетонных и деревянно-бетонных блоков для охраны повторно используемых выемочных выработок, обеспечивающих их безопасное и практически безремонтное поддержание.

Реализация работы. Основные результаты исследований реализованы при составлении технических требований и технических условий на усовершенствованные блоки БДБ, утвержденных техническим директором ОАО «Ростовуголь», а также вошли в нормативный документ «Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России», утвержденный Департаментом угольной про-

мышленности Министерства энергетики России и согласованный с Госгор-технадзором России.

Усовершенствованные блоки и типовые паспорта анкерного крепления и охраны выемочных выработок используются на 6 шахтах угледобывающих компаний Восточного Донбасса. Фактический экономический эффект от применения БДБ из усовершенствованных блоков в конвейерном штреке № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь» по сравнению с тумбами БЖБТ составил 476,75 тыс. руб. (в ценах 2000 г.) на 1 км длины выработки.

Апробация работы. Содержание и отдельные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на 44-53 научных конференциях Шахтинского института ЮРГТУ (НПИ) (г. Шахты, 1996-2004 гг.), на научной конференции «Научно-технические проблемы шахтного строительства» (г. Шахты, 2000г.), на научной конференции «Совершенствование проектирования и строительства угольных шахт» (г. Шахты, 2001 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы автором опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, заключения, списка литературы из 90 наименований, приложения. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 7 таблиц.

Автор выражает благодарность и признательность доц., к.т.н. Феоктистову В.М. - за методическую помощь и консультации по рассматриваемой проблеме; к.т.н. Мартыненко И.И., горным инженерам Антонову П.И., Чав-кину А.И., Кулешову Е.С., Проскуренко А.В., Федоренко Н.А. - за помощь, оказанную при выполнении стендовых и шахтных испытаний.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Около трети действующих шахт Российской Федерации разрабатывают пологие угольные пласты мощностью 0,85-1,90 м с вмещающими породами прочностью более 50 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 (опор). Свыше 70% выемочных штреков, сохраняемых для повторного использования на шахтах России в 2000 году, приходилось на шахты Российского Донбасса.

Применению данной технологии благоприятствуют небольшая вынимаемая мощность угольных пластов (в 81,4% повторно используемых штреков она не превышает 1,5 м), прочные вмещающие породы, определяющие высокую устойчивость пород кровли (доля среднеустойчивых и устойчивых кровель по классификации ВНИМИ составляет 90,7%) и почвы (доля штреков с непучащими почвами - 83,7%). В тоже время использование указанной технологии в рассматриваемых условиях осложняется ростом средней глубины разработки до 617 м (максимальная -1070 м), увеличением пролетов выработок в проходке до 5-6 м, а сроков их службы до 6-8 лет. Существенную проблему для охраны штреков создает широкое распространение здесь трудно- и среднеобрушающихся кровель (по классификации ВНИМИ), доля которых достигает соответственно 76,7% и 20,9%.

Длительный опыт применения на шахтах Российского Донбасса для охраны повторно используемых подготовительных выработок общеизвестных охранных конструкций (бутокостров, кустов, железо бетонных и деревянно-бетонных блоков различных конструкций, литых полос и др.) показал, что их эксплуатация часто является не эффективной. В результате перед повторным использованием выработок требуется их дорогое и не безопасное перекрепление.

Анализ показывает, что неудовлетворительная бесцеликовая охрана выемочных выработок на шахтах обусловлена тем, что применяемые охранные конструкции, наиболее часто представленные бутокострами, железобетонными и деревянно-бетонными блоками различных конструкций, имеют излишнюю податливость, недостаточные несущую способность и площадь рабочей поверхности, что приводит к большим смещениям и вывалам кровли в штреках и деформации или разрушению крепи в выемочных выработках.

В связи с отмеченными недостатками, выявление причин неудовлетворительной работы тумб, сложенных из существующих железобетонных и деревянно-бетонных блоков, разработка усовершенствованных их конструкций, обеспечивающих повышение несущей способности и уменьшение податливости охранных опор, является актуальной научно-технической задачей.

Большой вклад в изучение формирования зон опорного давления, воздействующих на повторно используемые подготовительные выработки, геомеханическое обоснование и разработку способов их анкерного крепления

и средств бесцеликовой охраны, внесли Авершин С.Г., Ардашев К.А., Бакла-шов И.В., Бажин Н.П., Беляев Е.В., Борзых А.Ф., Борисов А.А., Воскобоев Ф.Н., Диманштейн А.С., Джигрин А.В., Долоткин Ю.Н., Завьялов Р.Ю., Заславский И.Ю., Зубов В.П., Егоров П.В., Канлыбаева Ж.М., Кардаков В.Е., Катков ГА, Кузнецов Ю.Н., Кузнецов В.П., Лунов Э.П., Матвеев В.А., Мар-тыненко ИА, Петухов И.М., Потапенко В.А., Райский В.В., Рева В.Н., Ро-зенбаум МА, Тимохин АН., Ткачев ВА, Феоктистов В.М., Фисенко Г.Л., Черняк И.Л., Шемякин Е.И., Штумпф Г.Г., Ягодкин Ф.И. и др. Указанные вопросы нашли также отражение в работах зарубежных исследователей Араунера X., Бреера В., Генте М, Гетце В., Фармера А., Якоби О. и др.

Однако, несмотря на близость взглядов как отечественных, так и зарубежных исследователей на механизм взаимодействия кровли с охранными конструкциями, нет единого мнения по вопросу о том, какую податливость и несущую способность должны иметь последние, особенно при труднообру-шающейся основной кровле.

Многие отечественные и зарубежные специалисты в области охраны выработок (Фисенко Г.Л., Диманштейн А.С., Кардаков В.Е., Фармер А., Гетце В. и др.) обосновывают в своих работах, что эффективное поддержание таких кровель требует применения наиболее жестких охранных конструкций с относительной податливостью от 5 до 15% вынимаемой мощности пласта, иначе облом зависшей консоли основной кровли будет происходить по границе угольного массива, и в штреках будут отмечаться крупные вывалы пород кровли. При данной податливости несущая способность охранных конструкций, по мнению этой группы исследователей, должна составлять от 10000 до 53000 кН на 1 м длины штрека.

Другие ученые (Бажин Н.П., Ардашев К. А., Борзых А.Ф., Рева В.Н., Черняк И.Л. и др.) считают, что охранные конструкции должны иметь податливость не менее 30-55% вынимаемой мощности пласта, а их несущая способность должна изменяться в пределах от 3000 до 17000 кН на 1 м длины штрека.

Рекомендуемые различными организациями и авторами несущая способность и податливость охранных конструкций плохо согласуются с результатами шахтных измерений податливости и нагрузок на тумбы БЖБТ и БДБ. Согласно исследованиям КГМИ и ШахтНИУИ, фактические нагрузки на тумбы на 1 м длины штрека изменяются в пределах от 900 до 7800 кН, при среднем значении около 2800 кН. При этом максимальные измеренные нагрузки на одну тумбу не превышали 2400 кН. Податливость тумб в подавляющем большинстве случаев составляла от 9 до 35% от вынимаемой мощности пласта.

На основании выполненного анализа, для эффективной охраны выработок на шахтах России необходимо иметь охранные конструкции в виде тумб с регулируемой податливостью от 6,5 до 15% от их первоначальной высоты (без учета деревянной расклинивающей прокладки над тумбой) и несущей способностью в шахтных условиях не менее 2500-3000 кН.

Основной проблемой при использовании БЖБТ и любых других бетонных блоков, является то, что тумбы, сложенные из них, имеющие по техническим условиям предельную нагрузку 4000-6000 кН, разрушаются в стендовых и шахтных условиях при значительно меньших ее значениях (в среднем около 1100 кН). Ряд ученых предполагают, что снижение несущей способности тумб обусловлено контактными взаимодействиями между блоками и неравномерным нагружением отдельных участков их рабочих поверхностей. Однако причины снижения прочности реальных тумб БЖБТ по сравнению с прочностью призм, изготовленных из того же бетона, и влияние на несущую способность и податливость тумб различных прокладок, остаются не достаточно изученными. Это определяет актуальность проведения дальнейших исследований в этом направлении.

Существующие блоки БДБ, разработанные в 1994 году при участии автора, представляют собой пространственную конструкцию в виде цилиндра диаметром 630 мм, и высотой 150-160 мм. Они состоят из стальной обоймы и установленных внутри обоймы 6-7 деревянных стоек из хвойных пород, закрепленных по всему объему блока твердеющим составом и выступающих над обоймой на 25 и более миллиметров.

Разработанные тумбы из блоков БДБ по сравнению с другими широко известными охранными конструкциями подобного вида имеют более высокую несущую способность (2500-3000 кН в стендовых условиях), регулируемую податливость (от 20 до 30% от первоначальной высоты тумб), увеличенную в 1,56 раза рабочую поверхность, что позволяет расширить область их применения. Вместе с тем, их применение на шахтах с труднообрушаю-щейся кровлей оказалось не всегда эффективным и часто требовало перекрепления выемочных штреков перед их повторным использованием.

Основной причиной этого является большой разброс несущей способности и податливости отдельных блоков БДБ, который изменяется соответственно от 500 до 3000 кН и от 15 до 45 мм на один блок в тумбе. Слабая изученность влияния отдельных конструктивных параметров деревянно-бетонных блоков на несущую способность и податливость сложенных из них тумб определяет актуальность проведения дальнейших исследований.

На основании анализа состояния вопроса в диссертации сформулированы приведенные выше цель, идея и задачи исследований.

Разработанная автором методика выполнения работы обусловлена поставленными целью и задачами исследований и включает:

- изучение горно-геологических и горнотехнических условий крепления и охраны повторю используемых подготовительных выработок на шахтах региона;

- анализ основных геомеханических требований к охранным конструкциям на пластах с труднообрушающейся кровлей;

- определение достоинств и недостатков существующих охранных конструкций и результатов их применения на пластах с труднообрушающейся кровлей, при этом основное внимание уделено тумбам из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, как наиболее перспективным для шахт региона;

- методики определения количества и площади первоначальных и последующих контактов на рабочих поверхностях блоков БЖБТ в процессе их нагружения, а также установления влияния контактных взаимодействий и различных прокладок между блоками на несущую способность как самих блоков, так и сложенных из них тумб;

- методику выбора оптимальных параметров конструктивных характеристик блоков БДБ, при которых тумбы, сложенные из них, будут иметь максимальную несущую способность и требуемую податливость.

Автором и другими исследователями предпринимались попытки использовать известные методы сопромата и механики композитов для теоретического обоснования влияния контактного взаимодействия и прокладок между блоками БЖБТ и влияния отдельных конструктивных характеристик блоков БДБ на их несущую способность и податливость. Однако они показали, что существующие методы расчета не позволяют определить влияние контактных взаимодействий между блоками на несущую способность и податливость тумб, а тем более учесть влияние различных прокладок между блоками и определить оптимальных параметры последних. Поэтому в качестве основных при выполнении работы использовались экспериментальные методы исследования в стендовых и шахтных условиях.

Исследования деформационно-силовых характеристик тумб производились с использованием методики планирования эксперимента на гидравлических прессах, создающих нагрузку на охранную конструкцию до 6000 кН. Определение характеристик тумб осуществлялось путем нагружения их прессом и определением при каждой ступени нагружения величины деформации.

Результаты стендовых исследований показывают, что количество первоначальных контактов блоков БЖБТ с плитами пресса изменяется от четырех до семи, при среднем значении 5,55 контакта. Чаще всего блоки БЖБТ, испытываемые на прессе, на каждой своей рабочей стороне имеют по три первоначальных контакта, общая площадь которых составляет 4-39 см2, или от 0,10% до 0,975% (при среднем значении 0,388%) от общей площади рабочих поверхностей блока (4000 см2), что обуславливает высокую концентрацию напряжений в зонах первых контактов.

Увеличение нагрузки на блоки БЖБТ, установленных на прессе без прокладок, сопровождается разрушением первоначальных контактов на высоту до 6-8 мм и быстрым увеличением их общей площади. Процесс разрушения контактов вносит основной вклад в изменение высоты блоков, так как упругие деформации последних, как правило, не превышают 1-2 мм.

При нагружении блоков до разрушения и незначительном увеличении среднего числа контактов (до 6,05 штук) по сравнению со средним количеством начальных (5,55 штук), резко и статистически значимо возрастает общая площадь контактов в момент разрушения блоков по сравнению с общей площадью первоначальных контактов. Величина общей площади контактов в процессе нагружения блоков до разрушения увеличивается по сравнению с общей площадью первоначальных контактов в среднем в 37 раз. Приведенные на рис. 1 и 2 графики зависимости максимальной несущей способ-

ности блоков БЖБТ от площади первоначальных контактов и площади контактов в момент разрушения элемента, полученные в процессе проведения стендовых испытаний, показывают наличие четкой статистически значимой связи между указанными показателями. Следовательно, для повышения несущей способности блоков и тумб БЖБТ, необходимо увеличить общую площадь контактов между блоками и другими контактирующими с блоками поверхностями. Добиться этого возможно за счет тщательного выравнивания поверхности блоков или применения податливых прокладок.

Рис. 1 График зависимости несушей способности блоков БЖБТ от общей площади первых контактов на рабочих поверхностях блоков

Рис. 2 График зависимости несущей способности блоков БЖБТ от общей площади контактов на рабочих поверхностях блоков в момент их разрушения

Анализ полученных деформационно-силовых характеристик тумб БЖБТ, установленных без прокладок и с прокладками из доски толщиной 20 мм, технической резины и быстротвердеющего песчано-цементного раствора толщиной 9-11 мм (см. рис. 3), показал, что наиболее эффективно применение прокладок из песчано-цементного раствора. При их использовании более чем в 1,3-2,1 раза повышается несущая способность тумб и резко снижается их податливость.

Рис 3. Деформационно-силовые характеристики тумб БЖБТ, отвечающих требованиям ТУ, из бетона марки МШО с различными прокладками: ^т" 1- без прокладок; -О— 2- с деревянными прокладками;

3- с резиновыми прокладками; -о— 4- с цементным раствором между блоками.

Применение полос из тумб БЖБТ, уложенных на быстротвердеющем растворе и расклиненных у кровли шпальным брусом, суммарной толщиной не менее 20 % от вынимаемой мощности пласта, дает возможность значительно повысить эффективность бесцеликовой охраны выработок.

Контактные взаимодействия между деревянно-бетонными блоками оказывают значительно меньшее влияние на несущую способность. Увеличение нагрузки на блоки БДБ, установленных на прессе без прокладок, сопровождается смятием деревянных стоек в местах первоначальных контактов с быстрым увеличением общей площади контактов практически до площади рабочей поверхности блоков. Поэтому применение каких-либо демпфирующих прокладок между блоками этого вида в тумбах не требуется.

Исследования зависимости между максимальной несущей способностью (Р) и относительной податливостью тумб БДБ (Ц) при достижении ими максимальной несущей способности, а также величиной относительной средней площади деревянных стоек в обойме (8) при ее изменении в пределах 3695 % показали, что при увеличении 8 в блоках от 36 до 83 %, максимальная несущая способность тумб возрастает от 3550 до 4675 кН, или на 32% (см. рис.4). При росте 8 в блоках от 83 до 95%, максимальная несущая способность тумб уменьшается на 37% (до 2935 кН). Максимум несущей способности тумб БДБ достигается при изменении средней площади стоек в блоках в пределах от 75 до 85%. Данное значение относительной средней площади деревянных стоек в блоке является оптимальным.

Сложный характер зависимости максимальной несущей способности тумб от среднего содержания стоек в блоках объясняется тем, что при увеличении в обойме средней площади стоек свыше 85%, пустоты между ними становятся настолько малыми, что их невозможно качественно заполнить твердеющим составом, в результате чего несущая способность охранной конструкции уменьшается.

5000 4000 3000 2000 1000 0

Р,кН

По

р=-1,( По=22 ,995-0,129 8,548* Э- 270,94, к! 0,95) I, (Я=0,87)

%

16,0 12,0 8,0 4,0 0,0

Э.%

30 40 50 60 70 80 90 100

Рис. 4 Зависимость максимальной несущей способности Р и относительной податливости По тумб из деревянно-бетонных блоков от средней площади деревянных стоек 8 в сечении блоков

Относительная податливость тумб БДБ при их максимальной несущей способности, обусловленная смятием деревянных стоек, по мере увеличения средней площади стоек в сечении блоков от 36 до 95% закономерно уменьшается с 18,3% до 10,0%, то есть в 1,83 раза.

Исследования зависимостей между максимальной несущей способностью тумб (Р) и величиной среднего выступа деревянных стоек (В) в блоках тумб показывают следующую закономерность (см. рис. 5).

По мере увеличения В от 5 до 35% от высоты блоков, максимальная несущая способность, сложенных из них тумб, практически линейно уменьшается на 30 % (с 4375 до 3050 кН). При увеличении среднего относительного выступа с 5 до 35%, величина относительной податливости тумб (По), в момент достижении ими максимальной несущей способности, увеличивается от 4,2 до 26,0% или в 6,19 раза. В работе на основании полученных зависимостей и проведенных расчетов обосновано, что оптимальный выступ деревянных стоек над обоймами составляет 15 мм для блоков, используемых на пластах мощностью до 1,2 м и 10 мм на пластах большей мощности. Максимально допустимое отклонение деревянных стоек по высоте не должно превышать 5 мм.

Р,Кн По,%

Рис. 5 Зависимость максимальной несущей способности (ряд 1) и относительной величины податливости (ряд 2) тумб из деревянно-бетонных блоков от средней величины относительного выступа деревянных стоек над поверхностью блока

Анализ графиков деформационно-силовых характеристик блоков БДБ, имеющих различную толщину обойм (рис. 6), позволяет установить следующую закономерность.

Р,кН

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0

Рис. 6 Деформационно-силовые характеристики тумб из деревянно-бетонных блоков с различной толщиной металлической обоймы:

При увеличении толщины обоймы с 1,5 до 3,0 мм, максимальная несущая способность тумб возросла от 4255 кН до 5750 кН (на 35%), а относительная величина их податливости уменьшилась с 11,9% до 8,0%. На прямолинейных участках деформационно-силовых характеристик несущая способность тумб с толщиной обоймы 1,5 мм достигает значения 3000 кН; тумб с обоймой 2,0 мм - 4000 кН и с обоймой 3,0 мм - 5000 кН. При указанных зна-

чениях несущей способности относительная податливость тумб практически не имеет различий (6,2-6,5%). Несмотря на то, что максимальная несущая способность блоков БДБ обеспечивается при толщине обоймы 3 мм, ее применение в настоящее время является не технологичным и экономически нецелесообразным, из-за большой трудности ручной гибки и сварки обоймы. Поэтому наиболее целесообразно применение обойм толщиной 2 мм.

Проведенные эксперименты показали (см. рис. 7), что при изменении прочности твердеющего раствора, помещаемого в блоки БДБ, от 4 до 22 МПа, максимальная несущая способность тумб увеличивается на 62% (с 2650 до 4300 кН). Однако наиболее быстрый ее рост (с 2650 до 4000 кН) отмечается в интервале изменении прочности раствора 4-15 МПа. При увеличении прочности раствора от 15 до 22 МПа, несущая способность тумб изменяется незначительно (на 9%). Податливость тумб БДБ при изменении прочности раствора от 4 до 22 МПа слабо уменьшается (от 13 до 9 %). Для обеспечения несущей способности тумбы более 4000 кН оптимальная прочность твердеющего раствора (бетона), помещаемого в блоки БДБ, должна составлять 15-16 МПа.

Рис. 7 Зависимость максимальной несущей способности (ряд 1) и податливости (ряд 2) тумб от прочности раствора в блоках БДБ -Ряд1 Ш Ряд2

Исследованиями взаимосвязи максимальной несущей способности тумб БДБ от их высоты, при ее изменении в пределах от 0,200 до 1,875 м, выявлено отсутствие существенной корреляционной связи между этими параметрами. Таким образом, при правильной установке блоков БДБ в тумбах по нормали к кровле с опорой при необходимости на упорные стойки и высоте тумб до 1,9 м, несущая способность тумб существенно не снижается.

На основании установленных в результате исследований оптимальных значений параметров блоков БДБ были разработаны новые технические требования на усовершенствованную модификацию блоков. Основные требования к блокам БДБ состоят в следующем.

Стальная обойма блока, диаметром 630 мм, изготавливается из стали типа Ст.5, толщиной 2 мм и высотой 100 мм, при сварных швах, выполнен-

ных с двух сторон с нахлестом обоймы. На 75-85% площади рабочей поверхности блока помещаются деревянные стойки диаметром 70-240 мм. Средний выступ деревянных стоек над обоймами блоков составляет 10 или 15 мм, отклонения стоек по высоте не превышают 5 мм. Прочность твердеющего раствора (бетона), помещаемого в блок, составляет > 15 МПа. Вес блоков с указанными характеристиками при сухих деревянных стойках - 37-43 кг. При наличии двух ручек на обойме, блоки легко переносятся и устанавливаются в тумбы.

На основании стендовых исследований установлено, что по сравнению с тумбами из серийных блоков БДБ, выпускаемых различными изготовителями, средняя несущая способность тумб блоков с оптимальными параметрами увеличилась на 1000-2000 кН (на 20-40%), а их относительная податливость уменьшилась на 30-108%. Сложенные из них тумбы имеют максимальную несущую способность более 5000 кН и регулируемую за счет вариации выступа стоек над обоймой относительную податливость от 6,5% до 15% (без учета деревянных прокладок между тумбами и кровлей пласта), что полностью соответствует требованиям к охранным конструкциям в виде тумб, установленным в результате длительного их применения на угольных шахтах.

Разработанные в результате проведенных исследований технические требования к блокам БДБ с оптимальными параметрами были использованы при разработке «Технических условий ТУ 4173.001. 00173931-2002. Блоки деревянно-бетонные», утвержденных техническим директором ОАО «Рос-товуголь». Производство блоков БДБ усовершенствованной конструкции, организовано на Шахтинском заводе шахтной крепи, Гуковском ЖБШК и в цехах шахтной крепи ОАО «Обуховская» и ООО «Сулинуголь».

В настоящее время многие ученые и большинство инженерно-технических работников угольных шахт считают, что для решения задач, связанных с определением основных параметров охранных конструкций, наиболее приемлемыми и достаточно точными, являются хорошо обоснованные исследованиями и практическим опытом типовые паспорта крепления и охраны повторно используемых выемочных выработок.

Автором, на основании анализа исследований по данной проблеме и изучения передового опыта работы шахт, разработаны типовые паспорта крепления распорно-замковой и сталеполимерной анкерной крепью и охраны выработок в условиях устойчивой и среднеустойчивой непосредственной кровли и средне- и труднообрушающейся основной кровли на пологих пластах мощностью 0,85-1,90 м и при глубине заложения выработок до 1200 м.

Разработанные типовые паспорта крепления и охраны выемочных выработок предусматривают их крепление анкерной распорно-замковой (только при устойчивой кровле) или сталеполимерной крепью и крепью усиления. Параметры анкерной крепи: длина анкеров 1,8-2,2 м, несущая способность анкеров 110-190 кН, плотностью установки 1-1,2 анкера на 1 м2. Анкеры устанавливаются под металлические полосовые подхваты толщиной 58 мм. При среднеустойчивой кровле и (или) глубине заложения выработок

свыше 600 м дополнительно на 1 м длины штрека под отдельный полосовой подхват устанавливаются два составных сталеполимерных или канатных анкера длиной 3,2-4,0 м. В зонах опорного давления под металлические подхваты устанавливаются 2-3 деревянные или металлические стойки усиления из СВП с замками ЗПК. Охрана выемочных выработок в данных паспортах предусмотрена тумбами из усовершенствованных деревянно-бетонных блоков, диаметром 630 мм, которые расклиниваются у кровли деревянными прокладками из бруса необходимой толщины. В условиях прочных почв вместо тумб БДБ допускается использование тумб БЖБТ с прокладками из раствора между блоками.

Рекомендуемые паспортами плотность установки тумб из блоков БДБ на 1 м длины выработок и выступ деревянных стоек над обоймой блоков на пластах со средне- и труднообрушающимися кровлями, в зависимости от прочности почвы на вдавливание и вынимаемой мощности пластов, приведены в таблице.

Таблица

Рекомендуемые параметры охраны повторно используемых выработок на пластах со средне- и труднообрушающимися кровлями с использованием тумб из усовершенствованных блоков БДБ

Тип основной кровли по обрушаемости Прочность почвы на вдавливание Мощность пласта, м Число тумб БДБ, устанавливаемых на 1 м длины штрека, штук Выступ стоек над обоймой блока, мм

Среднеобру-шающаяся прочная <1,2 1,5 15

прочная >1,2 2,0 10

слабая <1,2 2,5 15

слабая >1,2 3,0 10

Труднообру-шающаяся прочная <1,2 2,0 15

прочная >1,2 2,5 10

слабая <1,2 2,5 15

слабая >1,2 3,0 10

Полосы из тумб БЖБТ, выкладываемые с прокладками из быстрот-вердеющего песчано-цементного раствора, рекомендуется применять только при мощности пластов до 1,5 м и наличии прочной почвы с длительным сопротивлением на вдавливание не менее 15 МПа. В условиях среднеобру-шающихся пород кровли рекомендуемое число тумб БЖБТ на 1 м полосы должно составлять три, а при труднообрушающейся - пять тумб на 1 м длины полосы.

Апробацию разработанных паспортов крепления анкерной крепью и охраны повторно используемых выемочных выработок с использованием усовершенствованных тумб БДБ и полос из тумб БЖБТ, выложенных с прокладками из быстротвердеющего раствора, производили в конвейерном

штреке № 245 (глубина заложения 740 м) пласта ¡* шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь».

При устойчивой кровле штрек крепился распорно-замковой анкерной крепью, которая за очистным забоем усиливалась двумя деревянными стойками. В соответствии с существующими нормативными документами в базовом варианте штрек № 245 охранялся двумя рядами деревянных костров, в которых выкладывались тумбы БЖБТ в количестве не менее 5 тумб на 1 погонный метр длины штрека.

Анализ результатов шахтных испытаний (рис.8) показал, что при применении тумб БДБ с плотностью установки 1,1 тумбы на 1 м длины штрека по сравнению с тумбами БЖБТ (плотность установки 5 тумб/м), смещения кровли в штреке № 245 составляли 79 мм и были в 2,95 раза ниже, чем при охране штрека тумбами БЖБТ (233 мм). Смещения кровли у крайнего ряда тумб БДБ (233 мм) были в 1,5 раза меньше, чем по центру крайнего ряда деревянных костров, в которые укладывались тумбы БЖБТ (343 мм). Все тумбы из существующих блоков БЖБТ при нагрузке на них 602 кН (тумбы в кострах) и 1005 кН (тумбы в полосах) и вдавливании в почву на глубину свыше 50 мм были разрушены. Разрушения тумб БДБ, при нагрузке на них до 1378 кН и вдавливании их в почву до 11 мм, не отмечалось.

В момент разрушения тумбы из БЖБТ, установленной без прокладок между блоками, коэффициент концентрации нагрузок на рабочих поверхностях блоков, определенный по отношению максимальной и минимальной величины нагрузки на динамометры 50Д180, установленные в тумбе над нижним блоком, составлял 29,63.

Попытка использования для охраны штрека №245 полос из тумб БЖБТ, уложенных на быстротвердеющем растворе, эффекта не дала. В соответствии с типовым паспортом, при прочности верхнего слоя почвы на вдавливание 9,6 МПа, тумбы БЖБТ в полосе вдавливались в почву и разрушались. В момент разрушения тумбы в полосе, установленной с прокладками из твердеющего раствора между блоками, коэффициент концентрации нагрузок на рабочих гранях последних составлял 5,51.

Максимальная нагрузка на тумбы из усовершенствованных блоков БДБ в штреке № 245 составила 1531 кН на 1 м длины штрека, а коэффициент концентрации нагрузок отдельных участков блоков тумбы не превышал 1,55.

Таким образом, при применении в сопоставимых условиях тумб БДБ и полос из тумб БЖБТ по сравнению с тумбами БЖБТ, установленными без прокладок, значительно (в 5,4 и 9,6 раза) уменьшился коэффициент концентрации нагрузок на рабочих поверхностях блоков, что позволило существенно увеличить несущую способность тумб.

По данным испытаний экономический эффект от применения тумб из блоков БДБ по сравнению с охраной данной выработки тумбами БЖБТ, уложенных в деревянные костры, составил 476,75 тысячи рублей на 1 км длины выработки, а трудоемкость работ снизилась в 4,17 раза.

Внедрение типовых паспортов крепления анкерной крепью и охраны повторно используемых штреков тумбами из усовершенствованных блоков

БДБ на шахтах «Замчаловская», «Западная», «Дальняя» ОАО «Гуковуголь», «Западная-Капитальная» и «Юбилейная» ОАО «Ростовуголь», а также «Обу-ховская» ОАО «Обуховская» показало технико-экономическую целесообразность их применения в условиях пластов мощностью 0,85-1,90 м при наличии средне- и труднообрушающихся кровель.

Рис. 8 Графики смешения кровли по оси штрека (1,4) и по тумбовому ряду (2, 5), а также нагрузка на тумбы БДБ на 1 м длины штрека (3) в конвейерном штреке № 245 шахты 'Западная -Капитальная" при его охране тумбами БДБ (1,2,3) и тумбами БЖБТ(4, 5)

—О—Ряд1 -£г-Рад2 ■

-Ряд4 •

-Ряд5 -О—РядЗ

Практика подтверждает защищаемые автором научные положения о существенном влиянии контактных взаимодействий между блоками, а также между тумбами и боковыми породами, на несущую способность и податливость тумб БЖБТ, а также правильность выбранных оптимальных параметров и конструкции блоков БДБ.

Результаты проведенных исследований вошли в нормативный документ «Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России», утвержденный Департаментом угольной промышленности Министерства энергетики России и согласованный с Госгортехнадзором России.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технико-технологические решения по оптимизации параметров и конструкции искусственных опор в виде тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, использование которых обеспечивает повышение эффективности поддержания закрепленных анкерной крепью повторно используемых подготовительных выработок на пластах мощностью 0,85-1,90 м со средне- и труднообрушающейся кровлей шахт Российской Федерации.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Существующие охранные конструкции (органные ряды, бутокост-ры, тумбы из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, литые полосы и др.) имеют деформационно-силовые и технико-экономические характеристики, не отвечающие конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям поддержания повторно используемых выработок на шахтах России. При условии уменьшения податливости и повышения несущей способности наиболее перспективными конструкциями для бесцеликовой охраны выемочных выработок на шахтах являются тумбы из деревянно-бетонных и железобетонных блоков.

2. Недостаточная несущая способность железобетонных блоков и излишняя их податливость обусловлены контактными взаимодействиями между блоками, а также между блоками и боковыми породами. При регулировании условий контактактирования между блоками за счет применения демпфирующих прокладок можно значительно (до 4500 кН) повысить несущую способность и уменьшить податливость данной охранной конструкции.

3. Стендовые исследования на гидравлических прессах позволили установить статистическую взаимосвязь несущей способности и податливости тумб из БДБ с относительной площадью деревянных стоек на рабочей поверхности блоков, их выступом над обоймой, прочностью твердеющего раствора и толщиной металлических обойм, а также отсутствие связи с высотой охранной конструкции. На основании проведенных исследований разработаны усовершенствованные блоки БДБ весом 37-43 кг с оптимальными параметрами. Сложенные из них тумбы имеют максимальную несущую способность более 5000 кН и регулируемую относительную податливость (от 6,5% до 15%).

4. Разработанные автором паспорта крепления и охраны выемочных выработок в условиях среднеустойчивой и устойчивой непосредственной кровли и средне- и труднообрушающейся основной кровли предусматривают крепление повторно используемых выработок анкерной распорно-замковой или сталеполимерной крепью. Рамная металлическая крепь в указанных паспортах не используется. В зонах опорного давления под металлические подхваты устанавливаются деревянные или металлические стойки усиления из

стоек СВП с замками ЗПК. Охрана выемочных выработок в данных паспортах предусмотрена тумбами из усовершенствованных деревянно- бетонных блоков, диаметром 630 мм, которые расклиниваются у кровли по всей площади деревянными прокладками из бруса или протеса необходимой толщины. В условиях прочных почв вместо тумб БДБ допускается использование тумб БЖБТ с прокладками из раствора между блоками.

5. Проверка эффективности применения типовых паспортов крепления анкерной крепью и охраны штреков тумбами из усовершенствованных блоков БЖБТ и БДБ, выполнена в конвейерном штреке № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь», заложенном на глубине 740 м на пласте с труднообрушающейся кровлей. Шахтные испытания показали, что указанные паспорта соответствуют горно-геологическим и горнотехническим условиям их применения: удалось обеспечить практически безремонтное повторное использование штрека лавами №№247 и 245. Смещения кровли в штреке № 245 при его охране тумбами БДБ были в 2,95 раза ниже, чем тумбами БЖБТ. Из-за больших смещений и обрушений кровли, трудоемкость работ по установке тумб БЖБТ в указанной выработке была в 4,17 раза выше, чем при охране штрека тумбами БДБ. По акту испытаний опытной партии блоков БДБ. и типового паспорта анкерного крепления и охраны конвейерного штрека № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь», экономический эффект от их применения по сравнению с охраной данного штрека тумбами БЖБТ составил 476,75 тысячи рублей на 1 км выработки.

6. Использование типовых паспортов крепления анкерной крепью и охраны повторно используемых штреков тумбами из усовершенствованных блоков БДБ на шахтах «Замчаловская», «Западная», «Дальняя» ОАО «Гуков-уголь», «Западная-Капитальная» и «Юбилейная» ОАО «Ростовуголь», а также «Обуховская» ОАО «Обуховская» подтвердило технико-экономическую целесообразность их применения в условиях средне- и труднообрушающихся кровель. Основные результаты исследований реализованы при составлении технических требований и технических условий «Технические условия ТУ 4173. 001. 00173931-2002. Блоки деревянно-бетонные», утвержденных техническим директором ОАО «Ростовуголь», а также вошли в нормативный документ «Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России», утвержденный Департаментом угольной промышленности Министерства энергетики России и согласованный с Госгортехнадзором России.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беликова Н.В. Технико-экономическая эффективность увеличения объемов применения анкерной крепи в подготовительных выработках. Ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных месторождений: Тез. докл. научн. конф. 21-27 апр. 1995 г. - Шахты: НГТУ,1995. - С. 60-61.

2. Беликов В.В., Беликова Н.В. Основные направления повышения эффективности бесцеликовых способов охраны подготовительных выработок. Научно-технические проблемы разработки месторождений, строительства и охраны горных выработок. Межвуз. сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1997.-С. 286-288.

3. Беликов В.В., Беликова Н.В. Совершенствование методов расчета на ПЭВМ параметров охраны подготовительных выработок. Совершенствование учебно-научно-методического комплекса: Сб. науч. и метод, тр. - Ростов-на-Дону: Пегас, 1997.-С. 193-193.

4. Беликов В.В., Беликова Н.В. Ресурсосберегающие технические решения, принятые в проекте строительства шахты «Обуховская №1». Научно-технические проблемы строительства вертикальных стволов, горизонтальных и наклонных выработок. Сб. научн. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1998. - С. 190-202.

5. Беликова Н.В., Проскуренко А.В. Разработка алгоритма и программы расчета на ПЭВМ параметров искусственных охранных конструкций. Технология горного производства и социально-экономические проблемы регионов Восточного Донбасса: Сб. науч. тр. - Шахты: ШИ НГТУ, 1998. - С. 62-63.

6. Рутьков К.И., Беликов В.В., Беликова Н.В. Охрана повторно используемых выработок тумбами из деревянно-бетонных блоков // Уголь. -

1999,-№8.-С. 15-17.

7. Беликова Н.В. Технико-экономическая эффективность применения тумб из блоков БДБ для охраны подготовительных выработок на шахтах Российского Донбасса. Научно-технические и социально-экономические проблемы Российского Донбасса. Материалы 49-й научно-производственной конференции. - Ростов-на-Дону: Северо-Кавказкий научный центр высшей школы. - 2000. - С. 232-235.

8. Рутьков К.И., Беликов В.В., Беликова Н.В. Охрана повторно используемых выработок тумбами из деревянно-бетонных блоков // Уголь. -

2000.-№10.-С. 59-61.

9. Беликов В.В., Беликова Н.В. О влиянии высоты тумб из деревянно-бетонных блоков на их несущую способность. Научно-технические и технологические проблемы угледобывающего производства Восточного Донбасса. Сб. научн. трудов. - Ростов-на-Дону: Северо-Кавказкий научный центр высшей школы, 2001. - С. 44-46.

10. Беликова Н.В. О расчете податливости и несущей способности охранных конструкций из деревянно-бетонных и железобетонных блоков при бесцеликовой охране выемочных выработок на шахтах Российского Донбасса. Состояние и перспективы развития Восточного Донбасса. Сб.науч. тр. 4.1. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. - С. 142-146.

11. Беликов В.В., Беликова Н.В. Влияние отдельных конструктивных особенностей деревянно-бетонных блоков на деформационно-силовые характеристики тумб, используемых для охраны выемочных выработок на угольных шахтах. Научно-технические и социально-экономические пробле-

мы Российского Донбасса: Сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ. -Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. - С. 30-35.

12. Артемьев В.Б., Диколенко Е.Я., Беликова Н.В. и др. Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России. - М., изд. ННЦ ГПП-ИГД им. А.А. Ско-чинского,2003.-98с.

13. Беликов В.В., Беликова Н.В. Влияние отдельных конструктивных особенностей деревянно-бетонных блоков на деформационно-силовые характеристики тумб, используемых для охраны выемочных выработок на угольных шахтах // Уголь.- 2004. - № 3. - С. 12-14.

14. Беликова Н.В. Исследование влияния различных прокладок между железобетонными блоками на деформационно-силовые характеристики охранных тумб. Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов: Сб. науч. тр./Шахтинский ин-т ЮРГТУ. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - С. 191-196.

Подписано в печать 19.11.2004г. Печать ризография Бумага офсетная. Усл. п.л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ №56 от 19.11.04г.

Отпечатано в типографии: ИП Чуйкова И.Н. Адрес типографии: 346500, г. Шахты, ул. Шевченко, 143.

• 25146

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Беликова, Наталья Валентиновна

Введение.

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований.

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

1.2 Закономерности проявлений горного давления и анализ основных методов и требований к выбору параметров охранных конструкций на пластах с труднообрушающейся кровлей.

1.3 Анализ основных охранных конструкций для бесцеликовой охраны подготовительных выработок на угольных шахтах.

1.4 Выводы, идея, цель и задачи исследований.

2. Общая методика выполнения работы, условия и методика проведения шахтных и стендовых исследований эффективности работы охранных конструкций в виде тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков

2.1 Общая методика выполнения работы.

2.2 Условия и методика шахтных исследований эффективности работы охранных конструкций в виде тумб из блоков.

2.3 Методика исследования контактных взаимодействий и неравномерности нагружения тумб из блоков БЖБТ.

2.4 Методика стендовых исследований влияния конструктивных характеристик блоков БДБ на деформационно-силовые характеристики сложенных из них тумб.

Выводы.

3. Исследования влияния контактных взаимодействий и различных прокладок между блоками на деформационно-силовые характеристики тумб из железобетонных блоков.

3.1 Исследование контактных взаимодействий при нагружении£локов БЖБТ, установленных без прокладок.

3.2 Деформационно-силовые характеристики тумб из блоков БЖБТ с различными прокладками между блоками, уменьшающими контактные взаимодействия.

Выводы.

4. Стендовые исследования влияния конструктивных особенностей деревянно-бетонных блоков на деформационно-силовые характеристики охранных тумб и разработка усовершенствованных конструкций блоков.

4.1 Влияние параметров деревянных стоек на характеристики тумб из блоков Б ДБ.

4.2 Влияние прочности металлической обоймы на характеристики тумб из блоков Б ДБ.

4.3 Влияние прочности твердеющего раствора на характеристики тумб из блоков Б ДБ.

4.4 Влияние высоты тумб БДБ на их деформационно-силовые характеристики.

4.5 Основные технические требования к характеристикам тумб и конструкции усовершенствованных блоков БДБ.

Выводы.

5. Разработка типовых паспортов охраны повторно используемых выработок и оценка эффективности применения тумб из усовершенствованных блоков БДБ и БЖБТ в выемочных штреках на шахтах Российского Донбасса.

5.1 Рекомендуемые типовые паспорта крепления и охраны повторно используемых подготовительных выработок тумбами из блоков БДБ и БЖБТ и область их применения.

5.2. Результаты исследований проявлений горного давления при бесцеликовой охране конвейерного штрека № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь» тумбами из блоков БЖБТ.

5.3. Результаты исследования проявлений горного давления при бесцеликовой охране конвейерного штрека № 245 тумбами из усовершенствованных блоков БДБ.

5.4. Анализ преимуществ и недостатков охранных конструкций из усовершенствованных блоков Б ДБ.

5.5. Технико-экономическая эффективность применения типового паспорта крепления и охранных тумб из усовершенствованных блоков БДБ в конвейерном штреке № 245 шахты «Западная - Капитальная».

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование оптимальных параметров и конструкции искусственных опор для охраны выемочных выработок"

Актуальность работы. Обеспечение устойчивости выработок выемочных участков является одной из основных проблем подземной разработки угольных пластов, без решения которой невозможно обеспечение безопасности горных работ и повышение технико-экономической эффективности эксплуатации угольных шахт.

Современным требованиям экономически эффективной и безопасной угледобычи на шахтах Российской Федерации, отрабатывающих пологие угольные пласты мощностью 0,85-1,9 м с крепкими вмещающими породами, отвечает технология крепления выемочных выработок анкерной крепью и бесцеликовое их поддержание для повторного использования с помощью искусственных охранных конструкций (опор).

В результате большого объема научных исследований, выполненных в Российской Федерации и за рубежом, разработаны искусственные ограждения для бесцеликовой охраны подготовительных выработок на выемочных участках, обоснованы теоретически и экспериментально их параметры. Вме-1 * сте с тем, практика применения на шахтах Российского Донбасса существующих видов охранных конструкций (деревянных органных рядов и кустов, бутокостров, тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, литых полос) с параметрами, соответствующими требованиям нормативных документов, показала их недостаточную эффективность и безопасность применения. В частности, наиболее перспективные существующие охранные опоры в виде тумб из железобетонных (БЖБТ) и деревянно-бетонных блоков (БДБ) имеют излишнюю податливость, а также недостаточную несущую способность.

Неудовлетворительное состояние штреков вызывает необходимость выполнения в них трудоемких и дорогостоящих ремонтных работ, что приводит к резкому снижению нагрузок на очистные забои, ухудшает условия проветривания и снижает безопасность ведения горных работ. Такое положение объясняется, главным образом, несоответствием применяемых средств охраны повторно используемых выемочных выработок характеру развития геомеханических процессов в типичных горно-геологических и горнотехнических условиях на пологих пластах мощность 0,85-1,9 м с крепкими вмещающими породами.

Поэтому определение причин неудовлетворительной работы охранных конструкций в виде тумб из блоков, разработка и проверка в стендовых и шахтных условиях их усовершенствованных модификаций, имеющих силовые и деформационные характеристики, отвечающие величине и характеру проявлений горного давления на пластах со средне- и труднообрушающими-ся кровлями, обоснование и разработка эффективных типовых паспортов анкерного крепления и охраны повторно используемых выработок тумбами из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, является актуальной научно-технической задачей.

Целью диссертационной работы является научное обоснование оптимальных параметров и конструкции искусственных опор в виде тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков с улучшенными механическими характеристиками и проверка эффективности их применения для охраны выемочных выработок на пологих пластах мощностью 0,85-1,9 м со средне- и труднообрушающимися породами кровли.

Идея работы заключается в том, что применение усовершенствованных тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, имеющих оптимизированные силовые и деформационные характеристики, отвечающие величине и характеру проявлений горного давления в зоне активного влияния очистных работ на пластах с труднообрушающимися кровлями, позволит обеспечить эффективное и безопасное поддержание повторно используемых подготовительных выработок.

Метод исследований - комплексный, включающий: анализ и обобщение фактического материала и данных научно-технической литературы в области охраны выемочных выработок; методы математической статистики; шахтные инструментальные наблюдения и измерения; разработку и стендовые испытания усовершенствованных конструкций блоков для охраны выемочных выработок, проверку их работоспособности в шахтных условиях и установление технико-экономической эффективности использования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При условии уменьшения податливости и повышения несущей способности наиболее эффективными охранными опорами для бесцеликовой охраны выработок на пологих пластах мощностью 0,85-1,9 м со средне- и труднообрушающимися кровлями являются тумбы из железобетонных и деревянно-бетонных блоков.

2. Несущая способность и податливость тумб из выпускаемых в настоящее время железобетонных блоков в решающей степени определяются условиями на контактах между блоками, а также между блоками и боковыми породами. При регулировании условий контактактирования между блоками за счет применения демпфирующих прокладок можно значительно повысить несущую способность и уменьшить податливость данной охранной конструкции.

3. Существует взаимосвязь между несущей способностью и податливостью тумб из деревянно-бетонных блоков с относительной площадью деревянных стоек на рабочей поверхности блоков, их выступом над обоймой, прочностью твердеющего раствора и толщиной металлических обойм. На основе установленных зависимостей могут быть определены оптимальные параметры деревянно-бетонных блоков, позволяющие повысить несущую способность тумб и уменьшить их податливость.

4. Применение тумб из блоков БЖБТ и Б ДБ, имеющих оптимальные параметры и конструкцию, и разработанных паспортов крепления анкерной крепью и охраны штреков в условиях средне- и труднообрушающихся кровель, позволяет обеспечить эффективное поддержание выемочных выработок, повысить безопасность работ и получить значительный экономический эффект.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- результатами представительных наблюдений за проявлениями горного давления, а также определением деформационно-силовых характеристик различных охранных конструкций в горных выработках шахт;

- стендовыми исследованиями влияния регулирования контактных взаимодействий между блоками БЖБТ и конструктивных характеристик блоков БДБ на деформационно-силовые характеристики, сложенных из них тумб, и их корректной статистической обработкой;

- положительными результатами внедрения технических и технологических решений, рекомендаций и выводов, полученных в диссертационной работе, при охране выемочных выработок на пластах со средне- и труднооб-рушающимися кровлями в условиях глубоких шахт.

Научная новизна работы заключается:

- в установленных впервые взаимосвязях количества и общей площади первоначальных контактов и количества и общей площади контактов в момент разрушения железобетонных блоков с их несущей способностью;

- в определении сравнительного влияния вида прокладок между железобетонными блоками на несущую способность и податливость сложенных из них тумб;

- в установлении ранее неизвестных взаимосвязей между несущей способностью и податливостью тумб из деревянно-бетонных блоков и относительной площадью деревянных стоек на рабочей поверхности элемента охранной конструкции, их выступом над обоймой, прочностью твердеющего раствора, толщиной металлических обойм, а также высотой тумб, что позволило обосновать оптимальные параметры деревянно-бетонных блоков и увеличить несущую способность, сложенных из них тумб, при уменьшении их податливости.

Практическое значение работы состоит в создании эффективных охранных конструкций из усовершенствованных железобетонных и деревянно-бетонных блоков для охраны повторно используемых выемочных выработок, обеспечивающих их безопасное и практически безремонтное поддержание.

Реализация работы. Основные результаты исследований реализованы при составлении технических требований и технических условий на усовершенствованные блоки БДБ, утвержденных техническим директором ОАО «Ростовуголь», а также вошли в нормативный документ «Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России», утвержденный Департаментом угольной промышленности Министерства энергетики России и согласованный с Госгор-технадзором России.

Усовершенствованные блоки и типовые паспорта анкерного крепления и охраны выемочных выработок используются на 6 шахтах угледобывающих компаний Восточного Донбасса. Фактический экономический эффект от применения БДБ из усовершенствованных блоков в конвейерном штреке № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь» по сравнению с тумбами БЖБТ составил 476,75 тыс. руб. (в ценах 2000 г.) на 1 км длины выработки.

Апробация работы. Содержание и отдельные результаты диссертации докладывались и получили одобрение на 44-53 научных конференциях Шах-тинского института ЮРГТУ (НПИ) (г. Шахты, 1996-2004 гг.), на научной конференции «Научно-технические проблемы шахтного строительства» (г. Шахты, 2000г.), на научной конференции «Совершенствование проектирования и строительства угольных шахт» (г. Шахты, 2001 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы автором опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, заключения, списка литературы из 90 наименований, приложения. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 7 таблиц.

Автор выражает благодарность и признательность доц., к.т.н. Феоктистову В.М. - за методическую помощь и консультации по рассматриваемой проблеме; к.т.н. Мартыненко И.И., горным инженерам Антонову П.И., Чав-кину А.И., Кулешову Е.С., Проскуренко А.В., Федоренко Н.А. - за помощь, оказанную при выполнении стендовых и шахтных испытаний. и

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Беликова, Наталья Валентиновна

Выводы

1. Разработанные паспорта крепления и охраны выемочных выработок в условиях среднеустойчивой и устойчивой непосредственной кровли и средне- и труднообрушающейся основной кровли, предусматривают крепление подготовительных выработок в забое анкерной распорно-замковой или сталеполимерной крепью. Рамная металлическая крепь в указанных паспортах не используется. В зонах опорного давления под металлические подхваты устанавливаются металлические стойки усиления из стоек СВП с замками ЗПК. Охрана выемочных выработок в данных паспортах предусмотрена тумбами из усовершенствованных деревянно- бетонных блоков, диаметром 630 мм, которые расклиниваются кровли по всей площади деревянными прокладками из бруса или протеса необходимой толщины. В условиях прочных почв вместо тумб БДБ допускается использование тумб БЖБТ с прокладками из раствора между блоками.

2. Шахтные испытания показали, что указанные паспорта соответствуют горно-геологическим и горнотехническим условиям их применения: удалось обеспечить практически безремонтное повторное использование штрека лавами №№247 и 245. Смещения кровли в штреке № 245 при его охране тумбами БДБ были в 2,95 раза ниже, чем тумбами БЖБТ. Из-за больших смещений и обрушений кровли, трудоемкость работ по установке тумб БЖБТ и ликвидации последствий обрушений кровли в штреке № 245 была в 4,17 раза выше, чем при охране штрека тумбами БДБ. По данным акта испытаний опытной партии блоков БДБ и типового паспорта анкерного крепления и охраны конвейерного штрека № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь», экономический эффект от их применения по сравнению с охраной данного штрека тумбами БЖБТ составил 476,75 тысячи рублей на 1км выработки.

3. Использование типовых паспортов крепления анкерной крепью и охраны повторно используемых штреков тумбами из усовершенствованных блоков БДБ на шахтах «Замчаловская», «Западная», «Дальняя» ОАО «Гуков-уголь», «Западная-Капитальная» и «Юбилейная» ОАО «Ростовуголь», а также «Обуховская» ОАО «Обуховская» подтвердило технико-экономическую целесообразность их применения в условиях средне- и труд-нообрушающихся кровель. Основные результаты исследований реализованы при составлении технических требований и технических условий «Технические условия ТУ 4173. 001. 00173931-2002. Блоки деревянно-бетонные», утвержденных техническим директором ОАО «Ростовуголь», а также вошли в нормативный документ «Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России», утвержденный Департаментом угольной промышленности Министерства энергетики России и согласованный с Госгортехнадзором России.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технико-технологические решения по оптимизации параметров и конструкции искусственных опор в виде тумб из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, использование которых обеспечивает повышение эффективности поддержания закрепленных анкерной крепью повторно используемых подготовительных выработок на пластах мощностью 0,851,90 м со средне- и труднообрушающейся кровлей шахт Российской Федерации.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Существующие охранные конструкции (органные ряды, бутокостры, тумбы из железобетонных и деревянно-бетонных блоков, литые полосы и др.) имеют деформационно-силовые и технико-экономические характеристики, не отвечающие конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям поддержания повторно используемых выработок на шахтах России. При условии уменьшения податливости и повышения несущей способности наиболее перспективными конструкциями для бесцеликовой охраны выемочных выработок на шахтах являются тумбы из деревянно-бетонных и железобетонных блоков.

2. Недостаточная несущая способность железобетонных блоков и излишняя их податливость обусловлены контактными взаимодействиями между блоками, а также между блоками и боковыми породами. При регулировании условий контактактирования между блоками за счет применения демпфирующих прокладок можно значительно (до 4500 кН) повысить несущую способность и уменьшить податливость данной охранной конструкции.

3. Стендовые исследования на гидравлических прессах позволили установить статистическую взаимосвязь несущей способности и податливости тумб из БДБ с относительной площадью деревянных стоек на рабочей поверхности блоков, их выступом над обоймой, прочностью твердеющего раствора и толщиной металлических обойм, а также отсутствие связи с высотой охранной конструкции. На основании проведенных исследований разработаны усовершенствованные блоки БДБ весом 37-43 кг с оптимальными параметрами. Сложенные из них тумбы имеют максимальную несущую способность более 5000 кН и регулируемую относительную податливость (от 6,5% до 15%).

4. Разработанные автором паспорта крепления и охраны выемочных выработок в условиях среднеустойчивой и устойчивой непосредственной кровли и средне- и труднообрушающейся основной кровли предусматривают крепление повторно используемых выработок анкерной распорно-замковой или сталеполимерной крепью. Рамная металлическая крепь в указанных паспортах не используется. В зонах опорного давления под металлические подхваты устанавливаются деревянные или металлические стойки усиления из стоек СВП с замками ЗПК. Охрана выемочных выработок в данных паспортах предусмотрена тумбами из усовершенствованных деревянно- бетонных блоков, диаметром 630 мм, которые расклиниваются у кровли по всей площади деревянными прокладками из бруса или протеса необходимой толщины. В условиях прочных почв вместо тумб БДБ допускается использование тумб БЖБТ с прокладками из раствора между блоками.

5. Проверка эффективности применения типовых паспортов крепления анкерной крепью и охраны штреков тумбами из усовершенствованных блоков БЖБТ и БДБ, выполнена в конвейерном штреке № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь», заложенном на глубине 740 м на пласте с труднообрушающейся кровлей. Шахтные испытания показали, что указанные паспорта соответствуют горно-геологическим и горнотехническим условиям их применения: удалось обеспечить практически безремонтное повторное использование штрека лавами №№247 и 245. Смещения кровли в штреке № 245 при его охране тумбами БДБ были в 2,95 раза ниже, чем тумбами БЖБТ. Из-за больших смещений и обрушений кровли, трудоемкость работ по установке тумб БЖБТ в указанной выработке была в 4,17 раза выше, чем при охране штрека тумбами БДБ. По акту испытаний опытной партии блоков БДБ и типового паспорта анкерного крепления и охраны конвейерного штрека № 245 шахты «Западная-Капитальная» ОАО «Ростовуголь», экономический эффект от их применения по сравнению с охраной данного штрека тумбами БЖБТ составил 476,75 тысячи рублей на 1км выработки.

6. Использование типовых паспортов крепления анкерной крепью и охраны повторно используемых штреков тумбами из усовершенствованных блоков БДБ на шахтах «Замчаловская», «Западная», «Дальняя» ОАО «Гуковуголь», «Западная-Капитальная» и «Юбилейная» ОАО «Ростовуголь», а также «Обуховская» ОАО «Обуховская» подтвердило технико-экономическую целесообразность их применения в условиях средне- и труднообрушающихся кровель. Основные результаты исследований реализованы при составлении технических требований и технических условий «Технические условия ТУ 4173. 001. 00173931-2002. Блоки деревянно-бетонные», утвержденных техническим директором ОАО «Ростовуголь», а также вошли в нормативный документ «Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольных шахт России», утвержденный Департаментом угольной промышленности Министерства энергетики России и согласованный с Госгортехнадзором России.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Беликова, Наталья Валентиновна, Новочеркасск

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

2. Итоги работы угольной промышленности России за январь-сентябрь 2003 года // Уголь. 2003. - № 12. - С. 49-58.

3. Лиминг Д., Холлидей Р., Алтуньян П., Хайндмарш В. Скоростная подготовка штреков для высокопроизводительных лав глубоких шахт // Уголь. -1998.-№ 1.-С. 56-60.

4. 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.

5. Гапанович Л.Н., Ягодкин Г.И. Совершенствование технологии очистных работ на шахтах России // Горный вестник. 1997. - № 5. - С. 16-21.

6. Нильва Э.Э., Логашкин С.А. Горно-подготовительные работы: перспективы технического перевооружения. Проблемы разработки угольных месторождений: Научные сообщения // ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского. Вып. 311. М.: 1998.-С. 177-187.

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

8. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35° // ВНИМИ. Л.: 1982. -136 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

18. Бажин Н.П., Рева В.Н., Нейман J1.K. Тимохин А.Н. Охрана повторно используемых подготовительных выработок тумбами из железобетонных блоков. Обзор / ЦНИЭИуголь. М.: 1990. - 40 с.

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

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

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

22. 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.

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

24. Борзых А.Ф., Данилов А.А., Тоцкий А.В. Устойчивость железобетонных тумб при охране подготовительных выработок // Уголь. 1985. № 6. - С. 1415.

25. 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.

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

27. 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.

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

29. Диманштейн А.С. Научные основы охраны повторно используемых выемочных выработок с помощью искусственных ограждений при разработке пологих угольных пластов. Дисс. докт. техн. наук. М.: ИГД им. А.А. Скочинского // 1988. - 390 с.

30. Фрегер Г.Е., Джигрин А.В., Тациенко В.П. Спирально амированные композитные анкеры. М.: Изд. ННЦГП-ИГД им. А.А. Скочинского, 2001. — 179 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

39. 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.

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

41. Матвеев В.А. Расчеты проявлений горного давления в очистном забое // Уголь. 1996. - № 12. - С .51-54.

42. Мартыненко И.А., Литвинов А.В., Логашкин С.А. Об охране подготовительных выработок. // Технология и техника струговой выемки антрацитов. Вып. 18. Шахты: изд-во ШахтНИУИ, 1977. - С. 3-8.

43. 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.

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

45. 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.

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

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

48. Патент РФ № 2057947, Е 21 15/10 от 10. 06. 1996 г. на изобретение «Устройство для возведения искусственных целиков из блоков» / Борзяк В.Е., Гольцев Н.Т., Феоктистов В.М. и др. Опубл. 10. 04. 96. Бюл. № 10.

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

50. Шемякин Е.И. Запредельное деформирование угля в призабойной зоне. / Проблемы разработки угольных месторождений: Науч. сообщ. / Недра, 1997. -Вып. 306. С.127-137.

51. Кузнецов В.П. Оптимизация параметров системы разработки в условиях шахты «Майская» комбината «Ростовуголь». Реф. сб. «Технология добычи угля подземным способом». М.: ЦНИЭИУголь, 1974, -№ 10 (94). - С. 9-14.

52. Араунер X. Управление горным давлением при использовании технологии заполнения закрепного пространства и набрызгбетонирования // Глюка-уф.- 1985.-№2.-С. 5-9.

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

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

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

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

57. Якоби О. Практика управления горным давлением. М.: Недра, 1988. — 566 с.

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

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

60. Ержанов Е.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. — Алма-Ата.: Наука, 1964.-173 с.

61. Ялышев Э.И. Фактические площади контактирования перекрытий механизированных крепей с кровлей. Сб. LXXXII. Горное давление и горные удары.-Л.: ВНИМИ, 1971.-С. 134-138.

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

63. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. -С.-Петербург.: ВНИМИ, 1991. 125 с.

64. Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов. Л.: ВНИМИ, 1985. - 112 с.

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

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

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

68. 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.

69. Беликов В.В., Беликова Н.В. Совершенствование методов расчета на ПЭВМ параметров охраны подготовительных выработок. Совершенствование учебно-научно-методического комплекса: Сб. науч. и метод, тр. Ростов-на-Дону: Пегас, 1997. - 192 с.

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

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

72. Рутьков К.И., Беликов В.В., Беликова Н.В. Охрана повторно используемых выработок тумбами из деревянно-бетонных блоков // Уголь, 2000. - № 10.-С. 59-61.

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

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

75. Руководство по повышению несущей способности длительно эксплуатируемой анкерной крепи распорно-замкового и клино-щелевого типов на шахтах Ростовской области. ШахтНИУИ: Шахты: 2001, - 42 с.

76. Блоки деревянно-бетонные БДБ. Технические условия ТУ 4173.001. 00173931-2002. Ростовуголь. Шахты: -2002. -23 с.

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

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

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