Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой

Обеспечение устойчивости подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ - одна из основных проблем возникающих при эксплуатации угольных шахт. Целью исследований, представленных в статье, является изучение изменения напряженно деформированного состояния горного массива вокруг подготовитель...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автори:	Сахно, И.Г., Касьян, Н.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2013
Назва видання:	Геотехнічна механіка
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87396
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:	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой / И.Г. Сахно, Н.Н. Касьян // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 152-162. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-87396
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-873962015-10-18T03:02:49Z Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой Сахно, И.Г. Касьян, Н.Н. Обеспечение устойчивости подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ - одна из основных проблем возникающих при эксплуатации угольных шахт. Целью исследований, представленных в статье, является изучение изменения напряженно деформированного состояния горного массива вокруг подготовительной выработки при переходе ее в зону поддержания позади очистного забоя и разработка на основе полученных результатов способа обеспечения устойчивости подготовительной выработки за лавой. Исследование проводилось методом конечных элементов. Забезпечення стійкості підготовчих виробок в зоні впливу очисних робіт - одна з основних проблем, що виникають при експлуатації вугільних шахт. Метою досліджень представлених у статті є вивчення зміни напружено деформованого стану гірського масиву навколо підготовчої виробки при переході її в зону підтримки позаду очисного вибою та розробка на основі отриманих результатів способу забезпечення стійкості підготовчої виробки за лавою. Дослідження проводилося методом кінцевих елементів. Ensuring of stability for the preparatory roadway in zone under the impact of winning operations is one of the main problems arising for the coal mines. Purpose of the research presented in this paper is to study changes in the rock stress-strain state around the preparatory roadway when the roadway enters a zone of supports behind the longwall and, basing on the findings, to create a method for preparatory roadway supporting behind the longwall. The study was conducted by a finite element method. 2013 Article Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой / И.Г. Сахно, Н.Н. Касьян // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 152-162. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87396 622.831 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	Обеспечение устойчивости подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ - одна из основных проблем возникающих при эксплуатации угольных шахт. Целью исследований, представленных в статье, является изучение изменения напряженно деформированного состояния горного массива вокруг подготовительной выработки при переходе ее в зону поддержания позади очистного забоя и разработка на основе полученных результатов способа обеспечения устойчивости подготовительной выработки за лавой. Исследование проводилось методом конечных элементов.
format	Article
author	Сахно, И.Г. Касьян, Н.Н.
spellingShingle	Сахно, И.Г. Касьян, Н.Н. Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой Геотехнічна механіка
author_facet	Сахно, И.Г. Касьян, Н.Н.
author_sort	Сахно, И.Г.
title	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой
title_short	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой
title_full	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой
title_fullStr	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой
title_full_unstemmed	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой
title_sort	управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87396
citation_txt	Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой / И.Г. Сахно, Н.Н. Касьян // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 152-162. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv	AT sahnoig upravlenienaprâžennodeformirovannymsostoâniemmassivagornyhporodvokrugvyrabotokpodderživaemyhzalavoj AT kasʹânnn upravlenienaprâžennodeformirovannymsostoâniemmassivagornyhporodvokrugvyrabotokpodderživaemyhzalavoj
first_indexed	2025-07-06T14:59:21Z
last_indexed	2025-07-06T14:59:21Z
_version_	1836910077149184000
fulltext	ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112 ________________________________________________________________________________ 152 УДК 622.831 И.Г. Сахно, канд.техн. наук, доцент, Н.Н. Касьян, д-р техн. наук, профессор (ГВУЗ «ДонНТУ») УПРАВЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫМ СОСТОЯНИЕМ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ВЫРАБОТОК, ПОДДЕРЖИВАЕМЫХ ЗА ЛАВОЙ І.Г. Сахно, канд. техн. наук, доцент, М.М. Касьян, д-р техн. наук, професор (ДВНЗ «ДонНТУ») УПРАВЛІННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИМ СТАНОМ МАСИВУ ГІРСЬКИХ ПОРІД НАВКОЛО ВИРОБОК, ЯКІ ПІДТРИМУЮТЬСЯ ЗА ЛАВОЮ I.G. Sahno, Ph.D. (Tech.), Associate Professor, N.N. Kasyan, D. Sc (Tech.), Professor (SHEI «DonNTU») CONTROL OF THE STRESS-STRAIN STATE IN THE ROCKS AROUND THE PREPARATORY ROADWAY SUPPORTED BEHIND THE LONGWALL Аннотация. Обеспечение устойчивости подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ - одна из основных проблем возникающих при эксплуатации угольных шахт. Целью исследований, представленных в статье, является изучение изменения напряженно деформированного состояния горного массива вокруг подготовительной выработки при пе- реходе ее в зону поддержания позади очистного забоя и разработка на основе полученных результатов способа обеспечения устойчивости подготовительной выработки за лавой. Ис- следование проводилось методом конечных элементов. В результате моделирования уста- новлено, что при жестком охранном сооружении после обрушения непосредственной кровли в основной кровле имеют место две характерные зоны предельных максимальных главных напряжений. Со стороны пласта они в 5 раз превышают предел прочности. То есть, наиболее вероятно, что разрушение основной кровли будет происходить со стороны пласта. После че- го обрушенные породы своим весом полностью опираются на крепь подготовительной вы- работки, что приводит к ее деформированию. Основной резерв повышения устойчивости подготовительной выработки заключается в управлении временем и местом разрушения ос- новной кровли на границе с выработанным пространством, для обеспечения ее зависаний. Предложен способ охраны подготовительных выработок, основанный на принудительном невзрывном обрушении породной консоли и показана его эффективность. Ключевые слова: горная выработка, напряжения, деформации, разрушение, обрушение, кровля. Введение. Одним из основных условий эффективной и безопасной работы шахт Украины является обеспечение эксплуатационного состояния горных вы- работок при минимальном расходе материалов. © И.Г. Сахно, Н.Н. Касьян, 2013 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112 ________________________________________________________________________________ 153 Мировой опыт поддержания горных выработок показывает, что их устойчи- вость определяется напряженно-деформированным состоянием окружающего породного массива. Разработанные на сегодня способы охраны выработок, ос- нованы на активном и пассивном воздействии на массив путем его разгрузки или укрепления, исходя из учета горно-геологической ситуации на момент про- ведения выработки. С развитием горных работ при очистной выемке угля подготовительная вы- работка и окружающий ее массив испытывает влияние опорного давления впе- реди и позади очистного забоя. Изменение характера и интенсивности дефор- мационных процессов в окружающих выработку породах на больших глубинах стала причиной того, что большинство известных способов поддержания, тех- нологические и технические решения исчерпали свои возможности в части обе- спечения устойчивости выработок. Известно, что наибольшие смещения наблюдаются в подготовительных вы- работках и процессы, происходящие вокруг этих выработок, наиболее сложные. В горной практике выделяют несколько характерных этапов существования подготовительной выработки связанных, как правило, с попаданием ее в ту или иную зону влияния очистного забоя [1-4]. При этом максимальное влияние гор- ного давления наблюдается на участках выработок поддерживаемых за лавой. Выработки, поддерживаемые в этой зоне, полностью ремонтируются не менее одного раза. По существующим представлениям позади очистного забоя выделяются зо- ны интенсивных смещений и стационарного опорного давления [5]. Установле- но, что размер зоны интенсивных смещений зависит от состава пород кровли. Чем прочнее породы, тем больше размер зоны интенсивных смещений и наобо- рот. На интенсивность и величину смещений на этом этапе влияют прочност- ные свойства вмещающих пород, мощность и слоистость пород основной кров- ли, тип охранного сооружения возводимого за лавой и его геометрические раз- меры. Целью исследований было изучение изменения напряженно деформирован- ного состояния (НДС) массива вокруг подготовительной выработки при пере- ходе ее в зону поддержания позади очистного забоя, выявление основных при- чин ее деформирования и разработка на основе полученных результатов спосо- ба обеспечения устойчивости подготовительной выработки за лавой. Методы исследований. Исследование кинетики сдвижений пород в натур- ных условиях возможно только с помощью отслеживания динамики их смеще- ний различными методами измерений, например, по перемещению глубинных реперов, ультразвуковыми и акустическими методами. Однако проведение та- ких измерений на участке выработки поддерживаемой за лавой достаточно сложно реализовать. Поэтому для достижения поставленной цели изучение НДС породного массива в рассматриваемом случае проводили путем матема- тического моделирования методом конечных элементов (МКЭ). ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112 ________________________________________________________________________________ 154 Реализация МКЭ осуществлялась в программном комплексе ANSYS, что позволило получить высокое качество визуализации процесса и необходимую информацию для проведения анализа результатов. Теоретическая часть. Моделировалась выработка арочной формы, под- держиваемая за лавой отрабатывающей пласт угля мощностью 1,5м на глубине 800м. Залегание пород условно принято горизонтальным. Непосредственная кровля представлена алевролитом мощностью 2,5м, прочностью на одноосное сжатие 50МПа. Основная кровля - песчаник мощностью 6,0м, прочностью 70МПа. Породы почвы - аргиллит с прочностью на одноосное сжатие 40МПа. Исходные данные для моделирования были взяты из кадастра физических свойств горных пород [6] для условий Донецко-Макеевского угленосного рай- она. В качестве способа охраны выработки выбрана полоса из БЖБТ с деревян- ными прокладками между блоками. Решалась объемная задача в нелинейной постановке. Материал, имитирующий горные породы, описывали базовой изотропной моделью Друкера-Прагера (исходные данные – модуль упругости, коэффици- ент Пуассона, коэффициент сцепления, угол внутреннего трения, угол дилатан- сии). В качестве рабочей была принята первая теории прочности, так как она удовлетворительно описывает поведение хрупких материалов, которыми и яв- ляются горные породы, а, кроме того, позволяет проводить анализ напряжений с учетом их знака, то есть отдельно анализировать зоны растягивающих и сжи- мающих напряжений, что актуально для решаемой задачи. Результаты модели- рования приведены на рисунках 1-4, 6-7, где представлены изополя распреде- ления алгебраически наибольших 1σ и наименьших 3σ главных напряжений. Так как, для горных пород предельные напряжения на растяжение ][σ p и на сжатие ][ cσ различны, то условие прочности выражается в виде ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ≤ ≤ ][3 ][1 сσ\|\|σ ;σσ р (1) Моделировали поэтапное изменение геомеханической ситуации в породах вмещающих подготовительную выработку за лавой. Первый этап – сразу после выемки угля и возведения охранного сооружения в выработанном пространстве зависают породы непосредственной и основной кровли (рис. 1, 2). Предельное состояние определяли по условию (1). На приведенных картинах распределения напряжений черным цветом изображены зоны, в которых возникающие напря- жения больше предельных. При анализе исходили из представлений, что раз- рушение пород происходит в определенной последовательности по мере воз- никновения запредельных напряжений, при этом каждое разрушение приводит к изменению поля напряжений ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112 ________________________________________________________________________________ 155 Результаты и их обсуждение. На рис. 1, 2 видно, что зоны запредельных напряжений 3σ формируются в боку выработки со стороны нетронутого пласта. Рисунок 1 – Распределение главных напряжений 3σ вокруг горной выработки, поддерживаемой за лавой (этап 1) Рисунок 2 – Распределение главных напряжений 1σ вокруг горной выработки, поддерживаемой за лавой (этап 1) Максимальная величина 3σ в непосредственной кровле со стороны пласта 100МПа, что в 2,5 раза превышает предел прочности на одноосное сжатие. Зо- ны запредельных напряжений 1σ формируются над охранным сооружением выше нейтральной оси слоя непосредственной кровли, а также в породах ос- новной кровли. Величина 1σ в непосредственной кровле над охранным соору- жением достигает 20МПа, что в 5 раз превышает предел прочности на одноос- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112 ________________________________________________________________________________ 156 ное растяжение пород непосредственной кровли, поэтому, учитывая близость свободной поверхности, наибольшая вероятность первичного разрушения кровли именно в этом месте. Таким образом, при своевременном возведении охранного сооружения непосредственная кровля обрушается над ним, что при- водит к перераспределению напряжений в массиве. Вокруг подготовительной выработки на этом этапе развита зона разрушенных пород размерами 1,3-2 ра- диуса выработки (R) в кровле и почве и 2,3R в боку выработки. После обрушения непосредственной кровли (этап 2) зона разрушенных по- род вокруг подготовительной выработки растет и на этом этапе уже достигает размеров 2,6-3,2R (рис. 3, 4). Рисунок 3 – Распределение главных напряжений 3σ вокруг горной выработки, поддерживаемой за лавой (этап 2) Рисунок 4 – Распределение главных напряжений 1σ вокруг горной выработки, поддерживаемой за лавой (этап 2) ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112 ________________________________________________________________________________ 157 Зона растягивающих напряжений в основной кровле также растет. При этом имеют место две характерные зоны предельных главных напряжений 1σ . Пер- вая локализована над охранным сооружением, вторая со стороны нетронутого пласта. Причем со стороны пласта 1σ достигают 35МПа, что в 5 раз выше пре- дела прочности на растяжение и размеры предельной зоны растяжения значи- тельно больше, чем над охранным сооружением, где максимум 1σ равен 6,5МПа. То есть наиболее вероятно, что первичное разрушение основной кров- ли будет происходить со стороны пласта. Учитывая, что в непосредственной кровле ниже места вероятного разрушения основной кровли, возникающие на- пряжения превышают предельные напряжения и на растяжение ][ pσ и на сжатие ][ cσ трещины достигнут контура выработки, и обрушенные породы своим весом полностью лягут на крепь, что приведет к ее деформированию. Естественно, что чем длинней консоль основной кровли со стороны вырабо- танного пространства, тем большие напряжения возникают в массиве и тем больше нагрузка на крепь штрека и ее деформирование при обрушении консо- ли. Возникающие напряжения вблизи контура выработки значительно превы- шают несущую способность арочных крепей, поэтому противостоять разруше- нию пород и их деформациям в полость выработки традиционным способом весьма сложно. Таким образом, основной резерв повышения устойчивости подготовитель- ной выработки, поддерживаемой за очистным забоем, заключается в изменении НДС массива путем предотвращения зависания основной кровли на границе с выработанным пространством, а также управлении временем и местом ее раз- рушения. При этом минимизация энергозатрат на принудительное обрушение консоли может быть достигнута за счет инициации разрушения в зоне естественных растягивающих напряжений (запредельных главных напряжений 1σ ) выше нейтральной оси зависающего слоя пород основной кровли. Технически предлагаемая идея может быть реализована, например, в спосо- бе охраны подготовительных выработок [7] (рис. 5), который включает возве- дение охранного сооружения вслед за лавой, бурение скважин из подготови- тельной выработки, таким образом, чтобы ось скважины проходила через точ- ку, образованную пересечением нейтральной оси зависающего слоя основной кровли и нормали к напластованию проведенной из центра масс охранного со- оружения, а длину скважины определяют из соотношения ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ α+⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ α+= sinhsin)hh(l окок нкcкк 22 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112 ________________________________________________________________________________ 158 1 – охранное сооружение, 2 – разгрузочная скважина, 3 – заряд НРС, 4 – подготовительная выработка, 5 – основная кровля, 6 – непосредственная кровля. Рисунок 5 – Способ охраны подготовительных выработок пройденных по пласту где нкh - мощность пород непосредственной кровли пересекаемой скважиной, м; окh - мощность пород основной кровли, м; α - угол наклона скважины к плоскости пласта, град. При этом донную часть скважины заполняют невзрывчатым разрушающим составом (НРС) [8] на величину ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ α+−= sin)hh(ll ок нкcккд 2 , а устьевую ее часть герметизируют. Разрушение зависающих со стороны выработанного пространства пород с помощью НРС не вызывает значительного повышения температуры, динамиче- ского воздействия на породы и может применяться в условиях пластов высокой газоносности и выбросоопасности. Ориентация оси скважины таким образом, чтобы она проходила через точку, образованную пересечением нейтральной оси зависающего слоя основной кровли и нормали к напластованию проведенной из центра масс охранного со- оружения, позволяет создать дополнительные растягивающие напряжения в зо- не образования естественных растягивающих напряжений выше нейтральной оси изгибающейся зависающей консоли, что дает возможность минимальными усилиями с учетом естественных геомеханических деформационных процессов создать направленное обрушение пород основной кровли, и, таким образом, создать разгрузку охраняемой выработки и повысить ее устойчивость. Длина скважины, рассчитанная по предложенной зависимости, учитывает строение пород основной и непосредственной кровли, что позволяет макси- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112 ________________________________________________________________________________ 159 мально эффективно создать условия для принудительного обрушения зави- сающей консоли основной кровли в конкретных горно-геологических условиях. Герметизация устьевой части скважины способствует предотвращению непро- извольного выброса НРС в процессе его гидратации, что повышает надежность способа. Картины распределения главных напряжений вокруг подготовительной вы- работки после принудительного обрушения основной кровли представлены на рисунках 6, 7. Рисунок 6 – Распределение главных напряжений 3σ вокруг горной выработки поддер- живаемой за лавой после принудительного обрушения основной кровли над охранным со- оружением Рисунок 7 – Распределение главных напряжений 1σ вокруг горной выработки поддер- живаемой за лавой после принудительного обрушения основной кровли над охранным со- оружением ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112 ________________________________________________________________________________ 160 Из рисунка 7 видно, что растягивающие напряжения в приконтурной облас- ти меньше, чем для этапа 2 (рис. 4). Зона запредельных растягивающих напря- жений в приконтурной области также меньше. Зона разрушенных пород вокруг подготовительной выработки достигает размеров 2,0-2,8R (рис. 6, 7). Но в кровле выработки эта зона меньше, чем на этапе 2. Породы основной кровли над подготовительной выработкой находятся в зо- не запредельных напряжений ][ pσ , учитывая локализацию зон повышенных 1σ , можно предположить формирование трещин в породах основной кровли и обрушение основной и непосредственной кровли. Обрушенные породы своим весом нагрузят крепь, однако поскольку вес пород значительно меньше, чем на этапе 2, степень деформирования контура выработки будет меньше. Выводы. Результаты проведенных исследований показывают, что при охра- не подготовительной выработки за лавой жестким охранным сооружением (БЖБТ), в основной кровле формируются две характерные зоны предельных максимальных главных напряжений 1σ . Эти зоны локализуются со стороны выработанного пространства над охранным сооружением и со стороны нетро- нутого пласта. Причем со стороны пласта они в 5 раз превышают предел проч- ности ][ pσ . Что дает основание предполагать, что первоочередное разруше- ние основной кровли будет происходить именно в этой области. Обрушенные породы основной и непосредственной кровли своим весом полностью опира- ются на крепь подготовительной выработки, что приводит к ее деформирова- нию. Предложен способ охраны подготовительных выработок, основанный на принудительном невзрывном обрушении породной консоли, зависающей со стороны выработанного пространства. А также приведены формулы, необхо- димые для расчета параметров способа. Проведено численное моделирование, результаты которого указывают на реальную возможность повышения устойчивости выемочных выработок при реализации предложенного способа охраны. _______________________________ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ардашев, К.А. Геомеханические основы выбора и совершенствования бесцеликовых спосо- бов охраны и поддержания подготовительных выработок / К.А. Ардашев, И.П. Бажин // Уголь. –1979. – №3. – С. 23-31. 2. Горное давление в подготовительных выработках угольных шахт / И.Л. Давыдович, И.П. Бажин, Ю.П. Коренной и др. – М.: Недра, 1971. – 228 с. 3. Черняк, И.Л. Выбор сопротивления крепи подготовительных выработок в зоне опорного дав- ления / И.Л. Черняк, Ю.И. Бурчаков, Е.М. Серебреник // Уголь. –1983. – №4. – С. 16-18. 4. Борисов, А.А. Механика горных пород и массивов / А.А. Борисов. – М.: Недра, 1980. – 360 с. 5. Болгожин, Ш.А. Геомеханические условия охраны подготовительных выработок при отра- ботке угольных пластов / Ш.А. Болгожин, Ф.И. Клиновицкий – Алма-Ата : Наука, 1983. – 86 с. 6. Мельников Н. В. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Н. В. Мельников, В. В. Ржевский, М. М. Протодьяконов – М.:Недра, 1975. 279 с. 7. Пат. № 100270, МПК(2012.01) E21D 11/00, E21F 15/00 Спосіб охорони підготовчих виробок пройдених по пласту / І.Г. Сахно, М.М. Касьян (Україна). – a2010 15564; заявл. 23.12.2010, опубл. 10.12.2012, бюл. № 23. – 4с.:ил. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112 ________________________________________________________________________________ 161 8. ТУ У В.2.7-26.5-24478901-004:2007 Невибухова руйнуюча речовина. Технічні умови. – на за- міну ТУ У БВ 2.7.00030937.089397. Без обмеження терміну дії. – Харьков: Госстандарт. Харьковский центр стандартизации и аэрологии, 2007-14с. REFERENCES 1. Ardashev, K.A. Geomechanical basis selection and improvement pillarless ways of protecting and maintaining the development workings / K.A. Ardashev and I.P. Bazhin // Сoal. –1979. – №3. – Р. 23-31. 2. Gornoe davlenie v podgotovitel'nyh vyrabotkah ugol'nyh shaht [Rock pressure in the roadways coal mines] / I.L. Davydovich, I.P. Bazhin, Ju.P. Korennoj and other. – М.: Nedra, 1971. – 228 p. 3. Chernjak, I.L. Choosing roof supports resistance development workings in the area of the reference pressure / I.L. Chernjak, Ju.I. Burchakov, E.M. Serebrenik // Сoal. –1983. – №4. – P. 16-18. 4. Borisov, A.A. Mehanika gornyh porod i massivov [Rock mechanics and arrays] / A.A. Borisov. М.: Nedra, 1980. – 360 p. 5. Bolgozhin, Sh.A. Geomehanicheskie uslovija ohrany podgotovitel'nyh vyrabotok pri otrabotke ugol'nyh plastov [Geomechanical conditions for the protection of development workings when mining coal seams] / Sh.A. Bolgozhin, F.I. Klinovickij – Alma-Ata : Nauka, 1983. – 86 p. 6. Mel'nikov N. V. Spravochnik (kadastr) fizicheskih svojstv gornyh porod [Handbook (cadastre) physical properties of rocks] N. V. Mel'nikov, V. V. Rzhevskij, M. M. Protod'jakonov – M.:Nedra, 1975. 279 p. 7. Pat. № 100062, MPK(2012.01) E21D 11/00, E21F 15/00 Method for protection of preparatory workings penetrated by seam / І.G. Sahno, M.M. Kas'jan, (Ukraina). – a2010 15564; zajavl. 23.12.2010, opubl. 10.12.2012; Bjul. №23. – 4p.:il. 8. TTS У В.2.7-26.5-24478901-004:2007 Non-explosive destroying matter. Tts. – on replacement /ТУ У БВ 2.7.00030937.089397. Without limitation of term of action. Kharkov: National standard. Kharkov cen- ter of standardization and aerology, 2007-14p. _______________________________ Об авторах Сахно Иван Георгиевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Разработка месторождений полез- ных ископаемых» Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный техниче- ский университет» (ГВУЗ «ДонНТУ»), Донецк, Украина, sahno_i@mail.ru. Касьян Николай Николаевич – д-р техн. наук, профессор, зав. кафедры «Разработка месторож- дений полезных ископаемых» Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет» (ГВУЗ «ДонНТУ»), Донецк, Украина. About the authors Sahno Ivan Georgievich, Candidate of Technical Sciences (Ph. D.), Associate Professor, State Higher Educational Institution “Donetsk National Technical University”, Donetsk, Ukraine, e-mail: sahno_i@mail.ru. Kas'jan Nikolaj Nikolaevich, Doctor of Nechnical Sciences (D. Sc.), Professor, State Higher Educa- tional Institution “Donetsk National Technical University”, Donetsk, Ukraine. _______________________________ Анотація. Забезпечення стійкості підготовчих виробок в зоні впливу очисних робіт - од- на з основних проблем, що виникають при експлуатації вугільних шахт. Метою досліджень представлених у статті є вивчення зміни напружено деформованого стану гірського масиву навколо підготовчої виробки при переході її в зону підтримки позаду очисного вибою та розробка на основі отриманих результатів способу забезпечення стійкості підготовчої вироб- ки за лавою. Дослідження проводилося методом кінцевих елементів. У результаті моделювання вста- новлено, що при жорсткому охоронному спорудженні після обвалення безпосередньої покрі- влі в основній покрівлі мають місце дві характерні зони граничних максимальних головних напружень. З боку пласта вони в 5 разів перевищують межу міцності. Тобто найбільш ймові- рно, що руйнування основної покрівлі відбуватиметься з боку пласта. Обвалені породи сво- mailto:const@mine.dgtu.donetsk.ua� mailto:sahno_i@mail.ru� ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112 ________________________________________________________________________________ 162 єю вагою повністю спираються на кріплення підготовчої виробки, що призводить до її дефо- рмування. Основний резерв підвищення стійкості підготовчих виробок полягає в управлінні часом і місцем руйнування основної покрівлі на межі з виробленим простором, для забезпе- чення її зависань . Запропоновано спосіб охорони підготовчих виробок , заснований на при- мусовому не вибуховому обваленні породної консолі, і показана його ефективність. Ключові слова: гірнича виробка, напруги, деформації, руйнування, обвалення, покрів- ля. Abstract. Ensuring of stability for the preparatory roadway in zone under the impact of win- ning operations is one of the main problems arising for the coal mines. Purpose of the research pre- sented in this paper is to study changes in the rock stress-strain state around the preparatory roadway when the roadway enters a zone of supports behind the longwall and, basing on the findings, to create a method for preparatory roadway supporting behind the longwall. The study was conducted by a finite element method. The simulation shows that with the rigid protective constructions erected after the failure of immediate roof, there are two characteristic zones with utmost maximum principal stress in the main roof, which, from the side of the seam, exceed 5 times the tensile strength. It means that the most probable failure of the main roof could happen from the side of the seams, and after this the broken-down rocks by their full weights would lean on and deform supports of the preparatory roadway. The main reserve providing the roadway stability is to control time and place of the main roof failure on the border with the goaf to ensure the roof hanging. A method is proposed for the roadway protection which is based on the forced non-explosive failure of the rock cantilever, and the method effectiveness is demonstrated . Keywords: roadway, stresses, deformation, fracture, failure, roof. Статья поступила в редакцию 14.06.2013 Рекомендована к печати д-ром техн. наук В.Г. Шевченко

Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород вокруг выработок, поддерживаемых за лавой

Репозитарії

Схожі ресурси