Научная статья на тему 'Анализ проявления опорного давления при нисходящем порядке отработки выемочных столбов по пласту толмачёвский'

Анализ проявления опорного давления при нисходящем порядке отработки выемочных столбов по пласту толмачёвский Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
117
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОЧИСТНОЙ ЗАБОЙ / ОЧИСТНОЙ ФРОНТ / ОХРАННЫЕ ЦЕЛИКИ / ЗОНА ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ / КОНВЕРГЕНЦИЯ / ГОРНО ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ / ОТСЛАИВАНИЕ УГЛЯ С БОКОВ ВЫРАБОТКИ / ПРОСЕДАНИЕ КРОВЛИ / ПУЧЕНИЕ ПОЧВЫ В ВЫРАБОТКЕ / ПАРАМЕТРЫ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ / ЗАМЕРНЫЕ СТАНЦИИ / ПЕРЕМОНТАЖ ОЧИСТНОГО КОМПЛЕКСА / МЕСТО ЗАЛОЖЕНИЯ ДЕМОНТАЖНОЙ КАМЕРЫ / ХАРАКТЕРИСТИКА ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД КРОВЛИ / ГИПОТЕЗА БАЛОК / ШАГ ОБРУШЕНИЯ / A COAL CUTTING FACE / THE REPLACEMENT COAL FACES / PROTECTIVE PILLAR / A ZONE OF THE INCREASED ROCK PRESSURE / CONVERGENCE / MINING AND GEOLOGICAL CONDITIONS / RIB SPALLING / A ROOF SUBSIDENCE / FLOOR SOIL SWELLING / PARAMETERS OF ROCK PRESSURE / TELLTALE STATIONS / FACE MOVING / THE PLACE OF THE DISMANTLING CHAMBER / THE FEATURES OF ROOF ENCLOSING STRATA / A HYPOTHESIS OF BEAMS / A CAVING INCREMENT

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Ремезов Анатолий Владимирович, Торро Виктор Оскарович, Кузнецов Евгений Владимирович, Климов Виктор Викторович

Величение нагрузки на очистной забой и повышение производительности труда в угольной отрасли является актуальной задачей и требует своевременного воссоздания очистного фронта. Для этого можно использовать метод сохранения выработок, прилегающих к очистному забою, оставленными целиками угля. А также, своевременный перемонтаж очистного комплекса из забоя отработанного выемочного столба в новый забой, который в значительной степени обеспечивается правильным выбором места заложения демонтажной камеры. Поскольку, как правило, расчетная линия остановки очистного забоя под демонтаж не совпадает с объективно обусловленной, для установления действительной линии остановки очистного забоя под демонтаж требуется проводить натурные исследования в очистном забое с целью определения истинного шага обрушения основной кровли. В статье освещаются результаты первого этапа исследований, направленных на: 1. Решение задачи по изучению причин, влияющих на состояние охраняемых выработок, что напрямую связано со снижением затрат по своевременной подготовке промышленных запасов, повышением нагрузки на очистные забои, снижением себестоимости добытого угля; 2. Определение параметров охранныx целиков угля, оставляемых между выемочными столбами при различной глубине разработки; 3. Разработку мероприятий, направленных на снижение вредного влияния горного давления на охраняемые выработки; 4. Определение реального шага обрушения основной кровли путём натурных исследований необходимо для обоснованного выбора места заложения демонтажной камеры.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Ремезов Анатолий Владимирович, Торро Виктор Оскарович, Кузнецов Евгений Владимирович, Климов Виктор Викторович

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

THE ANALYSIS OF MANIFESTATION OF BEARING PRESSURE AT THE DESCENDING ORDER OF EXTRACTION PANELS MINING IN SEAM TOLMACHYOVSKY

The increase in output per a coal cutting face and increase in labor productivity in coal industry present an actual task and demand a timely preparation of the replacement cutting faces. For this purpose, it is possible to use a method of keeping the workings adjacent to the coal cutting face by using remaining coal pillars. Also, timely re-installation of the mining equipment from the completed extraction panel face to a new face is to a great extent ensured by a right choice of the place for the dismantling chamber. As a rule, the estimated stop line of the coal face for dismantling does not coincide with objectively stipulated. Therefore, in order to identify the actual stop line of the coal face for dismantling, it is required to conduct field studies in the coal face and to determine the real main roof caving increment. The article reviews the results of the first stage of the studies aimed at the following: 1. Study the reasons influencing the condition of the protected workings that is directly connected with decrease in costs for timely preparation of replacement faces, increase in output per coal face, decrease in production cost of the extracted coal; 2. Determine the parameters of the protective coal pillar left between extraction panels with various depth of development; 3. Develop measures aimed at decreasing the adverse impact of rock pressure on the maintained workings; 4. Identify the real main roof caving increment by conducting field studies in order to make a proper choice of the place for the dismantling chamber.

Текст научной работы на тему «Анализ проявления опорного давления при нисходящем порядке отработки выемочных столбов по пласту толмачёвский»

DOI: 10.26730/1999-4125-2017-4-37-46 УДК 622.831.1

АНАЛИЗ ПРОЯВЛЕНИЯ ОПОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ НИСХОДЯЩЕМ ПОРЯДКЕ ОТРАБОТКИ ВЫЕМОЧНЫХ СТОЛБОВ ПО ПЛАСТУ

ТОЛМАЧЁВСКИЙ

THE ANALYSIS OF MANIFESTATION OF BEARING PRESSURE AT THE DESCENDING ORDER OF EXTRACTION PANELS MINING IN SEAM

TOLMACHYOVSKY

Ремезов Анатолий Владимирович1,

доктор техн. наук, профессор, e-mail: lion742@mail.ru Remezov Anatoly V.1, Dr. Sc., Professor Торро Виктор Оскарович2, ст. преподаватель e-mail: torrovo@mail.ru Torro Victor O.2, Senior lecturer Кузнецов Евгений Владимирович2, кандидат техн. наук, заместитель директора Kuznetsov Yevgeni V.2, C.Sc. (Engineering), Deputy Director

Климов Виктор Викторович1, научный сотрудник, e-mail: lion742@mail.ru Klimov Victor V.1, Researcher

'Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева. Россия, 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28

'T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28, ul. Vesennyaya, Kemerovo, 650000, Russian Federation

2Филиал Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева в г. Междуреченске. Россия, 652881 Кемеровская обл., г. Междуреченск, пр.Строителей, 36 2 Mezhdurechensk Branch T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 36, pr. Stroeeteley, Kemerovo region, Mezhdurechensk, 652881, Russia

Аннотация. Увеличение нагрузки на очистной забой и повышение производительности труда в угольной отрасли является актуальной задачей и требует своевременного воссоздания очистного фронта. Для этого можно использовать метод сохранения выработок, прилегающих к очистному забою, оставленными целиками угля. А также, своевременный перемонтаж очистного комплекса из забоя отработанного выемочного столба в новый забой, который в значительной степени обеспечивается правильным выбором места заложения демонтажной камеры. Поскольку, как правило, расчетная линия остановки очистного забоя под демонтаж не совпадает с объективно обусловленной, для установления действительной линии остановки очистного забоя под демонтаж требуется проводить натурные исследования в очистном забое с целью определения истинного шага обрушения основной кровли.

В статье освещаются результаты первого этапа исследований, направленных на:

1. Решение задачи по изучению причин, влияющих на состояние охраняемых выработок, что напрямую связано со снижением затрат по своевременной подготовке промышленных запасов, повышением нагрузки на очистные забои, снижением себестоимости добытого угля;

2. Определение параметров охранньа целиков угля, оставляемых между выемочными столбами при различной глубине разработки;

3. Разработку мероприятий, направленных на снижение вредного влияния горного давления на охраняемые выработки;

4. Определение реального шага обрушения основной кровли путём натурных исследований необходимо для обоснованного выбора места заложения демонтажной камеры.

Abstract. The increase in output per a coal cutting face and increase in labor productivity in coal industry present an actual task and demand a timely preparation of the replacement cutting faces. For this purpose, it is possible to use a method of keeping the workings adjacent to the coal cutting face by using remaining

coal pillars. Also, timely re-installation of the mining equipment from the completed extraction panel face to a new face is to a great extent ensured by a right choice of the place for the dismantling chamber. As a rule, the estimated stop line of the coal face for dismantling does not coincide with objectively stipulated. Therefore, in order to identify the actual stop line of the coal face for dismantling, it is required to conduct field studies in the coal face and to determine the real main roof caving increment.

The article reviews the results of the first stage of the studies aimed at the following:

1. Study the reasons influencing the condition of the protected workings that is directly connected with decrease in costs for timely preparation of replacement faces, increase in output per coal face, decrease in production cost of the extracted coal;

2. Determine the parameters of the protective coal pillar left between extraction panels with various depth of development;

3. Develop measures aimed at decreasing the adverse impact of rock pressure on the maintained workings;

4. Identify the real main roof caving increment by conducting field studies in order to make a proper choice of the place for the dismantling chamber.

Ключевые слова: очистной забой, очистной фронт, охранные целики, зона повышенного горного давления, конвергенция, горно - геологические условия, отслаивание угля с боков выработки, проседание кровли, пучение почвы в выработке, параметры горного давления, замерные станции, перемонтаж очистного комплекса, место заложения демонтажной камеры, характеристика вмещающих пород кровли, гипотеза балок, шаг обрушения.

Keywords: a coal cutting face, the replacement coal faces, protective pillar, a zone of the increased rock pressure, convergence, mining and geological conditions, rib spalling, a roof subsidence, floor soil swelling, parameters of rock pressure, telltale stations, face moving, the place of the dismantling chamber, the features of roof enclosing strata, a hypothesis of beams, a caving increment.

Увеличение нагрузки на очистной забой и повышение производительности труда в угольной отрасли является актуальной задачей и требует своевременного воссоздания очистного фронта. Мировой опыт показывает, что эту задачу можно решить в частности путём сохранения выработок, прилегающих к очистному забою, оставленными целиками угля. Параметры их в зависимости от горно-геологических условий рассчитываются по соответствующим нормативным документам [1], а затем корректируются в ходе отработки запасов в границах шахтного поля. Требования

одновременного проведения нескольких параллельных выработок, разделенных целиками угля, не только является технологией обеспечивающей своевременное оконтуривание выемочных столбов, но и диктуются требованиями безопасности по обеспечению запасного выхода при подготовке выемочных столбов большой протяженности. Однако оставление целиков угля для охраны выработок на вышележащих пластах приводит к образованию зон повышенного горного давления (ЗПГД) на нижележащих пластах (отработка пласта Бреевский). В данной статье рассмотрена отра-

Рис. 1. Шахта Полысаевская, пласт Толмачёвский Восточная часть уклонного поля 18-2 Fig. 1. Mine Polysaevskaya, Seam Tolmachevsky, the Eastern part of the dip-working panel 18-2

ботка пл. Толмачёвский в уклонном поле 18-2 (рис. 1).

При отработке выемочных столбов по пласту Толмачевский в восточной части уклонного поля № 18-2 проводились исследования, направленные на выявление факторов, влияющих на состояние охранных целиков. В ходе исследований было установлено, что при нисходящей отработке выемочных столбов (№№ 18-25, 18-27, 18-29, 18-31) с увеличением глубины горногеологические условия значительно ухудшались.

Это наблюдалось в виде изменения мощности и прочности основной кровли, наличия недостаточной мощности непосредственной кровли, изменения шага обрушения основной кровли [1], ее зависания. Что и вызывало необходимость разработки и принятия дополнительных технических решений по снижению негативного влияния опорного давления на межлавные целики [2].

Для оценки проводимых мероприятий в вентитиляционном штреке № 18-29 были

Рис. 2. Мощность основной и непосредственной кровли в выемочном столбе Толмачевский 18-27 при

отработке в нисходящем порядке (восточная часть уклонного поля) Fig. 2. Thickness of the main and immediate roof in the extraction panel Tolmachevsky 18-27 mined in the descending order (the Eastern part of the dip-working panel)

Рис. 3. Мощность основной и непосредственной кровли в выемочном столбе Толмачевский 18-29 при

отработке в нисходящем порядке (восточная часть уклонного поля) Fig. 3. Thickness of the main and immediate roof in the extraction panel Tolmachevsky 18-29 mined in the descending order (the Eastern part of the dip-working panel)

оборудованы замерные станции 1, 2, 3. В итоге получен данные, подтверждающие снижение горного давления на целик между конвейерным штреком № 18-27 и вентиляционным штреком № 18-29 [3].

В нисходящем порядке было отработано 4 выемочных столба от 18-25 до 18-31, где и проводились исследования. Угол залегания пласта по падению в очистных забоях изменяется от 14° до 7-8°, глубина отработки от 310 до 460 м.

Целик между очистными забоями 18-25 и 1827 составлял 17 м. При отработке лавы 18-25

опорное давление оказывало существенное влияние на состояние вентиляционного штрека 18-27. Это выражалось в:

- отслаивании угля с боков выработки на глубину до 1,0 м;

- проседании кровли до 0,5-0,7 м;

- пучении почвы по выработке до 1,2 м.

Намеченные меры усилению крепления

кровли 18-27 вентиляционного штрека положительных результатов не дали. Крайне неудовлетворительным было состояние вентиляционного штрека на протяжении 420 м и в зоне сопряжения разрезной печи 18-27.

Таблица 1. Опорное давление в столбе 18-27 рассчитанное по площади пород склонных вывалообразова-нию по модели П. В. Егорова

Table 1. The reference pressure in panel 18-27 calculated by the area of strata prone to caving-in by P. V. Ego-rov model.

Длина от монтажной камеры Средняя глубина залегания очистного забоя, м Средний объемный вес пород активного слоя, Н/м3 Суммарная мощность активного слоя, м Шаг обрушения, м Среднее гидростатическое давление, МПа Давление зависших пород, МПа Суммарное давление, рассчитанное с учетом веса зависших пород, МПа

1 425,9485 23054 16 35 9,819816719 12,91024 22,73005672

215 425,9485 23054 15 35 9,819816719 12,10335 21,92316672

315 425,9485 23054 14 35 9,819816719 11,29646 21,11627672

550 425,9485 23054 14 35 9,819816719 11,29646 21,11627672

560 425,9485 23054 11 35 9,819816719 8,87579 18,69560672

570 425,9485 23054 11 35 9,819816719 8,87579 18,69560672

580 425,9485 23054 11 35 9,819816719 8,87579 18,69560672

600 425,9485 23054 10 35 9,819816719 8,0689 17,88871672

650 425,9485 23054 10 35 9,819816719 8,0689 17,88871672

750 425,9485 23054 10 35 9,819816719 8,0689 17,88871672

850 425,9485 23054 9 35 9,819816719 7,26201 17,08182672

950 425,9485 23054 9 35 9,819816719 7,26201 17,08182672

1150 425,9485 23054 9 35 9,819816719 7,26201 17,08182672

1250 425,9485 23054 10 35 9,819816719 8,0689 17,88871672

1350 425,9485 23054 10 35 9,819816719 8,0689 17,88871672

1450 425,9485 23054 11 35 9,819816719 8,87579 18,69560672

1550 425,9485 23054 14 35 9,819816719 11,29646 21,11627672

1650 425,9485 23054 15 35 9,819816719 12,10335 21,92316672

1750 425,9485 23054 15 35 9,819816719 12,10335 21,92316672

1850 425,9485 23054 16 35 9,819816719 12,91024 22,73005672

1950 425,9485 23054 17 35 9,819816719 13,71713 23,53694672

2050 425,9485 23054 20 35 9,819816719 16,1378 25,95761672

2075 425,9485 23054 18 35 9,819816719 14,52402 24,34383672

2175 425,9485 23054 17 35 9,819816719 13,71713 23,53694672

2275 425,9485 23054 18 35 9,819816719 14,52402 24,34383672

2375 425,9485 23054 18 35 9,819816719 14,52402 24,34383672

Рис. 4. Мощность основной и непосредственной кровли в выемочном столбе Толмачевский 18-31 при отработке в нисходящем порядке (восточная часть уклонного поля) Fig. 4. Thickness of the main and immediate roof in extraction panel Tolmachevsky 18-31 mined in the descending order (the Eastern part of the dip-working panel)

Таблица 2. Расчет примерных параметров опорного давления в очистном забое по грузовой площади активного слоя с учетом шага обрушения основной кровли

Table 2. The estimation of approximate parameters of the reference pressure in the coal face by the cargo carrying area of the active layer taking into account the increment of the main roof caving

Вые- Глубина Сред- Рас- Средняя Расчет- Расчетная Расчетное Суммарное

моч- залега- ний чет- суммар- ное гео- нагрузка опорное опорное

ный ния объем- ный ная статиче- на 1м2 давление от давление,

столб умень- ный шаг мощ- ское активного зависших МПа

шенная вес об- ность давле- слоя консолей,

на мощ- пород ру- активно- ние, МПа/м2 МПа

ность актив- ше- го слоя, МПа

активно- ного ния м

го слоя, слоя, ос-

м Н/м3 нов-ной кров ли, м

18-27 425,9485 23054 35 13,38 10,05154 0,30846252 10,796188 20,8477282

18-29 422,77 23054 35 13,23 10,05154 0,30500442 10,675155 20,7266947

18-31 451,64 23054 40 14,36 10,74316 0,33105544 13,242218 23,9853776

После обследования вентиляционного штрека 18-27 было принято решение о проведении дополнительно параллельной выработки 18-27бис с оставлением между ними целика 35 м.

С целью исключения негативных последствий проявления опорного давления, начиная со сбойки № 5, был увеличен до 26,5 м целик между вентиляционным штреком 18 -29 и конвейерным штреком 18-27. Также было принято решение произвести инструментальные наблюдения за сдвижением массива пород. Эти наблюдения проводились с помощью трех замерных станций, а также при визуальном

обследовании состояния контура и крепи выработки, охраняемой по способу массив -целик угля. Работы осуществлялись согласно разработанной методики проведения шахтных измерений. Зоны ПГД, образовавшиеся от целиков угля, оставленных при отработке пласта Бреевский, также оказали влияние на параметры горного давления.

В результате проведенных исследований были разработаны мероприятия по снижению опорного давления на межштрековый целик, возникающего от образующейся консоли основной кровли, путём принудительного её обрушения с помощью БВР [4].

Инструментальные наблюдения показали, что с момента заложения замерных станций в вентиляционном штреке смещение пород кровли в штреке составило до 40 мм, эти смещения были обусловлены воздействием смежной лавы, зона опорного давления которой отмечалась, начиная с 20 м впереди забоя. Смещения пород преимущественно замковой части выработки со стороны охранного целика происходило в 2 раза интенсивнее, чем со стороны массива. Это происходило вследствие активного воздействия консоли пород на охранный целик, а также из-за того, что напротив данного участка выработки не проводилось предварительное разупрочнение

пород кровли. Своевременный перемонтаж очистного комплекса из забоя отработанного выемочного столба в новый забой в значительной степени обеспечивается правильным выбором места заложения демонтажной камеры.

Поскольку, как правило, расчетная линия остановки очистного забоя под демонтаж не совпадает с объективно обусловленной, для установления действительной линии остановки очистного забоя под демонтаж требуется проводить натурные исследования в очистном забое с целью определения истинного шага обрушения основной кровли.

Длина от монтажной камеры Средняя глубина залегания очистного забоя, м Средний объемный вес пород активного слоя, Н/м3 Ср.. угол залегания пласта а, град Средний коэффициент бокового распора, П Коэффициент учитывающий а, п Суммарная мощность акт.сло я ,м Шаг обрушения, м Нормальная составляющая веса зависающих пород, МПа Среднее гидростатическое давление, МПа Суммарное опорное давление МПа

1 425,9485 23054 6 0,5 0,945 16 35 13,49966992 9,819816719 23,31948664

215 425,9485 23054 6 0,5 0,945 15 35 12,57979837 9,819816719 22,39961509

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

315 425,9485 23054 6 0,5 0,945 14 35 11,67007912 9,819816719 21,48989584

2535405 425,9485 23054 6 0,5 0,945 14 35 11,67007912 9,819816719 21,48989584

560 425,9485 23054 6 0,5 0,945 11 35 9,001835094 9,819816719 18,82165181

570 425,9485 23054 6 0,5 0,945 11 35 9,001835094 9,819816719 18,82165181

580 425,9485 23054 6 0,5 0,945 11 35 9,001835094 9,819816719 18,82165181

600 425,9485 23054 6 0,5 0,945 10 35 8,132724999 9,819816719 17,95254172

650 425,9485 23054 6 0,5 0,945 10 35 8,132724999 9,819816719 17,95254172

750 425,9485 23054 9 0,5 0,988 10 35 8,502785502 9,819816719 18,32260222

850 425,9485 23054 9 0,5 0,988 9 35 7,604742844 9,819816719 17,42455956

950 425,9485 23054 9 0,5 0,988 9 35 7,604742844 9,819816719 17,42455956

1150 425,9485 23054 9 0,5 0,988 9 35 7,604742844 9,819816719 17,42455956

1250 425,9485 23054 9 0,5 0,988 10 35 8,502785502 9,819816719 18,32260222

1350 425,9485 23054 9 0,5 0,988 10 35 8,502785502 9,819816719 18,32260222

1450 425,9485 23054 12 0,5 0,988 11 35 9,411442405 9,819816719 19,23125912

1550 425,9485 23054 12 0,5 0,988 14 35 12,20109859 9,819816719 22,02091531

1650 425,9485 23054 12 0,5 0,988 15 35 13,15221248 9,819816719 22,9720292

1750 425,9485 23054 12 0,5 0,988 15 35 13,15221248 9,819816719 22,9720292

1850 425,9485 23054 12 0,5 0,988 16 35 14,11394061 9,819816719 23,93375733

1950 425,9485 23054 12 0,5 0,988 17 35 15,08628299 9,819816719 24,90609971

2050 425,9485 23054 12 0,5 0,988 20 35 18,06699561 9,819816719 27,88681233

2075 425,9485 23054 12 0,5 0,988 18 35 16,06923962 9,819816719 25,88905634

2175 425,9485 23054 12 0,5 0,988 17 35 15,08628299 9,819816719 24,90609971

2275 425,9485 23054 12 0,5 0,988 18 35 16,06923962 9,819816719 25,88905634

2375 425,9485 23054 12 0,5 0,988 18 35 16,06923962 9,819816719 25,88905634

Таблица 3. Расчет опорного давления в столбе 18-27 с учетом угла падения пласта, коэффициента бокового распора пород, угла обрушения толщи пород и шага обрушения пород основной кровли по модели

С. Г. Авершина

Table 3. The calculation of the reference pressure in panel 18-27 taking into account the seam dip angle, the coefficient of lateral rocks thrust, the angle of the strata caving and the increment of main roof strata caving by S.

G. Avershin model

Для определения реального шага обрушения основной кровли использовались гидравлические манометры-самописцы. Полученные данные после соответствующей обработки позволяли с достаточной точностью не только получить уточненный шаг обрушения основной кровли, но и определить, что обрушение основной кровли происходит в три этапа за счет растительных прослойков в основной кровле. Это в какой-то мере снижает общее горное давление и динамическое воздействие на крепь, а также нагрузку на охранный целик.

Характеристика вмещающих пород является одним из ключевых факторов, оказывающих влияние на состояние горных выработок, при воздействии на них опорного давления. Ниже приведена характеристика кровли пласта Толмачевский при отработке в нисходящем порядке (восточная часть уклонного поля), (рис. 2, 3, 4), полученная на основе шкалы мощностей пород основной и непосредственной кровли и их суммы (активного слоя).

На основании графика, представленного на рис. 2, согласно [5, С. 39], были получены зависимости проявления горного давления от мощности активного слоя кровли по длине выемочного столба 18-27.

Характеристика кровли в выемочном столбе 18-29 пласта Толмачевский при отработке в нисходящем порядке (восточная часть уклонного поля) представлена на рис. 3.

Характеристика кровли в выемочном столбе 18-31 пласта Толмачевский при отработке в нисходящем порядке (восточная часть уклонного поля) представлена на

Расчет суммарного опорного давления в столбе 18-27, рассчитанное по площади пород, склонных к вывалообразованию приведен в табл. 1

Расчет ориентировочных параметров опорного давления в очистных забоях по грузовой площади активного слоя с учетом шага обрушения основной кровли в уклонном поле 18-2 приведен в табл. 2.

С. Г. Авершин [6] определяет нормальную составляющую веса зависающих пород толщи основной кровли по модели. Результаты расчёта опорного давления в столбе 18-27 по предлагаемой методике с учетом горногеологических характеристик пласта представлены в табл. 3.

В результате исследований, проведённых по различным методикам, получены различные длины шага обрушения основной кровли в выемочном столбе 18-27 пласта Толмачевский.

Согласно гипотезе балок длина зависших консолей обуславливается шагом обрушения основной кровли, который по геологическому прогнозу составляет 35 м. Действительный шаг обрушения, установленный по показаниям манометров, составляет 23 м. Поскольку

натурные исследования являются наиболее достоверными - расчет параметров опорного давления в выемочном столбе 18-27 пласта Толмачевский, проводился с длиной шага обрушения 23 м. В данном случае необходим учет изгибающих моментов от неравномерно распределенной нагрузки, которая равна грузовой площади, определяемой по эмпирической кривой, умноженной на плечо равнодействующей.

Изгибающий момент М(х) от неравномерно распределенной нагрузки равен грузовой площади лежащей по одну сторону от сечения, на расстоянии от центра тяжести этой площади, до рассматриваемого сечения (плечо равнодействующей - Яд).

Площадь для столба 18-27 заключена эмпирической кривой:

1 ?

у =— х2 + 8,43х - 2, 2

и ограничивающей прямой у = 2(мощность пласта) (рис. 5).

I

Тогда по определенному интегралу, х = — площадь определится:

23 ^ =1

1

--X

2

23

+ 8,43x - 2 \dx =

3

2

- - • — + 8,43 — - 2x

2 3 2

v 23 2

= 156

Тогда равнодействующая нагрузка в точке

1 I I я

х = — х = — х = —, будет равна:

2 2 2

Щ = у. S = 2,3 т/м3 156 м2 = 358,8 т/м (линейная нагрузка).

Следовательно, максимальный изгибающий момент в точке, отстоящей на 23 м от начала заложения демонтажной камеры определится:

М(х)= - Л<^/=358,8 т/м-23 м = 82,52 МПа.

Данный момент превышает опорное давление, рассчитанное по С. Г. Авершину (25,9 МПа) и по П. В. Егорову (25,95 МПа) в 3,2 раза (рис. 6), однако вполне соответствует расчёту, выполненному по методике А. А. Борисова.

Графики проявления опорного давления в выемочном столбе 18-27 (нисходящий порядок), рассчитанного по различным моделям, и с авторской корректировкой на учет изгибающих моментов зависающих консолей пород приведены на рис. 6.

Результаты расчета опорного давления в столбе 18-27, выполненного согласно методике П. В. Егорова [7] (формула 10) по площади пород склонных к вывалообразованию, приведены в табл. 8.

2

м

0

0

Рис. 5. Кривая грузовой площади y = —1/2 x + 8,43x — 2 в зоне влияния очистного забоя 18-27

ограниченная прямой y =2, характеризующая мощности угольного пласта Fig. 5. The curve of the cargo-carrying area in the zone of influence of coal face 18-27 limited by straight

line

y =2 that characterizes the thickness of the coal seam

Рис. 6. Проявление опорного давления в выемочном столбе 18-27 нисходящий порядок, рассчитанного

по различным моделям, без учета изгибающих моментов зависающих консолей пород Fig. 6. The manifestation of the reference pressure in extraction panel 18-27 mined by descending order, calculated according to different models, without taking into account the deflection moments of hanging rock

График проявления интенсивности опорного давления у границы отработки выемочного столба, с учетом шага обрушения, полученного экспериментальным путем, и с учётом изгибающих моментов, от зависания консолей основной кровли приведен на рис. 7.

Результаты исследований, полученные расчётным путём и оформленные в виде графиков подтверждаются теорией А. А. Борисова о том, что пределы изменения максимальной интенсивности опорного давления составляют:

Ядаё =(1,5 " 5)уЯ .

Выводы

1. Решение задачи по изучению причин, вли-

яющих на состояние охраняемых выработок, направлено на снижение затрат по своевременной подготовке промышленных запасов, повышению нагрузки на очистные забои, снижению себестоимости добытого угля;

2. Охранный целик угля шириной менее 2025 м, оставляемый между выемочными столбами при глубине разработки 450 м, не обеспечивает нормального эксплуатационного состояния охраняемой выработки;

3. Правомерны рекомендации ВНИМИ о том, что для условий глубины разработки угольного пласта 450 м ширина охранного целика должна быть равной не менее 30 м;

4.Применение предварительного

Опорное давление с учетом шага обрушения и зависания консолей основной кровли, МПа

120

2150 2200 2250 2300 2350 2400

Расстояние от монтажной камеры,м

Рис. 7. Проявление интенсивности (скачков) опорного давления в момент обрушения пород активного слоя у границы отработки выемочного столба 18-27 (по манометрам - самописцам) Fig. 7. A manifestation of intensity (spikes) of the reference pressure at the moment of collapse of rocks in the active layer near the border of the mining pillar 18-27 (pressure - recorder)

разупрочнения пород кровли в 2-3 раза снижает основной кровли путём натурных исследований скорость конвергенции пород; необходимо для обоснованного выбора места

5. Определение реального шага обрушения заложения демонтажной камеры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Указания по управлению горным в очистных забоях под (над) целиками и краевыми частями при разработке свиты пластов мощностью до 3,5м и с углом падения до 35°. Ленинград : ВНИМИ, 1984. - 59 с.

2. Климов, В.В. Исследование влияния опорного давления очистного забоя 18-8 на конвейерный штрек 18-6 и его крепление на пласте «Толмачёвский» в границах шахтного поля шахты «Полысаевская» / В. В. Климов, А. В. Ремезов, Р. Р. Зайнулин // Уголь. - № 4. - 2015. - С. 38-41.

3. Климов, В.В. Оценка и районирование шахтных полей месторождений Кузбасса по фактору геотектонического воздействия / В. В. Климов, А. В. Ремезов, А. И. Жаров // Сб.статей участников VII Международной научно-практической конференции «Инновации в технологиях и образовании» 28-29 марта 2014.; в 4 ч. / Филиал КузГТУ в г.Белово.- Белово: изд-во филиала КузГТУ в г. Белово, Россия ; изд-во ун-та «Св. Кирилла и Св. Мефодия», Велико Тырново, Болгария, 2014. - Ч. 1. - С. 248-250.

4. Климов, В.В. Исследование влияния опорного давления, формируемого очистным забоем на состояние прилегающих горных выработок в условиях отработки угольных пластов средней мощности на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс» как в нисходящем, так и в восходящем порядке на примере отработки запасов угля в границах шахтного поля шахты «Полысаевская» / В. В. Климов, А. В. Ремезов // Вестник РАЕН ЗСО - выпуск 15.2013. - С. 30-38.

5. Горное давление. Его проявления при ведении горных работ в массиве горных пород / А. В. Ремезов, И. К. Костинец, В. Г. Харитонов, Н. В. Рябков, А. И. Жаров, В. В. Климов, И. Л. Харитонов, С. В. Новоселов / Кемерово. - 2013. - 681 с.

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

6. Авершин, С. Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках / Углетехиздат, 1947.

7. Геомеханика / П. В. Егоров, Г. Г. Штумпф, А. А. Ренев [и др.] // Гос. учреждение Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово. 2002. - 339 с.

REFERENCES

1. Ukazanija po upravleniju gornym v ochistnyh zabojah pod (nad) celikami i kraevymi chastjami pri razrabotke svity plastov moshhnost'ju do 3,5m i s uglom padenija do 35°.Leningrad : VNIMI, 1984. - p.59.

2. Klimov, V.V. Issledovanie vlijanija opornogo davlenija ochistnogo zaboja 18-8 na konvejernyj shtrek 186 i ego kreplenie na plaste «Tolmachjovskij» v granicah shahtnogo polja shahty «Polysaevskaja» / V. V. Klimov, A. V. Remezov, R. R. Zajnulin // Ugol'. - № 4. - 2015. - pp. 38-41.

3. Klimov, V.V. Ocenka i rajonirovanie shahtnyh polej mestorozhdenij Kuz-bassa po faktoru geotektonicheskogo vozdejstvija / V. V. Klimov, A. V. Remezov, A. I. Zharov // Sb.statej uchastnikov VII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Innovacii v tehnologijah i obrazovanii» 28-29 marta 2014.; v 4 ch. / Filial KuzGTU v g.Belovo.- Belovo: izd-vo filiala KuzGTU v g. Belovo, Rossija ; izd-vo un-ta «Sv. Ki-rilla i Sv. Mefodija», Veliko Tyrnovo, Bolgarija, 2014. - Ch. 1. - pp. 248-250.

4. Klimov, V.V. Issledovanie vlijanija opornogo davlenija, formiruemogo ochi-stnym zaboem na sostojanie prilegajushhih gornyh vyrabotok v uslovijah otrabotki ugol'nyh plastov srednej moshhnosti na shahtah OAO «SUJeK-Kuzbass» kak v nishodja-shhem, tak i v voshodjashhem porjadke na primere otrabotki zapasov uglja v granicah shaht-nogo polja shahty «Polysaevskaja» / V. V. Klimov, A. V. Remezov // Vestnik RAEN ZSO -vypusk 15.2013. - pp. 30-38.

5. Gornoe davlenie. Ego projavlenija pri vedenii gornyh rabot v massive gornyh porod / A. V. Remezov, I. K. Kostinec, V. G. Haritonov, N. V. Rjabkov, A. I. Zharov, V. V. Klimov, I. L. Haritonov, S. V. Novoselov / Kemerovo. - 2013. - p.681.

6. Avershin, S. G. Sdvizhenie gornyh porod pri podzemnyh razrabotkah / Ugle-tehizdat, 1947.

7. Geomehanika / P. V. Egorov, G. G. Shtumpf, A. A. Renev [i dr.] // Gos. uchrezhde-nie Kuzbas. gos. tehn. un-t. - Kemerovo. 2002. - p.339.

Поступило в редакцию 29 мая 2017 Received 29 May 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.