Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки
В работе приведены результаты экспериментальных исследований по установлению влияния различных способов поддержания сопряжения лавы со штреком на его устойчивость и изысканию направлений повышения эффективности охраны подготовительных выработок. Проведена сравнительная оценка эффективности применен...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137805 |
| 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: | Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки / Д.И. Аверкин // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 256-265. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137805 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1378052018-06-18T03:10:47Z Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки Аверкин, Д.И. В работе приведены результаты экспериментальных исследований по установлению влияния различных способов поддержания сопряжения лавы со штреком на его устойчивость и изысканию направлений повышения эффективности охраны подготовительных выработок. Проведена сравнительная оценка эффективности применения податливых (бутовые полосы) и жестких (полосы из железобетонных блоков) охранных конструкций в условиях отработки пласта т3 на шахте «Чайкино» ГП «Макеевуголь». Установлены дифференцированные зависимости смещений кровли и почвы подготовительной выработки от расстояния до очистного забоя. Доказано, что при применении бутовых полос напряжения в надработанной почве угольного пласта распределяются по значительной ширине, что снижает пучение почвы подготовительной выработки, однако, в результате высокой податливости охранной конструкции, интенсифицируется опускание кровли подготовительной выработки; кроме того, бутовая полоса не выполняет функции обрезной крепи, что увеличивает нагрузку на рамную крепь и не позволяет стабилизироваться смещениям контура подготовительной выработки в течение длительного времени. При поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами, за счет высокой жесткости охранной конструкции снижается опускание кровли подготовительной выработки. Однако расположение более жесткой и узкой части охранной конструкции (железобетонных тумб) со стороны подготовительной выработки не дает полосе работать в качестве обрезной крепи, способствует концентрации напряжений в надработанной почве угольного пласта и, тем самым, интенсифицирует пучение почвы штрека. Тем не менее, при поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами общая вертикальная конвергенция штрека снижается, в среднем, на 15-20 % по сравнению с поддержанием сопряжения бутовыми полосами. Следовательно, требуется разработка принципиально нового способа сооружения жесткой охранной конструкции на сопряжении подготовительной выработки с лавой, который бы отличался простотой и позволял бы возводить полосу под самую подработанную кровлюугольного пласта с минимальным отставанием от линии забоя лавы (не более 3-4 м). У роботі наведені результати експериментальних досліджень по встановленню впливу різних способів підтримання сполучення лави зі штреком на його стійкість і вишукування напрямків підвищення ефективності охорони підготовчих виробок. Проведена порівняльна оцінка ефективності застосування податливих (бутові смуги) і жорстких (смуги із залізобетонних блоків) охоронних конструкцій в умовах відпрацювання пласта m3 на шахті «Чайкіно» ДП «Макіїввугілля». Встановлено диференційовані залежності зміщень покрівлі та підошви підготовчої виробки від відстані до очисного вибою. Доведено, що при застосуванні бутових смуг напруги в надробленій підошві вугільного пласта розподіляються по значній ширині, що знижує здимання підошви підготовчої виробки, проте в результаті високої податливості охоронної конструкції інтенсифікується опускання покрівлі підготовчої виробки; крім того, бутова смуга не виконує функції обрізного кріплення, що збільшує навантаження на рамне кріплення і не дозволяє стабілізуватися зсувам контуру підготовчої виробки протягом тривалого часу. При підтриманні сполучення з лавою залізобетонними тумбами, за рахунок високої жорсткості охоронної конструкції знижується опускання покрівлі підготовчої виробки. Однак розташування більш жорсткої і вузької частини охоронної конструкції (залізобетонних тумб) з боку підготовчої виробки не дає смузі працювати в якості обрізного кріплення, сприяє концентрації напружень в надробленій підошві вугільного пласта і, тим самим, інтенсифікує здимання підошви штреку. Проте, при підтриманні сполучення з лавою залізобетонними тумбами загальна вертикальна конвергенція штреку знижується, в середньому, на 15-20 % порівняно з підтриманням бутовими смугами. Отже, потрібна розробка принципово нового способу споруди жорсткої охоронної конструкції на сполученні підготовчої виробки з лавою, який би відрізнявся простотою і дозволяв би зводити смугу під саму підроблену покрівлю вугільного пласта з мінімальним відставанням від лінії вибою лави (не більше 3-4 м). The work presents experimental findings on how different methods used for supporting the longwall and gallery ends impact on the gallery stability and which aspects could improve the support strength in the preparatory roadways. Effectiveness of the yielding (quarry-stone packs) and rigid (concrete packs) supporting structures were compared while mining the seam т3 in the Chaikino Mine of the Makeevugol Mining Company. Differentiated dependences were identified between the floor and roof displacements in the preparatory roadway and distance to the stope. It has been proved that in case of the quarry-stone packs, the stresses essentially spread along the width of the overworked floor in the coal seam and reduce the floor swelling in the preparatory roadway, but the roof subsidence is intensified due to the great yielding of the supporting structure. Besides, the quarry-stone pack doesn’t function as a roof-breaking support and, consequently, load on the arch support increases and displacement of the preparatory roadway contour remains unstable for a long period of time. At the same time, when the longwall end is supported with the concrete pillars, the roadway roof subsidence is essentially reduced thanks to the rigid supporting structure. But, as the narrow and more rigid sector of the supporting structure (the concrete pillars) is located from the side of the preparatory roadway, the stresses are concentrated in the overworked floor of the coal seam resulting in intensive floor swelling. Nevertheless, in case of supporting the longway end with the concrete pillars, total vertical convergence of the gallery is reduced by 15-20% in average if compare with the quarry-stone packs. Thus, it is necessary to design a fundamentally new method for building rigid structures for supporting the longwall and gallery ends which would differ by its simplicity and would allow building the pack right up to the overworked roof in the coal seam with minimal distance (not more than 3-4 m) to the longway face. 2015 Article Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки / Д.И. Аверкин // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 256-265. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137805 622.268.13: 622.268.7 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В работе приведены результаты экспериментальных исследований по установлению влияния различных способов поддержания сопряжения лавы со штреком на его
устойчивость и изысканию направлений повышения эффективности охраны подготовительных выработок. Проведена сравнительная оценка эффективности применения податливых
(бутовые полосы) и жестких (полосы из железобетонных блоков) охранных конструкций в
условиях отработки пласта т3 на шахте «Чайкино» ГП «Макеевуголь». Установлены дифференцированные зависимости смещений кровли и почвы подготовительной выработки от расстояния до очистного забоя. Доказано, что при применении бутовых полос напряжения в
надработанной почве угольного пласта распределяются по значительной ширине, что снижает пучение почвы подготовительной выработки, однако, в результате высокой податливости
охранной конструкции, интенсифицируется опускание кровли подготовительной выработки;
кроме того, бутовая полоса не выполняет функции обрезной крепи, что увеличивает нагрузку
на рамную крепь и не позволяет стабилизироваться смещениям контура подготовительной
выработки в течение длительного времени.
При поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами, за счет высокой жесткости охранной конструкции снижается опускание кровли подготовительной выработки.
Однако расположение более жесткой и узкой части охранной конструкции (железобетонных
тумб) со стороны подготовительной выработки не дает полосе работать в качестве обрезной
крепи, способствует концентрации напряжений в надработанной почве угольного пласта и,
тем самым, интенсифицирует пучение почвы штрека. Тем не менее, при поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами общая вертикальная конвергенция штрека
снижается, в среднем, на 15-20 % по сравнению с поддержанием сопряжения бутовыми полосами. Следовательно, требуется разработка принципиально нового способа сооружения
жесткой охранной конструкции на сопряжении подготовительной выработки с лавой, который бы отличался простотой и позволял бы возводить полосу под самую подработанную
кровлюугольного пласта с минимальным отставанием от линии забоя лавы (не более 3-4 м). |
| format |
Article |
| author |
Аверкин, Д.И. |
| spellingShingle |
Аверкин, Д.И. Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Аверкин, Д.И. |
| author_sort |
Аверкин, Д.И. |
| title |
Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки |
| title_short |
Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки |
| title_full |
Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки |
| title_fullStr |
Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки |
| title_full_unstemmed |
Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки |
| title_sort |
оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137805 |
| citation_txt |
Оценка влияния способов поддержания сопряжения лавы со штреком на характер деформирования подготовительной выработки / Д.И. Аверкин // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 256-265. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT averkindi ocenkavliâniâsposobovpodderžaniâsoprâženiâlavysoštrekomnaharakterdeformirovaniâpodgotovitelʹnojvyrabotki |
| first_indexed |
2025-07-10T04:30:56Z |
| last_indexed |
2025-07-10T04:30:56Z |
| _version_ |
1837232933476237312 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
256
УДК 622.268.13: 622.268.7
Аверкин Д.И., магистр
(ООО «Минова Украина»)
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ ПОДДЕРЖАНИЯ СОПРЯЖЕНИЯ
ЛАВЫ СО ШТРЕКОМ НА ХАРАКТЕР ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ
Аверкін Д.І., магістр
(ТОВ «Мінова Україна»)
ОЦІНКА ВПЛИВУ СПОСОБІВ ПІДТРИМАННЯ СПОЛУЧЕННЯ ЛАВИ
ЗІ ШТРЕКОМ НА ХАРАКТЕР ДЕФОРМУВАННЯ ПІДГОТОВЧОЇ
ВИРОБКИ
Averkin D.I., M.S. (Tech.)
(«Minova Ukraine» LTD)
HOW METHODS OF SUPPORTING THE LONGWALL AND GALLERY
ENDS IMPACT ON CHARACTER OF THE PREPARATORY ROADWAY
DEFORMATION
Аннотация. В работе приведены результаты экспериментальных исследований по уста-
новлению влияния различных способов поддержания сопряжения лавы со штреком на его
устойчивость и изысканию направлений повышения эффективности охраны подготовитель-
ных выработок. Проведена сравнительная оценка эффективности применения податливых
(бутовые полосы) и жестких (полосы из железобетонных блоков) охранных конструкций в
условиях отработки пласта т3 на шахте «Чайкино» ГП «Макеевуголь». Установлены диффе-
ренцированные зависимости смещений кровли и почвы подготовительной выработки от рас-
стояния до очистного забоя. Доказано, что при применении бутовых полос напряжения в
надработанной почве угольного пласта распределяются по значительной ширине, что снижа-
ет пучение почвы подготовительной выработки, однако, в результате высокой податливости
охранной конструкции, интенсифицируется опускание кровли подготовительной выработки;
кроме того, бутовая полоса не выполняет функции обрезной крепи, что увеличивает нагрузку
на рамную крепь и не позволяет стабилизироваться смещениям контура подготовительной
выработки в течение длительного времени.
При поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами, за счет высокой жест-
кости охранной конструкции снижается опускание кровли подготовительной выработки.
Однако расположение более жесткой и узкой части охранной конструкции (железобетонных
тумб) со стороны подготовительной выработки не дает полосе работать в качестве обрезной
крепи, способствует концентрации напряжений в надработанной почве угольного пласта и,
тем самым, интенсифицирует пучение почвы штрека. Тем не менее, при поддержании со-
пряжения с лавой железобетонными тумбами общая вертикальная конвергенция штрека
снижается, в среднем, на 15-20 % по сравнению с поддержанием сопряжения бутовыми по-
лосами. Следовательно, требуется разработка принципиально нового способа сооружения
жесткой охранной конструкции на сопряжении подготовительной выработки с лавой, кото-
рый бы отличался простотой и позволял бы возводить полосу под самую подработанную
кровлюугольного пласта с минимальным отставанием от линии забоя лавы (не более 3-4 м).
Ключевые слова: охрана подготовительных выработок, околоштрековые полосы.
________________________________________________________________________________
© Д.И. Аверкин, 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
257
При отработке угольного пласта в массиве горных пород формируется вы-
работанное пространство на всю длину лавы, высотой, равной вынимаемой
мощности пласта. С течением времени, в процессе дальнейшего подвигания за-
боя лавы, образовавшиеся пустоты заполняются расслаивающимися, проги-
бающимися и разрушающимися породами кровли. Характер и интенсивность
данного процесса определяются прочностными свойствами пород и технологи-
ческими параметрами отработки, прежде всего, скоростью подвигания забоя
лавы. Процесс оседания подработанных пород кровли в зоне сопряжения лавы
с подготовительной выработкой обусловливает характер нагружения рамной и
анкерной крепи [1]. Для предотвращения повреждения крепи подготовительной
выработки, на ее сопряжении с лавой сооружаются охранные опорные полосы.
При всем многообразии сочетания различных элементов применяемых ох-
ранных полос (различные типы деревянных конструкций, бутовая порода, бе-
тонные сооружения и т.д.), их принципиальным отличием является режим ра-
боты – податливые полосы, постепенно уплотняющиеся и позволяющие поро-
дам кровли плавно прогибаться и жесткие, практически без усадки восприни-
мающие нагрузку. В различных горно-геологических и горнотехнических усло-
виях данные типы охранных полос имеют свои преимущества и недостатки [2-
4].
Целью исследований является установление влияния различных способов
поддержания сопряжения лавы со штреком на его устойчивость и изыскание
направлений повышения эффективности охраны подготовительных выработок
в условиях отработки пласта т3 на ш. «Чайкино» ГП «Макеевуголь».
Пласт т3 на участке отработки 3-ей западной лавой шахты «Чайкино» зале-
гает на глубине 1210 м, имеет вынимаемую мощность 1,6-1,75 м и сложное
строение (состоит из 2-х пачек и породного прослоя), не склонен к самовозго-
ранию, особо опасен по внезапным выбросам угля, породы и газа. Газоносность
пласта – 16-27,4 м
3
/т.с.д.
Непосредственная кровля сложена слабоустойчивым трещиноватым слан-
цем глинистым мощностью 6-8 м, крепостью 3-4 по шкале проф.
М.М. Протодьяконова, породы склонны к самообрушению на высоту 0,5-1,5 м.
По устойчивости породы отнесены к категории Б1-Б2 (неустойчивые), проч-
ность на сжатие 319-345 кг/см
2
.
Породы основной кровли отнесены к категории А1 (легкообрушаемые),
прочность на сжатие – 345-339 кг/см
2
. Шаг первичной посадки – 25 м, шаг по-
следующих – 10-13 м. Общая толща песчаного сланца и песчаника основной
кровли составляет 25-30 м. Мощность вышележащего песчаника 1
4
0
4Smт – 25-
32 м и он является основным источником поступления воды (3-7 м
3
/ч) и газа в
лаву. Категория основной кровли по обрушаемости – А1-А2 (от легко- до сред-
необрушаемой). Непосредственная почва пласта состоит из сланца песчаного
мощностью 2,8-3 м, ниже залегает сланец глинистый мощностью 0,8-1,2 м,
склонный к размоканию и интенсивному пучению, прочность пород на сжатие
– 252 кг/см
2
, ниже – 373-381 кг/см
2
. По устойчивости почва в местах обводне-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
258
ния отнесена к категории П1-П2 (неустойчивая и весьма неустойчивая). Основ-
ная почва сложена песчаником водо-газонасыщенным крепостью 8-9 по шкале
проф. М.М. Протодьяконова и мощностью до 15 м.
Конвейерный штрек 3-ей западной лавы пласта т3 шахты «Чайкино» про-
ходился прямым ходом. Сечение выработки в свету – 15,5 м
2
, крепление осуще-
ствлялось металлической арочной крепью КМП-А3, расстояние между рамами
крепи составляло 0,8 м. В средней части выработки пробивалась крепь усиле-
ния из деревянных ремонтин диаметром 180-200 мм под деревянный брус по
кровле-почве выработки.
От монтажной печи до ПК 70 (1400 м) поддержание сопряжения «лава-
штрек» осуществляли бутовыми полосами (рис. 1).
Рисунок 1 – Технологическая схема поддержания сопряжения штрека с лавой
бутовой полосой
От ПК 70 до ПК 75 (100 м) сопряжение штрека с лавой охранялось железо-
бетонными блоками (БЖБТ) прямоугольного сечения 400х400 мм, высотой
150 мм (рис. 2).
Рисунок 2 – Технологическая схема поддержания сопряжения штрека с лавой
железобетонными тумбами
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
259
Это позволило осуществить сравнительный анализ эффективности принци-
пиально различных способов поддержания сопряжения «лава-штрек»: бутовая
полоса является податливой охранной конструкцией, а железобетонные тумбы
– жесткой.
Исследования включали дифференцированное измерение смещений кровли
и почвы конвейерного штрека в зависимости от расстояния до линии забоя ла-
вы. Замеры осуществлялись контурными реперами и засечками на рамах ароч-
ной крепи на различных пикетах штрека, соответствующих участкам поддер-
жания сопряжения с лавой бутовой полосой и железобетонными тумбами. Ус-
редненные значения полученных результатов показаны на рисунках 3 и 4. Ви-
зуальными наблюдениями осуществлялся контроль состояния крепи и выра-
ботки в целом.
1 – смещения кровли; 2 – смещения почвы
Рисунок 3 – Конвергенция штрека при поддержании сопряжения с лавой бутовой полосой
1 – смещения кровли; 2 – смещения почвы
Рисунок 4 – Конвергенция штрека при поддержании сопряжения с лавой железобетонными
тумбами
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
260
Анализ графиков конвергенции кровли-почвы штрека при поддержании со-
пряжения с лавой различными способами (рис. 3, 4) показывает, что характер
смещений контура выработки имеет существенные различия.
При поддержании сопряжения с лавой бутовой полосой (рис. 3) преобладает
опускание кровли – более 60 % в общей вертикальной конвергенции выработ-
ки, причем после отхода лавы на 160 м от измерительных станций не наблюда-
ется устойчивой стабилизации смещений кровли – средняя скорость ее опуска-
ния составляет порядка 8 мм/сут (рис. 5).
1 – скорость смещений кровли; 2 – скорость смещений почвы
Рисунок 5 – Скорость конвергенции штрека при поддержании сопряжения с лавой
бутовой полосой
По мере удаления забоя лавы, в начальный период (период интенсивных
смещений) опускания кровли подчиняются параболической зависимости
0 14 22 17 415 652
кр лав лавU , L , L , , 0 972R , , (1)
а затем – линейной зависимости
6 96 819 46кр лавU , L , , 0 972R , . (2)
Арочная крепь претерпела значительные деформации в виде выполажива-
ния и прогиба верхняка арки с разрывом профиля в некоторых местах и выдав-
ливания боковых стоек в полость выработки. Высота штрека в местах макси-
мальных деформаций составила 800-900 мм, что недопустимо для ее дальней-
шей эксплуатации.
Данный факт объясняется малой плотностью, а следовательно и жесткостью
бутовой охранной полосы. Возводимые вручную бутовые полосы имеют коэф-
фициент усадки порядка 0,6 [5], т.е. максимальный отпор бутовой полосы на-
чинает проявляться только после ее усадки на 40-50 %. Судя по графикам
(рис. 3, 5), процесс уплотнения полосы, в основном, завершился на расстоянии
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
261
порядка 40 м за забоем лавы. После этого полоса начала работать как опорная
система.
С другой стороны, малая жесткость и большая ширина охранной конструк-
ции – порядка 8 м (ряды деревянной органки, бутокостры, ряды деревянной
стойки под брус с забутовкой породой и чураковая кладка на глине вдоль кон-
тура штрека) (рис. 1) способствует распределению нагрузки от подработанной
кровли на значительную площадь, а следовательно, и снижению напряжений в
надработанной почве угольного пласта, тем самым, уменьшая пучение почвы
подготовительной выработки. При этом смещения почвы также имеют два пе-
риода (рис. 3), подчиняющихся параболической и линейной зависимостям:
0 32 30 21 213 262
п лав лавU , L , L , , 0 982R , ; (3)
2 96 711 43п лавU , L , , 0 982R , . (4)
Существенным недостатком данного способа является высокая трудоем-
кость работ и большой расход лесоматериалов.
При поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами (рис. 4) в
начальный период времени (до 20-60 м за линией очистного забоя) интенсив-
ность смещений кровли и почвы максимальна (рис. 4, 6) и описывается парабо-
лическими зависимостями:
кровля – 1 32 48 66 319 352
кр лав лавU , L , L , , 0 972R , ; (5)
почва – 0 17 29 27 128 262
п лав лавU , L , L , , 0 992R , . (6)
Затем, после отхода лавы более 40 м, опускание кровли стабилизируется и в
итоге, на расстоянии более 140 м, устанавливается на уровне 2-3 мм/сут., а пу-
чение почвы – в 2-3 раза выше:
кровля – 1 27 780кр лавU , L , 0 952R , ; (7)
почва – 3 16 1089 4п лавU , L , , 0 942R , . (8)
Интенсивное опускание кровли штрека следом за лавой объясняется техно-
логическими факторами, обусловленными невозможностью сооружения охран-
ной конструкции ближе 6-7 м от линии забоя лавы. Общая ширина полосы со-
ставляет 2 м плюс забутованное пространство между полосой и контуром
штрека – порядка 0,8 м. Такая ширина охранной конструкции вынуждает со-
оружать ее за двумя нижними секциями механизированной крепи КД90, в ито-
ге, на расстоянии 6-7 м за забоем лавы, обнаженная кровля успевает опуститься
на 0,6-0,7 м, что провоцирует расслоение пород на значительную высоту и су-
щественную пригрузку рамной крепи.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
262
1 – скорость смещений кровли; 2 – скорость смещений почвы
Рисунок 6 – Скорость конвергенции штрека при поддержании сопряжения с лавой
железобетонными тумбами
Жесткая часть охранной полосы (железобетонные тумбы) составляет всего
0,4 м (рис. 2) и, при этом, располагается вблизи контура подготовительной вы-
работки. Данная часть полосы является концентратором нагрузок от проги-
бающейся подработанной кровли угольного пласта, а менее жесткая часть по-
лосы (9-ть рядов деревянной органной крепи, расположенных далее в сторону
выработанного пространства лавы) не дает железобетонным тумбам работать в
качестве обрезной крепи. Все это в итоге провоцирует интенсификацию пуче-
ния почвы штрека более 60 % от его общей вертикальной конвергенции.
В результате, общая вертикальная конвергенция штрека при поддержании
сопряжения с лавой железобетонными тумбами снизилась, в среднем, на 15-
20 % по сравнению с поддержанием сопряжения бутовыми полосами. Визуаль-
но на данном участке не наблюдалось интенсивной деформации арок, однако
отмечены случаи деформации замковых соединений и погружения ножек в
почву со стороны выработанного пространства.
Шахтные экспериментальные исследования влияния способов поддержания
сопряжения с лавой на устойчивость контура подготовительной выработки по-
зволили сделать следующие выводы.
1. Поддержание сопряжения с лавой бутовой полосой:
– благодаря большой ширине бутовой полосы, напряжения в надработанной
почве угольного пласта распределяются по значительной площади, что снижает
пучение почвы подготовительной выработки;
– в результате высокой податливости охранной конструкции интенсифици-
руется опускание кровли подготовительной выработки;
– бутовая полоса не выполняет функции обрезной крепи, что увеличивает
нагрузку на рамную крепь и не позволяет стабилизироваться смещениям кон-
тура подготовительной выработки в течение длительного времени;
– сооружение охранной конструкции отличается высокой трудоемкостью
работ и большим расходом лесоматериалов.
2. Поддержание сопряжения с лавой железобетонными тумбами:
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
263
– за счет высокой жесткости охранной конструкции снижается опускание
кровли подготовительной выработки;
– сооружение более податливой деревянной крепи со стороны выработанно-
го пространства лавы не дает возможности железобетонным тумбам работать в
качестве обрезной крепи, что увеличивает время стабилизации смещений кон-
тура подготовительной выработки;
– расположение более жесткой и узкой части охранной конструкции (желе-
зобетонных тумб) со стороны подготовительной выработки способствует кон-
центрации напряжений в надработанной почве угольного пласта и, тем самым,
интенсифицирует пучение почвы штрека;
– основными технологическими недостатками способа сооружения охран-
ной полосы из железобетонных тумб являются: значительное (порядка 6-7 м)
отставание полосы от линии забоя лавы, что существенно увеличивает мощ-
ность расслаивающихся пород кровли и нагрузку на рамную крепь; строго оп-
ределенная высота железобетонных блоков не позволяет выкладывать полосу
под самую кровлю и, тем самым, увеличивает просадку подработанных пород.
3. При поддержании сопряжения с лавой железобетонными тумбами общая
вертикальная конвергенция штрека снижается, в среднем, на 15-20 % по срав-
нению с поддержанием сопряжения бутовыми полосами.
4. Анализ результатов исследований показал преимущество применения же-
сткой охранной полосы по сравнению с податливой, но, в то же время, выявил
существенные недостатки технологии возведения полосы из железобетонных
блоков. Следовательно, требуется разработка принципиально нового способа
сооружения жесткой охранной конструкции на сопряжении подготовительной
выработки с лавой, который бы отличался простотой и исключал выше пере-
численные технологические недостатки – прежде всего, позволял бы возводить
полосу под самую подработанную кровлю угольного пласта и с минимальным
отставанием от линии забоя лавы (не более 3-4 м). Судя по опыту практическо-
го применения, данным требованиям в большей степени соответствует бетон-
ная полоса, сооружаемая из пакетов с сухой цементно-минеральной смесью
ТЕКХАРД, которая затем, непосредственно на сопряжении лавы со штреком,
затворяется водой [6]. Однако, для эффективного использования данной техно-
логии требуется отработка рациональных параметров такой полосы.
___________________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Взаимодействие элементов комбинированного способа поддержания газосборных выработок с
углевмещающим массивом / А.Ф. Булат, С.А. Курносов, И.Н. Слащев [и др.] // Геотехническая меха-
ника: Межвед. сб. науч. трудов / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2007. – Вып. 68. – С. 24-
36.
2. Временные технологические схемы охраны подготовительных выработок из твердеющих сме-
сей для бесцеликовой отработки угольных пластов. – М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1987. – 17 с.
3. Байсаров, Л.В. Геомеханика и технология поддержания повторно используемых выработок /
Л.В. Байсаров, М.А. Ильяшов, А.И. Демченко. – Днепропетровск: ЧП «Лира», 2005. – 240 с.
4. Комбинированные охранные системы обеспечивающее повторное использование выработок
выемочного участка / М.А. Ильяшов, О.Д. Кожушонок, Б.М. Усаченко [и др.] // Наукові праці
УкрНДМІ України. – 2009. – № 5. – ч. 1. – С. 451-465.
5. Диманштейн, А.С. Научные основы охраны повторно используемых выемочных выработок с
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
264
помощью искусственных ограждений при разработке пологих угольных пластов. – автореф. дисс.
докт. техн. наук. – ИГД им. А.А. Скочинского, 1989. – 39 с.
6. Опыт применения сборной охранно-изолирующей полосы из быстротвердеющей смеси
«TEKHARD» / С.А. Курносов, В.В. Задерий, А.А. Цикра [и др.] // Геотехническая механика: Межвед.
сб. науч. трудов / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2013. – Вып. 112. – С. 267-280.
REFERENCES
1. Bulat, A.F., Kurnosov, S.A. and Slashchev, I.N. (2007) ―Interaction of the combined method of main-
taining gas gathering workings with uglevmeschayuschim array‖, Geo-Technical Mechanics, no. 68, pp. 24-
36.
2. National Mining Research Center «A. A. Skochinsky Institute of Mining» (1987), Vremennye tehno-
logicheskiye shemy ohrany podgotovytelnyh vyrabotok iz tverdeyushey zakladky dlya bezcelikovoy otrabotky
ugolnyh plastov [Temporary protection schemes technological development workings of hardening mixtures
beztselikovoy for mining coal seams], Moscow, SU.
3. Baysarov, L.V., Ilyashov, M.A. and Demchenko, A.I. (2005), Geomehakhanika y tehnologiya pod-
derganiya povtorno ispolzuemyh vyrabotok [Geomechanics and maintain reusable technology develop-
ments], Lira, Dnepropetrovsk, Ukraine.
4. Ilyashov, M.A., Kozhushonok, O.D. and Usachenko, B.M. (2009) ―Combined security systems pro-
viding reuse workings excavation site‖, Naukovі pratsі UkrNDMІ of NAS of Ukraine, no. 5, Part 1, pp. 451-
465.
5. Dimanshtein, A.S. (1989), The scientific basis of reusable excavation excavations using artificial bar-
riers in the development of shallow coal seams, D.Sc. Thesis, Underground mining, National Mining Re-
search Center «A. A. Skochinsky Institute of Mining», Moscow, SU.
6. Kurnosov, S.A., Zaderiy, V.V. and Tsikra, A.A. (2013) ―Experience in the application security team-
insulating strip of fast-curing mixture «TEKHARD»‖, Geo-Technical Mechanics, no. 112, pp. 267-280.
___________________________________
Об авторe
Аверкин Дмитрий Иванович, магистр, заместитель директора ООО «Минова Украина», До-
нецк, Украина, Averkin-D@i.ua
About the author
Averkin Dmitry Ivanovich, Master of Science, Deputy Director of «Minova Ukraine» LTD, Donetsk,
Ukraine, Averkin-D@i.ua
_________________________________________
Анотація. У роботі наведені результати експериментальних досліджень по встановлен-
ню впливу різних способів підтримання сполучення лави зі штреком на його стійкість і ви-
шукування напрямків підвищення ефективності охорони підготовчих виробок. Проведена
порівняльна оцінка ефективності застосування податливих (бутові смуги) і жорстких (смуги
із залізобетонних блоків) охоронних конструкцій в умовах відпрацювання пласта m3 на шахті
«Чайкіно» ДП «Макіїввугілля». Встановлено диференційовані залежності зміщень покрівлі
та підошви підготовчої виробки від відстані до очисного вибою.
Доведено, що при застосуванні бутових смуг напруги в надробленій підошві вугільного
пласта розподіляються по значній ширині, що знижує здимання підошви підготовчої вироб-
ки, проте в результаті високої податливості охоронної конструкції інтенсифікується опус-
кання покрівлі підготовчої виробки; крім того, бутова смуга не виконує функції обрізного
кріплення, що збільшує навантаження на рамне кріплення і не дозволяє стабілізуватися зсу-
вам контуру підготовчої виробки протягом тривалого часу.
При підтриманні сполучення з лавою залізобетонними тумбами, за рахунок високої жор-
сткості охоронної конструкції знижується опускання покрівлі підготовчої виробки. Однак
розташування більш жорсткої і вузької частини охоронної конструкції (залізобетонних тумб)
з боку підготовчої виробки не дає смузі працювати в якості обрізного кріплення, сприяє кон-
центрації напружень в надробленій підошві вугільного пласта і, тим самим, інтенсифікує
здимання підошви штреку. Проте, при підтриманні сполучення з лавою залізобетонними ту-
мбами загальна вертикальна конвергенція штреку знижується, в середньому, на 15-20 % по-
рівняно з підтриманням бутовими смугами.
Отже, потрібна розробка принципово нового способу споруди жорсткої охоронної конс-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
265
трукції на сполученні підготовчої виробки з лавою, який би відрізнявся простотою і дозволяв
би зводити смугу під саму підроблену покрівлю вугільного пласта з мінімальним відставан-
ням від лінії вибою лави (не більше 3-4 м).
Ключові слова: охорона підготовчих виробок, навколоштрекові смуги.
Abstract. The work presents experimental findings on how different methods used for support-
ing the longwall and gallery ends impact on the gallery stability and which aspects could improve
the support strength in the preparatory roadways. Effectiveness of the yielding (quarry-stone packs)
and rigid (concrete packs) supporting structures were compared while mining the seam т3 in the
Chaikino Mine of the Makeevugol Mining Company. Differentiated dependences were identified
between the floor and roof displacements in the preparatory roadway and distance to the stope.
It has been proved that in case of the quarry-stone packs, the stresses essentially spread along
the width of the overworked floor in the coal seam and reduce the floor swelling in the preparatory
roadway, but the roof subsidence is intensified due to the great yielding of the supporting structure.
Besides, the quarry-stone pack doesn’t function as a roof-breaking support and, consequently, load
on the arch support increases and displacement of the preparatory roadway contour remains unsta-
ble for a long period of time.
At the same time, when the longwall end is supported with the concrete pillars, the roadway
roof subsidence is essentially reduced thanks to the rigid supporting structure. But, as the narrow
and more rigid sector of the supporting structure (the concrete pillars) is located from the side of the
preparatory roadway, the stresses are concentrated in the overworked floor of the coal seam result-
ing in intensive floor swelling. Nevertheless, in case of supporting the longway end with the con-
crete pillars, total vertical convergence of the gallery is reduced by 15-20% in average if compare
with the quarry-stone packs.
Thus, it is necessary to design a fundamentally new method for building rigid structures for
supporting the longwall and gallery ends which would differ by its simplicity and would allow
building the pack right up to the overworked roof in the coal seam with minimal distance (not more
than 3-4 m) to the longway face.
Keywords: supporting of the preparatory roadways, rib-side pack.
Статья поступила в редакцию 16.01.2015
Рекомендована к печати д-ром техн. наук А.П. Круковским
|