Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов
Цель. Обоснование использования дополнительной силовой опоры механизированных крепей у забоя на уступ, образованного в пласте исполнительным органом очистного комбайна, что позволяет повысить эффективность добычи угля. Методика. Проведены шахтные исследования несущей способности и характера разруш...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Розробка родовищ |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104730 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов / В. Бузило, Т. Савельева, В. Сердюк // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 2. — С. 9-17. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-104730 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1047302016-07-15T03:02:19Z Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов Бузило, В. Савельева, Т. Сердюк, В. Цель. Обоснование использования дополнительной силовой опоры механизированных крепей у забоя на уступ, образованного в пласте исполнительным органом очистного комбайна, что позволяет повысить эффективность добычи угля. Методика. Проведены шахтные исследования несущей способности и характера разрушения уступов по восьми угольным пластам шахт Западного Донбасса. Аналитическими методами установлены зависимости несущей способностью угольных уступов пологих маломощных пластов от места установки силовых опор, установлена корреляционная зависимость связывающая прочность уступа с прочностью угля в образце. Результаты. Исследования показали, что несущая способность угля в уступе определяется в основном: прочностью угля, толщиной и местом расположения слабого прослойка, площадью и местом расположения штампа давильной установки. Установлены зависимости между несущей способности угольного уступа от расстояния установки оси штампа давильной установки до кромки уступа. Показано, что предел прочности угольного уступа прямо пропорционален пределу прочности угля в образце и обратно пропорционален расстоянию от места приложения нагрузки до забоя. Эти исследования позволяют определять место расположения опоры крепи в зависимости от прочности угля в образцах. Опережающий вруб под кровлей пласта уменьшает сопротивляемость резанию угольного уступа и способствует разрушению уступа на крупные части. Установка на угольные уступы силовых элементов бесконсольных крепей уменьшает скорость вертикальных перемещений, как самих уступов, так и блоков кровли над ними. Мета. Обґрунтування використання додаткової силової опори механізованого кріплення у забою на уступ, утвореного в пласті виконавчим органом очисного комбайна, що дозволяє підвищити ефективність видобутку вугілля. Методика. Проведено шахтні дослідження несучої здатності і характеру руйнування уступів по восьми вугільних пластах шахт Західного Донбасу. Аналітичними методами встановлені залежності несучою здатністю вугільних уступів пологих тонких пластів від місця установки силових опор, встановлено кореляційна залежність яка зв’язує міцність уступу з міцністю вугілля в зразку. Результати. Дослідження показали, що несуча здатність вугілля в уступі визначається в основному: міцністю вугілля, товщиною і місцем розташування слабкого прошарку, площею та місцем розташування штампа давильної установки. Встановлено залежності між несучою здатністю вугільного уступу від відстані установки осі штампа давильної установки до кромки уступу. Показано, що межа міцності вугільного уступу прямо про- порційний межі міцності вугілля в зразку і обернено-пропорціональний відстані від місця прикладання навантаження до забою. Ці дослідження дозволяють визначати місце розташування опори кріплення в залежності від міцності вугілля в зразках. Випереджаючий вруб під покрівлею пласта зменшує опірність різанню вугільного уступу і сприяє руйнуванню уступу на великі частини. Установка на вугільні уступи силових елементів безконсольних кріплень зменшує швидкість вертикальних переміщень, як самих уступів, так і блоків покрівлі над ними. Purpose. Substantiation of applying additional load-bearing structure of powered support near the face onto the bench formed within the seam by the cutter-loader actuating element, which allows to increase efficiency of coal winning. Methods. Underground investigations of bearing capability and the character of bend fracture in terms of eight coal seams in Western Donbas mines are performed. Relationships between coal bench bearing capability of flat thin seams and the place of setting load-bearing support are determined by analytical method. Correlation dependence between bench strength and coal hardness within the sample is established. Findings. The study has shown that coal bearing capability within the bench is basically determined by coal hardness, thickness and location of the friable band, the area and location of the spinning unit. Dependences between bearing capability of coal bench and the distance from axle mounting of the spinning unit die to the bench edge are determined. It is shown that the strength limit of coal bench is directly proportional to the strength limit of coal hardness within the sample and inversely proportional to the distance from the place of load application to the face. This study enables to determine the location of supporting structure depending on the coal hardness within the samples. Advance cut under the seam roof reduces the resistance to coal bench cuttability and induces bench spalling into large fragments. Installation of noncantilevered support structures onto coal benches decreases the rate of vertical displacement of benches and roof blocks above. 2016 Article Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов / В. Бузило, Т. Савельева, В. Сердюк // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 2. — С. 9-17. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2415-3435 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/mining10.02.009 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104730 622.284:622’117 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Цель. Обоснование использования дополнительной силовой опоры механизированных крепей у забоя на
уступ, образованного в пласте исполнительным органом очистного комбайна, что позволяет повысить эффективность добычи угля.
Методика. Проведены шахтные исследования несущей способности и характера разрушения уступов по
восьми угольным пластам шахт Западного Донбасса. Аналитическими методами установлены зависимости
несущей способностью угольных уступов пологих маломощных пластов от места установки силовых опор,
установлена корреляционная зависимость связывающая прочность уступа с прочностью угля в образце.
Результаты. Исследования показали, что несущая способность угля в уступе определяется в основном:
прочностью угля, толщиной и местом расположения слабого прослойка, площадью и местом расположения
штампа давильной установки. Установлены зависимости между несущей способности угольного уступа от
расстояния установки оси штампа давильной установки до кромки уступа. Показано, что предел прочности
угольного уступа прямо пропорционален пределу прочности угля в образце и обратно пропорционален расстоянию от места приложения нагрузки до забоя. Эти исследования позволяют определять место расположения
опоры крепи в зависимости от прочности угля в образцах. Опережающий вруб под кровлей пласта уменьшает
сопротивляемость резанию угольного уступа и способствует разрушению уступа на крупные части. Установка
на угольные уступы силовых элементов бесконсольных крепей уменьшает скорость вертикальных перемещений, как самих уступов, так и блоков кровли над ними. |
| format |
Article |
| author |
Бузило, В. Савельева, Т. Сердюк, В. |
| spellingShingle |
Бузило, В. Савельева, Т. Сердюк, В. Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов Розробка родовищ |
| author_facet |
Бузило, В. Савельева, Т. Сердюк, В. |
| author_sort |
Бузило, В. |
| title |
Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов |
| title_short |
Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов |
| title_full |
Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов |
| title_fullStr |
Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов |
| title_full_unstemmed |
Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов |
| title_sort |
применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104730 |
| citation_txt |
Применение бесконсольных крепей механизированных комплексов при отработке пологих пластов / В. Бузило, Т. Савельева, В. Сердюк // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 2. — С. 9-17. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Розробка родовищ |
| work_keys_str_mv |
AT buzilov primeneniebeskonsolʹnyhkrepejmehanizirovannyhkompleksovpriotrabotkepologihplastov AT savelʹevat primeneniebeskonsolʹnyhkrepejmehanizirovannyhkompleksovpriotrabotkepologihplastov AT serdûkv primeneniebeskonsolʹnyhkrepejmehanizirovannyhkompleksovpriotrabotkepologihplastov |
| first_indexed |
2025-07-07T15:45:15Z |
| last_indexed |
2025-07-07T15:45:15Z |
| _version_ |
1837003563282202624 |
| fulltext |
Founded in
1900
National Mining
University
Mining of Mineral Deposits
ISSN 2415-3443 (Online) | ISSN 2415-3435 (Print)
Journal homepage http://mining.in.ua
Volume 10 (2016), Issue 2, pp. 9-17
9
UDC 622.284:622’117 http://dx.doi.org/10.15407/mining10.02.009
ПРИМЕНЕНИЕ БЕСКОНСОЛЬНЫХ КРЕПЕЙ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ
КОМПЛЕКСОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ
В. Бузило1, Т. Савельева2*, В. Сердюк1
1Кафедра подземной разработки месторождений, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина
2Кафедра основ конструирования механизмов и машин, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина
*Ответственный автор: e-mail savelievats@gmail.com, тел. +380665734507
APPLYING NONCANTILEVERED SUPPORT OF MECHANIZED
COMPLEXES FOR DEVELOPING FLAT SEAMS
V. Busylo1, T. Savelieva2*, V. Serdyuk1
1Underground Mining Department, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine
2Basic Design of Mechanisms and Machinery Department, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine
*Corresponding author: e-mail savelievats@gmail.com, tel. +380665734507
ABSTRACT
Purpose. Substantiation of applying additional load-bearing structure of powered support near the face onto the bench
formed within the seam by the cutter-loader actuating element, which allows to increase efficiency of coal winning.
Methods. Underground investigations of bearing capability and the character of bend fracture in terms of eight coal
seams in Western Donbas mines are performed. Relationships between coal bench bearing capability of flat thin
seams and the place of setting load-bearing support are determined by analytical method. Correlation dependence
between bench strength and coal hardness within the sample is established.
Findings. The study has shown that coal bearing capability within the bench is basically determined by coal hardness,
thickness and location of the friable band, the area and location of the spinning unit. Dependences between bearing capa-
bility of coal bench and the distance from axle mounting of the spinning unit die to the bench edge are determined. It is
shown that the strength limit of coal bench is directly proportional to the strength limit of coal hardness within the sample
and inversely proportional to the distance from the place of load application to the face. This study enables to determine
the location of supporting structure depending on the coal hardness within the samples. Advance cut under the seam roof
reduces the resistance to coal bench cuttability and induces bench spalling into large fragments. Installation of noncantile-
vered support structures onto coal benches decreases the rate of vertical displacement of benches and roof blocks above.
Originality. When applying complexes with powered support mechanisms extensible to the whole thickness of the
seam under extraction, additional load-bearing support can be installed directly on the spalling bench near the face. It
will prevent caving and reduce coal ash content.
Practical implications. This study has shown that the application field of noncantilevered support with the canopy
resting on coal benches can be chosen according to the results of the coal sample strength testing, as the mine research
into coal bench bearing capability is too labour-intensive. The performance of advanced cutting under the seam roof
will enable to reduce power consumption of mining and output of coal fine fraction. Installation of load-bearing struc-
tures of noncantilevered supports onto the coal bench allows to prevent caving and reduce coal ash content.
Keywords: bench, strength, bearing capability, noncantilevered support, additional powered support
1. ВВЕДЕНИЕ
С уходом очистных работ на большие глубины гор-
но-геологические условия выемки угольных пластов
ухудшаются, появляется большое число пластов с
неустойчивыми кровлями. Только в Донбассе насчи-
тывается 116 угольных пластов пологого падения с
неустойчивыми слоями кровли. Кровли представлены
слабоустойчивыми глинистыми и песчано-глинистыми
сланцами. При этом основные запасы сосредоточены
на пластах малой мощности, а мощность непосред-
ственной кровли в большинстве составляет 0.2 – 0.4 м.
К настоящему времени практически отсутствуют
результаты исследований влияния техногенных фак-
торов на геомеханические процессы, которые проис-
ходят впереди очистного забоя и вокруг него (Busylo,
Savelieva, Serdyuk, Koshka & Morozova, 2015).
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
10
Сложная гипсометрия пластов Западного Донбас-
са, наличие ложной непосредственной кровли, спо-
собной обрушаться вслед за проходом исполнитель-
ного органа комбайна, большого числа мелких нару-
шений, воды и крепкого угля создают основные
трудности при выемке угольных пластов. В связи с
этим имеют место продолжительные простои лав, их
завалы, травматизм рабочих и т.д. Вывалы и обруше-
ния пород в рабочее пространство лав имеют место
на большинстве шахт Донбасса. Особенно их много в
лавах, оснащенных механизированными комплекса-
ми (Koshka, Yavorskyy & Malashkevych, 2014).
Зачастую для перехода зон вывалов используют
способ подхвата необрушенных пород клетями, воз-
водимыми над перекрытием крепи у забоя. Такие
работы трудоемки и опасны. Исследователями До-
нУГИ установлено, что наибольшее число случаев
травматизма происходит в призабойных частях лав
(Namakshtanskiy & Kotlov, 1979).
Опыт отработки пластов с неустойчивыми кров-
лями, например, на шахтах Западного Донбасса пока-
зывает, что механизированных крепей, надежно ра-
ботающих в лавах с неустойчивыми боковыми поро-
дами, пока нет, а применяемые крепи очистных ком-
плексов КД80, КД90, КМ 103, ДМ и другие не пол-
ностью отвечают требованиям сложных горно-
геологических условий.
Начиная с 1972 года НГУ (ДГИ) совместно с До-
УГИ проводили систематические исследования про-
явлений горного давления в лавах, оборудованных
различными средствами добычи угля (Kiyashko,
Ovchinnikov & Ponomariov, 1976). На основании этих
исследований был сделан вывод о том, что наиболь-
шее количество и объем вывалов имеют место в при-
забойной части лавы, где современные механизиро-
ванные крепи не обеспечивают надежного поддержа-
ния кровли (Busylo, Serdyuk & Yavorsky, 2010).
В работе проведены исследования по использова-
нию дополнительной силовой опоры механизирован-
ных крепей у забоя на уступ, образованного в пласте
исполнительным органом очистного комбайна, что
позволит повысить эффективность добычи угля.
Для предотвращения вывалов было предложено
ликвидировать бесстоечное пространство у забоя пу-
тем установки дополнительной силовой опоры: либо
на уступ, образованный исполнительным органом
комбайна, либо на почву у забоя. Это позволит исклю-
чить появление растягивающих напряжений в приза-
бойной части кровли и, как следствие, ликвидировать
вывалообразование. При условии не превышения пре-
дельно допустимых напряжений для угля под опорами
силовых механизмов крепи, расположенными посре-
дине уступов, последние могут использоваться в каче-
стве несущего элемента для механизированной крепи.
Для формулирования граничных условий исполь-
зования уступов в качестве несущих элементов и
дополнения результатов аналитических исследова-
ний и их проверки, были проведены натурные иссле-
дования несущей способности и характера разруше-
ния уступов пологих угольных пластов. В результате
чего определена основная область применения бес-
консольных механизированных крепей, не имеющих
бесстоечного пространства лав.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Несущую способность и характер угольных усту-
пов ( 5.1≈угляf ) сложного строения, включающих
прослойки более слабых пород в нижней и средней
частях уступов, изучали на пластах 1
4k шахты Ок-
тябрьская ПО “Макеевуголь”, 3l шахты Никанор ПО
“Луганскуголь”, 8l шахты им. Д.С. Коротченко ПО
“Селидовуголь” и 10h шахты Кировская ПО “Донец-
куголь”. Характер разрушения этих уступов под при-
грузкой штампов во многом был сходным. Поэтому
более подробно разрушение этих уступов рассмотре-
но на примерах разрушения наиболее характерных
уступов упомянутых пластов 1
4k и 10h .
Разрушение уступа высотой 0.55 м производили
давильной установкой посредством квадратного
штампа 25×25 см. Штамп устанавливали на рассто-
янии 0.3 м до его оси от кромки уступа. Под
нагрузкой штамп внедрялся в угольный уступ. При
усилии на штамп более 110 кН начали раскрывать-
ся под опорой экзогенные трещины. При дальней-
шем увеличении нагрузки раскрытие трещин уве-
личивалось. Разрушение уступа произошло при
внедрении штампа на глубину более 8 мм. При
этом удельное давление штампа было равно
3.2 МПа. Прослоек породы был разрушен по плос-
костям перемещения призмы разрушения угля под
штампом и заметного влияния на характер разру-
шения угля в уступе не оказывал.
Разрушить изучаемые уступы других пластов с
более крепким углем, с помощью штампов площадью
625 см2 было невозможно из-за исчерпания силовых
возможностей давильной установки (500 кН), поэто-
му уступы разрушали с помощью круглых штампов
площадью 100 см2.
Схемы разрушения уступов пластов 3l , 8l и 10h
были аналогичны разрушению уступов пласта 1
4k .
Штампы, внедряясь в угольные уступы, формирова-
ли под собой ядра уплотнения из разрушенного угля,
которые откалывали оставшиеся со стороны свобод-
ной поверхности нераздавленные части уступов.
После разборки уступов установлено, что под штам-
пами уголь толщиной слоя 2 ‒ 6 мм разрушен до
порошкообразного состояния, а в нижележащей ча-
сти уступов – до мелких, размером 3 ‒ 15 мм в попе-
речнике, призматических отдельностей.
На шахте Терновская ПАО “ДТЭК Павлограду-
голь” в 506 и 509 лавах пласта 5С простого строения
с прочным углем изучали характер разрушения усту-
пов как простого, так и сложного строения, то есть с
присечкой слабых пород почвы. Коэффициент крепо-
сти угля по М.М. Протодьяконову по данным шахты
5.3=f . Прочность угля в образце 31.7 МПа.
В 506 лаве разрушали уступ штампом площадью
100 см2. Схема уступа с нанесением как направлений
экзогенных трещин, разгрузочных щелей и располо-
жения давильной установки, так и трещин разруше-
ния уступа приведена на Рисунке 1.
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
11
Рисунок 1. Схема расположения стоек давильной установки и образования трещин в уступах пл. С5 при их разрушении:
1 – уступ; 2 – экзогенные трещины; 3 – давильные стойки; 4 – раскрытые трещины
Пласт 5С разбит двумя системами тонких взаим-
но перпендикулярных экзогенных трещин, проходя-
щих на расстоянии 120 ‒ 150 мм друг от друга. Углы
45=α , 85=β . Одно из направлений кливажа
выражено более ярко. Трещины заполнены кальци-
том толщиной до 1 мм.
Штамп площадью 100 см2 под пригрузкой внед-
ряли в угольный уступ. При вдавливании штампа с
усилием в 200 кН было зафиксировано потрескива-
ние уступа и начало раскрытия экзогенных трещин.
При этом давление штампа составляло 20 МПа. При
усилии на штамп в 420 кН и его давлении в 42 МПа
штамп внедрялся в уступ, разрушая его. После обра-
зования трещин в угле несущая способность уступа
снизилась до 350 кН. На этом уровне несущая спо-
собность уступа сохранялась в течение 2 часов (пе-
риод наблюдений был ограничен работами в лаве).
Дальнейшее разрушение уступа происходило при
повторном увеличении нагрузки на штамп. При кри-
тической нагрузке на штамп в 420 кН, кроме раскры-
тых экзогенных трещин, в угольном уступе начали
образовываться трещины разлома. Эти трещины
были хорошо заметны и развивались они в направле-
нии от опорной поверхности штампа по нормали к
плоскостям экзогенных трещин и вертикальной по-
верхности уступа (Рис. 1).
После снятия давильной установки с уступа и его
разборки было установлено, что уголь непосред-
ственно под опорой разрушен до порошкообразного
состояния и уплотнен на глубину до 7 мм. Глубже, до
45 ‒ 60 мм уголь разрушен до призматических от-
дельностей размерами менее 3 ‒ 5 мм. На большей
глубине под штампом разрушение угля в уступе про-
исходило в объеме, ограниченном плоскостями экзо-
генных трещин. Размеры отдельностей увеличива-
лись к основанию уступа. Таким образом, только
часть уступа, на которую воздействовали гидростой-
ки давильной установки, была разрушена.
Аналогичный характер разрушения уступов
( )2>угляf наблюдался и при исследовании несущей
способности уступов угольных пластов простого
строения нC6 шахты Терновская, 8C шахты Благо-
датная ПАО “ДТЭК Павлоградуголь” в случаях
присечки незначительной (менее 0.15 м) слабой
почвы, которая не оказывала существенного влия-
ния на характер разрушения угля в уступах. При
этом отмечалось частичное вдавливание, отделив-
шейся по плоскостям экзогенных трещин ( 1.0>l м)
от массива уступа призмы угля под штампом в сла-
бые породы почвы.
Характер разрушения уступов, включающих
уголь с коэффициентом крепости 2>f и более сла-
бые 2<f , породы почвы мощностью более 0.15 м
изучали на уступах пластов нC4 в 319 лаве и 5C в
509 лаве шахты Терновская.
Уголь пласта нC4 по данным шахты имеет коэф-
фициент крепости по М.М. Протодьяконову рав-
ный 3. Вынимаемая мощность пласта 1.15 м угол
падения 0 ‒ 3°. Марка угля “Г”. Уголь каменный,
полублестящий, дюрено-клареновый, по наслоению с
примазками фюзена, с тонкими полосками витрена,
излом неровный, отдельность параллелепипедальная.
Контакты с вмещающими породами четкие, сцепле-
ние слабое. Прочность угля в образце 31.4 МПа.
Пласт имеет простое строение. Разделен двумя си-
стемами тонких взаимно перпендикулярных экзоген-
ных трещин. Трещины находились на расстоянии
11 ‒ 14 см, углы 45=α , 85=β .
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
12
Разрушение уступа высотой 0.72 м, из них 0.18 м –
породы почвы ( )2=Пf производили давильной
установкой посредством воздействия круглого штам-
па площадью 100 см2, устанавливаемого на расстоя-
нии 0.3 м от кромки уступа. При усилии на штамп
около 130 кН началось раскрытие экзогенных тре-
щин. При дальнейшем увеличении нагрузки раскры-
тие трещин увеличивалось. Разрушение уступа про-
исходило при внедрении штампа на глубину около
4.5 мм с усилием около 142 кН. Удельные разруша-
ющие усилия составили 14.2 МПа. Характер разру-
шения угольной части уступа аналогичен, как и для
пласта 5C в 506 лаве (Рис. 1). Но, кроме того, отме-
чалось выдавливание породой более слабой части
уступа в сторону его свободной боковой поверхности.
Исследование параметров уступов и их прочност-
ных характеристик показали, что прочность угля в
уступе равна и даже в некоторых случаях больше
прочности этого угля в образце. Это не соответствует
известным выводам о том, что прочность угля в мас-
сиве меньше его прочности в образце (Chirkov, 1969;
Radchenko, 1980).
На Рисунках 2 и 3 показаны графики внедрения
штампов в изучаемые уступы пластов. Приведенные
графики частично сходны по форме с известной ти-
пичной кривой: напряжение-деформация, получен-
ной при исследовании трещиновато-пористых масси-
вов (Rats & Chernyshov, 1975; Ruppeneit, 1975). При
этом соотношение между нагрузками на штампы и
глубиной их внедрения в уступы, до разрушения
последних, нелинейные. Начальные, вогнутые вверх
области кривых, связанные с обжатием угольных
уступов и смятием угля на контакте со штампами,
практически одинаковы при изучении всех уступов
(Kiyashko, Kharchenko, Ovchinnikov & Serdiuk, 1979).
Но на уступах пластов ( )810
1
4 ,, lhk со слабыми угля-
ми эти области кривых вблизи разрушения уступов
выражены менее ярко, чем на пластах с более креп-
кими углями.
0 0
50
1.6
2.4
3.2
0.8
100
150
200
4 8 12 16
Н
аг
ру
зк
а
на
ш
та
м
пы
Глубина внедрения штампов
P,МПа F,кН
h,мм
h 10
k'4
Рисунок 2. Графики внедрения штампов в угольные
уступы пластов k4
1 и h10 в зависимости от
действующих нагрузок
2 4 6
Глубина внедрения штампов
Н
аг
ру
зк
а
на
ш
та
м
пы
h,мм
0
20
30
40
10
P,МПа
100
200
300
400
F,кН
0
C5
C4
C6
C8
L8
н
н
L8
Рисунок 3. Графики внедрения штампов в угольные
уступы пластов C4
н, С5, C6
н, С8, l3 и l8 в зави-
симости от действующих нагрузок
Из анализа кривых также следует, что предельные
величины (≈ 4 мм) внедрений штампов в уступы с
прочным углем ( )5.1>f значительно меньше вели-
чины (3 ‒ 16 мм) максимальных внедрений штампов
в уступы с менее прочным углем.
Кроме того, из приведенных графиков следует, что
во всех случаях при достижении предельных нагрузок
на штамп угольные уступы начинали разрушаться с
общей разгрузкой системы и штампы продолжали
внедряться в уступы на большую глубину.
Затем несущая способность уступов снова возрас-
тала до новых критических значений, которые со-
ставляли в пределах 50 ‒ 80% своих первичных пре-
дельных нагрузок. Это соответствует известным
выводам о том, что разрушенные горные породы
способны сохранять значительную несущую способ-
ность (Zakutskii, 1962).
Также необходимо отметить, что во всех случаях
разрушения изучаемых уступов с углем коэффициен-
та крепости 2>f и расстоянием между экзогенны-
ми трещинами более 10 см после обжатия угольных
уступов, при нагрузках на штампы в пределах
100 ‒ 200 кН, отмечалось потрескивание уступов,
свидетельствующее о начале раскрытия экзогенных
трещин. Но и после их раскрытия уступы сохраняли
свою несущую способность.
В 509 лаве пл. 5C шахты Терновская, кроме изу-
чения прочностных характеристик уступов и их харак-
теров разрушения были выполнены исследования
влияния места установки штампов на несущую спо-
собность угольных уступов сложного строения и ха-
рактеров их разрушения. Исследования выполнялись
при выемке пласта 5C почвоуступной формой забоя.
Пласт 5C в лаве 509 разделен экзогенными тре-
щинами, проходящими через 120 ‒ 160 мм и имею-
щих углы 30=α , 85=β и более мелкой сетью
эндогенных трещин. Разрушение уступа высотой
0.75 м, в том числе 0.22 м породы почвы
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
13
[ ] 5.11=сжσ МПа, производили давильной установ-
кой посредством круглого штампа площадью
100 см2 и квадратного штампа площадью 625 см2.
Штампы устанавливали на различных расстояниях
от кромки уступа.
Графики внедрения штампов площадью 100 см2,
устанавливаемых на разных расстояниях от кромки в
угольные уступы, в зависимости от действующих
нагрузок, приведены на Рисунке 4.
00
2 4 6
10
20
30
40
100
200
300
400
P,МПа F,кН
Н
аг
ру
зк
а
на
ш
та
м
пы
Глубина внедрения штампов
h,мм
L=0.4 м
L=0.25 м
L=0.1 м
Рисунок 4. Графики внедрения штампов площадью
100 см2, устанавливаемых на различных рас-
стояниях от кромки, в угольные уступы
(пл. С5) в зависимости от действующих
нагрузок
Как видно из графиков, разрушение уступов при
воздействии круглого штампа площадью 100 см2 на
расстоянии 0.1 м от кромки уступа происходило при
нагрузке около 200 кН, что соответствовало давле-
нию около 20 МПа. При этом уголь после раскрытия
экзогенных трещин, не разрушаясь под опорой, раз-
рушал породу почвы, которая выдавливалась в сто-
рону обнажения. Схема разрушения таких уступов
показана на Рисунке 5а.
При воздействии с усилием более 300 кН кругло-
го штампа площадью 100 см2 на расстоянии 0.4 м от
кромки уступов происходило разрушение уступов
под штампом. При вдавливании штампа уголь после
раскрытия экзогенных трещин также как и при воз-
действии штампа на расстоянии 0.1 м от кромки, не
разрушаясь под опорой, внедрялся в породу почвы,
разрушая ее. При этом уголь в уступе по плоскости
контакта с породой сдвигался в сторону выработан-
ного пространства (Рис. 5б).
При разрушении уступа с помощью квадратного
штампа площадью 625 см2 (25×25 см), устанавливае-
мого также на расстоянии 0.4 м от кромки уступа,
разрушение уступа под штампом происходило при
нагрузках около 400 кН. При этом уголь после рас-
крытия экзогенных трещин, разрушая породу почвы
под штампом, с внутренней стороны уступа, выдав-
ливал породу в сторону выработанного пространства.
В результате этого с внешней стороны уступов меж-
ду углем и породой, и в нижней породной части
уступа, образовывались и раскрывались трещины до
40 мм. Таким образом, происходило как бы опроки-
дывание неразрушенной части уступа. Схема разру-
шения такого уступа показана на Рисунке 5в.
После снятия давильной установки с уступов и
их разборки установлено, что уголь непосредствен-
но под опорой разрушен до порошкообразного со-
стояния на глубину 3 ‒ 5 мм и уплотнен. В осталь-
ной части уступов под опорой разрушение угля в
уступах происходило по плоскостям эндогенных
трещин, увеличивая размеры отдельностей угля к
основанию уступа. Порода в уступах под штампом
была разрушена и выдавливалась в сторону обна-
женной части по наклонной поверхности, имеющей
в сечении форму полупараболы. Характер разруше-
ния породы в уступах аналогичен разрушению
уступов при воздействии штампов на расстоянии
0.1 м от кромки уступов (Рис. 5а).
(а) (б) (в)
Рисунок 5. Схемы разрушения уступов с прочным углем и слабой присекаемой почвой при воздействии различной
площади штампов, устанавливаемых на разных расстояниях от кромок уступов
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
14
Методом наименьших квадратов аппроксимиро-
ван разброс точек кривой зависимости несущей спо-
собности угольного уступа шириной 0.5 м пласта 5C
от расстояния установки оси штампа до кромки
уступа (Рис. 6). Эта зависимость (коэффициент пар-
ной корреляции 54.0=R ) выражается кубической
параболой (Рис. 6), описываемой выражением:
32 641.2050897.638318.146936.0 xxxy −++= , (1)
где:
x – расстояние от оси штампа площадью 100 см2
до кромки уступа, м.
100
200
300
400
0.1 0.2 0.3 0.4
0
F, кН
L, м
Н
ес
ущ
ая
с
по
со
бн
ос
ть
у
го
ль
но
го
у
ст
уп
а
Расстояние установки штампа до кромки
Рисунок 6. График изменения несущей способности
угольного уступа шириной 0.5 м (пл. С5) в
зависимости от расстояний установки
штампа до кромки уступа
Из анализа этой кривой следует, что угольные
уступы шириной 0.5 м наибольшую несущую спо-
собность имеют при разрушении их с помощью да-
вильной установки, устанавливаемой не на макси-
мальном удалении от кромки уступа, а на расстоянии
30 см от кромки, то есть вдоль оси угольных уступов
со смещением в сторону массива пласта на 10% от
ширины. Это объясняется наличием на контакте меж-
ду уступом и массивом пласта закрытой трещины.
Учитывая, что при устройстве опережаемого под
кровлей вруба на контакте угольного уступа и масси-
ва пласта появляются трещины, отделяющие уголь-
ный уступ от пласта, правомерно утверждать, что
между несущей способностью угольных уступов
пологих маломощных пластов и местом установки
силовых опор существует зависимость вида:
3
3
2
210 xaxaxaay −++= , (2)
где:
x – расстояние от оси штампа до кромки уступа;
3210 ,,, aaaa – коэффициенты пропорциональности.
Таким образом, при общем анализе характера
разрушения уступов примерно одинаковых размеров,
при наличии в них слабых пород, и анализе графиков
внедрения в них штампов, в зависимости от прилага-
емой нагрузки следует, что несущая способность
уступов рассматриваемых размеров определяется в
основном: прочностью угля в уступе; прочностью,
толщиной и местом расположения слабого прослой-
ка; площадью и местом установки штампа давильной
установки (Ovchinnikov & Serdiuk, 1979).
Исследования несущей способности угольных
уступов на восьми представительных шахтопластах и
анализ прочности образцов угля этих угольных пла-
стов показали, что корреляционная связь между не-
сущей способностью уступа и коэффициентом кре-
пости угольных пластов по Протодьяконову, взятыми
по горно-геологической документации шахт в диапа-
зоне от 1=f до 5.3=f , очень слабая. Учитывая,
что по этим же шахтопластам получены данные о
прочности угля в образцах, представилась возмож-
ность исследовать тесноту связи несущей способно-
сти уступов и прочностью угля в образцах. Аналити-
ческие исследования показали, что между рассматри-
ваемыми параметрами существует тесная корреляци-
онная зависимость (корреляционное отношение
82.0=R ). Уравнение, связывающее прочность усту-
па ( )y с прочностью угля в образце ( )x , для условий
пластов Донбасса имеет вид:
32 00002.0011.08.23.91 xxxy +−+−= . (3)
Используя выражение (3), правомерно устанавли-
вать прочность и несущую способность угольных
уступов, соответственно, область возможного приме-
нения бесконечных крепей с опорой перекрытий на
угольные уступы по результатам испытаний на проч-
ность угольных образцов; так как шахтные исследо-
вания несущей способности угольных уступов ис-
ключительно трудоемки и их нецелесообразно вы-
полнять на всех пластах, прежде всего по экономиче-
ским соображениям. Отбор и испытание образцов
дают необходимые и достоверные материалы для
достижения цели исследований.
В литературе кроме данных о прочности образцов
угля пластов Донбасса имеются данные о зависимо-
сти прочности угольных пластов от степени мета-
морфизма (Sverdgevsriy & Madgunenko, 1976). Дан-
ные, полученные нами по восьми шахтопластам пол-
ностью совпадают с приведенными на Рисунке 7.
Анализ кривой (Рис. 7) свидетельствует о том, что
в большинстве пластов метаморфических групп Г,
ПА и А угольные уступы имеют прочность, установ-
ленную в натуре и по образцам, большую 15 МПа, то
есть они вполне могут быть использованы для уста-
новки силовых опор с ограниченной раздвижностью.
По материалам, приведенным в (Kiyashko & Serdiuk,
1982) такие пласты в Донбассе имеют широкое рас-
пространение. Следует заметить, что не по всем пла-
стам Украины имеются данные о фактической проч-
ности образцов угля, в том числе и отобранным нами
шести производственным объединениям.
Для механизированных крепей с опорой перекры-
тий на угольные уступы, с помощью силовых опор-
ных механизмов ограниченной раздвижности, об-
ласть применения составит 45 шахтопластов. На этих
шахтопластах находилось в работе 135 лав с прием-
лемыми для рассматриваемого комплекса горно-
геологическими условиями.
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
15
Рисунок 7. Зависимость прочности углей пологопадаю-
щих пластов от степени метаморфизма
(х – по данным ДГИ)
Изучение несущей способности и характеров раз-
рушений угольных уступов с помощью давильной
установки показало, что после критической нагрузки
на угольный уступ, происходило раскрытие экзоген-
ных трещин и частичное разрушение уступа. После
чего уголь в уступе под воздействием опоры уплот-
нялся, и уступ продолжал воспринимать нагрузку,
составляющую 40 ‒ 93% от критической. Особенно
это проявлялось на пластах с расстояниями между
экзогенными трещинами более 10 см, что присуще
большинству пластов Западного Донбасса. Поэтому
при применении комплексов, механизированная
крепь которых имеет силовые опорные механизмы с
раздвижностью на всю вынимаемую мощность пла-
ста, вопрос установления области применения по
фактору несущей способности угольного уступа
теряет смысл, так как силовые опоры могут устанав-
ливаться непосредственно на разрушающийся уступ
или почву у забоя.
Следовательно, область применения комплекса,
крепь которого имеет опорные механизмы с раз-
движностью плmh = , распространяется на все пла-
сты мощностью 0.8 ‒ 1.2 м с неустойчивой кровлей,
то есть она будет не меньше чем, например, для ком-
плексов КД80 и КД90.
Несущая способность угля в уступе определяется
в основном: прочностью угля, толщиной и местом
расположения слабого прослойка; площадью и ме-
стом расположения штампа давильной установки. Из
анализа математической модели прочности угольно-
го уступа следует, что для увеличения его несущей
способности необходимо выбирать пласты с большей
крепостью угля в уступе и с меньшей толщиной сла-
бого прослойка в основании уступа. Геометрические
же размеры уступа (высота и ширина) в пределах
рассматриваемых величин (0.4 ‒ 0.8 м) оказывали
незначительное влияние на его прочность.
Во всех случаях нагружения уступов штампами
при достижении предельных нагрузок угольные
уступы разрушались, а штампы продолжали внед-
ряться в уступы при общей разгрузке системы. Затем
несущая способность уступов снова возрастала до
новых критических значений, которые составляли
50 ‒ 60% первичных предельных нагрузок.
Механизм разрушения уступов на пластах слож-
ного строения сходен, при этом на пластах с расстоя-
нием между экзогенными трещинами менее 10 см и
коэффициентом крепости угля 2<f штампы внед-
ряясь в угольные уступы, формируют под собой ядро
уплотнения из разрушенного угля, которое отделяло
разрушенную часть угля от массива уступа по плос-
кости полупараболы в сечении уступа. В случаях
нагружения уступов пластов сложного строения с
расстоянием между экзогенными трещинами более
10 см и коэффициентом крепости угля 2>f , проис-
ходило отделение призмы неразрушенного угля под
опорой по экзогенным трещинам и выдавливание
породной, более слабой, части уступа в сторону сво-
бодной его боковой поверхности.
В большинстве случаев, нагружения уступов,
особенно с расстояниями между плоскостями экзо-
генных трещин более 10 см, штампами происходило
вначале раскрытие экзогенных трещин, несмотря на
это, несущая способность уступов сохранялась.
3. ВЫВОДЫ
Обоснована идея установки дополнительной си-
ловой опоры у забоя на почву или уступ, образован-
ный в пласте исполнительным органом очистного
комбайна. Для механизированных крепей с силовыми
опорами, устанавливаемыми на угольные уступы,
область применения составляет 135 лав примени-
тельно к горно-геологическим условиям шахт шести
производственных объединений Донбасса, а для
механизированных крепей с раздвижностью силовых
опор в пределах мощности пласта – 206 лав.
Предел прочности угольного уступа прямо про-
порционален пределу прочности угля в образце и
обратно пропорционален расстоянию от места при-
ложения нагрузки до забоя. В частности, при прочно-
сти угля в образцах более 10 МПа опоры крепи пло-
щадью более 600 см2 можно устанавливать на уступ
пласта в средней части уступа. Можно также устанав-
ливать опору крепи на уступ, если в нижней (третьей
по высоте) части уступа имеются менее прочные пач-
ки угля с допускаемыми напряжениями более 5 МПа.
При меньшей прочности угля опоры крепи необходи-
мо устанавливать на почву пласта у груди забоя.
Несущую способность угольного уступа опреде-
ляют величины и соотношения распределенных в ней
нормальных и касательных напряжений, которые
зависят от внешних нагрузок, места установки сило-
вых опор и размеров уступа. В частности, при нагру-
жении у кромки уступа шириной 0.5 м, высотой
0.8 м, штампом с удельным давлением 20 МПа с
противоположной стороны уступа, в его основании,
появляются опасные растягивающие напряжения
величиной 4.5 МПа, которые уменьшаются до
3.3 МПа при увеличении ширины уступа до 0.8 м.
Опережающий вруб под кровлей пласта уменьшает
сопротивляемость резанию угольного уступа и способ-
ствует разрушению уступа на крупные части, что мож-
но эффективно использовать для снижения: энергоем-
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
16
кости добычи и выхода мелких фракций угля. В част-
ности, при отработке пласта 5C с опережающим вру-
бом на шахте Терновская энергоемкость выемки и
погрузки угля уменьшена на 1.044 кДж/т (0.29 кВт·ч/т),
а выход крупных классов угля увеличен в три раза.
Установка на угольные уступы силовых элемен-
тов бесконсольных крепей уменьшает скорость вер-
тикальных перемещений, как самих уступов, так и
блоков кровли над ними. В частности, в условиях
пласта 5C шахты Терновская скорости перемещений
уступов и блоков кровли над ними были уменьшены
в 4 ‒ 10 раз, что предотвратило образование вывалов
и снизило зольность угля.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Авторы работы выражают благодарность лауреа-
ту Государственной премии Украины в области
науки и техники, директору шахты Павлогорадская
ПАО “ДТЭК Павлоградуголь” А.П. Демченку и ди-
ректору шахты Западно-Донбасская, канд. техн. наук
В.Г. Снигуру за поддержку в проведении исследова-
ний по данной тематике.
REFERENCES
Busylo, V., Serdyuk, V., & Yavorsky, A. (2010). Research of
influence of support resistance of the stope in the immedi-
ate roof condition. New Techniques and Technologies in
Mining, 127-130.
http://dx.doi.org/10.1201/b11329-21
Busylo, V., Savelieva, T., Serdyuk, V., Koshka, A., & Moro-
zova, T. (2015). Substantiating parameters of process de-
sign of contiguous seam mining in the Western Donbas
mines. Theoretical and practical solutions of mineral
resources mining, 17-25.
http://dx.doi.org/10.1201/b19901-5
Chirkov, S.V. (1969). Influence of scale factor on coal hard-
ness. Moskva: Nedra.
Kiyashko, I.A., Kharchenko, V.V., Ovchinnikov, N.P., & Ser-
diuk, V.P. (1979). Study of bearing capability of coal seam
selvedge. Mining of mineral deposits, (54), 58-61.
Kiyashko, I.A., Ovchinnikov, N.P., & Ponomariov, E.M. (1976).
On some mechanism of rock pressure manifestation within
production faces in Western Donbas mines. Ugol’ Ukrainy,
(5), 14-16.
Kiyashko, I.A., & Serdiuk, V.P. (1982). Substantiation of the
field of application of “Western Donbas” complex for
production face of prospective mine. Paper abstracts of
Higher Educational Institutions scientific conference with
the participation of research institutions (pp. 60-69).
Moskva: MGU.
Koshka, O., Yavorskyy, A., & Malashkevych, D. (2014). Eval-
uation of surface subsidenct during mining thin and very
thin coal seams. Progressive Technologies of Coal, Coal-
bed Methane, and Ores Mining, 229-233.
http://dx.doi.org/10.1201/b17547-41
Namakshtanskiy, B.Ya., & Kotlov, E.S. (1979). Labour safety
within fully-mechanized faces. Moskva: Nedra.
Ovchinnikov, N.P., & Serdiuk, V.P. (1979). Thin flat seam
selvedge as a support for roof support canopy. Abstracts of
papers of the 1st All-Union Scientific Conference of Young
Scientists and Specialists of Mining Industry (pp.266-271).
Moskva: Izdatel’skiy dom pri institute imeni A.A. Sko-
chinskogo.
Rats, M.V., & Chernyshov, S.N. (1975). Jointing and proper-
ties of fissured rocks. Moscow: Nedra.
Radchenko, L.M. (1980). On the scale factor of coal hardness.
Mining of Mineral Deposits in Siberia and Northeast, 39-47.
Ruppeneit, K.D. (1975). Deformation of fractured rock mass.
Moskva: Nedra.
Sverdgevsriy, V.L., & Madgunenko, L.A. (1976). Change of
carbon physical and mechanical properties due to cat-
agenetic transformations. Ugol’ Ukrainy, (51), 49-54.
Zakutskii, I.A. (1962). Brief review of study results of rock
resistivity to support pressing and papers concerning the
theory of dies. Physical and mechanical properties, pres-
sure and rock failure, 83-86.
ABSTRACT (IN RUSSIAN)
Цель. Обоснование использования дополнительной силовой опоры механизированных крепей у забоя на
уступ, образованного в пласте исполнительным органом очистного комбайна, что позволяет повысить эффек-
тивность добычи угля.
Методика. Проведены шахтные исследования несущей способности и характера разрушения уступов по
восьми угольным пластам шахт Западного Донбасса. Аналитическими методами установлены зависимости
несущей способностью угольных уступов пологих маломощных пластов от места установки силовых опор,
установлена корреляционная зависимость связывающая прочность уступа с прочностью угля в образце.
Результаты. Исследования показали, что несущая способность угля в уступе определяется в основном:
прочностью угля, толщиной и местом расположения слабого прослойка, площадью и местом расположения
штампа давильной установки. Установлены зависимости между несущей способности угольного уступа от
расстояния установки оси штампа давильной установки до кромки уступа. Показано, что предел прочности
угольного уступа прямо пропорционален пределу прочности угля в образце и обратно пропорционален рассто-
янию от места приложения нагрузки до забоя. Эти исследования позволяют определять место расположения
опоры крепи в зависимости от прочности угля в образцах. Опережающий вруб под кровлей пласта уменьшает
сопротивляемость резанию угольного уступа и способствует разрушению уступа на крупные части. Установка
на угольные уступы силовых элементов бесконсольных крепей уменьшает скорость вертикальных перемеще-
ний, как самих уступов, так и блоков кровли над ними.
Научная новизна. При применении комплексов, механизированная крепь которых имеет силовые опорные
механизмы с раздвижностью на всю вынимаемую мощность пласта, дополнительные силовые опоры могут
устанавливаться непосредственно на разрушающийся уступ у забоя, что предотвратит образование вывалов и
снизит зольность угля.
V. Busylo, T. Savelieva, V. Serdyuk. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(2), 9-17
17
Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что выбор области применения бескон-
сольных крепей с опорой перекрытий на угольные уступы возможно проводить по результатам испытаний на
прочность угольных образцов, так как шахтные исследования несущей способности угольных уступов трудо-
емки. Выполнение опережающего вруба под кровлей пласта позволит снизить энергоемкость добычи и выхода
мелких фракций угля. Установка на угольные уступы силовых элементов бесконсольных крепей позволяет
предотвратить образование вывалов и снизить зольность угля.
Ключевые слова: уступ, прочность, несущая способность, бесконсольная крепь, дополнительная силовая
опора
ABSTRACT (IN UKRAINIAN)
Мета. Обґрунтування використання додаткової силової опори механізованого кріплення у забою на уступ,
утвореного в пласті виконавчим органом очисного комбайна, що дозволяє підвищити ефективність видобутку
вугілля.
Методика. Проведено шахтні дослідження несучої здатності і характеру руйнування уступів по восьми ву-
гільних пластах шахт Західного Донбасу. Аналітичними методами встановлені залежності несучою здатністю
вугільних уступів пологих тонких пластів від місця установки силових опор, встановлено кореляційна залеж-
ність яка зв’язує міцність уступу з міцністю вугілля в зразку.
Результати. Дослідження показали, що несуча здатність вугілля в уступі визначається в основному: міцніс-
тю вугілля, товщиною і місцем розташування слабкого прошарку, площею та місцем розташування штампа
давильної установки. Встановлено залежності між несучою здатністю вугільного уступу від відстані установки
осі штампа давильної установки до кромки уступу. Показано, що межа міцності вугільного уступу прямо про-
порційний межі міцності вугілля в зразку і обернено-пропорціональний відстані від місця прикладання наван-
таження до забою. Ці дослідження дозволяють визначати місце розташування опори кріплення в залежності від
міцності вугілля в зразках. Випереджаючий вруб під покрівлею пласта зменшує опірність різанню вугільного
уступу і сприяє руйнуванню уступу на великі частини. Установка на вугільні уступи силових елементів безконсо-
льних кріплень зменшує швидкість вертикальних переміщень, як самих уступів, так і блоків покрівлі над ними.
Наукова новизна. При застосуванні комплексів, механізоване кріплення яких має силові опорні механізми
з розсувними на всю потужність пласта, що виймається, додаткові силові опори можуть встановлюватися без-
посередньо на уступ у забою, який руйнується, що запобігає утворенню вивалів і знизить зольність вугілля.
Практична значимість. Проведені дослідження показали, що вибір області застосування беськонсольних
кріплень з опорою перекриттів на вугільні уступи можливо проводити за результатами випробувань на міцність
вугільних зразків, так як шахтні дослідження несучої здатності вугільних уступів трудомісткі. Виконання випе-
реджаючого врубу під покрівлею пласта дозволить знизити енергоємність видобутку і виходу дрібних фракцій
вугілля. Установка на вугільні уступи силових елементів безконсольних кріплень дозволяє запобігти утворенню
вивалів і знизити зольність вугілля.
Ключові слова: уступ, міцність, несуча здатність, безконсольні кріплення, додаткова силова опора
ARTICLE INFO
Received: 6 February 2016
Accepted: 31 March 2016
Available online: 30 June 2016
ABOUT AUTHORS
Volodymyr Busylo, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Underground Mining Department, National Mining
University, 19 Yavornytskoho Ave., 1/35, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: BuziloV@nmu.org.ua
Tamara Savelieva, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Basic Design of Mechanisms and
Machinery Department, National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 1/125, 49005, Dnipropetrovsk,
Ukraine. E-mail: savelievats@gmail.com
Volodymyr Serdyuk, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Underground Mining Department,
National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/58, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail:
serdyuk@gmail.com
|