Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев

Представлены результаты исследований механизма вывалообразования и установлены особенности формирования вывалов пород кровли в очистных забоях в условиях шахты №22 «Коммунарская» ПАО «Шахтоуправление «Донбасс»....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автор:	Белогуб, О.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут фізики гірничих процесів НАН України 2012
Назва видання:	Физико-технические проблемы горного производства
Теми:	Прогноз и управление состоянием горного массива
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108246
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев / О.Ю. Белогуб // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 15. — С. 64-69. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-108246
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1082462016-11-02T03:02:27Z Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев Белогуб, О.Ю. Прогноз и управление состоянием горного массива Представлены результаты исследований механизма вывалообразования и установлены особенности формирования вывалов пород кровли в очистных забоях в условиях шахты №22 «Коммунарская» ПАО «Шахтоуправление «Донбасс». Наведено результати досліджень механізму вивалоутворення і встановлено особливості формування вивалів порід покрівлі очисних забоїв в умовах шахти № 22 «Комунарська» ПАТ «Шахтоуправління «Донбас». There are results of investigation into mechanism of roof rocks folling in longwalls in the mine № 22 "Communard" PSC "Mineoffice"Donbass". 2012 Article Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев / О.Ю. Белогуб // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 15. — С. 64-69. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108246 622.834.2 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Прогноз и управление состоянием горного массива Прогноз и управление состоянием горного массива
spellingShingle	Прогноз и управление состоянием горного массива Прогноз и управление состоянием горного массива Белогуб, О.Ю. Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев Физико-технические проблемы горного производства
description	Представлены результаты исследований механизма вывалообразования и установлены особенности формирования вывалов пород кровли в очистных забоях в условиях шахты №22 «Коммунарская» ПАО «Шахтоуправление «Донбасс».
format	Article
author	Белогуб, О.Ю.
author_facet	Белогуб, О.Ю.
author_sort	Белогуб, О.Ю.
title	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев
title_short	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев
title_full	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев
title_fullStr	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев
title_full_unstemmed	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев
title_sort	проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев
publisher	Інститут фізики гірничих процесів НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Прогноз и управление состоянием горного массива
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108246
citation_txt	Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев / О.Ю. Белогуб // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 15. — С. 64-69. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Физико-технические проблемы горного производства
work_keys_str_mv	AT beloguboû proâvleniegornogodavleniâvformirovaniivyvalovporodkrovliočistnyhzaboev
first_indexed	2025-07-07T21:11:40Z
last_indexed	2025-07-07T21:11:40Z
_version_	1837024097960198144
fulltext	Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15 64 УДК 622.834.2 О.Ю. Белогуб* ПРОЯВЛЕНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ФОРМИРОВАНИИ ВЫВАЛОВ ПОРОД КРОВЛИ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ Донецкий национальный технический университет 83001, г. Донецк, ул. Артема, 58 Представлены результаты исследований механизма вывалообразования и уста- новлены особенности формирования вывалов пород кровли в очистных забоях в условиях шахты №22 «Коммунарская» ПАО «Шахтоуправление «Донбасс». Опыт отработки тонких и средней мощности пологих угольных пластов в условиях глубоких шахт Донбасса показывает, что существенное снижение технико-экономических показателей добычи обуславливается увеличением времени нетехнологических простоев, связанных с устранением послед- ствий вывалов пород непосредственной кровли в призабойное пространство лав. Горный массив вследствие наличия в нем различных систем трещин представляет собой дискретную многокомпонентную среду, отличающу- юся значительным колебанием физико-механических свойств пород и уг- лей. Наличие природной трещиноватости пород, на которую накладыва- ется технологическая трещиноватость, обусловленная ведением горных работ на смежных пластах, приводит к формированию локальных выва- лоопасных зон в породах непосредственной кровли над опорным конту- ром лавы. Методы механики сплошной и дискретной сред не дают надежных ре- зультатов для прогнозирования формирования предельных состояний кров- ли, создания предпосылок и реализации вывала в призабойное пространство. Причина этого заключается в отсутствии учета сложных деформационных процессов, происходящих в кровле и приконтурной части пласта при выемке угля [1]. Поэтому для предотвращения обрушений кровли в очистных забоях, оснащенных высокопроизводительными механизированными комплексами, необходим оперативный и точный прогноз горно-геологических условий * В подготовке материалов статьи принимал участие инженер С.В. Чуяшенко. Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15 65 отработки выемочных участков, на основании которого производится выбор и обоснование рациональных технологических решений по обеспечению устойчивости пород кровли. В современных условиях ведения работ на больших глубинах, в результа- те совместного действия значительного первоначального и повышенного дополнительного горного давления, боковые породы и угольный пласт пе- реходят в предельное состояние на значительном расстоянии перед лавой, и в призабойном пространстве они в основном находятся в разуплотненном состоянии. Породы основной кровли, прогибаясь над призабойным пространством, передают свой вес и пригрузку от вышележащих пород на непосредствен- ную кровлю на участке опорного контура лавы, в котором формируются две основные зоны – отжима угля и участка повышенного давления. Над этими зонами наблюдается знакопеременное нагружение нижнего слоя непосред- ственной кровли: над участком давления вследствие перегиба кровли наблюдается его сжатие, а над зоной отжима происходит растяжение. Такое знакопеременное деформирование нижнего слоя в значительной степени способствует развитию вывала кровли на участке незакрепленного про- странства между грудью забоя и консолью механизированной крепи [2]. В окрестности очистного забоя после выемки полосы угля происходит перераспределение напряженно-деформированного состояния боковых по- род в результате реализации потенциальной энергии горного массива, что сопровождается интенсивным трещинообразованием пород кровли и почвы. В работе рассматривается процесс формирования и реализации вывалов в комплексно-механизированных лавах для условий шахты №22 «Коммунар- ская» ПАО «Шахтоуправление «Донбасс». Горно-геологические условия этой шахты обеспечивают залегание в непосредственной кровле глинистых и песчано-глинистых сланцев, прочность и, особенно, мощность которых значительно меньше аналогичных показателей пород основной кровли, представленной песчаником, реже песчаным сланцем. В статье приведены результаты исследований в трех очистных забоях: 11-й восточной лаве пласта k5, 11-й восточной лаве пласта k3, 12-й западной лаве пласта k3. Горно-геологические условия следующие: глубина ведения работ 525–635 м, мощность пласта 0,9–1,6 м, угол падения 17–19°. Лавы были разделены на равномерно распределенные по всей длине участки наблюдений − над каждой четвертой секцией крепи. На таких участках наблюдали за раскрытием трещин в породах кровли, фиксировали их количество, измеряли размеры вывалов породы с учетом их формы и ча- стоты, измеряли конвергенцию пород кровли и почвы стойками СУИ-2. Угольный пласт k5 «Боковский» марки Т состоит из одной угольной пач- ки мощностью 0,90–1,2 м, при средней мощности 1,04 м, угол падения со- ставляет 16–20°. Очистной забой 11-й восточной лавы пласта k5 оборудован механизированной крепью ДМ, выемка производится комбайном УДК-200. Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15 66 Породы непосредственной кровли в лаве представлены песчаным сланцем, малоустойчивым (Б3-Б4), слабослюдистым, слоистым, с пределом проч- ности на одноосное сжатие σсж = 676 МПа. Нижняя часть слоя мощностью 0,1–0,5 м неустойчивая, образует «ложную кровлю». При мощности слоя менее 1,2 м песчаный сланец склонен к обрушению до вышележащего пес- чаника основной кровли – светлосерого, кварцевого, слоистого, обводненно- го, с пределом прочности на сжатие σсж = 968–1077 МПа, от среднеобруша- емого (А2) до труднообрушаемого (А3). На наблюдаемом участке мощность непосредственной кровли составляла 3,0–4,5 м, а основной кровли − до 15 м. Пласт k3 «Колпаковский» марки Т имеет сложное строение – состоит из 2–4 угольных пачек с полезной мощностью 1,16–1,58 м, при средней мощ- ности 1,35 м, и углом падения 20°. Литологический состав вмещающих по- род 11-й восточной лавы и 12-й западной лавы пласта k3 сходен. Ложная кровля представлена глинистым сланцем, горизонтально слоистым, с преде- лом прочности на сжатие σсж = 244 МПа, от неустойчивого (Б2) до весьма неустойчивого (Б1), обрушающегося на высоту 0,3–0,5 м до вышележащего углистого сланца мощностью до 0,22 м. При ведении очистных работ в смежных лавах глинистый сланец обрушался на высоту 0,8–1,2 м. Непосредственная кровля мощностью 3,5–6 м представлена в основном песчаным сланцем, слоистым, средней устойчивости (Б4). На отдельных участках прослеживается полого-волнистая слоистость, обусловленная про- слоями серого песчаника, сцепление между прослойками слабое, предел прочности на сжатие σсж = 573 МПа. Основная кровля мощностью 15 м представлена чередованием песчаного сланца с пределом прочности на сжа- тие σсж = 622 МПа, глинистого сланца с σсж = 414 МПа, песчаника с σсж = = 1242 МПа и известняка с σсж = 1081 МПа, прочностные связи между кото- рыми ослаблены наличием угольных пропластков мощностью 0,15 м и k3 1 мощностью 0,2-3 м. В очистных забоях по пласту k3 выемка ведется ком- байном РКУ-10 в комплекте с механизированной крепью 2 КД-90 по сплош- ной системе разработки. Во всех лавах в кровле угольного пласта, наряду с трещинами кливажа, слоистости и микрослоистости, образуются системы трещин: отрыва, сдвига и изгиба. После выемки полосы угля происходит упругопластическая де- формация пород непосредственной кровли в виде прогиба в полость приза- бойного пространства и, таким образом, ранее сжатая нижняя часть каждого слоя пород кровли начинает испытывать растягивающие напряжения, что приводит к раскрытию трещин, объединение которых формирует контур вывала, зачастую еще над зоной отжима пласта. Установленные при проведении исследования различия в характере про- цесса деформирования массива вмещающих пород при отработке лав оцени- вались прежде всего с точки зрения их влияния на основные показатели ин- тенсивности обрушения пород кровли, такие как площадь вывалов в про- центах от наблюдаемой поверхности кровли, высота вывалов, объемы оди- Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15 67 ночных вывалов и частота их проявления в различные периоды технологи- ческого цикла. Для указанных очистных забоев на основании выполненных замеров вы- соты и частоты проявления одиночных вывалов были установлены харак- терные зоны вывалообразования пород кровли. Из представленных на рис. 1 графиков видно, что гистограммы количе- ства вывалов и их высоты по длине очистного забоя на всех графиках корре- лируют, а длина участков с повышенной интенсификацией вывалов в рас- сматриваемых условиях составляет: в 11-й восточной лаве пласта k5 − 15 м на нижнем сопряжении и 20 м на участке верхнего сопряжения; в 11-й во- сточной лаве пласта k3 – 17 м и 55 м соответственно; в 12-й западной лаве пласта k3 – 15 м на нижнем сопряжении и от центральной части лавы до со- пряжения с вентиляционным штреком. Вероятность проявления вывалов на указанных участках уменьшается от максимальной непосредственно на сопряжении с выемочными выработками до минимальной на границах участков. Особенность интенсификации вывалообразования пород кровли в 12-й западной лаве пласта k3 обусловлена тем, что лава примыкает своим верх- ним сопряжением к смежной лаве, работы в которой окончены менее двух лет назад, что свидетельствует о продолжении процесса сдвижения пород кровли в выработанном пространстве. Также следует отметить, что в данных условиях подтверждается гипотеза В.П. Зубова [3] о влиянии мощности пород непосредственной кровли на размер участков с повышенной интенсивностью вывалов. С увеличением мощности пород непосредственной кровли до 3,5–4 м размер участков воз- растает, а при дальнейшем увеличении мощности пород непосредственной кровли размер участков с повышенной интенсивностью вывалов остается неизменным. Средняя высота вывалов на указанных участках по пласту k3 составляет 0,63 м, а по пласту k5 − 0,47 м, что в 3,5–4 раза превышает соответствующие показатели, установленные для центральной части лавы. Так для 11-й восточной лавы пласта k3 мощность пород непосредствен- ной кровли над нижним сопряжением составляет 0,6 м и размер зоны с по- вышенной интенсивностью вывалов 17 м, а над верхним сопряжением мощ- ность пород непосредственной кровли увеличивается до 1,7–2 м и размер зоны с повышенной интенсивностью вывалов соответственно увеличивается и составляет 55 м. Таким образом, действие повышенного горного давления на опорном контуре лавы приводит к знакопеременному нагружению нижнего слоя непосредственной кровли и способствует его разуплотнению, результатом чего является развитие вывала пород кровли на участке незакрепленного пространства между грудью забоя и консолью механизированной крепи. Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15 68 а б в Рис. 1. Графики распределения вывалов по длине очистного забоя: а – 11-й восточной лавы пласта k5, б – 11-й восточной лавы пласта k3, в – 12-й западной лавы пласта k3. ■ – количество вывалов по длине лавы, ■ – средняя высота вывала hср Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15 69 Изменение же мощности, обводненности и физико-механических свойств пород непосредственной кровли на локальных участках определяет размер зон с повышенной интенсивностью вывалов. 1. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов [Текст] / А.А. Борисов. – М.: Недра, 1980. – 360 с. 2. Ляшок Я.А. Разработка способа предотвращения вывалов пород кровли в лавах пологих пластов при выемке угля механизированными комплексами [Текст] / Я.А. Ляшок / Диссертация на соискание уч. степени канд. техн. наук. − Донецк, 2000. – 137 с. 3. Зубов В.П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах разработки [Текст] / В.П. Зубов. − СПб.: Издательство Ленинградско- го университета, 1990. – 224 с. О.Ю. Білогуб ПРОЯВ ГІРСЬКОГО ТИСКУ У ФОРМУВАННІ ВИВАЛІВ ПОРІД ПОКРІВЛІ ОЧИСНОГО ЗАБОЮ Наведено результати досліджень механізму вивалоутворення і встановлено особ- ливості формування вивалів порід покрівлі очисних забоїв в умовах шахти № 22 «Комунарська» ПАТ «Шахтоуправління «Донбас». O.Y. Belogub INFLUENCE OF ROCK PRESSURE ON THE FORMING ROOF ROCKS FOLLIING IN LONGWALLS There are results of investigation into mechanism of roof rocks folling in longwalls in the mine № 22 "Communard" PSC "Mineoffice"Donbass".

Проявление горного давления в формировании вывалов пород кровли очистных забоев

Репозитарії

Схожі ресурси