Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения

За допомогою виконання комплексних натурних спостережень показано, що при відпрацьовуванні виїмкової ділянки процес зсуву та руйнування порід у виробку залежить від стадії, на який вона підтримується....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
1. Verfasser:	Назимко, И.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2011
Schriftenreihe:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99705
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:	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения / И.В. Назимко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 343-357. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99705
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-997052016-05-03T03:03:01Z Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения Назимко, И.В. За допомогою виконання комплексних натурних спостережень показано, що при відпрацьовуванні виїмкової ділянки процес зсуву та руйнування порід у виробку залежить від стадії, на який вона підтримується. Analyzing with full-scale tests have been used to shown when excavation occurs, processes of movement and destruction of rock mass in mine work depends from stage which it supported. 2011 Article Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения / И.В. Назимко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 343-357. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99705 622.834 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	За допомогою виконання комплексних натурних спостережень показано, що при відпрацьовуванні виїмкової ділянки процес зсуву та руйнування порід у виробку залежить від стадії, на який вона підтримується.
format	Article
author	Назимко, И.В.
spellingShingle	Назимко, И.В. Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Назимко, И.В.
author_sort	Назимко, И.В.
title	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения
title_short	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения
title_full	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения
title_fullStr	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения
title_full_unstemmed	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения
title_sort	исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99705
citation_txt	Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения / И.В. Назимко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 343-357. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT nazimkoiv issledovaniemehanizmaneobratimyhsdviženijporodvokrugvyemočnojvyrabotkipriraznojintensivnostivozmuŝeniâ
first_indexed	2025-07-07T09:48:51Z
last_indexed	2025-07-07T09:48:51Z
_version_	1836981139109052416
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 343 УДК 622.834 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА НЕОБРАТИМЫХ СДВИЖЕНИЙ ПОРОД ВОКРУГ ВЫЕМОЧНОЙ ВЫРАБОТКИ ПРИ РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОЗМУЩЕНИЯ Назимко И. В. (УкрНИМИ, г. Донецк, Украина) За допомогою виконання комплексних натурних спостере- жень показано, що при відпрацьовуванні виїмкової ділянки процес зсуву та руйнування порід у виробку залежить від стадії, на який вона підтримується. Analyzing with full-scale tests have been used to shown when ex- cavation occurs, processes of movement and destruction of rock mass in mine work depends from stage which it supported. Обеспечение устойчивой работы выемочного участка при высоких нагрузках на очистной забой неразрывно связано с со- хранением устойчивости примыкающих к нему выемочных вы- работок. Особенно острой является проблема обеспечения устой- чивого состояния выемочных выработок на сопряжении с лавой и позади нее в зоне активных сдвижений. Именно на этом участке теряется более половины сечения выемочных выработок при от- работке высоконагруженных лав. Вместе с тем устойчивая работа таких выемочных участков невозможна без обеспечения доста- точного количества воздуха, необходимого для снижения огра- ничений на лаву по газовому фактору [1 - 4]. Именно поэтому весьма актуальной остается проблема со- хранения позади действующей лавы не только конвейерного, но и вентиляционного штрека. В последнем случае даже при погаше- ния вентиляционной выработки большое значение имеет сохра- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 344 нение ее статочного сечения на погашенном участке, что позво- ляет обеспечить эффективный газоотсос взрывоопасного метана из тупиковой части выработки и выработанного пространства на уровне вентиляционного горизонта. В итоге обеспечение сохран- ности системы газоотсоса на вентиляционном штреке и прямо- точной схемы проветривания на конвейерном дает возможность повысить коэффициент дегазации до 0,8 и более, что чрезвычай- но важно не только с точки зрения экономических соображений, но и позволяет повысить безопасность очистных работ в целом в пределах выемочного участка [5 - 6]. Сдвижение пород вокруг выработки, поддерживаемой поза- ди лавы подчиняется сложному механизму необратимых сдвиже- ний массива горных пород, который намного сложнее упругого перераспределения напряжений и деформаций. Основным отли- чием необратимого деформирования пород является то, что связь между напряжениями и деформациями неоднозначна и зависит от пути нагружения. Чтобы получить конкретные зависимости напряжений и деформаций в такой системе необходимо исполь- зовать сложные математические модели, учитывающие не только процесс разрушения вмещающего массива, но и его сдвижения за пределом прочности. Прежде чем решать такую сложную задачу целесообразно исследовать указанную систему с помощью термодинамики не- обратимых процессов, которая позволяет без детализации кон- кретных зависимостей напряжений и деформаций получить об- щую картину процесса необратимых сдвижений и при этом, не рискуя допустить грубую ошибку. В процессе проходки и последующей эксплуатации выемоч- ная выработка проходит через несколько характерных периодов, которые можно выделить с термодинамической точки зрения. Для этого необходимо использовать разработанные критерии устойчивости [7], и сопоставить характерные периоды возмуще- ний с периодами релаксации. Исходя из сказанного, можно выделить семь периодов экс- плуатации выемочной выработки, которые различаются согласно вышеупомянутым критериям. На рис. 1 показаны схема плани- ровки горных работ в пределах выемочного участка, отрабаты- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 345 вающего лаву, примыкающую к ранее выработанному простран- ству, а также условный график смещения пород кровли в полость выработки во времени. Рис. 1. Характерные периоды деформирования пород вокруг выемочной выработки при ее повторном использова- нии Расчет величины уменьшения сечения выработки произво- дился согласно методике ВНИМИ для среднестатистических условий: глубина заложения выработки 800 м, прочность вмеща- ющих пород 50 МПа, площадь сечения выработки 13 м2. Выра- ботка проходилась комбайном, крепь трехзвенная металлическая арочная податливая. Выработку позади первой лавы поддержи- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 346 вают литой полосой с коэффициентом усадки 0,3. В зонах опор- ного давления и активных сдвижений от первой и второй лавы применяют два ряда крепей усиления. Первый период совпадает с моментом проходки выработки. В процессе проходки и усадки сечения, вокруг выработки созда- ется существенное возмущение напряженного состояния массива горных пород. В условиях пологого залегания в кровле и почве выработки образуется разгрузка от первоначального горного дав- ления, а в боковых стенках генерируются зоны повышенной кон- центрации напряжений. Чаще всего длительность первого перио- да составляет от нескольких суток до 1-2 месяцев. Данному пери- оду присущи высокий градиент горного давления, достигающий 20 МПа/м в боковых стенках выработки, и весьма малое время возмущения. При скорости проходки подготовительной выработ- ки порядка 100-200 м/мес. время возмущения характерного объе- ма породы, сопоставимого с поперечным размером сечения вы- работки, составляет порядка суток. Время релаксации горного давления в типичных осадочных массивах составляет несколько лет. Кроме того, подготовитель- ные выработки проходят на современных глубинах разработки, соизмеримых с 1000 м. Отсюда следует вывод о том, что соглас- но критерию устойчивости в данном случае должны возникать диссипативные структуры, которые способны эффективно рассе- ивать энергию горного давления. Указанные структуры должны влиять на проявление горного давления, и это влияние должно сказаться на результатах его проявления. Далее следует спокойный второй период эксплуатации вые- мочной выработки, который заканчивается при подходе лавы к рассматриваемому пикету выработки на расстояние длины зоны динамического опорного давления. Характерная длительность второго периода сопоставима с годом, а возмущение напряжен- ного состояния остается неизменным или меняется слабо. При этом постоянно действуют только градиенты горного давления, которые под воздействием случайных возмущений напряженного состояния окружающих пород порождают необратимые потоки их сдвижений, в результате чего смещение пород кровли в дан- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 347 ном примере достигает 200 мм, а сечение выработки уменьшает- ся на 15-20 %. Эмпирическая кривая смещений пород на контуре выработ- ки имеет гладкий вид. Причина заключается в том, что смещения на контуре выработки являются интегральной характеристикой проявления горного давления и отражают последствия сложного взаимодействия породных слоев и блоков, окружающих полость выработки. На самом деле смещения указанных элементов рас- пределены в пространстве неоднородно, а во времени протекают неравномерно. Этот факт иллюстрируется результатами инстру- ментальных наблюдений с помощью глубинных реперов. На рис. 2 показан фрагмент плана горных выработок в рай- оне экспериментального участка на пласте m3 в условиях шахты им. Засядько. Глубина заложения экспериментальных выработок составляла 1200 м. Рис. 2. Фрагмент плана горных выработок в окрестности экспериментального участка Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 348 Грузовая ветвь воздухоподающего ствола № 2 была пройде- на в надработанном массиве по нижележащему пласту нерабочей мощности. В кровле выработки располагались перемежающиеся слои песчаника и алевролита с пределом прочности на одноосное сжатие 45-60 МПа. В почве расположены аргиллит и алевролит, имеющие прочность 40-50 МПа. Выработка имела арочное сече- ние площадью в свету 15 м2, закреплена металлической податли- вой арочной крепью из спецпрофиля СВП33 с шагом 0,8 м. За- тяжка сетчатая и бетонная. В кровле выработки пробурена сква- жина диаметром 40 мм на глубину 6 м. С отставанием 10 м от подготовительного забоя в замерной скважине установлено 8 глубинных реперов, позиции которых относительно устья сква- жины указаны в табл. 1. При этом охвачены интервалы породно- го массива длиной 0,7 – 1,0 м, что дало возможность достаточно детально исследовать динамику сдвижений толщи и ее расслое- ния в кровле выработки по мере удаления подготовительного за- боя и поддержания выработки в зоне установившегося горного давления. Таблица 1 Положение глубинных реперов относительно кровли выработки Интервалы между пара- ми реперов, мм Выше анкеров 5244-1797 < 2487 А 1797-0 < 2799 К 5244-0 < 5389 6 5244-4495 < 757 5 4495-3596 < 914 4 3596-2696 < 919 3 2696-1797 < 911 2 1797-899 < 931 1 899-0 < 957 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 349 На рис. 3 приведены результаты мониторинга смещений глубинных реперов в течение 430 суток. Активный период сме- щений пород в полость выработки составлял около 120 суток, а наиболее интенсивная его часть длилась 40 суток. Удлинение ин- тервала скважины между ее устьем и самым дальним репером за период наблюдений составило 143 мм. При этом скорость рас- слоений толщи в течение активного периода превышала 1 мм/сут, а на начальной стадии деформирования сечения выработки до- стигала 5,8 мм/сут. Отличительной особенностью графиков сме- щений пород является факт скачкообразного или ступенчатого во времени смещения отдельных интервалов. Скачкообразные де- формации отдельных интервалов наблюдаются как в глубине массива (пара реперов 4-5), так и на контуре выработки (пара 1- К). При этом величина скачкообразного прироста деформаций превышает 10 мм, что на порядок больше погрешности измере- ний. Таким образом, зарегистрированные скачкообразные при- ращения смещений достоверны и не обусловлены погрешностями измерений. Характерно также, что скачки смещений отдельных пород- ных слоев или блоков выражены только в период активной ста- дии сдвижений пород вокруг полости выработки. Спустя 120 су- ток и более такие скачки практически не заметны. Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о качественном различии процессов необратимых сдвижений по- род вокруг выработки на стадиях 1 и 2 (см. рис. 1). С помощью натурных экспериментов невозможно исследовать процесс необ- ратимых сдвижений пород вокруг выработки полностью в силу сложности подземных экспериментов. Однако скачкообразные приращения смещений являются косвенным признаком наличия пространственно-временных структур, которые могут формиро- ваться вокруг выработки на активной стадии сдвижений массива горных пород в процессе их разрушения. Обратим внимание, что деформирование массива горных пород вокруг подготовительной выработки позади удаляющегося подготовительного забоя протекает под действием простран- ственного градиента горного давления, величина которого не превышает 10-15 МПа/м. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 350 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 100 200 300 400 500 Время, сут С м ещ ен ия , м м 5-6 4-5 3-4 2-3 1-2 1-К Выше Анкеров А 1-К 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 0 100 200 300 400 500 Время, сут С ко ро ст ь де ф ор м ац ий и нт ер ва ло в, м м /с ут 5-6 4-5 3-4 2-3 1-2 1-К 1-К Рис. 3. Характер смещений глубинных реперов и скорости расслоения кровли выработки процессе ее проходки Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 351 Этот градиент обусловлен наличием концентрации горного давления в боковых стенках выработки. Важно в данном случае то, что напряжения вокруг выработки не изменяются или изме- няются очень медленно в результате процессов релаксации. На второй стадии установившегося деформирования наобо- рот, наблюдается плавное изменение смещений, что также согла- суется с критерием устойчивости для случая, когда время возму- щения сопоставимо или больше времени релаксации горного давления и сдвижения пород во времени можно описать реологи- ческими параметрами. Третья и четверная стадии деформирования сечения выра- ботки приурочены к влиянию динамического опорного давления и зоны активных сдвижений от первой лавы (см. рис. 1). В целом механизм разрушения и необратимого сдвижения пород на этих стадиях описывается теми же критериями, что и на стадии 1, од- нако имеются существенные различия, которые усиливают тер- модинамические потоки необратимых сдвижений на стадиях 3 и 4. Это объясняется различным исходным состоянием системы на стадии 1 и в период стадий 3 и 4. Если на первой стадии проис- ходило возмущение нетронутого массива горных пород образо- ванием полости выработки, то на стадиях 3 и 4 источник возму- щения иной, более мощный и обусловлен динамическим опор- ным давлением впереди движущейся лавы и зоной активных сдвижений позади этой лавы. При этом происходит возмущение массива, ослабленного полостью выработки, в результате чего обеспечиваются дополнительные степени свободы для формиро- вания термодинамических потоков, что в свою очередь создает благоприятные условия для возникновения диссипативных структур вокруг выработки. Таким образом, система пропускает интенсивный поток сначала энергии динамического опорного давления, а затем поток разности потенциальных энергий масси- ва до и после оседания. Разницу термодинамических потоков в зоне 3 и зоне 4 сле- дует объяснить отдельно. На стадии 3 рассеивание энергии гор- ного давления порождает энтропийную составляющую, которая подсчитывается как произведение градиентов напряжений на не- обратимые сдвижения разрушенных пород вокруг выработки. У Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 352 контура выработки величины указанных сдвижений составляют несколько сотен миллиметров, а на расстоянии 2-3 м от контура не превышают нескольких десятков миллиметров. В то же время на стадии 4 процессы перераспределения напряжений носят более сложный характер. Потоки необратимых сдвижений возбуждаются в результате оседания массива горных пород под действием повышенных напряжений, существующих вокруг выработки со стороны нетронутого массива, а также под действием веса отслоившихся пород в результате выемки уголь- ного пласта. С одной стороны выработки действуют градиенты напряжений, а с другой - постоянный перепад давления в виде веса толщи отслоившихся пород. При этом величины необрати- мых сдвижений со стороны выработанного пространства на по- рядок превышают смещения, которые вызывались градиентами опорного давления. Важно также подчеркнуть, что в данном случае имеется два градиента горного давления. Один из них представлен простран- ственным градиентом, величина которого изменяется в пределах 10-15 МПа/м, второй градиент носит временнόй характер, а его величина определяется скоростью подвигания лавы и колеблется от 1 до 5 МПа/сут. Это означает, что в зонах 3 и 4 действуют бо- лее интенсивные и разноплановые термодинамические силы, чем в зоне 1. В итоге термодинамические силы и потоки на стадиях 3 и 4 должны быть существенно более интенсивными, чем соответ- ствующие потоки на стадии 1, а вероятность образования дисси- пативных структур более высока. Это подтверждается результа- тами шахтных инструментальных наблюдений, выполненных в аналогичных условиях. Сечение выработки в свету составляло 13,8 м2. Рамные по- датливые металлические крепи устанавливали с шагом 0,5 м и использовали деревянную, металлическую затяжку кровли и бо- ков. Шаг установки рамной крепи 0,8 м. Анкерная крепь устанав- ливается по 11 штук в одном ряду между рамами с наклоном под углом 75-85° в сторону проходческого забоя. На один погонный метр расходуется 13,75 сталеполимерных анкеров и 41,25 ампул с полимерным композитом. При использовании трех ампул длиной Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 353 500 мм при принятых параметрах шпура и анкера происходит полная инкапсуляция анкера по его длине. Со стороны восстания (у сопряжения лавы со штреком) устанавливается два дополнительных анкера, подхватывающих верхняк рамной крепи, для того, чтобы при снятии стойки он не упал. Стойка снимается напротив окна лавы при ее проходе мимо конкретной секции крепи. После прохода лавы стойка устанавли- вается на прежнее место и прижимается гайками к верхняку с помощью скобы. Это дает возможность повторного использова- ния выработки. На рис. 4 показаны графики смещений вмещающих пород и скоростей расслоения интервалов в кровле аналогичной выработ- ки при ее поддержании в зонах 3 и 4. При этом зарегистрированы последствия от возмущения, созданного первой лавой, которая сначала приближалась к измерительной станции, а затем удаля- лась от нее на расстояние 150 м в течение 45 суток. Скорость по- двигания очистного забоя при этом составляла 110 м/мес, что обусловило довольно интенсивный прирост градиента горного давления во времени. Как показывают графики на рис. 4 величи- ны смещений глубинных реперов в кровле достигают 300 мм против 140 мм на стадии 1, а скорость расслоения составляет 15 мм/сут., что почти в три раза выше, чем на стадии 1. Характерно также наличие скачкообразного смещения от- дельных реперов, причем отмечаются не только удлинения ин- тервала скважины, но и его сокращение (пара реперов 3-4), кото- рое свидетельствует о повторном сжатии ранее разуплотненного интервала. Именно этот момент позволяет предположить наличие более сложных структур вокруг выработки, возникающих в про- цессе диссипации энергии горного давления. О более интенсив- ных термодинамических силах на стадии 4 свидетельствует так- же то, что величина максимальных смещений в зоне динамиче- ского опорного давления достигает только 60 мм. В то же время приращение указанных смещений в зоне активных сдвижений превышает 250 мм. Это свидетельствует о существенно больших термодинамических силах и потоках сдвижений в зоне активных сдвижений позади движущейся лавы. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 354 Рис. 4. Смещение глубинных реперов и скорость расслоения в зонах динамического опорного давления 3 и актив- ных сдвижений 4 -150,0 -100,0 -50,0 0,0 50,0 100,0 150 170 190 210 230 250 270 Время, сутП ол ож ен ие л ав ы от но си те ль но за ме рн ой с та нц ии , м 0 50 100 150 200 250 300 350 400 150 170 190 210 230 250 270 Время, сут С м ещ ен ия г лу би нн ы х ре пе ро в, м м 1-2 2-3 3-4 4-К 1-К 4. 4. 4. 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 150 170 190 210 230 250 270 Время, сут С ко ро ст и ра сс ло ен ия и нт ер ва ло в, мм /с ут 1-2 2-3 3-4 4-К 1-К Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 355 В качественном плане этап 5 аналогичен этапу 2 (см. рис. 1), а этапы 6 и 7 этапам 3 и 4. Этап поддержания выработки 5 харак- теризует характер деформирования массива во времени между отработкой первой и второй лавы, а этапы 6 и 7 отражают под- держание выработки в зоне динамического опорного давления и зоне активных сдвижений от второй лавы. Следует отметить, что поддержание выемочной выработки позади второй лавы не прак- тикуется. Однако чем дольше будет сохраняться сечение выра- ботки позади второй лавы хотя бы на уровне 3-4 м2, тем эффек- тивнее газоотсос из выработанного пространства, что в целом по- вышает эффективность дегазации. В связи с этим целесообразно разработать мероприятия по сохранению остаточного сечения выемочной выработки позади второй лавы, то есть после повтор- ного ее использования. Мероприятия должны быть такими, что- бы сохранить как можно дольше остаточное сечение повторно используемой выработки без доступа в нее людей. ВЫВОДЫ Выполненный анализ геомеханических и термодинамиче- ских условий поддержания выемочной выработки в процессе от- работки выемочного участка показывает, что механизм разруше- ния и необратимых сдвижений окружающих пород в полость вы- работки существенно зависит от стадии, на которой поддержива- ется выработка. Важно, что на тех стадиях, когда возникают ин- тенсивные возмущения напряженно-деформированного состоя- ния, процессы необратимых сдвижений характеризуются скачко- образными изменениями величины смещений, знакопеременным характером этих смещений (например, пара реперов 3-4) и наибольшей величиной скорости расслоения и повторного сжа- тия разрушенных пород, что является косвенным подтверждени- ем формирования диссипативных кластерных структур вокруг выработки. Очевидно также, что характер разрушения и необратимых сдвижений должен зависеть от интенсивности термодинамиче- ских сил и соответствующих им потоков. В технологических терминах это означает, что процесс разрушения и необратимых Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 356 сдвижений вмещающих пород вокруг выемочной выработки, примыкающей к отрабатываемой лаве должен зависеть от скоро- сти подвигания этой лавы. На сегодня известно лишь то, что при увеличении скорости подвигания очистного забоя повышается скорость конвергенции на контуре выемочной выработки, хотя при этом абсолютные величины смещений уменьшаются. Второй момент очень важен с практической точки зрения, однако на нем внимание исследователей не акцентируется. Вместе с тем с прак- тической точки зрения значение указанного обстоятельства сложно переоценить. Рост скорости конвергенции сам по себе еще не характеризует процесс сдвижения негативно. Только ито- говые смещения являются конечным критерием оценки процесса деформирования выработки. Термодинамический подход позволяет теоретически обос- новать зависимость механизма разрушений и необратимых сдви- жений пород от скорости нагружения (интенсивности термоди- намических сил или скорости подвигания лавы), что дает воз- можность провести специальный эксперимент по целенаправлен- ному изучению указанного эффекта. СПИСОК ССЫЛОК 1. Баранов В.А., Бокий Б.В., Гуня Д.П. Фактори природной га- зоносности пород Донбасса//Форум гірників – 2006. Мате- ріли міжнародної конференції. – Дніпропетровськ, НГУ, 2006. – С. 129 – 133. 2. Лукинов В.В., Клец А.П., Ефремов И.А., Бокий Б.В. Элемен- ты технологии способа опережающей дегазации пород кров- ли высоконагруженных лав // Геотехническая механика. Сборник научных трудов.- Днепропетровск, ИГТМ НАНУ, 2006, вып. 67. – С. 67 – 73. 3. Бунько Т.В., Ефремов И.А., Кокоулин И.Е. Опыт внедрения компьютерной технологии организации проветривания на угольных шахтах Украины. // Геотехническая механика. Сборник научных трудов. – Днепропетровск, ИГТМ НАНУ, 2003, вып. 41. – С. 228 – 234. 4. Булат А.Ф., Боровський А.В., Ефремов И.А., Кокоулин И.Е., Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 357 Бунько Т.В. К вопросу проектирования вентиляции тупико- вой выработки, проводимой в зоне сдвижения горнах пород на шахте им. А.Ф. Засядько. // Геотехническая механика. Сборник научных трудов. – Днепропетровск, ИГТМ НАНУ, 2003, вып. 42 – С. 3 – 9. 5. Пилюгин В.И., Ефремов И.А., Гавриш Н.Н., Кочин А.Е., Жимилюк М.Б. Особенности формирования техногенно опасных зон в горном массиве // Вісті Донецького гірничого інституту. – Донецьк 2004, вип. 1 – С. 142 – 148. 6. Баранов В.А., Ефремов И.А., Бокий Б.В. Изменение газонос- ности с глубиной на примере шахты им. А. Ф.Засядько. // Сборник научных трудов Национального горного универси- тета. - Днепропетровск, НГУ, 2004, № 19, том 3. – С. 69 – 74. 7. Ефремов И.А., Назимко И.В. Исследование связи между горным давлением и сдвижениями массива горных пород // Вісті Донецького гірничого інституту. – Донецьк 2010, вип. 2 – С. 50 – 63.

Исследование механизма необратимых сдвижений пород вокруг выемочной выработки при разной интенсивности возмущения

Institution

Ähnliche Einträge