Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ

Розглянуто вплив гірничої виробки на формування напружено-деформованого стану гірського масиву і утворення техногенної зони у виїмковому полі на шляху посування очисних робіт....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Кузьменко, А.М., Козлов, А.А., Хейло, А.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2012
Schriftenreihe:	Геотехническая механика
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53776
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:	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ / А.М. Кузьменко, А.А. Козлов, А.В. Хейло // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 356-361. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-53776
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-537762014-01-29T03:13:24Z Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В. Розглянуто вплив гірничої виробки на формування напружено-деформованого стану гірського масиву і утворення техногенної зони у виїмковому полі на шляху посування очисних робіт. Influence of mine working on stress-strain state formation in rock massif end creation of technogenic zone in an extraction field while stoping works advance. 2012 Article Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ / А.М. Кузьменко, А.А. Козлов, А.В. Хейло // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 356-361. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53776 622. 112.4: 622.013.362 ru 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	Russian
description	Розглянуто вплив гірничої виробки на формування напружено-деформованого стану гірського масиву і утворення техногенної зони у виїмковому полі на шляху посування очисних робіт.
format	Article
author	Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В.
spellingShingle	Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В. Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ Геотехническая механика
author_facet	Кузьменко, А.М. Козлов, А.А. Хейло, А.В.
author_sort	Кузьменко, А.М.
title	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ
title_short	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ
title_full	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ
title_fullStr	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ
title_full_unstemmed	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ
title_sort	влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53776
citation_txt	Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ / А.М. Кузьменко, А.А. Козлов, А.В. Хейло // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 356-361. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Геотехническая механика
work_keys_str_mv	AT kuzʹmenkoam vliânierazdeleniâvyemočnogopolâgornymivyrabotkaminavedenieočistnyhrabot AT kozlovaa vliânierazdeleniâvyemočnogopolâgornymivyrabotkaminavedenieočistnyhrabot AT hejloav vliânierazdeleniâvyemočnogopolâgornymivyrabotkaminavedenieočistnyhrabot
first_indexed	2025-07-05T05:06:46Z
last_indexed	2025-07-05T05:06:46Z
_version_	1836782197849194496
fulltext	356 УДК 622. 112.4: 622.013.362 Д-р техн. наук А.М. Кузьменко (Государственный ВУЗ «Национальный горный университет), А.А. Козлов, директор, А.В. Хейло, зам директора (ООО «Краснолиманское») ВЛИЯНИЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ВЫЕМОЧНОГО ПОЛЯ ГОРНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ НА ВЕДЕНИЕ ОЧИСТНЫХ РАБОТ Розглянуто вплив гірничої виробки на формування напружено-деформованого стану гірського масиву і утворення техногенної зони у виїмковому полі на шляху посування очис- них робіт INFLUENCE OF EXTRACTION FIELD DIVISIONS BY MINE WORK- INGS ON CONDUCTION OF STOPING Influence of mine working on stress-strain state formation in rock massif end creation of technogenic zone in an extraction field while stoping works advance На действующих шахтах Донбасса интенсификация технологии очистной выемки сдерживается природными и техногенными факторами. Технологиче- ские размеры выемочных полей и панелей принимались исходя из технических условий работы средств механизации (забойный конвейер, угольный комбайн и механизированная крепь), обладающих определенным ресурсом, а также учи- тывались горно-геологические условия разработки угольных пластов. Планировочные решения по подготовке запасов опережали очистные рабо- ты, что закономерно. При замене очистного оборудования на более производи- тельное, с большим ресурсом, чем у предыдущего оборудования, это обстоя- тельства является препятствием. Затраты на приобретение комплексов при час- том выполнении монтажно-демонтажных работ становятся не оправданными. Из-за несоответствия горно-геологических условий техническим требованиям данного класса механизмов снижается коэффициент использования выемочных машин, теряется рабочее время, простаивает горное оборудование. Достигнуть высоких результатов сложно, поскольку запасы угля не соответствуют техноло- гии, которая предусмотрена для механизированных комплексов. Использование полного ресурса очистного механизированного комплекса требует увеличения размеров выемочных полей, что неизбежно приводит, в от- дельных случаях, к пересечению ранее пройденных подготовительных горных выработок (уклонов, ходков). Эффективная работа очистных механизирован- ных комплексов достигается при больших размерах выемочных полей. Для обеспечения высоких нагрузок на лаву необходимо учитывать состояние массива горных пород, его свойства и процесс формирования нагрузок на крепь очистного забоя и выемочных выработок. Возможность обрушаться непосред- ственной кровли при обнажении, склонность пластов к геодинамическим явле- ниям и угля к самовозгоранию. Прогноз напряженного состояния вмещающих пород, которое формируется вокруг горной выработки при подходе к ней очи- стного забоя, имеет большое значение, чтобы не допустить обрушения массива [1]. 357 Пройденная в массиве горная выработка разгрузила массив горных пород и создала зону вокруг себя с изменяющимися параметрами во времени. Установ- ленная крепь теряет свою несущую способность и деформируется. В тоже вре- мя она является препятствием на пути движения очистного механизированного комплекса. Рассматривая образования техногенной зоны в поперечном сечении горной выработки с учетом теоретических предпосылок и натурных наблюдений мож- но принять форму данного образования в виде эллипса, параметры которого за- висят от многих природных факторов и технологии ведения горных работ [2]. На больших глубинах ведения горных работ поддерживать выемочные и подготовительные выработки трудно в зонах влияния очистных работ. В этих условиях откаточные (конвейерные) и вентиляционные выработки теряют свои эксплуатационные параметры задолго до окончания срока отработки столба. Работы по их восстановлению и поддержанию усложняют эксплуатацию вы- емочных участков и повышают себестоимость добываемого угля. Объем вос- становительно-ремонтных работ в конкретной горной выработке и связанные с этим затраты материальных и трудовых ресурсов в определяющей мере зависят от уровня соответствия прогнозируемых оценок устойчивости выработок ре- альным геомеханическим процессам. Возникает дилемма перед выбором или принимать решение о демонтаже и монтаже комплекса, или искать пути технического решения о переходе горных выработок механизированным комплексом. Выполнение монтажно- демонтажных работ влечет за собой остановку очистной выемки в выемочном столбе и требует дополнительных материальных и финансовых затрат. Кроме этого в результате разборки и сборки отдельных звеньев снижается работоспо- собность комплекса. Переход очистными работами горной выработки требует дополнительных затрат и создает трудности, но при этом не теряется работа по пласту и очист- ной механизированный комплекс не подвергается демонтажно-монтажным ра- ботам. Сохраняется работоспособность горного оборудования и его большой ресурс. Своевременно обеспечивается подготовка угольных запасов к выемке [3,4]. Учитывая сложившуюся систему расположения горных выработок на шах- те, очистные работы на пути подвигания могут встретить различное располо- жение техногенных зон относительно линии очистного забоя во вмещающих породах (Рис. 1а, б, г, д, и к). Возможны несколько вариантов состояния техно- генных зон и расположения горной выработки относительно плоскости пласта. При отработке угольного пласта лавами по простиранию это могут быть ук- лоны, ходки или бремсберги различного хозяйственного назначения. Если ра- нее в технологической системе шахты выработка предназначалась как транс- портная, то ее размеры значительно превышают вынимаемую мощность тонко- го пласта (Рис. 1а, б, г, д). Как правило, она имеет арочную форму и крепь из металлического специального профиля. 358 Рис. 1 - Расположение техногенных зон вокруг горной выработки переходимых очистным забоем. Трапециевидную форму выработки принимают при наличии в кровле пла- ста мощных крепких пород, не нарушая сплошности литологических разностей. Данная форма является более удобной, так как сохраняется единство плоскости пород кровли и повторяет линию вынимаемого пласта при очистной выемке (Рис.1,г и д). Если горная выработка проводится в выемочном столбе осознано для реше- ния вопроса проветривания за счет обще шахтной депрессии и с последующим ее переходом очистным забоем, то ее расположение в плоскости пласта и пас- порт крепления учитывает данные обстоятельства (Рис. 1,к). При разработке сближенных весьма тонких и тонких угольных пластов часто очистными работами приходится переходить выработки, расположенные в мас- сиве выше (Рис. 1,е) или ниже вынимаемого пласта (Рис. 1,в). Эти выработки могут быть как действующими, так и старыми, которые создают техногенную среду и влияют на эффективное ведение горных работ в зоне их расположения. Особенность перехода очистным забоем горной выработки заключается в том, что в определенный период времени между ними создается угольный це- лик переменной формы и площади. Изменяются условия формирования нагруз- ки на элементы крепления выработки и механизированной крепи за счет при- ращения поддерживаемой площади выработанного пространства. Целик может разрушиться, что приведет к динамическому приращению нагрузки и возмож- ному вывалообразованию в техногенной зоне. Механизм поведения пород в б а в г д а е к 359 данной среде изучен недостаточно и требует выполнения дополнительных ис- следований. По длине лавы приращение нагрузки на секции механизированной крепи от сближения вмещающих пород в рабочем пространстве будет носить дифферен- циальный характер вследствие изменения ширины угольного целика. На со- пряжении подготовительной выработки с ходком давление на целик создают зависающие породы кровли выработанного пространства. Угольный целик раз- давливается при нагрузках, превышающих его несущую способность, которая зависит от физико-механических свойств угольного пласта и его геометриче- ских размеров. При переходе очистным забоем техногенной зоне опускание кровли в ходке зависит от ширины целика, которая по мере приближения очистного забоя уменьшается (Рис. 2). Рис. 2 - Зависимость опусканий кровли в плоскости стенки конвейерного ходка. Величина опускания пород кровли на контакте забоя лавы со стенкой кон- вейерного ходка выражается полиноминальной зависимостью вида U = - 0,17b2 + 5,93b - 40,43 при R² = 0,9965. Результаты математического моделирования демонстрируют зависимость уменьшения ширины целика, разделяющего ходок и очистной забой, она фор- мирование нормальной нагрузки. При глубине ведения очистных работ 550 м нагрузка будет увеличиваться до 60 МПа и при прочности пород на вдавлива- ние 12 МПа (горно-геологические условия шахты «Краснолимаенская») глуби- на погружения целика составит примерно 75 мм. Это вызовет смещение стенок ходка и увеличение поднятия почвы до 500 мм. 360 Если вблизи места передвижки секций крепи комплекса со стороны падения пласта будет находиться угольный целик шириной 1,5-2,0 м, то опускание не- посредственной кровли в указанных выше сечениях выработанного простран- ства, уменьшится с 400 мм до 320 мм, а у границы выработанного пространства уменьшится с 530 мм до 470 мм. Секущая выработка проходится с опережение во времени к моменту ее пе- рехода очистными работами. Следовательно, деформируется в процессе ее экс- плуатации, уменьшая поперечное сечение. У боков выработки часть угольного массива разрушается, теряя свою первоначальную несущую способность. Приближаясь к выработке, очистной забой вносит изменение в наряжено- деформированное состояние массиве и размеры техногенной зоны увеличива- ются. В этой связи были выполнены расчеты параметров опорного давления и сделан детальный расчет напряжений в породах основной и непосредственной кровли. Результаты построения изменения нормальных нагрузок в опорных зонах, вызванных сбойкой вне зоны влияния лавы, и очистных работ приведено на рис. 3. Рис. 3 - Распределение нормальных нагрузок в опорных зонах выработки и очистного забоя вне зоны влияния их друг на друга. При сокращении расстояния между очистным забоем и конвейерным ходком их опорные зоны накладываются друг на друга. Характер распределе- ния нормальных нагрузок меняется на сопряжении выработок. Происходит на- ложение нормальных нагрузок от конвейерного ходка и очистного забоя. В зо- не влияния опорного давления на сопряжении сбойки с откаточным штреком максимальные опускания кровли сбойки увеличились в 2 раза. Заметно увели- чились поднятия почвы. На сопряжении выработок поднятия почвы достигают 361 410 мм, а глубина разрушения пород над серединой конвейерного ходка дости- гает практически 3 м (вертикальная трещина). Вне сопряжения поднятия почвы составляют 390 мм. Выводы Таким образом, параметры ослабленной зоны горных пород, которые тре- буют технологического вмешательства, находятся в прямой зависимости от ширины и высоты выработки. Прежде всего, форму выработки необходимо приспособить к параметрам рабочего пространства лавы. Простейшим решением является подсыпка породы и укладка деревянного настила из шпал. Порода может доставляться от проведения подготовительной выработки или полученная в результате выпуска породы при ремонте и прида- нии выработке удобной формы для перехода лавой. В этом случае происходит замена крепи выработки на временную крепь, которая не будет препятствием для работы угольного комбайна и секций механизированной крепи, обладая высокой несущей способностью. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кузьменко А.М., Рябичев В.Д. Почепов В.М. Значение уровня технологичности подготовки запасов на эффективность применения высокопроизводительных очистных комплексов при разработке тонких угольных пластов./Сб. наук. праць ІV Міжнародної наук.-практ. конф. 12-18 вересня 2010 р. – Дніпропетровськ: Націона- льний гірничий університет, 2010. – С.48-55. 2. Кузьменко А.М., Козлов А.А., Хейло А.В. Влияние техногенных зон выемочного поля на напряженно- деформированное состояние вмещающих пород впереди очистного забоя / Науковий вісник НГУ. - 2010, №4. - С. 41-45. 3. Кузьменко А.М., Козлов А.А., Хейло А.В. К вопросу перехода очистными работами техногенных ослаб- ленных зон во вмещающих породах без демонтажа механизированного комплекса / Материалы международной конференции «Форум горняков – 2009». – Д.: Национальный горный университет, 2009. – С. 132-136. 4. Кузьменко О.М., Савостьянов О.В., Рябічев В.Д. Вплив технологічних параметрів виймання вугілля на структурні зміни гірського масиву/ Сб. наук. праць ІІ Міжнародної наук.-практ. конф. 05-12 жовтня 2008 р. – Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2008. – С.113-116. 362 УДК 658.012.23 Аспирантка Л.Н.Захарова (ДонГУУ МОН Украины) ОЦЕНКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРОЕКТА УГЛЕДОБЫЧИ К ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ РИСКА Доведена максимальна чутливість проекту вуглевидобутку до фактору малоамплітудної порушеності яка уповільнює швидкість просування очисного вибою, підвищує зношеність вибійного обладнання, небезпеку обвалення безпосередньої покрівлі, та ймовірність рапто- вих газодинамічних явищ. ASSESSMENT OF PROJECT SENSITIVITY TO GEOMECHANIC RISK FACTORS DUE TO LONGWALL MINING Maximum sensitivity of coal extraction project .to microfaults has been found because cor- rupted faulted zones reduce the rate of longwall advance, increase longwall equipment wear, roof falls and coal bursts. Повышение рентабельности и безопасности угольной промышленности Ук- раины является одной из основных задач. Однако с увеличением глубины разра- ботки и усложнением экономических условий, в которых угольная промышлен- ность должна обеспечивать энергетическую независимость нашего государства, возрастают риски производства [1]. Это связанно с неопределенностью горно- геологических условий, снижением надежности техники под влиянием интенсив- ного горного давления, увеличением вероятности аварий, усилением нестабиль- ности финансирования проектов в условиях посткризисной экономики и рядом других специфических факторов подземной угледобычи. Известна математическая сетевая модель для количественной оценки эф- фективности проектов угледобычи. Она предназначена для стохастического моделирования [2]. Опыт применения данной модели подтвердил ее высокую эффективность [3]. Вместе с тем осталась не изученной задача установления чувствительности проекта угледобычи от входных факторов. Исследование чувствительности проекта является самостоятельной задачей, успешное реше- ние которой обеспечивает возможность эффективного управления проектом. Выделение наиболее значимых факторов, к вариации которых проект проявляет максимальную чувствительность позволяет рационально распределять ресурсы и выбирать тактику управления проектом. Общая схема анализа проекта на чувствительность к вариации исходных па- раметров модели состоит в следующем [4-6]. Для изучения чувствительности модели необходимо получить в количественном виде ее реакцию на вариацию определенного фактора при прочих исходных данных. Поставленная задача ус- ложняется тем, что модель является стохастической и обеспечение прочих рав- ных условий не является тривиальной задачей. Опыт эксплуатации разработанной модели показал, что в качестве искомого параметра наиболее подходящим является время отклонения сроков реализации проекта от заданного в программе развития горных работ. Сроки окончания

Влияние разделения выемочного поля горными выработками на ведение очистных работ

Institution

Ähnliche Einträge