Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою
В статье представлены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород при высокой скорости подвигания очистного забоя при выемке тонких угольных пластов в условиях ПАО «Шахтоуправление «Покровское»....
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33555 |
| 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: | Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою / Р.О. Дичковський, Д.В. Бабець, Є.В. Тимошенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-33555 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-335552012-05-29T13:35:52Z Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою Дичковський, Р.О. Бабець, Д.В. Тимошенко, Є.В. В статье представлены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород при высокой скорости подвигания очистного забоя при выемке тонких угольных пластов в условиях ПАО «Шахтоуправление «Покровское». The results of modeling the stress-strain state of rock at high speed wallface advance at thin coal seams in the PJSC "Shahtoupravlenie" Pokrovskoe" are described. 2011 Article Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою / Р.О. Дичковський, Д.В. Бабець, Є.В. Тимошенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33555 622.833.5 uk Геотехническая механика 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 |
Ukrainian |
| description |
В статье представлены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород при высокой скорости подвигания очистного забоя при выемке тонких угольных пластов в условиях ПАО «Шахтоуправление «Покровское». |
| format |
Article |
| author |
Дичковський, Р.О. Бабець, Д.В. Тимошенко, Є.В. |
| spellingShingle |
Дичковський, Р.О. Бабець, Д.В. Тимошенко, Є.В. Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою Геотехническая механика |
| author_facet |
Дичковський, Р.О. Бабець, Д.В. Тимошенко, Є.В. |
| author_sort |
Дичковський, Р.О. |
| title |
Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_short |
Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_full |
Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_fullStr |
Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_full_unstemmed |
Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою |
| title_sort |
досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33555 |
| citation_txt |
Досвід застосування методу групового обліку аргументів для визначення ндс масиву при високих швидкостях посування очисного вибою / Р.О. Дичковський, Д.В. Бабець, Є.В. Тимошенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT dičkovsʹkijro dosvídzastosuvannâmetodugrupovogooblíkuargumentívdlâviznačennândsmasivuprivisokihšvidkostâhposuvannâočisnogoviboû AT babecʹdv dosvídzastosuvannâmetodugrupovogooblíkuargumentívdlâviznačennândsmasivuprivisokihšvidkostâhposuvannâočisnogoviboû AT timošenkoêv dosvídzastosuvannâmetodugrupovogooblíkuargumentívdlâviznačennândsmasivuprivisokihšvidkostâhposuvannâočisnogoviboû |
| first_indexed |
2025-07-03T14:14:33Z |
| last_indexed |
2025-07-03T14:14:33Z |
| _version_ |
1836635466943692800 |
| fulltext |
УДК 622.833.5
Р.О. Дичковський, к.т.н. доцент кафедри ПРР,
Д.В. Бабець, к.т.н. доцент кафедри Вищої математики,
Є.В. Тимошенко, аспірант кафедри ПРР,
(ДВНЗ «Національний гірничий університет»)
ДОСВІД ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ГРУПОВОГО ОБЛІКУ
АРГУМЕНТІВ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ НДС МАСИВУ ПРИ ВИСОКИХ
ШВИДКОСТЯХ ПОСУВАННЯ ОЧИСНОГО ВИБОЮ
В статье представлены результаты моделирования напряженно-деформированного со-
стояния массива горных пород при высокой скорости подвигания очистного забоя при вы-
емке тонких угольных пластов в условиях ПАО «Шахтоуправление «Покровское».
EXPERIENCE OF APPLYING THE METHOD OF GROUP ARGUMENTS
ACCOUNT FOR DETERMINATION THE STRESS-STRAIN STATE OF ROCKS AT
HIGH-SPEED WALLFACE ADVANCE
The results of modeling the stress-strain state of rock at high speed wallface advance at thin
coal seams in the PJSC "Shahtoupravlenie" Pokrovskoe" are described.
Вступ. Швидкість посування очисного вибою є одним з визначальних па-
раметрів, які впливають на обсяги видобування вугілля за певний проміжок
часу. Фактично, досить складно сьогодні досягти максимальних швидкостей,
при яких релаксації гірського масиву перевищували б стійкість порід основ-
ної покрівлі та інших верхніх шарів жорсткості, що призводило б до миттєвих
розвантажень накопичених напружень і динамічних переміщень зависаючих
порід покрівлі. Відомі випадки, коли такі явища виникали на пластах з тяж-
кообвалювальними покрівлями. Вони супроводжувалися переміщеннями ве-
ликих породних мас, повітряними ударами, посадками кріплення механізова-
них комплексів «на жорстко». Причому нерідко проходило деформування
стійок секцій, і виникали нещасні випадки з обслуговуючим персоналом в ла-
ві. Слід зазначити, що питання управління станом гірничого масиву при ви-
соких швидкостях посування очисного вибою є недостатньо вивченим, і ви-
магає уточнення.
Основна частина. Для виконання статистичної обробки даних роботи
очисного вибою з метою визначення навантажень на секції механізованого
комплексу при високій швидкості посування лави, за допомогою управляю-
чих приладів PMC
®
-R в результаті проведених спостережень були отримані
наступні показники:
R – радіус форми дуги лінії очисного вибою, град;
пV – швидкість посування очисного вибою за зміну, м/зм;
в.лl – довжина відходу очисного вибою від монтажного хідника, м;
сr – товщина стружки, мм;
сV – швидкість подачі струга, м/хв.
З даних гірничо-геологічного прогнозу відпрацювання очисних вибоїв, що
обладнані струговим комплексом BUCYRUS DBT беремо наступні дані:
m – виймальна потужність пласта, м (дані щодо цього показника отриму-
вались щодобово, впродовж проведення шахтних досліджень від фахівців
відділу технічного контролю);
ш.б.пh – потужність шару порід безпосередньої покрівлі, м;
ш.б.п – межа міцності на стиск порід безпосередньої покрівлі, 10
5
МПа;
ш.о.пh – потужність шару порід основної покрівлі, м;
ш.о.п – межа міцності на стиск порід основної покрівлі, 10
5
МПа.
За допомогою програмного забезпечення для ПЕОМ, розробленого на базі
методу групового обліку аргументів, виконуємо розрахунок навантажень на
секції механізованого комплексу.
Це необхідно для порівняння з реальними показниками навантажень на
секції механізованого комплексу та визначення ступені збіжності отриманих
результатів.
В результаті виконаних обчислень навантажень на секції механізованого
комплексу визначено, що ступінь збіжності розрахованих показників з реаль-
ними складає ε = 8,79%, причому залежність буде мати вигляд:
43492365241 ххKххKххKхKP , (1)
де 1K – коефіцієнт просторового розташування очисного вибою; 2K – коефі-
цієнт геологічної будови; 3K – геомеханіко-технологічний коефіцієнт; 4K –
технологічні коефіцієнти; 2х – радіус форми дуги лінії очисного вибою, град;
3х – швидкість посування очисного вибою за зміну, м/зм; 4х – довжина відхо-
ду очисного вибою від монтажного хідника, м; 5х – виймальна потужність
пласта, м; 6х – потужність шару порід безпосередньої покрівлі, м; 9х – межа
міцності на стиск порід основної покрівлі, 10
5
МПа.
Для умов досліджуваних ділянок в умовах ПАТ «Шахтоуправління «Пок-
ровське» значення коефіцієнтів К1, К2, К3, К4 будуть такими: К1 = 47,15;
К2 = 26,9; К3 = 0,002; К4 = 0,59.
Враховуючи припущення наведені у роботі [1] було встановлено, що для
досліджуваних гірничого-геологічних умов можна знехтувати наступними
параметрами, котрі не приведуть до зниження достовірності моделювання:
місце проведення вимірів, межа міцності на стискання порід безпосередньої
покрівлі, потужність основної покрівлі.
З іншого боку визначальними будуть фактори, котрі визначають наванта-
ження на привибійне кріплення.
Радіус дуги очисного вибою має максимально відповідати встановленим
паспортним параметрам виймальної ділянки. Незначна варіація цього параме-
тру приводить до адекватного збільшення навантаження з боку бічних порід.
Причому спостерігаються не лише підвищені обвалення порід покрівлі, але
значно збільшується піднесення підошви.
Окремо негативним наслідком є відхилення радіуса дуги лави у поєднанні
із іншими визначальними параметрами. Особливо це відчувається при не ста-
більному посуванні очисного вибою. Доведено, що підвищення швидкості
руху лави призводить до зависання порід покрівлі, і концентрування напру-
жень масиву. З одного боку це приводить до зниження навантаження на сек-
ції механізованого кріплення стругового комплексу, проте не повна релакса-
ція напружень приводить до їх накопичення, що може мати негативні наслід-
ки. Динамічні розвантаження покрівлі у вигляді опускань плитами значної
площі викликає не лише посадку секцій кріплення на «жорстко», але може
мати негативні наслідки у вигляді повітряних ударів. Відомі випадки коли та-
кі вивільнення енергії приводили до деформації гірничого обладнання та тра-
вматизму обслуговуючого персоналу.
Довжина відходу очисного вибою від монтажного хідника (розрізної печі),
у нашому випадку має дуже важливе значення. Проведені заміри переконливо
доказують на існування так званого «квадрату напружень» у струговому ви-
бої. Чітко спостерігалися підвищенні переміщення бічних порід на межах
кроку опускання безпосередньої та основної покрівлі. Причому, ці параметри
були рознесені у часі. Так крок посадки безпосередньої складає 1-3 м. Крок
посадки основної покрівлі – 10-15 м.
До 7-8 опускань основної покрівлі заміри показували поступове збільшен-
ня величини переміщень бічних порід. Особливо рух порід покрівлі спостері-
гався при поєднанні кроку посадки основної та безпосередньої покрівлі. Ці
значення тричі співпадали на пікетах ПК 150+8,7; ПК 150+5,3 та ПК 150+2,4 і
виливалися у максимальних переміщеннях порід покрівлі. На відстані 70-90
м. при відході від монтажного хідника були виявлені максимальні деформа-
ційні характеристики порід. Відповідно вважаємо, що саме на цій ділянці бу-
ли максимальні прояви за принципом «квадрату напружень». Відповідно у
даних гірничо-геологічних умовах прояви гірського тиску значно відрізня-
ються від класичної схеми «квадрату».
Це пояснюється тим, що дана зона також є границею розмиву і саме її
вплив визначив максимальні переміщення покрівлі. Ця зона характеризувала-
ся зміною літологічної різниці порід покрівлі та підошви.
Наступні максимальні прояви гірського тиску визначалися на відстані
190,0 – 220,0 м при відході від розрізної печі. Після чого лава вийшла в зону
стабільної напруженості з однаковими проявами деформацій масиву. Надалі
відмінності у поводженні масиву спостерігалися у зонах зміни літологічної
різниці порід (ПК 152+6 – ПК 152+6), плікативної та тектонічної порушеності
(ПК 127 – 128).
Вугільний пласт в межах досліджуваних ділянок має просту будову. Сере-
дня потужність пласта по виймальному стовпу 0,95 – 1,17 м. Наявність зон
тектонічних порушень вугільного пласта по довжині виймального стовпа
представлені у вигляді стоншення, або заміщення пласта породами покрівлі
або підошви. Перехід таких зон механізованим комплексом потребують спе-
ціальних заходів, призводить до зниження швидкості посування вибою та в
свою чергу – до зниження напружень, аж до повної релаксації масиву.
Безпосередня покрівля представлена, переважно алевролітом. В зонах гір-
ничо-геологічних порушень відбувається заміщення алевроліту пісковиком
міцністю 7 – 9 за шкалою проф. Протод’яконова. При проведені досліджень з
ПК 160+3,0 по ПК 154+5,4 було виявлено порушення такого типу, що розпо-
всюджувалося по довжині очисного вибою на 23 секції від сполуки з венти-
ляційним штреком (приблизно 40 м). В такому випадку при стабільному по-
суванні лінії вибою на даній дільниці спостерігалося зависання порід покрів-
лі. Якщо в нормальних умовах крок посадки безпосередньої покрівлі складав
1-3 м, то в даному випадку крок обвалення становив 4-6 м.
Відповідно можна зробити висновок, що безперебійна робота очисних ви-
боїв забезпечується при дотриманні наступної нерівності:
кедкм RRР ... , (2)
де кмR . – реакція секцій механізованого кріплення; кедR .. – реакція додаткових
елементів кріплення; = 0,9 ÷ 0,94 – коефіцієнт запасу стійкості системи.
Як показують аналітичні дослідження прояви гірського тиску варіюються
від встановленої величини. При статистичній обробці результатів прояву гір-
ського тиску у робочому просторі очисного вибою при неаварійних ситуаціях
похибка не перевищує 10 % від заданої величини. Вважаємо за необхідне
врахувати ці дані за допомогою згаданого коефіцієнту запасу стійкості систе-
ми.
Відповідно величина несучої здатності секцій механізованого кріплення
складе:
кедкм R
Р
R ...
. (3)
Швидка зміна технологічної ситуації у очисному вибої фактично унемож-
ливлює вносити додаткові елементи кріплення в секції стругового комплексу.
Виключенням є аварійні ситуації із вивалами порід із покрівлі і необхідності
заповнення «куполів» викладанням дерев’яного кліттєвого та кострового крі-
плення. Слід зазначити, що вивалоутворення в робочий простір лави спосте-
рігалося при зміні літології порід покрівлі.
Тому забезпечення стабільної роботи стругового очисного вибою за фак-
тором кріплення забезпечується при дотриманні наступної нерівності.
Р
R км . . (4)
Відповідно:
43492365241
.
ххKххKххKхK
R км
. (5)
Необхідна реакція секцій механізованого кріплення в умовах порід покрі-
влі категорії А2 Б3 визначається критерієм впливу відхилення радіусу від за-
даної форми лінії очисного вибою та швидкості посування очисного вибою за
зміну, що знаходиться у поліноміальній залежності четвертого порядку від
навантаження на секції механізованого комплексу (рис 1).
Рис. 1. – Графік реакції секцій механізованого кріплення кмR . від заданої форми лінії
очисного вибою та швидкості посування очисного вибою
Це дає можливість визначати необхідну реакцію секцій механізованого
кріплення, що дозволяє ефективно провадити видобування тонких вугільних
пластів зі швидкостями посування очисного вибою понад 5 м/добу.
Висновки. Серед загального переліку факторів, що визначають наванта-
ження на секції механізованого кріплення існують пріоритетні чинники. Вони
суттєво переважають інші досліджувані параметри, якими можна знехтувати.
У заданих гірничо-геологічних умовах до головуючих параметрів слід віднес-
ти: радіус форми дуги лінії очисного вибою, град; швидкість посування очис-
ного вибою за зміну, м/зм; довжина відходу очисного вибою від монтажного
хідника (розрізної печі), м; виймальна потужність пласта, м; потужність шару
порід безпосередньої покрівлі, м; межа міцності на стиск порід основної пок-
рівлі, 10
5
МПа.
За допомогою такого математичного механізму можна з високим ступенем
достовірності визначати гірничотехнічну ситуацію та вносити необхідні ко-
рективи у процес управління гірським масивом при комплексно-
механізованому струговому вийманні тонких вугільних пластів.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Р.О. Дичковський, В.В. Руських, Є.В. Тимошенко. До питання визначення напружень при
високошвидкісному вийманні тонких вугільних пластів // Збірник наукових праць НГУ. – Д.: Державний ви-
щий навчальний заклад «Національний гірничий університет», 2010. - №35, т.2.- С 225-234.
|