Обоснование параметров анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов пологих угольных пластов

Шестаков, Сергей Игоревич

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов пологих угольных пластов"

На правах рукописи

ШЕСТАКОВ Сергей Игоревич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АНКЕРНОГО

КРЕПЛЕНИЯ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ ПРИ ОТРАБОТКЕ ОГРАНИЧЕННЫХ ЗАПАСОВ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

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

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ДЕК 2012

Тула 2012

005056322

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» (ТулГУ) на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений.

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент САРЫЧЕВ Владимир Иванович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор СЕРГЕЕВ Сергей Валентинович, Белгородский национальный исследовательский университет/ кафедра прикладной геологии и горного дела, заведующий кафедрой;

кандидат технических наук Прохоров Дмитрий Олегович,

Тульский государственный университет/ кафедра геоинженерии и кадастра, доцент.

Ведущая организация: Московский государственный горный университет.

Защита диссертации состоится «27» декабря 2012 г. в 12 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, просп. Ленина, 90, 6-й учебный корпус, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан «26» ноября 2012 г.

Копылов Андрей Борисович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из главных задач угледобывающей отрасли на современном этапе хозяйствования остается проблема повышения полноты извлечения запасов подготовленных шахтных полей.

Особую важность при этом приобретает решение вопросов, связанных с созданием технологий, обеспечивающих экономически целесообразную отработку участков с ограниченными запасами угля, которые формируются при отработке угольных пластов по схеме «шахта - лава». По результатам оценки запасов на 47 шахтах России, проведенной Подмосковным НИУИ и ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского, к настоящему времени на ограниченных участках, отработка которых длинными комплексно-механизированными забоями затруднена или невозможна, сосредоточено около 369 млн. т высококачественного угля. Наиболее значительны данные запасы в Кузнецком и Печерском бассейнах - 253 и 89 млн. т.

В таких условиях возникает необходимость перехода на нетрадиционные системы разработки, отличающиеся меньшими размерами выработанных пространств и использованием мобильного недорогостоящего оборудования. В частности, вариантом такого оборудования может быть сочетание комбайнов избирательного действия с самоходными вагонами. При этом в качестве основного вида крепления предполагается использование анкерной крепи.

В общем комплексе стоящих при этом задач вопросы количественной оценки закономерностей развития геомеханических процессов в массивах пород вокруг очистных выработок нуждаются в дальнейшей проработке. В сложившейся ныне ситуации, когда проведение лабораторных и шахтных экспериментов затруднено, на первое место выступают исследования, базирующиеся на применении универсальных расчетных моделей массива пород, численных методов и многовариантного моделирования на ЭВМ. Основная трудность при этом заключается в корректной постановке задачи, полноценном учете исходной информации и выборе расчетной схемы, достаточно идеализированной для получения эффективного решения и одновременно сохраняющей реальные особенности, чтобы это решение имело практическую ценность.

Поэтому проведение комплексных исследований, направленных на изучение закономерностей проявлений горного давления в массивах пород вокруг очистных выработок и позволяющих на этой основе выбирать рациональные параметры анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов, является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в рамках направлений исследований Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Тул-ГУ, а также при поддержке аналитической ведомственной программой «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» (Задание № 2.2.1.1/3942) и федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (ГК № 02.740.11.0319).

Целью работы является установление новых и уточнение существующих закономерностей геомеханических процессов в системе «анкерная крепь — вмещающий массив» для обоснования параметров анкерного крепления очистных забоев, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку ограниченных запасов пологих угольных пластов.

Идея работы заключается в использовании для обоснования параметров анкерного крепления очистных забоев концепции стержневой аппроксимации массива и крепи, позволяющей моделировать напряженно-деформированное состояние геомеханической системы «анкерная крепь — вмещающий массив» в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий. Основные научные положения, выносимые на защиту: оценку напряженного состояния анкерной крепи необходимо производить на основе режима взаимовлияющих деформаций, учитывающего совместное взаимодействие пород непосредственной кровли, анкеров и стоечной крепи;

реактивные усилия в анкерах зависят от мощности несущего слоя непосредственной кровли, длины очистного забоя, шага установки анкеров и реакций стоечной крепи;

наличие двухрядной стоечной крепи, устанавливаемой перпендикулярно линии очистного забоя, позволяет в 1,5-2,0 раза снизить напряженное состояние непосредственной кровли и увеличить шаг установки анкерной крепи. Научная новизна работы заключается в следующем: разработаны технологические схемы отработки ограниченных запасов короткими лавами и камерами с расширением, основанные на анкерном креплении очистных забоев, а так же на анкерном креплении в комбинации со стоечной крепью;

усовершенствована расчетная модель геомеханической системы «анкерная крепь — вмещающий массив», основанная на режиме взаимовлияющей деформации и позволяющая производить оценку напряженно-деформированного состояния пород непосредственной кровли, реактивных усилий в анкерной и стоечной крепи в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий;

установлены закономерности изменения изгибающих моментов, напряжений и перемещений в несущем слое непосредственной кровли, а также усилий в анкерной крепи, учитывающие размеры выработанных пространств, шаг установки анкеров, мощность кровли, реакции стоечной крепи;

получены зависимости максимальных реактивных усилий в анкерах и максимальных горизонтальных напряжений в породах непосредственной кровли от мощности несущего слоя непосредственной кровли, размеров выработанного пространства, шага установки анкеров, позволяющие обосновывать параметры анкерного крепления очистных забоев;

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе используется комплекс методов: анализ существующих систем разработки и технологических схем ведения очистных работ при отработке ограниченных запасов; анализ методов расчета параметров анкерного крепления; имитационное

моделирование геомеханических процессов в массивах горных пород вокруг очистных выработок; обработка результатов моделирования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректностью постановки задач и формирования расчетных схем; представительным объемом данных, полученных в результате имитационного моделирования (проведено более 300 вычислительных экспериментов); удовлетворительным совпадением результатов при решении контрольных задач численным моделированием и методами строительной механики.

Научное значение работы заключается в разработке расчетной модели оценки напряженио-деформированного состояния геомеханических систем, включающих массив горных пород и анкера, и установлении на этой основе закономерностей изменения напряженного и деформированного состояния пород кровли и анкеров в зависимости от широкого диапазона горно-геологических и горнотехнических факторов при отработке ограниченных запасов.

Практическое значение работы состоит: в создании методического обеспечения многовариантного моделирования геомеханических процессов в системах «анкерная крепь - вмещающий массив»; в разработке технологических схем ведения очистных работ короткими лавами и камерами с расширением при использовании анкерной крепи; в создании графического метода обоснования рациональных параметров анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов.

Реализация работы. Основные результаты исследований были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и ведомственной целевой программе, а также включены в методическое обеспечение комплекса учебных дисциплин по направлению «Горное дело» кафедры «Геотехнологии и строительство подземных сооружений».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2011 г.), на Всероссийской конференции «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования» (г. Новочеркасск, 2011 г.), на магистерских научно-технических конференциях ТулГУ (г. Тула, 2008-2009 гг.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2010-2012 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, включая 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков, 4 таблицы, приложение и список использованной литературы из 148 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросам исследования геомеханических систем в слоистых массивах горных пород вокруг подготовительных и очистных выработок, закрепленных анкерной крепью или комбинированной крепью, были посвящены работы многих известных ученых. Значительный вклад в разработку методов расчета внесли И.В. Баклашов, A.A. Борисов, Н.С. Булычев, A.C. Бурчаков, В.П. Зубов, М.А. Иофис, Д.Р. Каплунов, Б .А. Картозия, Г.А. Катков, ЮЛ Кузнецов, Г.Г. Литвинский, ВЛ. Попов, В.А. Потапенко, Л.А. Пучков, К.Ф. Сапицкии, В Д. Слесарев, А.П. Судоплатов, К.Н. Трубецкой, Л.Д. Шевяков, А.П. Широков, Ю В Шувалов, И.Л. Черняк и другие исследователи. Однако данные исследования, как правило, были ориентированы на решения задач по обоснованию параметров анкерного крепления подготовительных выработок или очистных камер с небольшим пролетом выработанных пространств.

Цель идея и современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме обусловили необходимость постановки и решения следующих задач исследования:

на основе систем разработки короткими очистными забоями разработать технологические схемы ведения очистных работ при отработке ограниченных участках шахтных полей с использованием анкерного или комбинированного

крепления очистных забоев;

разработать математическую модель расчета напряженно-деформированного состояния геомеханической системы «анкерная крепь -

вмещающий массив»; ____

разработать методическое обеспечение, позволяющее проводить ^много-вариантные исследования взаимодействия анкерной и комбинированной крепи

с массивом горных пород; -„.,„„„

провести численные эксперименты по моделированию взаимодеиствия

анкерной и комбинированной крепи очистных забоев с вмещающими породами при отработке ограниченных запасов угольных пластов;

сформировать алгоритм графического обоснования параметров крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов короткими очистными

3аб°ЯТнализ эксплуатации экспериментальных участков на шахтах Кузбасса при использовании короткозабойных систем разработки показал, что конфигурация ограниченных запасов требует применения гибких технологических схем. позволяющих изменять геометрические параметры очистных забоев а наибольший эффект при очистной выемке достигается при креплении выработанных пространств анкерными крепями. При этом минимальные потери угля

характерны при отработке короткими лавами.

Исходя из этого, были разработаны принципиальные технологические схемы отработки ограниченных запасов короткими лавами при креплении очистных забоев анкерной крепью, а также анкерной крепью в комбинации со стоечной крепью или органными рядами из двухстоечной крепи и пакетированной закладки. Данные схемы ориентированы как на отработку запасов по принципу столбовой, так и сплошной системы разработки, при возможности сохранения одного из выемочных штреков для последующего использования.

Рассмотрены варианты с закладкой выработанных пространств. На рис. 1 в качестве примера представлена технологическая схема ведения очистных работ с анкерным креплением кровли и установкой двухрядной стоечной крепи.

Рис. 1. Принципиальная схема отработки ограниченных запасов короткой лавой:

1 - угольный массив; 2 — стоечная крепь; 3 - анкерная крепь; 4 — установка для анкерования кровли; 5 — ленточный конвейер; б — проходческий комбайн; 7 -

бутовая полоса

Кроме того, на базе камерных систем разработки были сформированы технологические схемы ведения очистных работ камерами с расширением при креплении очистных забоев и выработанных пространств анкерной крепью.

Системы разработки короткими очистными забоями отличаются большой универсальностью, что позволяет их применять в самых разнообразных условиях, но основополагающим при определении конкретных параметров является характеристика устойчивости боковых пород. Анализ основных горногеологических и горнотехнических факторов показал, что эффективность применения данных систем зависит от корректно установленных размеров выемочного участка, лимитируемых устойчивым пролетом основной кровли. Исходя из этого, для пород основной кровли получены зависимости предельных пролетов от ее прочностных и геометрических размеров и глубины залегания, которые предопределяют размеры выемочных участков, блоков или коротких лав, обеспечивая разгрузку пород непосредственной кровли и крепи от повышенных проявлений горного давления.

Известно, что существующие методы расчета крепей базируются в основном на принципах статического расчета силовых характеристик. В ТулГУ применительно к исследованию напряженно-деформированного состояния крепей очистных и подготовительных выработок была разработана методологическая основа расчета, базирующаяся на численном методе начальных параметров и концепции стержневой аппроксимации элементов крепежных конструкций. Такая модель нашла свое отражение в работах В.Н. Каретникова и В.И.

Сарычева, в основу которых была положена система уравнений, отражающая условия равновесия элементов, совместности перемещений и граничные условия. Однако за рамками исследований осталась нерешенной задача оценки напряженно-деформированного состояния анкерных крепей при взаимодеи-ствии с породами непосредственной кровли.

Общность технологических схем крепления и незначительные колебания длины очистных забоев в пределах выемочных участков дали возможность сформировать принципиальную технологическую схему крепления выработанного пространства и поддержания кровли, которая представлена на рис. 2. Особенностью схемы является наличие участков дискретизации с разной длинои, отсутствием или наличием анкеров и стоек на данных участках.

Рис. 3.1. Принципиальная схема крепления выработанного пространства при системах разработки короткими лавами или короткими забоями: I - охранный целик или краевая часть пласта; 2 - непосредственная кровля; 3 - основная кровля; 4 - почва; 5 - выработанное пространство;

6 - анкерная крепь; 7 - стоечная крепь

Метод расчета базируется на стержневой аппроксимации непосредственной кровли, анкерной и стоечной крепи, реальные характеристики которых в модели отражаются жесткостью на изгиб и сжатие. На данном этапе разработки расчетной модели задача решается при выполнении следующих условий: в упругой постановке; в режиме совместности деформаций непосредственной кровли и крепи; без учета раздавливания краевой части угольного целика; при представлении основной кровли в качестве породы-моста; исходя из расслоения непосредственной и основной кровли.

Исходя из этого, геомеханическая система «анкерная крепь - вмещающий массив» представляется в виде обобщенной схемы (рис. 3), на которой непосредственная кровля аппроксимируется стержнем с и участками разбиения. На данной схеме /" - текущий номер участка разбиения при / = 1, 2,..., и-1, и или / -текущий номер сечения при г = 0, 1, 2,..., и-1, и.

Рис. 3. Обобщенная расчетная схема системы «анкерная крепь - вмещающий массив»

Условие совместности взаимодействия крепи и кровли выражается через упругие связи, верхние из которых характеризуют работу замковых анкеров, а нижние - стоечной крепи. При этом, в целях сохранения общности подхода, предложен вариант расположения упругих связей в центре каждого участка расчетной схемы (реальное отсутствие крепи на каком-либо из участков отражается последующим выводом связи из расчетной модели).

Закрепление непосредственной кровли в углепородном массиве (между основной кровлей и угольным пластом) характеризуется условиями на границах (опорах) - в начальном и конечном сечении. Данные условия определяются через группу силовых (О, и М0, <2п и Мп - поперечная сила и изгибающии момент соответственно в начальном и конечном сечении) и кинематических (60 и х0,в„ и х„ - угол поворота и вертикальное перемещение) факторов. Равенство нулю любой пары из четырех факторов однозначно определяет условие закрепления стержня. Возмущающим фактором является распределенная нагрузка, максимальная величина которой определяется исходя из собственного веса комплекса пород непосредственной кровли.

Как отмечалось выше, реальные характеристики непосредственной кровли, анкерной и стоечной крепи в расчетной модели представляются жесткост-ны'ми параметрами: для непосредственной кровли - жесткостью на изгиб £,/, (£, и /, - модуль упругости и момент инерции на /'-м участке); для анкерной и стоечной крепи - жесткостью на сжатие £ан., Дш ,< и ^ст., Агг.,/ (£аи„/ и 5ан„; > £ст . и 5ст . . модуль упругости материала и площадь поперечного сечения соответственно анкера и стойки на г-м участке схемы).

Создание расчетной модели геомеханической системы «анкерная крепь -вмещающий массив» при выполнении всех отмеченных выше условий и ограничений возможно только после разработки статико-кинематическои модели отдельного, типового элемента, формируемого в пределах одного участка обобщенной расчетной схемы. Такой подход позволяет учитывать различные конструктивные и жесткостные параметры крепи, а также неравномерность мощности непосредственной кровли, вызывающую необходимость изменения

ее изгибной жесткости и корректировку исходной нагрузки по участкам дискретизации расчетной схемы.

Совокупность внешних возмущающих и внутренних силовых факторов, предопределяющих равновесие типового элемента, включает: равномерно распределенную нагрузку qi от собственного веса пород кровли и возможных дополнительных сил; реакции упругих связей , и имитирующих работу анкерной и стоечной крепи; поперечные силы (£?,_[ и £?, ) и изгибающие моменты (и М,) в начальном (/-1-м) и конечном (/-м) сечении типового элемента.

В общем случае статико-кинематическая модель типового элемента может быть получена только после формирования двух групп уравнений: силовых и кинематических факторов и физических уравнений, характеризующих условие совместности деформаций непосредственной кровли и крепи.

Все влияющие факторы делятся на четыре основные группы: первую составляют силовые и кинематические факторы в /-1-м и /-м сечениях элемента; вторую - реакции вертикальных связей — анкеров; третью - реакции вертикальных связей — стоек; четвертую — внешние нагрузки. Такие группы определяют типовые векторы, которые в транспонированном виде можно представить следующим образом: {В,_ 1}=(й_1,М,_1,в,._1>лг/_1)т; {й(} = (0,,А/, Д,х,)Т;

Последние три вектора являются векторами-элементами. Зависимость между двумя векторами выражается матричным уравнением, в котором коэффициентом пропорциональности является алгебраическая матрица. Используя такой подход, уравнения силовых и кинематических факторов можно в матричной форме объединить в единое выражение:

В этом уравнении: [/•)], [Оа1] / ], |рст>(] и [#, ] - типовые матрицы влияния соответственно силовых и кинематических факторов в начальном сечении элемента, реакций связей (анкеров и стоек) и внешних сил.

По аналогии со статико-кинематическими уравнениями формируются матрицы влияния [г,], [/4а1М ] и \ для условий совместности перемещений элементов крепи и непосредственной кровли. В итоге уравнения совместности перемещений в матричной форме имеют вид:

и (2)

Тогда система матричных уравнений, описывающих статико-кинематическое состояние типового элемента обобщенной расчетной схемы, выглядит следующим образом:

Сформированная система матричных уравнении для типового элемшта является универсальной, так как позволяет учитывать: а) любые комбинации

~ выработанного пространства; б) разнообразную -РУ-УРУ Юность технологических свойств пород непосредственной кровли, в) измене Ге Гешней нагрузки на элемент. Конструкции типовых матриц влияния и векторов^осгаются всегда постоянными, в зависимости от моделируемого объ-еета изменяются только количественные характеристики их интерпретация состояния типового элемента позволяет псреи и к подго е общей структуры системы линейных уравнений для решения задачи напряжен но-лесЬосмированного состояния всей геомеханической системы.

Д Стержневая аппроксимация несущего слоя непосредственной^ кровли » комбинированной крепи предполагает необходимость

условий через систему условий закрепления "на опорах левых и правь.х кон цов стержня, что отражается компонентами векторов {В0} и \В„\. В модели ппиняго шесть типов возможных узлов закрепления стержней "на опорах со ПстРрТим равенством нулю двух из четырех параметров. Каждое из условии ха-растеризуется математическим соотношением: для начального сечения - {В0} = [£0]|воЯ

для конечного сечения - (5) я

где {в'0} - вектор значимых начальных параметров (включает 2, не равных компонента из 4 факторов); {в'„} - вектор внутренних фа.сторов для условия закрепления конца стержня (содержит 2 компонента, равных 0); [Е01 ] -элементарные прямоугольные матрицы, отражающие реализацию граничных

условий в крайних сечениях стержня.

Исходя из того, что все элементы вектора {в,} должны быть равны 0, получим конечную форму матричных соотношений, характеризующих граничные условия:

{До) = [£0]к}| (6)

о = [Е„]{В„}. {

С учетом граничных условий итоговая форма матричных уравнении для решения задачи о напряженно-деформированном состоянии моделируемои области массива пород будет выглядеть следующим образом:

\<=1 У 1 = 1^/7 =( )

р=' >

+х' пк/Л^т1 Кг. ^}+ 0+

'=1 \ о=<- ) )

(7)

Основной целью проводимых исследований является определение напряженно-деформированного состояния в любой точке моделируемой области. Для этого, подставив найденные значения компонентов векторов {¿?о}' (Яаи.р} и стоек (Лсг .р) (при р = 1,2,3,..., у-в первое уравнение системы (7) (при этом верхний предел п необходимо заменить на номеру интересуемого сечения расчетной схемы), можно получить искомые значения силовых и кинематических факторов, объединенные в векторе {¿Ву|, в частности поперечной силы, изгибающего момента, угла поворота и вертикального перемещения непосредственной кровли. По найденным значениям изгибающих моментов определяются горизонтальные напряжения в кровле.

Для моделирования геомеханических процессов в слоистых массивах пород вокруг очистных выработок было разработано методическое обеспечение, включающее алгоритм расчета, программное обеспечение, инструкции по подготовке и вводу исходных данных. Методическое обеспечение снабжено пояснениями, отражающими особенности формирования расчетных схем с высокой степенью имитации физических процессов, происходящих в натуре. Корректность используемых методов расчета подтверждается эффективностью результатов, полученных при решении частных задач горной геомеханики.

Методическое обеспечение ориентировано на расчет поперечных сил, изгибающих моментов, углов поворотов, вертикальных перемещений и горизонтальных напряжений в сечениях несущего слоя непосредственной кровли;

главным источником последующего анализа характера проявлений горного давления, происходящего под влиянием очистных работ в моделируемых геотехнических системах, являются реактивные усилия в анкерной и стоечной крепи.

Дальнейшие исследования были направлены на выявление закономерностей напряженно-деформированного состояния геомеханических систем «анкерная крепь — вмещающий массив». Исследовалось изменение изгибающих моментов, напряжений и перемещений в породах кровли, усилий в анкерах и стоечной крепи. К моделированию было принято три геотехнологических ситуации: непосредственная кровля рассматривалась как жестко защемленная с двух сторон балка, подкрепленная анкерной крепью или комбинированной (ан-керно-стоечной) крепью; непосредственная кровля представлена в виде консольной балки с анкерной крепью. Варьировались следующие параметры: пролет кровли - от 5 до 40 м; мощность несущего слоя непосредственной кровли -от 0,5 до 2,0 м; шаг установки анкерной крепи — от 1 до 10 м. Было произведено более 300 вычислительных экспериментов. На рис. 4 в качестве примера приведено изменение горизонтальных напряжений в несущем слое непосредственной кровли мощностью 1 м при пролете кровли 30 м. Из рисунка видно, что максимальные напряжения возникают в местах защемления непосредственной кровли.

а, кПа

6 ООО 4000 2000 0

-2000 -4000

/ /

'Л

, V • \ - • ¡Л ч V /.'/

1 '.¿У

ч

\ " \. .

Рис. 4. Изменение горизонтальных напряжений в несущем слое

непосредственной кровли при шаге установки анкеров: — - 1,0м;...........-1,25м;-----2,5м;----5,0м; ----- 10,0м

Подобные графики стали базой для графической интерпретации изменения максимальных горизонтальных напряжений в кровле и усилий в анкерах, в результате чего был сформирован ряд номограмм (пример такой номограммы приведен на рис. 5) и разработан графический метод обоснования параметров анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов шахтных полей короткими лавами или камерами с расширением.

Обоснование шага установки анкеров производится по несущей способности анкера и предельному горизонтальному напряжению непосредственной

кровли, которые показаны штрихпунктирными линиями. Сущность определения шага установки анкеров заключается в следующем: по несущей способности анкера находится максимальное напряжение в кровле (штриховая линия); так как оно превышает предельное напряжение, то именно этот параметр является критерием для определения шага установки и максимального усилия в анкере В итоге имеем: /устм = 1,55 м и Ra = 67 кН при предельном напряжении в кровле а = 2700 кПа.

Ra, к

105 95 85 75 65 55 45 35 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900 3100 3300

. о, кЛ*---=■

1 1.S 2 tyer. ю.

Рис. 5. Номограмма для определения шага установки анкеров при пролете кровли 30 м и мощности несущего слоя: I — I м; 2 — 1,5 м; 3 — 2,0 м

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных экспериментальных и аналитических исследований были установлены новые и уточнены существующие закономерности геомеханических процессов в системах «анкерная крепь — вмещающий массив», а также дано обоснование параметров анкерного крепления очистных забоев, обеспечивающее эффективную и безопасную отработку ограниченных запасов на угольных месторождениях с пологим залеганием пластов, что имеет важное значение для горнодобывающей промышленности России.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Разработаны принципиальные технологические схемы отработки ограниченных запасов короткими лавами при креплении очистных забоев анкерной крепью, а также анкерной крепью в комбинации со стоечной крепью или органными рядами из двухстоечной крепи и пакетированной закладки.

2. Усовершенствована расчетная модель геомеханической системы «анкерная крепь - вмещающий массив», основанная на режиме взаимовлияющей деформации и позволяющая производить оценку напряженно-деформированного состояния пород непосредственной кровли, реактивных усилий в анкерной и стоечной крепи в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий.

3. Разработано методическое обеспечение, включающее алгоритм расчета, программное обеспечение, инструкции по подготовке и вводу исходных данных, позволяющее производить многовариантные исследования напряженно-деформированного состояния геомеханических систем «анкерная крепь — вмещающий массив».

4. Установлены закономерности изменения изгибающих моментов, напряжений и перемещений в несущем слое непосредственной кровли, а также усилий в анкерной крепи, учитывающие размеры выработанных пространств, шаг установки анкеров, мощность кровли, реакции стоечной крепи.

5. Получены зависимости максимальных реактивных усилий в анкерах и максимальных горизонтальных напряжений в породах непосредственной кровли от мощности несущего слоя непосредственной кровли, размеров выработанного пространства, шага установки анкеров, позволяющие обосновывать параметры анкерного крепления очистных забоев.

6. Установлено, наличие двухрядной стоечной крепи, устанавливаемой перпендикулярно линии очистного забоя, позволяет в 1,5-2,0 раза снизить напряженное состояние непосредственной кровли и увеличить шаг установки анкерной крепи.

7. Предложен графический способ определения параметров анкерного крепления очистных забоев, основанный на максимальной несущей способности непосредственной кровли и анкерной крепи.

Основные научные и практические результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Шестаков С.И. Блочная технология отработки пологих и наклонных угольных пластов в пределах оконтуренного выемочного столба // Ш-я магистерская научно-техническая конференция: Тезисы докладов/ ТулГУ; Тула, 1416 мая 2008 года. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 75-76.

2. Шестаков С.И. Матричная реализация расчетной модели типового элемента схемы взаимодействия пород кровли, анкерной и стоечной крепи // 1У-я магистерская научно-техническая конференция: Сборник докладов/ ТулГУ; Тула, 20-22 мая 2009 года. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 42-43.

3. Сарычев В.И., Шестаков С.И. Расчетная модель геомеханической системы «комбинированная крепь - слоистый массив пород»// Известия ТулГУ. Естественные науки. Вып. 3. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 272-281.

4. Сарычев В.И., Шестаков С.И. Оценка нагружения анкерной крепи в коротких очистных забоях // Всероссийская конференция «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования»: Сборник тезисов и статей, г. Новочеркасск, 26-28 октября 2011 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск: ЛИК, 2011. С. 350-353.

5. Технологии очистной выемки ограниченных запасов на основе корот-козабойных систем разработки / В.И. Сарычев, И.Н. Зубаков, С.С. Жуков, С.И. Шестаков, С.Г. Страданченко, М.А. Голодов // Материалы 7-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» / ТулГУ. 27-28 октября 2011 г. Тула-Донецк-Минск. Тула. 2011. Т.1. С. 365-367.

6. Системы разработки ограниченных запасов на основе коротких лав и анкерного крепления выработанных пространств / В.И. Сарычев, С.И. Шестков, С.С. Жуков, А.Е. Харламов // Известия ТулГУ. Естественные науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. Часть 2. С. 168-175.

7. Сарычев В.И., Жуков С.С., Шестаков С.И. Моделирование процесса подработки гражданского здания при подземной разработке // Известия ТулГУ. Естественные науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. Часть 2. С. 176-181.

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.09.97. Подписано в печать27.11.2012г. Формат бумаги 60x84 Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 0,9. Уч.-изд. л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ 061 Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, пр. Ленина, 92. Отпечатано в издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, пр. Ленина, 95.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шестаков, Сергей Игоревич

Введение.

1. Анализ состояния вопроса задачи исследований.

1.1. Сущность комбинированного способа отработки угольных пластов.

1.2. Системы разработки ограниченных запасов.

1.3. Камерно-столбовые системы разработки.

1.4. Анкерное крепление очистных забоев.

1.5. Конструкции анкерной крепи.

1.6. Методы расчета анкерной крепи.

1.7. Рассчет несущей способности анкера.

1.8. Расчет параметров анкерной крепи.

Выводы по главе 1.

2. Разработка технологических схем ведения очистных работ короткими забоями на ограниченных участках.

2.1. Анализ систем разработки ограниченных запасов.

2.2. Системы разработки на основе коротких лав и анкерного крепления выработанных пространств.

2.3. Системы разработки камерами с расширением при анкерном креплении кровли.

2.4. Технологическая схема с закладкой выработанного пространства.

2.5. Определение максимальных размеров блоков (коротких лав).

Выводы по главе 2.

3. Расчетная модель геомеханической системы «слоистый породный массив -комбинированная крепь».

3.1. Формирование обобщенной расчетной схемы.

3.2. Статико-кинематическая модель типового элемента расчетной схемы.

3.3. Матричная реализация статико-кинематической модели типового элемента расчетной схемы.

3.4. Разработка обобщенной расчетной модели геомеханической системы «слоистый породный массив - комбинированная крепь» в матричной реализации математической модели.

3.5. Учет граничных условий.

3.6. Определение напряженно-деформированного состояния элементов геомеханической системы «слоистый массив пород - комбинированная крепь».

Выводы по главе 3.

4. Методическое обеспечение моделирования геомеханических процессов в системе анкерная крепь массив породы.

4.1. Основные положения и алгоритм расчета напряженно деформированного состояния элементов геомеханической модели.

4.2 Программа исследования статико-кинематических состояний и предельных нагрузок в комбинированной крепи.

4.3 Подготовка исходных данных.

4.4.Ввод исходных данных.

4.5 Методические положения обоснования параметров анкерного и комбинированного крепления очистных забоев.

Выводы по главе 4.

5. Иследования напряженно-деформированного состояния геотехнологических систем.

5.1. Геотехнологические ситуации.

5.2. Подготовка данных для проведения численных экспериментов.

5.3. Моделирование напряженно деформированного состояния геомеханических систем.

5.4. Зависимости напряженно деформированного состояния системы «анкерная крепь - вмещающий массив».

5.5. Графический метод обоснования параметров анкерного крепления.

Выводы по главе 5.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов пологих угольных пластов"

Актуальность работы. Одной из главных задач угледобывающей отрасли на современном этапе хозяйствования остается проблема повышения полноты извлечения запасов подготовленных шахтных полей.

Особую важность при этом приобретает решение вопросов, связанных с созданием технологий, обеспечивающих экономически целесообразную отработку участков с ограниченными запасами угля, которые формируются при отработке угольных пластов по схеме «шахта - лава». По результатам оценки запасов на 47 шахтах России, проведенной Подмосковным НИУИ и ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского, к настоящему времени на ограниченных участках, отработка которых длинными комплексно-механизированными забоями затруднена или невозможна, сосредоточено около 369 млн. т высококачественного угля. Наиболее значительны данные запасы в Кузнецком и Печерском бассейнах - 253 и 89 млн. т.

В таких условиях возникает необходимость перехода на нетрадиционные системы разработки, отличающиеся меньшими размерами выработанных пространств и использованием мобильного недорогостоящего оборудования. В частности, вариантом такого оборудования может быть сочетание комбайнов избирательного действия с самоходными вагонами. При этом в качестве основного вида крепления предполагается использование анкерной крепи.

В общем комплексе стоящих при этом задач вопросы количественной оценки закономерностей развития геомеханических процессов в массивах пород вокруг очистных выработок нуждаются в дальнейшей проработке. В сложившейся ныне ситуации, когда проведение лабораторных и шахтных экспериментов затруднено, на первое место выступают исследования, базирующиеся на применении универсальных расчетных моделей массива пород, численных методов и многовариантного моделирования на ЭВМ.

Основная трудность при этом заключается в корректной постановке задачи, полноценном учете исходной информации и выборе расчетной схемы, достаточно идеализированной для получения эффективного решения и одновременно сохраняющей реальные особенности, чтобы это решение имело практическую ценность.

Поэтому проведение комплексных исследований, направленных на изучение закономерностей проявлений горного давления в массивах пород вокруг очистных выработок и позволяющих на этой основе выбирать рациональные параметры анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов, является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в рамках направлений исследований Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов ТулГУ, а также при поддержке аналитической ведомственной программой «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» (Задание № 2.2.1.1/3942) и федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы (ГК№ 02.740.11.0319).

Целью работы является установление новых и уточнение существующих закономерностей геомеханических процессов в системе «анкерная крепь - вмещающий массив» для обоснования параметров анкерного крепления очистных забоев, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку ограниченных запасов пологих угольных пластов.

Идея работы заключается в использовании для обоснования параметров анкерного крепления очистных забоев концепции стержневой аппроксимации массива и крепи, позволяющей моделировать напряженно-деформированное состояние геомеханической системы «анкерная крепь -вмещающий массив» в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий.

Основные научные положения, выносимые на защиту: оценку напряженного состояния анкерной крепи необходимо производить на основе режима взаимовлиягащих деформаций, учитывающего совместное взаимодействие пород непосредственной кровли, анкеров и стоечной крепи; реактивные усилия в анкерах зависят от мощности несущего слоя непосредственной кровли, длины очистного забоя, шага установки анкеров и реакций стоечной крепи; наличие двухрядной стоечной крепи, устанавливаемой перпендикулярно линии очистного забоя, позволяет в 1,5-2,0 раза снизить напряженное состояние непосредственной кровли и увеличить шаг установки анкерной крепи.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработаны технологические схемы отработки ограниченных запасов короткими лавами и камерами с расширением, основанные на анкерном креплении очистных забоев, а так же на анкерном креплении в комбинации со стоечной крепью; усовершенствована расчетная модель геомеханической системы «анкерная крепь - вмещающий массив», основанная на режиме взаимовлияющей деформации и позволяющая производить оценку напряженно-деформированного состояния пород непосредственной кровли, реактивных усилий в анкерной и стоечной крепи в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий; установлены закономерности изменения изгибающих моментов, напряжений и перемещений в несущем слое непосредственной кровли, а также усилий в анкерной крепи, учитывающие размеры выработанных пространств, шаг установки анкеров, мощность кровли, реакции стоечной крепи; получены зависимости максимальных реактивных усилий в анкерах и максимальных горизонтальных напряжений в породах непосредственной кровли от мощности несущего слоя непосредственной кровли, размеров выработанного пространства, шага установки анкеров, позволяющие обосновывать параметры анкерного крепления очистных забоев;

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе используется комплекс методов: анализ существующих систем разработки и технологических схем ведения очистных работ при отработке ограниченных запасов; анализ методов расчета параметров анкерного крепления; имитационное моделирование геомеханических процессов в массивах горных пород вокруг очистных выработок; обработка результатов моделирования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректностью постановки задач и формирования расчетных схем; представительным объемом данных, полученных в результате имитационного моделирования (проведено более 300 вычислительных экспериментов); удовлетворительным совпадением результатов при решении контрольных задач численным моделированием и методами строительной механики.

Научное значение работы заключается в разработке расчетной модели оценки напряженно-деформированного состояния геомеханических систем, включающих массив горных пород и анкера, и установлении на этой основе закономерностей изменения напряженного и деформированного состояния пород кровли и анкеров в зависимости от широкого диапазона горно-геологических и горнотехнических факторов при отработке ограниченных запасов.

Практическое значение работы состоит: в создании методического обеспечения многовариантного моделирования геомеханических процессов в системах «анкерная крепь - вмещающий массив»; в разработке технологических схем ведения очистных работ короткими лавами и камерами с расширением при использовании анкерной крепи; в создании графического метода обоснования рациональных параметров анкерного крепления очистных забоев при отработке ограниченных запасов.

Реализация работы. Основные результаты исследований были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и ведомственной целевой программе, а также включены в методическое обеспечение комплекса учебных дисциплин по направлению «Горное дело» кафедры «Геотехнологии и строительство подземных сооружений».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2011 г.), на Всероссийской конференции «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования» (г. Новочеркасск, 2011 г.), на магистерских научно-технических конференциях ТулГУ (г. Тула, 2008-2009 гг.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2010-2012 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, включая 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Шестаков, Сергей Игоревич

Выводы по главе 5

1. Проведено более 300 вычислительных экспериментов для различных схем и вариантов крепления выработанных пространств. Установлены закономерности изменения изгибающих моментов, напряжений и перемещений в несущем слое непосредственной кровли, а также усилий в анкерной крепи, учитывающие размеры выработанных пространств, шаг установки анкеров, мощность кровли, реакции стоечной крепи.

2. Полученные закономерности стали основой для получения зависимостей изменения максимальных напряжений и усилий в анкерной и стоечной крепи от мощности несущего слоя непосредственной кровли ее пролета и шага установки анкеров. В частности можно отметить 1,5-2 х кратное уменьшение напряжений в кровле и усилий в анкерах при установке стоечной крепи.

3. Проведенные численные исследования, позволили сформировать номограммы и разработать графический метод обоснования параметров анкерного крепления призабойного пространства при отработке ограниченных запасов.

4. Предложен графический способ определения параметров анкерного крепления очистных забоев, основанный на максимальной несущей способности непосредственной кровли и анкерной крепи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных экспериментальных и аналитических исследований были установлены новые и уточнены существующие закономерности геомеханических процессов в системах «анкерная крепь -вмещающий массив», а также дано обоснование параметров анкерного крепления очистных забоев, обеспечивающее эффективную и безопасную отработку ограниченных запасов на угольных месторождениях с пологим залеганием пластов, что имеет важное значение для горнодобывающей промышленности России.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Разработаны принципиальные технологические схемы отработки ограниченных запасов короткими лавами при креплении очистных забоев анкерной крепью, а также анкерной крепью в комбинации со стоечной крепью или органными рядами из двухстоечной крепи и пакетированной закладки.

2. Усовершенствована расчетная модель геомеханической системы «анкерная крепь - вмещающий массив», основанная на режиме взаимовлияющей деформации и позволяющая производить оценку напряженно-деформированного состояния пород непосредственной кровли, реактивных усилий в анкерной и стоечной крепи в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий.

3. Разработано методическое обеспечение, включающее алгоритм расчета, программное обеспечение, инструкции по подготовке и вводу исходных данных, позволяющее производить многовариантные исследования напряженно-деформированного состояния геомеханических систем «анкерная крепь - вмещающий массив».

4. Установлены закономерности изменения изгибающих моментов, напряжений и перемещений в несущем слое непосредственной кровли, а также усилий в анкерной крепи, учитывающие размеры выработанных пространств, шаг установки анкеров, мощность кровли, реакции стоечной крепи.

5. Получены зависимости максимальных реактивных усилий в анкерах и максимальных горизонтальных напряжений в породах непосредственной кровли от мощности несущего слоя непосредственной кровли, размеров выработанного пространства, шага установки анкеров, позволяющие обосновывать параметры анкерного крепления очистных забоев.

6. Установлено, наличие двухрядной стоечной крепи, устанавливаемой перпендикулярно линии очистного забоя, позволяет в 1,5-2,0 раза снизить напряженное состояние непосредственной кровли и увеличить шаг установки анкерной крепи.

7. Предложен графический способ определения параметров анкерного крепления очистных забоев, основанный на максимальной несущей способности непосредственной кровли и анкерной крепи.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Шестаков, Сергей Игоревич, Тула

1. Авершин С.Г. Горные работы под сооружениями и водоемами. М.: Углетехиздат, 1954. - 271 с.

2. Амусин Б.З., Фадеев А.Б. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики. М.: Недра, 1975.

3. Анкерная крепь: Справочник/ А.П. Широков, В.А. Лидер, М.А. Дзауров и др. М.: Недра, 1990. - 205 с.

4. Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. М.: Недра, 1981.

5. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. Учеб. для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1992. - 543 с.

6. Басовская A.M., Басовский Л.Е. Повышение прочности подземных сооружений. М.: Недра, 1982. - 176 с.

7. Безопасная выемка угля под водными объектами / Б .Я. Гвирцман, H.H. Канцельсон, Е.В. Бошенятов и др. М.: Недра, 1977. - 323 с.

8. Беляев Е.В. Параметры подработки охраняемых объектов// Уголь Украины. 1982. - № 11. - С. 23-24.

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

10. Бенявски 3. Управление горным давлением: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 254 с.

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

12. Борисов A.A. Расчеты горного давления в лавах пологих пластов. -М.: Недра, 1964.

13. Борщ-Компониец В.И. Механика горных пород, массивов и горное давление. М.: Изд. МГИ, 1968. - 484 с.

14. Бреднев В.А. К вопросу о расчетной модели слоистого массива пород // Механика подземных сооружений: Сб. науч. трудов/ ТулПИ. Тула, 1982.-С. 154-159.

15. Бреднев В.А. Расчет геомеханической системы крепь-массив методом стержневой аппроксимации // Механика подземных сооружений: Сб. науч. трудов/ТулПИ. Тула, 1984. - С. 23-33.

16. Бреднев В.А. Численная реализация геомеханической модели взаимодействия крепи горных выработок с массивом пород // Механика подземных сооружений: Сб. науч. трудов/ ТулПИ. Тула, 1986. - С. 105-107.

17. Будник В.В. Особенности проявлений горного давления и выбор параметров механизированных крепей для осваиваемых месторождений Подмосковного угольного бассейна: Дис.канд. техн. наук/ТулПИ.- Тула, 1982.- 139 с.

18. Булычев Н.С., Амусин Б.З., Оловянный А.Г. Расчет крепи капитальных горных выработок. М.: Недра, 1974. - 320 с.

19. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: Учеб. для вузов. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1994. - 382 с.

20. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1989. - 270 с.

21. Бурошнековая выемка угля / П.Е. Левчиков, В.И. Медников, Г.В. Дьяченко и др. Киев, Техника, 1982.

22. Бурчаков A.C., Гринько Н.К., Ковальчук А.Б. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. -М.: Недра. 1978. 536 с.

23. Бурчаков A.C., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ: Учеб. для вузов. М.: Недра, 1982. - 423 с.

24. Вопросы теории горного давления. Под общей ред. А.А.Борисова. -М.: Госгортехиздат, 1961.- 300 с.

25. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов; Учеб. пособие177для строительных вузов. М.: Высш. школа, 1978. - 447 с.

26. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1984. - 679 с.

27. Горное дело. Энциклопедический справочник. Т.4. М.: Углетехиздат, 1958. - 464 с.

28. Горное дело. Энциклопедический справочник. Т.5. М.: Углетехиздат, 1958. - 448 с.

29. Докукин A.B., Коровкин Ю.А., Яковлев Н.И. Механизированные крепи и их развитие. М.: Недра, 1984. - 288 с.

30. Дополнение к Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок в Подмосковном угольном бассейне. Л., 1964.

31. Ержанов Ж.С., Каримбаев Т.Д. Метод конечных элементов в задачах механики горных пород. Алма-Ата: Наука, 1975.

32. Защита гражданских зданий от влияния подземных горных работ/ P.A. Муллер, Л.Ш. Меламут, В.М. Варламкин и др.- М.: Недра, 1970.- 224 с.

33. Защита и подработка зданий и сооружений/ С.Е. Шагалов, P.A. Муллер, В.В. Марков и др. М.: Недра, 1974. - 231 с.

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

35. Изучение проявлений горного давления на моделях/ Г.Н. Кузнецов, М.Н. Будько, A.A. Филиппова, М.Ф. Шклярский. М.: Углетехиздат, 1959. -284 с.

36. Илыитейн A.M., Либерман Ю.М., Мельников Е.А. Методы расчета целиков и потолочных камер рудных месторождений. М.: Наука, 1964. - 142 с.

37. Иофис М.А., Черняев В.И. Определение вертикальных сдвижений и деформаций земной поверхности при выемке наклонных и крутопадающихпластов // Горный журнал. 1979. - № 5. - С. 20-22.

38. Иофис М.А., Шмелев Л.И. Инженерная геомеханика при подземных разработках. М.: Недра, 1985. - 248 с.

39. Каретников В.Н., Бреднев В.А., Прохоров Н.И. Крепление и поддержание выработок в условиях Подмосковного бассейна: Учебное пособие. Тула: Изд. ТулПИ, 1986. - 58 с.

40. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Бреднев В.А. Автоматизированный расчет и конструирование металлических крепей подготовительных выработок. М.: Недра, 1984. - 312 с.

41. Каретников В.Н., Копылов А.Б., Котов В.Ю. Компьютерное моделирование и оценка работоспособности шахтных крепей методом начальных параметров. Тула: ТулГУ, 2003. - 296 с.

42. Каретников В.Н., Сарычев В.И. Геомеханическое обоснование параметров систем разработки угольных пластов под охраняемыми объектами // Горный вестник. 1996. - № 3.- С. 21-24.

43. Каретников В.Н., Сарычев В.И. Моделирование равновесных предельных состояний системы "крепь-массив"// Горный вестник. 1996. - № 4.-С. 47-51.

44. Каретников В.Н., Сарычев В.И. Обоснование систем разработки угольных пластов короткими забоями в слабых вмещающих породах / Сб.: Механизация и комплексная автоматизация горных работ на шахтах. Тула: Изд. ТулГУ, 1997. - С. 99-107.

45. Каретников В.Н., Сарычев В.И. Технологические схемы отработки пологих угольных пластов парными камерами // Симпозиум "Неделя горняка 98": Горный информационно-аналитический бюллетень/ МГГУ. - М., 1998. -Вып. 4.-С. 121-123.

46. Каретников В.Н., Туляков С.П. Учет влияния поперечных деформаций при расчете слоистых массивов горых пород // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов/ ТулПИ.-Тула, 1990.-С. 110-115.

47. Козлов С.В. Основные проблемы технического переоснащения угольных шахт России. М.: Изд. МГГУ, 1999. - 69 с.

48. Комиссаров С.Н. Управление массивом горных пород вокруг очистных выработок. М.: Недра, 1983. - 237 с.

49. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под общ. ред. Б.Ф. Братченко. М.: Недра, 1977.

50. Краткий справочник горного инженера угольной шахты. Под. общ. ред. A.C. Бурчакова и Ф.Ф. Кузюкова. М.: Недра, 1982. - 454 с.

51. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений. Пер. с нем. под ред. P.A. Муллера и И.А. Петухова. М.: Недра, 1978. - 494 с.

52. Крашкин И.С., Брайцев A.B., Шатиров С.В. Оценка целесообразности внедрения камерно-столбовой системы разработки нашахтах Российской Федерации // Уголь. 1998. - № 3.- С. 21-25.

53. Крашкин И.С. Разработка пологих угольных пластов в неустойчивых породах. М.: Недра, 1986. - 207 с.

54. Крепление горных выработок угольных шахт: Учебно-научное издание в трех томах. Т.1. Под общ. ред. В.Н. Каретникова, В.А. Потапенко, В.Е. Савченкова. М.-Тула: ИПП "Гриф и К°", 1999. - 464 с.

55. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1971. - 432 с.

56. Курс строительной механики. Под общ. ред. Б.Н.Жемочкина. М.: Госстройиздат, 1960.

57. Маркевич А.Г. Бурошнековая выемка угля. Киев: Киевтехника, 1993.- 225 с.

58. Методы и средства решения задач горной геомеханики/ Г.Н. Кузнецов, К.А. Ардашев, H.A. Филатов и др. М.: Недра, 1987. - 248 с.

59. Моделирование проявлений горного давления/ Г.Н. Кузнецов, М.Н. Будько, Ю.И. Васильев, М.Ф. Шклярский, Г.Г. Юревич. Д.: Недра, 1968.

60. Навитний A.M., Иофис М.А., Айруни А.Т. Опыт разработки угольных пластов под инженерными и природными объектами: Обзор/ ЦНИЭИуголь. М., 1987. - 37 с.

61. Обоснование параметров горных работ, выбор способов и средств управления горным давлением: Отчет о НИР (промежуточный)/ ТулГТУ; Руководитель Каретников В.Н. № ГР 01910046398. - Тула, 1994. - 75 с.

62. Переславцев Е.Л. Обеспечение прочности сборных шахтных крепей при их совместной работе с упрочненным массивом: Дисс.канд. техн. наук/ ТулПИ. Тула, 1984. - 116 с.

63. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчесления: Учеб. для вузов. В 2-х т. Т.2. М.: Наука, 1978. - 576 с.

64. Подмосковный угольный бассейн. Т. 1. Развитие бассейна до начала Великой Отечественной войны. Под общ. ред. Д.Г. Оники. М.-Л.: Гостоптехиздат, 1944. - 291 с.

65. Попов В.Л. Горное давление и рудничная крепь. М.: Госгортехиздат, 1962. - 300 с.

66. Попов В.Л. Исследование взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами в условиях Подмосковного бассейна: Дисс. д-ра техн. наук/ МГИ. М., 1966. - 450 с.

67. Попов В.Л., Каретников В.Н., Еганов В.М. Расчет крепи подготовительных выработок на ЭВМ. М.: Недра, 1978. - 230 с.

68. Потапенко В.А. Разработка прогрессивных технологических схем отработки запасов пологих угольных пластов: Автореф. дис.д-ра техн. наук/ ПНИУИ.-М., 1991.-32 с.

69. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1976. - 400 с.

70. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях /Минуглепром СССР. М.: Недра, 1981.-288 с.

71. Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне/ Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин, М.П. Васильчук и др. М.: Изд. АГН, 1997.-463 с.

72. Проведение и поддержание выработок в неустойчивых породах/

73. В.А. Потапенко, Ю.В. Казанский, Б.В. Цыплаков и др. М.: Недра, 1990. -334 с.

74. Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. В 2-х частях. М.: Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1979.

75. Прохоров Н.И. Исследование проявлений горного давления и совершенствование крепей подготовительных выработок Подмосковного бассейна: Дисс.канд. техн. наук/ ТулПИ. Тула, 1975. - 207 с.

76. Разработка аналитического метода прогнозирования условий поддержания подготовительных выработок и САПР паспортов крепления: Отчет о НИР (промежут.)/ ТулПИ; Руководитель Каретников В.Н. № ГР 01860107774.-Тула, 1987.- 105 с.

77. Разработка аналитического метода прогнозирования условий поддержания подготовительных выработок и САПР паспортов крепления: Отчет о НИР (промежут.)/ ТулПИ; Руководитель Каретников В.Н. № ГР 01860107774. - Тула, 1989. - 129 с.

78. Разработка методики горно-экологического обследования и картирования рельефа участков поверхности подрабатываемых территорий: Отчет о НИР (промежуточный)/ ТулПИ; руководитель Соколов Э.М. Тема № 04-88. - Тула, 1988.- 53 с.

79. Разработка методики расчета неупругих деформаций слоистых массивов горных пород и оценки устойчивости инженерных и природных объектов в зонах влияния горных работ: Отчет о НИР/ ТулГТУ; Руководитель Каретников В.Н. № 34309. - Тула, 1994. - 205 с.

80. Разработка угольных месторождений короткими очистными забоями/ А.П. Судоплатов, В.Ф. Парусимов, JI.H. Гапанович, A.B. Стариков,

81. А.П. Сахаров. М.: Углетехиздат, 1962. - 304 с.

82. Региональные проблемы отраслевой экономики/ С.А. Васин, Л.А. Васин, Е.П. Михалева и др. Тула: Изд. ТулГУ, 1997. - 182 с.

83. Резниченко С.С. Математическое моделирование в горной промышленности: Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1981. - 216 с.

84. Ржаницын А.Р. Строительная механика: Учебное пособие. М.: Высш. шк., 1991.-439 с.

85. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984.- 359 с.

86. Родин И.В. Снимаемая нагрузка и горное давление// Исследование горного давления: Сб. науч. трудов. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 343-374.

87. Роут Г.Н. Обоснование параметров крепления и поддержания выработок при отработке участков пологих угольных пластов короткими очистными забоями: Дис.канд. техн. наук/ТулГУ. Тула, 1999. - 195 с.

88. Руководство по прогнозированию пучения почвы подземных горных выработок на шатах комбината "Тулауголь"/ С.Д. Сонин, И.Л. Черняк, Ю.Г. Мясников и др. М., 1965. - 55 с.

89. Руппенейт К.В. Давление и смещение горных пород в лавах пологопадающих пластов. М.: Углетехиздат, 1957. - 228 с.

90. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород. М.: Недра, 1954.-384 с.

91. Савенко Ю.Ф. Изыскание эффективных способов и средств механизации процессов управления горным давлением при разработке пологих угольных пластов Донбасса: Дис.д-ра техн. наук/ КГМИ.1841. Коммунарск, 1970. 293 с.

92. Савенко Ю.Ф., Фрумкин Р.А., Тищенко В.А. Разработка мощных угольных участков: Пособие по программированому обучению. Тула: Изд. ТулПИ, 1983. - 91 с.

93. Сапицкий К.Ф., Дорохов Д.В., Якушевский А.Ю. Технология, механизация и автоматизация производственных процессов при подземной разработке пологих месторождений. М.: Недра, 1974.

94. Сарычев В.И. Исследование давления на междукамерный целик при изменении состава и строения пород в кровле // Механизация и комплексная автоматизация горных работ на шахтах: Сб. науч. трудов/ ТулГУ. Тула, 1997. - С. 85-92.

95. Сарычев В.И. Геомеханическое обоснование параметров систем разработки короткими забоями пологих угольных пластов среднеймощности: Дис.д-ра техн. наук/ ТулГУ. Тула, 2000. - 284 с.

96. Сарычев В.И., Коновалов О.В., Копылов А.Б., Алешин A.A. Сравнительная оценка энерговооруженности технологий ведения очистных работ// Международная научно-техническая конференция "Энергосбережение-98": Тез. докл. Тула, 1998. - С. 59-60.

97. Сарычев В.И. Метод учета эффекта трения на контактирующих поверхностях породных слоев// Известия Тульского государственного университета. Серия "Экономика и социально-экологические проблемы природопользования". Вып. 1. М. -Тула, 2000. - С.

98. Сарычев В.И. О влиянии всестороннего обжатия породных слоев на характер деформирования неоднородного массива// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов/ ТулПИ. -Тула, 1992.- С. 77-82.

99. Сарычев В.И. Определение прочностных и деформативныххарактерстик горных пород// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов/ ТулПИ. Тула, 1990. - С. 122127.

100. Сарычев В.И. Постановка задачи расчета напряженно-деформированного состояния подрабатываемого слоистого массива горных пород// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов / ТулПИ. Тула, 1993. - С. 49-54.

101. Сарычев В.И. Разработка математической модели напряженно-деформированного состояния подрабатываемого слоистого массива горных пород// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов/ ТулПИ. Тула, 1993. - С. 32-37.

102. Сарычев В.И. Разработка принципиальных технологических схем очистных работ с расширением камер// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов/ ТулГУ. Тула, 2000. - 4.2. - С. 1-5.

103. Сарычев В.И., Сидорчук В.К. Гибкие технологии разработки пологих угольных пластов. Тула: Изд. ТулГУ, 2000. - 185 с.

104. Светлицкий В.А. Механика стержней: Учеб. для втузов. В 2-х ч. 4.1. Статика. М.: Высш.Школа, 1987. - 320 с.

105. Сарычев В.И., Милехин Ю.В. Метод расчета механизированных крепей подземных выработок// Симпозиум "Неделя горняка 2001": Горный инф.-аналитический бюллютень/ МГГУ. - Москва, 2001. - № .8. - С. 120-123.

106. Слесарев В.Д. Механика горных пород. М.: Углетехиздат, 1948.303 с.

107. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения. М.: Углетехиздат, 1948.

108. Смирнов А.Ф. Выбор рациональной системы разработки по стоимости проведения и поддержания подготовительных выработок // Экономика и упр. угол, пром-стью. М.,1980. № 7. - С. 14-18.

109. Создание экологически чистой и ресурсосберегающей технологии и средств механизации для реализации проекта стабилизации и развития Подмосковного угольного бассейна: Отчет о НИР/ ТулГУ; Руководитель Соколов Э.М. №. - Тула, 1995.- 175 с.

110. Соколов Э.М., Качурин Н.М. Создание экологически чистой технологии эксплуатации недр Подмосковного угольного бассейна// Горный вестник. 1996. - № 3. - С. 52-56.

111. Сохранение и повторное использование подготовительных выработок/ В.А. Потапенко, A.B. Ремезов, Б.В. Цыплаков, Г.Н. Роут. Тула: Гриф и К, 1998.- 142 с.

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

113. Степанов В.М. Обоснование технологических и конструктивных188параметров гидрофицированных крепей на основе обеспечения надежности их работы: Дис.д-ра техн. наук/ ТулГТУ. Тула, 1994. - 557 с.

114. Технология безлюдной выемки угля / П.Е. Левкович, Н.Е. Галевко, В.Л. Дроздов и др. Киев: Техника, 1980.

115. Технология разработки пластовых месторождений. Под общ. ред. проф. A.A. Борисова. М.: Недра, 1977.

116. Типовые паспорта рационального расположения, охраны и крепления горных выработок, поддерживаемых в слабых глинистых породах/ ВНИМИ, ПНИУИ. Тула, 1982. - 50 с.

117. Трубецкой К.Н., Бронников Д.М., Кузнецов C.B., Трофимов В.А. Методологические основы расчета разделительных целиков и определение удароопасных ситуаций при разработке пластообразных залежей// Горный вестник. 1995.-№4.-С. 12-21.

118. Туляков С.П. Разработка экспериментально-аналитического метода автоматизированного проектирования паспортов крепления выемочных штреков: Дисс.канд. техн. наук/ТулПИ. Тула, 1991. - 153 с.

119. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Л.: Недра, 1989. - 248 с.

120. Указания по охране лесонасаждений от вредного влияния подземных горных разработок в Подмосковном угольном бассейне. Л., 1977.

121. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1979.560 с.

122. Фисенко ГЛ. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М.: Недра, 1976. - 272 с.

123. Цимбаревич П.М. Механика горных пород. М.: Углетехиздат, 1948.- 184 с.

124. Цимбаревич П.М. Рудничное крепление. М.: Углетехиздат, 1951.

125. Цытович H.A. Механика грунтов (краткий курс): Учебник длявузов. 3-е изд., доп. - М.: Высш. школа, 1979. - 272 с.

126. Черепанов Г.С. Системное исследование технологии проведения горных выработок буровзрывным способом. М.: Наука, 1987. - 140 с.

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

128. Черняк И.Л. Предотвращение пучения почвы горных выработок. -М.: Недра, 1978.-237 с.

129. Чирас A.A. Строительная механика: Теории и алгоритмы: Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 1989. - 255 с.

130. Шаровар И.И. Формирование экологически чистых горноэнергетических комплексов на базе многостадийной отработки угольных месторождений блок-стволами: Дис.д-ра техн. наук/МГГУ. М., 1996. - 516 с.

131. Шевяков Л.Д. Разработка месторождений полезных ископаемых. -М.: Госгортехиздат, 1963. 728 с.

132. Широков А.П., Лидер В.А., Писляков Б.Г. Расчет анкерной крепи для различных условий применения. М.: Недра, 1976. -208 с.

133. Широков А.П. Теория и практика применения анкерной крепи. -М.: Недра, 1981.-381 с.

134. Якоби О. Практика управления горным давлением. Пер. с нем. М.: Недра, 1987. 576 с.