Научная статья на тему 'Особенности деформирования вмещающих пород подземных горных выработок в неоднородном поле геотектонических напряжений на примере пласта В-12 шахты "Северная" АО "Ургалуголь"'

Особенности деформирования вмещающих пород подземных горных выработок в неоднородном поле геотектонических напряжений на примере пласта В-12 шахты "Северная" АО "Ургалуголь" Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
371
48
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УГОЛЬНАЯ ШАХТА / COAL MINE / ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ / ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ / HORIZONTAL STRESSES / СМЕЩЕНИЯ ПОРОД КРОВЛИ / ROOF ROCK DISPLACEMENTS / ДЕФОРМАЦИИ / STRAINS / ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / NUMERICAL MODELING / АНКЕРНАЯ КРЕПЬ / ПОДАТЛИВОСТЬ КРЕПИ / ROADWAYS / ROCK BOLTING / SUPPORT YIELD

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Гречишкин Павел Владимирович, Феофанов Григорий Леонартович, Фрянов Виктор Николаевич, Петрова Ольга Александровна, Аушев Евгений Викторович

Обоснованы параметры крепи выработок угольной шахты в условиях со сравнительно высокими геотектоническими напряжениями. Представлены результаты измерения горизонтальных и вертикальны напряжений в геомассиве, физико-механических свойств, структуры и трещиноватости пород кровли. С использованием этих начальных условий проведено численное моделирование напряженно-деформированного состояния вмещающего геомассива горных выработок, получены параметры зон дезъинтеграции пород. По результатам эндоскопического обследования шпуров полностью подтверждены прогнозные параметры зон нарушения сплошности пород кровли. Представлены результаты измерения смещений пород кровли по мере подвигания проходческого забоя. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по проведению и креплению выработок в условиях пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Гречишкин Павел Владимирович, Феофанов Григорий Леонартович, Фрянов Виктор Николаевич, Петрова Ольга Александровна, Аушев Евгений Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PECULIARITIES OF DEFORMATION OF SURROUNDING ROCK MASS AROUND ROADWAYS IN NONUNIFORM FIELD OF TECTONIC STRESSES IN TERMS OF COAL BED B-12, SEVERNAYA MINE, URALUGOL

Support design is substantiated for a coal mine under conditions of relatively high tectonic stresses. The situation is complicated by highly damaged enclosing rock mass of coal bed B-12 in Severnaya Mine of Uralugol and the related variability of stresses, instability and nonuniformity of roof rocks and high displacement of roof rocks in the course of drivage. The data on measurements of horizontal and vertical stresses in rock mass, physicomechanical properties, structure and jointing of roof rocks are presented. These source data were included in the numerical modeling of stress state of the enclosing rock mass around roadways, and the parameters of rock disintegration zone were obtained. The results of the endoscopic examination of boreholes totally confirmed the predicted parameters of the discontinuity zone in roof rocks. The measured displacements in the course of production face advance are given in the article. Based on the implemented research, the recommendations on roadway construction and support design have been made for coal bed B-12 of Severnaya Mine, Uragol.

Текст научной работы на тему «Особенности деформирования вмещающих пород подземных горных выработок в неоднородном поле геотектонических напряжений на примере пласта В-12 шахты "Северная" АО "Ургалуголь"»

УДК 622.271

П.В. Гречишкин, Г.Л. Феофанов, В.Н. Фрянов, О.А. Петрова, Е.В. Аушев

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В НЕОДНОРОДНОМ ПОЛЕ ГЕОТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ ПЛАСТА В-12 ШАХТЫ «СЕВЕРНАЯ» АО «УРГАЛУГОЛЬ»

Обоснованы параметры крепи выработок угольной шахты в условиях со сравнительно высокими геотектоническими напряжениями. Представлены результаты измерения горизонтальных и вертикальны напряжений в геомассиве, физико-механических свойств, структуры и трещиноватости пород кровли. С использованием этих начальных условий проведено численное моделирование напряженно-деформированного состояния вмещающего геомассива горных выработок, получены параметры зон дезъинтеграции пород. По результатам эндоскопического обследования шпуров полностью подтверждены прогнозные параметры зон нарушения сплошности пород кровли. Представлены результаты измерения смещений пород кровли по мере подвигания проходческого забоя. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по проведению и креплению выработок в условиях пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь». Ключевые слова: угольная шахта, горные выработки, горизонтальные напряжения, смещения пород кровли, деформации, численное моделирование, анкерная крепь, податливость крепи.

В настоящее время расчет параметров и выбор конструкций анкерной крепи горных выработок на угольных шахтах России производится на основании инструкции [1], однако в условиях пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь» с горизонта +200 (глубина около 230 м, максимальная глубина

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 255-270. © 2017. П.В. Гречишкин, Г.Л. Феофанов, В.Н. Фрянов, О.А. Петрова, Е.В. Аушев.

ведения горных работ 340 м) параметры крепи согласно [1] не обеспечивали надежность поддержания выработок.

При обследовании состояния подготовительных выработок выявлены следующие негативные явления:

• существенные смещения пород кровли на расстоянии 15— 20 м от забоя;

• вывалы пород кровли в подготовительных забоях при встречном их подвигании;

• различные величины деформации боков выработок при разной их ориентировке относительно меридиана;

• деформации и обрыв анкеров первого уровня;

• обрыв канатных анкеров глубокого заложения.

При этом горное давление проявлялось по-разному в выработках различного направления и назначения. Выявлено существенное влияние геотектонических напряжений на геомеханические процессы в окрестности горных выработок [2]. В качестве факторов, негативно влияющих на устойчивость выработок, выделены дизъюнктивные нарушения, слоистость и трещинова-тость пород кровли, локальные зоны с низкой прочностью пород, изменчивость мощности и свойств угля и пород в пределах выемочного участка. В этих условиях применение регламентированных нормативными документами [1, 2] алгоритмов выбора параметров крепи не обеспечивает прогноз ее параметров, соответствующих условиям безопасной эксплуатации выработок.

Поэтому было принято решение провести комплексные исследования с привлечением ООО «РАНК 2» для детального изучения фактических горно-геологических условий, величины и направления вектора напряжений, действующих в углепород-ном массиве. Результаты шахтного эксперимента использованы для настройки входных параметров компьютерной программы численного моделирования геомеханических процессов для обоснования параметров крепи выработок в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь».

В соответствии с поставленной целью исследований поставлены и решены следующие научно-практические задачи:

• изучить горно-геологические и горнотехнические условия проведения и поддержания выработок;

• установить закономерности распределения фактических физико-механических свойств в различных частях шахтного поля с использованием образцов пород, извлеченных в виде керна при бурении скважин в кровлю выработок;

• выявить интенсивность распределения трещин в породах кровли по результатам видеоэндоскопического обследования скважин;

• установить направление и величину вектора напряжений методом частичной разгрузки угольного массива в боках выработок;

• провести по результатам шахтного эксперимента настройку входных параметров компьютерной программы численного моделирования геомеханических процессов и обосновать по результатам прогноза напряжений, деформаций и зон разрушения пород параметры крепи выработок в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических условий пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь»;

• провести по результатам численного моделирования оценку влияния геотектонического поля напряжений на пространственное расположение горных выработок и параметры крепи;

т=20.00-25.00м. 1°=6-8

т=1.00-5.00м. f=5

п1=0.50- 1.00м.

т=0. 10- 1.00м. Г=25

т=0.50-3.00м. Г=3

т=0. 10-0.30м. Г=2.5

m-0.W-0.30n. (■ m-0.W-0.30ti. Г

т=0.15- 0.35 м.

т=0.05- 0.35м. Г=0.в

т=0.05-0.35м. Г=2.5-3 171=3.00-11.00м. Г=5-8

Ж

т т т т т

т=0.80- 1.20м. Г=1.5

_ т=0 05-0.35м.

Г =15

т=1.20-2.50м. Г =1.5

Основная кровля: Переслаивание песчаников от тонкого мелкозернистых

Непосредственная кровля: Переслаивание углистых пород, аргиллитов, алевролитов и туффитов т=2.00- 7.00 I'=2.5-5

Ложная кровля: Переслаивание аргиллитов и туффитов

Пласт В-12 уголь марки Г:

Уголь полублестящий, аргиллит,

туффит.

т=2.50-3.50

Г=1.6

Ложная почва: Аргиллит, углистый аргиллит

Основная почва: Песчаник мелкозернистый, алевролит

Рис. 1. Структурная колонка на основе прогнозной геологии пласта В-12

• подтвердить соответствие прогнозируемых и фактических параметров деформаций вмещающих пород выработок выемочного участка по результатам мониторинга геомеханических процессов.

Для решения поставленных задач специалистами ООО «РАНК 2» проведен предварительный анализ геологического строения углепородной толщи, включающий обобщение материалов геологических отчетов и шахтных наблюдений изменений параметров геологических структур, свойств пород, мощности угольных пластов и породных слоев.

Установлено, что мощность и структура пород кровли пласта B-12 крайне неоднородны. Мощность пород непосредственной кровли изменяется в пределах от 2,0 до 7,0 м (рис. 1). Для количественной оценки параметров непосредственной кровли проведены дополнительные шахтные исследования, которые включали бурение скважин в кровлю пласта, отбор образцов пород в

Рис. 2. Структурные колонки кровли пласта B-12: керн в кровле вентиляционного штрека Л12/5 (а); керн в кровле вентиляционного штрека Л12/6 (б)

виде керна, анализ строения пород кровли с помощью видеоэндоскопа. Всего из кровли пласта В-12 в пределах выемочных участков 12/4, 12/5, 12/6 было извлечено 11 образцов керна, результаты измерений и испытаний которых приведены на рис. 2.

Проведенные исследования подтвердили высокую неоднородность кровли (рис. 2). Например, непосредственная кровля по результатам отбора керна в вентиляционном штреке Л12/5 имеет мощность 3,0 м от контура выработки и представлена преимущественно аргиллитом и алевролитом с переслаиванием углистых веществ и тонким прослойком песчаника (рис. 2, а). Основная кровля представлена преимущественно песчаником с прослойками туффита и углистых веществ.

Непосредственная кровля по результатам анализа керна в вентиляционном штреке Л12/6 имеет мощность 5,4 м, включает слои аргиллита и алевролита с тонкими прослойками углистых веществ и одним прослойком песчаника (рис. 2, б). Основная кровля представлена песчаником. В обоих выработках кровля вплоть до 5,0—6,3 м имеет большое количество поверхностей ослабления в виде прослойков туффита и углистых веществ низкой прочности.

Для настройки компьютерной программы и расчета геомеханических параметров в окрестности выработок потребовались исходные данные о направлениях и величинах векторов главных напряжений. С этой целью методом частичной разгрузки в боках выработки были проведены измерения деформаций угольного массива при проведении разгрузочной скважины [6]. Реализована следующая схема проведения опытов: установка на стенке выработки индикаторов часового типа по трем направлениям, бурение разгрузочной скважины и определение деформаций, установка в скважину гидродомкрата и поэтапное нагружение краевой части пласта до разрушения угля с записью показаний манометра и индикаторов часового типа. После обработки результатов эксперимента определялись модуль упругости, предел прочности угля при сжатии, величины и направление вектора главных напряжений (таблица). Коэффициент Пуассона определялся по эмпирическим зависимостям [4, 5].

Из табл. 1 следует, что поле напряжений в углепородном массиве в условиях пласта В-12 АО «Ургалуголь» крайне неоднородное. Это объясняется высокой степенью нарушенности массива и сложным геотектоническим полем напряжений. Отдельные опыты показали превышение величины горизонтальных напряжений по сравнению с вертикальными в 2,5—3,0 раза. При

Таблица 1

Результаты измерения напряжений в угольном пласте В-12

Номер Напряжения, МПа Угол ф*, град. Модуль упругости,

опыта а1 а2 МПа

1 8,31 20,58 23 2797

2 10,35 6,85 44 2174

3 11,9 4,13 24 3678

4 7,44 -8,74 21 3787

5 7,59 -3,84 -7 3636

6 7,56 1,64 1 726

7 7,28 9,75 -23 1282

8 6,57 19,38 38 2161

9 9,52 4,34 -19 2770

Ф* — угол между горизонтальной осью и вектором главного максимального напряжения

проведении опытов 4 и 5 в правом и левом боку транспортной печи выявлены растягивающие напряжения. Это объясняется тем, что данные измерения проводились в зоне влияния серии мелкоамплитудных нарушений разрывного типа.

По результатам опытов проведена реконструкция природного поля напряжений в пределах выемочного столба 12/5. На рис. 3 представлена выкопировка из плана горных работ с ука-

|1в к,

ешд идаТ*^^»«?^, _ _ _ ____

Рис. 3. Выкопировка из плана горных работ пласта В-12 АО «Ургалуголъ»

Рис. 4. Характер разрушения угля в боках и пород кровли в зависимости от направлений проведения выработки и вектора максимального горизонтального напряжения: вентиляционные и конвейерные штреки (направление проходки от главных стволов к фланговым) (а); вентиляционные и конвейерные штреки (направление проходки от фланговых стволов к главным) (б); вентиляционные печи и сбойки (направление проходки по восстанию пласта) (в); монтажные камеры (направление проходки по падению пласта) (г)

занием направления действия главных горизонтальных напряжений в окрестности выработок выемочного участка 12/5.

В зависимости от направления движения подготовительных забоев, а также их положения относительно линий простирания сместителей дизъюнктивных нарушений, интенсивность и формы проявления горного давления существенно отличаются, что указано на рис. 4.

Наиболее интенсивно разрушаютсятся породы кровли и уголь в боках выработки при ориентировке вектора главных горизонтальных напряжений почти перпендикулярно оси выработки (рис. 4, б). При остром угле между направлением подвигания проходческого забоя и вектором главных горизонтальных напряжений разрушение угля в боках выработки менее интенсивное, однако в этом случае увеличиваются смещения пород кровли и объем вывалов угля в призабойном пространстве, особенно в местах максимальных концентраций напряжений (рис. 4, а-в). На этих участках выработки выявлены существенные повреждения анкерной крепи в виде периодических обрывов стерж-

ней анкеров первого и второго уровня, срывов гаек с анкеров первого уровня, деформаций опорных элементов. Эти явления наблюдались в кровле и боках выработки в зависимости от направления ее проведения.

Для выявления причин аномального проявления горного давления в геотектоническом поле напряжений с помощью глубинных реперов были проведены измеренияя смещений пород кровли при проведении выработок. Схема установки реперов типа РГ3 в сбойке № 8 вблизи проходческого забоя представлена на рис. 5. Комплекты реперов РГ3-1 и РГ3-2 устанавливались на глубине 8,0 м, 4,0 (4,1) м и 1,85 м в двух скважинах в поперечном сечении выработки. Ниже представлены результаты исследований.

Измерения смещений реперов проводились на расстоянии 1, 6, 10, 14 м от забоя. Графики смещений реперов представлены на рис. 6—8.

При выполнении наблюдений за смещениями пород кровли в сбойке № 8 с помощью замерных станций установлено, что максимальные смещения (до 90 мм) реализуются в диапазоне 0—4,1 м преимущественно со стороны правого бока выработки и превышают податливость анкерной крепи второго уровня. До 50 мм смещений реализуется в диапазоне 0—1,85 м, что так же превы-

РГЗ-1 взк 1

РГ 3-2

■Й1

о ад-

Й2

ад

Я2

1,60

1.15

2,1

л&жачии бок

висячий бок

5,6 м

Рис. 5. Схема установки реперных станций 262

Рис. 6. Смещения пород кровли в диапазонах Я1, Я2, Я3 (станция РГ3-1)

ина смещений, мм -1 М и> .ра. (Л СП э о о о о о

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

/

У (

у

/

У 1 0 ' у *

Л ч<о Л .<о Л # ^ ь- ^ & & & я * , Л? ¿0 Л г$У г$У ЛУ г$У л" л-" л* л" р> я>> п? -

—♦—1*1 — -А-1*3

Рис. 7. Смещения пород кровли в диапазонах Я1, Я2, Я3 (станция РГ3-2)

120

РГЗ-2 -Д- РГЗ-1

Рис. 8. Общие смещения пород кровли за период наблюдений (станции РГ3-1 и РГ3-2)

шает податливость анкерной крепи первого уровня типа А20В. Со стороны левого бока смещения достигают 15 мм в пределах 0—1,85 м, и 15 мм в пределах 1,85—4,0 м. Рост смещений отмечается с первых дней после установки реперных станций. Затухание смещений в диапазоне 0—1,85 м происходит при отходе проходческого забоя на 14 м, в диапазоне 1,85—4,0 (4,1) м рост смещений продолжается даже после окончания проведения сбойки № 8. Следовательно, основной наиболее вероятной причиной разрушения анкеров первого уровня являются не сдвиговые нагрузки по контакту литологичских разностей в результате действия горизонтальных напряжений, а осевые перегрузки стержней анкеров в результате релаксации пород кровли при проведении выработки. Неравномерность смещений пород кровли по ширине проходческого забоя объясняется действием геотектонических напряжений (рис. 4, в).

По результатам эндоскопического обследования скважины ВЭК 1 в кровле сбойки (рис. 5) при расстоянии от скважины до забоя 1 м были получены данные о нарушениях сплошности массива, которые полностью согласуются с показаниями реперных станций:

Рис. 9. Характерные нарушения сплошности пород кровли, выявленные по результатам эндоскопического обследования скважины ВЭК-1

• 0—0,11 м — вертикальная трещина;

• 0,11—0,20 м — расслоение, трещиноватые породы;

• 0,32—0,41 м — вертикальная трещина;

• 2,05—2,11 м — наклонная трещина (рис. 9, а);

• 2,35—2,36 м — наклонная трещина (рис. 9, б);

• 3,95—4,00 м — наклонная трещина (рис. 9, в);

• 5,48—5,67 м — трещиноватые породы (рис. 9, г).

С использованием полученных экспериментальных данных о действующих в углепородном массиве напряжениях, фактических структуре, физико-механических и упругих свойствах пород и угля проведена настройка исходной информации в компьютерных программах численного моделирования геомеханических процессов [7]. Получены следующие результаты моделирования: вертикальные и горизонтальные упругие и упруго-пластические смещения, полные вектора напряжений и деформаций пород в окрестности выработок, а также отношение остаточной

■10 -8 -6 -4 -2 О 2 4 6 8 10

Расстояние от оси выработки, м

Рис. 10. Отношение остаточной прочности пород непосредственной кровли к исходной в окрестности сбойки № 8 (вне зоны опорного давления) по результатам моделирования

6 м

5 м

4 и

3 м

2 м

1 м

прочности угля и пород к исходной. В качестве критерия перехода пород от упругого к упруго-пластичному состоянию принято по результатам исследований отношение остаточной прочности пород к исходной 0,7.

На рис. 10 представлены результаты моделирования изменения остаточной прочности пород к исходной в кровле сбойки № 8 вне зоны опорного давления. По прогнозу зоны неупругих деформаций формируются при отношении остаточной прочности пород к исходной 0,7. В качестве исходных параметров породных слоев в кровле выработки приняты результаты кернового бурения.

Из сравнения смещений реперов (рис. 6—8) и результатов эндоскопии скважины (рис. 9, 11) можно сделать вывод, что интенсивные деформации пород непосредственной кровли происходят в пределах 1,4 м (смещения до 50 мм); затем 2—3,95 м (смещения 40 мм); трещиноватость на глубине 5,5—5,7 м является природной, так как в интервале 4,1—8 м от кровли выработки смещения составили 8 мм.

Результаты прогноза по результатам численного моделирования формы и размеров зон неупругого деформирования горных пород удовлетворительно совпадают с результатами натурных экспериментов (рис. 10, 11). Прогнозные параметры зон неупругих деформаций пород кровли, полученные на основе численного моделирования (рис. 10), составляли: высота первой зоны — около 2,5 м, второй — 4—4,2 м. Результаты инструментальных исследований полностью подтвердили прогнозные параметры с точностью порядка 5%. Кроме того результаты чис-

| | - прослоек углистого

вещества I- - переслаивание пород

и углистых веществ |т т т| - прослоек туффита (ааи| - расслоение \—4 - трещина

] - трещиноватые породы

Рис. 11. Структура пород кровли сбойки № 8 по результатам видеоэндоскопического обследования

ленного моделирования позволяют оценить состояние пород не только в кровле, но и в почве и боках выработки.

С учетом полученных положительных результатов численного моделирования этот метод рекомендуется применять на стадии разработки проектной документации для прогноза пространственного положения горных выработок, формы и размеров поперечного сечения, а также параметров паспорта крепления выработок в условиях с высокими геотектоническими напряжениями.

Таким образом, по результатам комплексных исследований решены следующие адаптивные к условиям выемочного участка пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь» научно-практические задачи:

• выявлена неоднородность физико-механических свойств пород в пределах выемочного участка, характерными признаками которой являются переслаивание литологических разностей переменной прочности и мощности, множество поверхностей ослабления по контактам пород и поверхностям дизъюнктивных нарушений, включениями склонного к размоканию туффита;

• доказана высокая информативность эндоскопического обследования пород кровли. Этот метод рекомендуется для оперативного мониторинга структуры и состояния углепородной толщи, настройки входных параметров компьютерной программы расчета геомеханических параметров и разработки паспорта крепления выработок;

• выявлена закономерность снижения величин раскрытия техногенных и природных трещин в породах при увеличении расстояния от кровли выработки, что позволяет установить высоту свода естественного равновесия, необходимого для выбора длины анкеров первого и второго уровней;

• установлена неравномерность распределения величин и направлений вектора главных горизонтальных напряжений и выявлены зоны вероятного разрушения горных пород в боках и элементов крепи на контуре выработки;

• доказана высокая надежность (в пределах ±5%) численного метода моделирования геомеханических параметров по сравнению с результатами шахтного эксперимента. Метод рекомендуется для прогноза геомеханического состояния угле-породного массива и выбора параметров крепи.

По результатам исследований для условий пласта В-12 шахты «Северная» АО «Ургалуголь» обоснованы следующие рекомендации:

1. Технология проведения и крепления подготовительных выработок должна включать выемку угля комбайном. Проводить выработки рекомендуется комбайном с исполнительным органом избирательного действия и установкой анкеров на расстоянии не более 0,8 м от линии забоя во избежание расслоения пород кровли и образования вывалов.

2. Повысить эффективность поддержания выработок возможно за счет применения сводчатой формы сечения или трапециевидной с кровлей, совпадающей с плоскостью напластования пород, а так же применения общих опорных элементов для анкерной крепи.

3. Зона интенсивной релаксации вмещающих пород составляет 20—30 м от линии забоя, при этом смещения пород кровли могут достигать 100 мм.

4. Для предотвращения перегрузки и разрыва анкеров первого уровня на этапе релаксации пород кровли необходимо применять анкерную крепь с податливостью не менее 100 мм.

5. Усиление крепи выработки канатными анкерами рекомендуется производить на расстоянии 15—20 м от линии проходческого забоя. При выборе конструкции крепи усиления необходимо учитывать ее податливость и смещения пород кровли.

6. Разработанные численные модели позволяют сделать адекватный прогноз параметров деформаций пород кровли горных выработок по пласту В-12 АО «Ургалуголь» в условиях действия высоких геотектонических напряжений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 42. — М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленности», 2015. — 186 с.

2. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных выработок. - СПб.: ВНИМИ, 1991. - 125 с.

3. Артемьев В. Б., Коршунов Г. И., Логинов А. К., Шик В. М., Ютя-ев Е. П. Охрана подготовительных горных выработок целиками на угольных шахтах: Учебное пособие для корпоративной системы повышения квалификации инженерно-технических работников / Под ред. Ю.В. Шувалова. — М.: Изд-во «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2011. — 204 с.

4. Ильницкая Е. И., Тедер Р. И., Ватолин Е. С., Кунтыш М. Ф. Свойства горных пород и методы их определения. — М.: Недра, 1969. -392 с.

5. Штумпф Г. Г., Рыжков Ю. А., Шаламанов В. А., Петров А. И. Физико-технические свойства горных пород и углей. — М.: Недра, 1994. — 447 с.

6. Влох Н. П., Сашурин А. Д. Измерения напряжений в массиве крепких горных пород. — М.: Недра, 1970. — 120 с.

7. Фрянов В. Н., Петрова О. А., Петрова Т. В. Комплекс проблемно-ориентированных программ для моделирования формирования и распределения опасных зон в газоносном геомассиве: свидетельство о регистрации электронного ресурса № 21123, дата регистрации 03 августа 2015 г. // Хроники объединного фонда электронных ресурсов «Наука и образование». — 2015. — № 08—09 (75—76) август-сентябрь. Режим доступа: http://ofernio.ru/portal/newspaper05.php.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Гречишкин Павел Владимирович — кандидат технических наук, научный сотрудник,

Институт угля Сибирского отделения РАН, e-mail: iuu@icc.kemsc.ru, Феофанов Григорий Леонартович — кандидат технических наук, технический директор, АО «Ургалуголь», Фрянов Виктор Николаевич — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, СибГИУ, e-mail: rector@sibsiu.ru, Петрова Ольга Александровна — кандидат технических наук, научный сотрудник управления научных исследований, СибГИУ, Аушев Евгений Викторович — инженер-технолог, ООО «РАНК 2».

UDC 622.271

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 255-270.

P.V. Grechishkin, G.L. Feofanov, V.N. Fryanov, O.A. Petrova, E.V. Aushev

PECULIARITIES OF DEFORMATION

OF SURROUNDING ROCK MASS

AROUND ROADWAYS IN NONUNIFORM FIELD

OF TECTONIC STRESSES IN TERMS

OF COAL BED B-12, SEVERNAYA MINE, URALUGOL

Support design is substantiated for a coal mine under conditions of relatively high tectonic stresses. The situation is complicated by highly damaged enclosing rock mass of coal bed B-12 in Severnaya Mine of Uralugol and the related variability of stresses, instability and nonuni-formity of roof rocks and high displacement of roof rocks in the course of drivage.

The data on measurements of horizontal and vertical stresses in rock mass, physico-mechanical properties, structure and jointing of roof rocks are presented. These source data were included in the numerical modeling of stress state of the enclosing rock mass around roadways, and the parameters of rock disintegration zone were obtained. The results of the endoscopic examination of boreholes totally confirmed the predicted parameters of the discontinuity zone in roof rocks.

The measured displacements in the course of production face advance are given in the article. Based on the implemented research, the recommendations on roadway construction and support design have been made for coal bed B-12 of Severnaya Mine, Uragol.

Key words: coal mine, roadways, horizontal stresses, roof rock displacements, strains, numerical modeling, rock bolting, support yield.

AUTHORS

Grechishkin P.V., Candidate of Technical Sciences,

Researcher, Institute of Coal of Siberian Branch

of Russian Academy of Sciences,

650065, Kemerovo, Russia,

e-mail: iuu@icc.kemsc.ru,

Feofanov G.L., Candidate of Technical Sciences,

Technical Director, JSC «Urgalugol'», Russia,

Fryanov V.N.1, Doctor of Technical Sciences,

Professor, Head of Chair,

Petrova O.A.1, Candidate of Technical Sciences,

Researcher,

Aushev E.V., Engineer-Technologist, LLC «RANK 2», Kemerovo, Russia, 1 Siberian State Industrial University, 654007, Novokuznetsk, Russia, e-mail: rector@sibsiu.ru.

REFERENCES

1. Federal'nye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti «Instruktsiya po ra-schetu iprimeneniyu ankernoy krepi na ugol'nykh shakhtakh». Seriya 05. Vypusk 42 (Federal Industrial Safety Code: Guidelines on calculation and application of rock bolting in coal mines. Series 05. Issue 42), Moscow, ZAO «NTTs PB», 2015, 186 p.

2. Instruktsiya po vyboru ramnykh podatlivykh krepey gornykh vyrabotok (Guidelines on selection of frame yielding support for underground mines), Saint-Petersburg, VNIMI, 1991,125 p.

3. Artem'ev V. B., Korshunov G. I., Loginov A. K., Shik V. M., Yutyaev E. P. Okhrana podgotovitel'nykh gornykh vyrabotok tselikami na ugol'nykh shakhtakh: Uchebnoe poso-bie. Pod red. Yu.V. Shuvalova (Pillar protection of development drives in coal mines: Educational aid, Shuvalov Yu.V.), Moscow, Izd-vo «Gornoe delo» OOO «Kimmeriyskiy tsentr», 2011, 204 p.

4. Il'nitskaya E. I., Teder R. I., Vatolin E. S., Kuntysh M. F. Svoystva gornykh porod i metody ikh opredeleniya (Rock properties and determination methods), Moscow, Nedra, 1969,392 p.

5. Shtumpf G. G., Ryzhkov Yu. A., Shalamanov V. A., Petrov A. I. Fiziko-tekhnicheskie svoystva gornykh porod i ugley (Physicotechnical properties of rocks and coal), Moscow, Nedra, 1994, 447 p.

6. Vlokh N. P., Sashurin A. D. Izmereniya napryazheniy v massive krepkikh gornykh porod (Stress measurements in hard rock mass), Moscow, Nedra, 1970, 120 p.

7. Fryanov V. N., Petrova O. A., Petrova T. V. Khroniki ob"edinnogo fonda elektronnykh resursov «Nauka i obrazovanie». 2015, no 08—09 (75—76) August—September, available at: http://ofernio.ru/portal/newspaper05.php.

I МЫСЛИ О РОЛИ КНИГИ В ОБЩЕСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Чем сложнее текст, тем должно быть проще его изложение. 270

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.