CC BY
59
УДК 622.25.228.83.28
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ОПОРНОГО
ДАВЛЕНИЯ ПРИ ПЕРЕСЕЧЕНИИ ПЕРЕДОВЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ВЪЕЗДЕ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ В ДЕМОНТАЖНЫЕ КАМЕРЫ
DEVELOPMENT OF ALGORITHMS OF CALCULATION OF PARAMETERS OF THE REFERENCE PRESSURE AT THE INTERSECTION OF ADVANCED MINING AND THE ENTRANCE STOPE IN DISMANTLING CAMERA
Харитонов Игорь Леонидович1 ,
заместитель технического директора ОАО СУЭК-Кузбасс
Haritonov Igor L.1 , Deputy technical Director Ремезов Анатолий Владимирович2 Ю доктор техн. наук, профессор, e-mail: lion742@mail.ru
Remezov Anatoly V.2, Dr. Sc.in Engineering, Professor
'ОАО "СУЭК-Кузбасс", Кемеровская область, Ленинск-Кузнецкий, ул. Васильева, д. 1 'ОАО "SUEK-Kuzbass", Kemerovo Region, Leninsk-Kuznetsky, st. Vasilyeva, d. 1 2Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 650000, Россия, ул. Весенняя, 28
2Kuzbass state technical University named after T. F. Gorbachev, 650000, Russia, St. Vesennyaya, 28
Аннотация: Авторы данной статьи кратко характеризуют методику расчета опорного забоя в массиве горных пород в зоне взаимовлияния очистного забоя, опережающих горных выработок, при въезде в демонтажные камеры. Освещают процесс разработки практических рекомендаций по управлению опорным давлением. Описана проверка адекватности методики расчета опорного горного давления. Излагают обобщенные выводы по формированию алгоритма расчета суммарного опорного давления в зоне взаимовлияния опорного давления формируемого очистным забоем и опорного давления опережающих выработок, в том числе при въезде очистного забоя в демонтажные камеры.
Abstract: the Authors of this article summarize the method of calculating the reference face in the rock mass in the zone of interaction of stope, Opera-d mines at the entrance in dismantling camera. Illuminate the process of developing practical guidelines for managing reference pressure. Describes the adequacy of the method of calculation of the supporting rock pressure. Give the generalised findings on the formation of the algorithm of calculation of the total pressure support in the zone of interaction of a support pressure generated coalface and a reference pressure of leading developments, including at the entrance stope in the demon platemaking camera.
Ключевые слова: очистной забой, опорное горное давление, передовые выработки, демонтажные камеры.
Keywords: the coalface, supporting rock pressure, advanced expression processing, dismantling camera.
1. Разработка методики расчета параметров опорного давления
Наибольший интерес для практики подземной угледобычи в аспекте изучения проявлений опорного давления представляет проблема формирования при подвигании забоев на ранее пройденные выработки (группы выработок) находящиеся в условиях взаимовлияния. На основании экспериментальных исследований, проведенных на шахте "Имени 7 Ноября" ОАО "СУЭК-Кузбасс", доказано, что в данном случае формируется дополнительный эффект пригрузки, вызванный синергетикой от динамики волн опорного давления впереди очистного забоя и взаимовлияния ранее пройденных выработок, который проявляется в повыше-
нии напряжений в кровле выработок до 2-3 раз.
Основываясь на классических теориях проявлений опорного давления и методических предпосылках, разработана методика расчета параметров опорного давления в массиве горных пород лавы в зоне взаимовлияния очистного забоя, конвейерного и путевого уклонов. Рассмотрим данную методику на примере лавы № 1382 по пласту Байкаим-ский шахты "Имени 7 Ноября" ОАО "СУЭК-Кузбасс", реализующую учет волнообразного проявления опорного давления впереди очистного забоя и взаимовлияния конвейерного и путевого уклонов № 31 расположенных друг от друга на расстоянии 22 м (рис. 1).
"У
Гипотетическая кривая суммарного опорного давления
Опорол непосредственной кровли
♦ * 4
Парабола нагрузки у = 1,44X/-jc2
, 32000^1 L 4200 , , 21900 < 4200 ,
3< влияния лавь ,т / =7400f
Рис. 1. Схема к расчету параметров опорного давления в массиве горных пород лавы № 1382 по пласту Байкаимский в зоне взаимовлияния очистного забоя и конвейерного и путевого уклонов № 31
Fig. 1. Scheme to the calculation of baseline pressure in the rocks of lava No. 1382 baikaimsky by reservoir in the zone of interaction of stope and conveyor inclines and track No. 31
Предположим, что при подвигании очистного забоя № 1382 по пласту Байкаимский, над уклонами уже образовались зоны опорного давления -Оукл1 и оУкл2, а от подвигания очистного забоя распространялись волны опорного давления в положении 1, 2, 3 соответственно на схеме - о0ч.забь о0Ч.заб2, сУоч.забз- Длина (ширина) зон опорного дав-ления /оп.д = 74 м определена в соответствии с номограммой для определения ширины зоны опор-
ного давления от глубины разработки Я и мощности пласта т [4]. Учтем также неравномерность распределения нагрузки на крепь, создающей суммарный изгибающий момент от консолей слоев пород кровли (плиты), у которых мощность слоев активной основной кровли составляет 3,3-4 м, что в результате увеличивает амплитуду кривой суммарного опорного давления [5]. Алгоритм расчета представлен на рис. 2.
Рис. 2. Алгоритм расчета суммарного опорного давления в зоне взаимовлияния очистного забоя и уклонов демонтажных камер: 1У - ширина уклона; I - ширина зоны опорного давления Fig. 2. The algorithm of calculation of the total pressure support in the zone of interaction of stope and slope of dismantling cameras: ly - the width of the slope; I is the width of the zone reference pressure at the office
Таблица 1. Вертикальные напряжения в породах кровли № 1382 Table 1. Vertical stresses in the rocks of the roof No. 1382
S вГ О ю СЗ со О и О Я ь о Я у о <L> Я X 03 г . о ю <я со о Lh О X н о Я у о 0 1 ! cd г . —. о4 А н о о X А § о ее л X X о я Я в оз 03 £ >я 2 5 о . я х Й S я О 4 S Ю й « И н м « « S ¡11 1 Э с s (U 0) у М д О СО оа CQ CQ Г«"1 а ~р п о о. о с 03 о о я S ее се X (Я я о со го Я ей Л Я Я ю >> 5 сч Я Я а> Я о 2 со Я s * Я cd СЗ н Н О о <я Я ч § 5 ее 3 s го я ее Я X СЗ и 0) со я я ю >> ч и 04 5 Я О я <и со Я « S s _ S <и U СЗ а s о я н ф> CU я о « CQ ое я X св U (D со св Величина вертикальных напряжений (gz), МПа
Я CQ п о с S g а н 3 ^ о о С со Ч С о Ы Г) 1) О я X ч § ч о а й 2 о 3 о. U D3 * 5 а> из ю О Я п (-1 (Я э S § Й g э § Динам пласта. Я Я ю ч U1
0,5 0,5 20,8 0,48 2,3 0 0,139 0 290 66,7
0,7 0,2 20,7 0,47 2,3 1 0,139 0,139 289,861 66,66803
1,4 0,7 20,8 0,48 2,3 2 0,139 0,278 289,722 66,63606
2,6 1,2 21 0,5 2,3 3 0,139 0,417 289,583 66,60409
2,6 0 19 0,3 2,3 4 0,139 0,556 289,444 66,57212
8,6 2,8 16,1 0,01 2,3 8 0,139 1,112 288,888 66,44424
48,9 4,9 18,6 0,26 2,3 18 0,139 2,502 287,498 66,12454
101,5 5 17,6 0,16 2,3 29 0,139 4,031 285,969 65,77287
199,5 3,5 23,9 0,79 2,3 68 0,139 9,452 280,548 64,52604
302,2 5,2 27,4 1,14 2,3 91 0,139 12,649 277,351 63,79073
502,8 5 30,8 1,48 2,3 138 0,139 19,182 270,818 62,28814
1001,6 4,8 24,8 0,88 2,3 281 0,139 39,059 250,941 57,71643
1300,4 4,3 23,2 0,72 2,3 376 0,139 52,264 237,736 54,67928
1500,2 4 32,5 1,65 2,3 431 0,139 59,909 230,091 52,92093
1681,3 2,1 40,5 2,45 2,3 505 0,139 70,195 219,805 50,55515
Рассмотрим реализацию разработанной методики на примере лавы № 1382 (см. рис. 1).
Исходные данные: у = 23 кН/м3; Н = 240 м; <зр = 40 МПа; 1У = 4,2 м; / = 74 м. Давление пород покрывающей толщи в зоне уклонов а2 = уН =55,2 МПа.
В табл. 1 приведены результаты экспериментально-аналитической оценки величины а2, из которых следует, что диапазон изменения составляет стг = 50,6 - 66,7 МПа.
Давление пород свода уклонов определяют из выражения (1), где величина апч.р зависит от структурно-текстурных особенностей пород кровли Стпч.р = о-р\ при породах с микротрещинами К = 0,05-0,2; при породах с макротрещинами К = 0,01-0,1; при однородных породах с массивной текстурой К= 8-12.
На основании исследований, приведенных по пласту Байкаимский в кровле распространены макротрещины К = 0,01-0,1.
Суммарное давление в рассматриваемой зоне с определенной погрешностью будет равно сумме давления пород покрывающей толщи <з2 = уН, дав-
ления свода над крепью уклонов
и опорного давления впереди очистного забоя, создаваемого суммой изгибающих моментов ак отдельных слоев пород, зависающих над рассматриваемой зоной.
Давления пород покрывающей толщи в зоне уклонов, будет равно стг = уН = 55,2 МПа. Давление свода над крепью уклонов № 31, с учетом того, что при микротрещиноватости СТ^ р =(0,05 - 0,2)Яр, Яр - предел прочности при одноосном растяжении, при макротрещинах СТ^ р =(0,01-0,1 )ЯР.
Для оценки давления зависающих слоев пород непосредственной кровли в лаве № 1382, считаем, что неравномерно распределенная нагрузка пропорциональна грузовой площади, лежащей по одну сторону от сечения, на расстоянии от центра тяжести до рассматриваемого сечения (рис. 3).
На основании экспериментальных исследований, уравнение границы грузовой площадки может быть аппроксимировано параболической зависимостью (рис. 3)
у(х) = —^-(x-b)2 +cx + d, Ъ
(3)
где а, Ь, с, с! - постоянные, определяемые по данным инструментальных наблюдений.
У
y = —^(x-b)2+cx + d
37
74
Рис. 3. Кривая грузовой площади в зоне влияния
очистного забоя № 1382 Fig. 3. Curve cargo space in the zone of influence of stopeNo. 1382
Максимальное дополнительное давление на краевую часть пласта, создаваемое зависающей консолью пород кровли, пропорционально соответствующему изгибающему моменту
lSl-> (4)
//2
где S = Jjy(.x:)£/x - грузовая площадь. Результа-0
ты расчетов представлены в табл. 2.
Гипотетическая кривая суммарного опорного
Полученная расчетная величина ст достаточно близко подходит к диапазону расчетных значений, полученных по оценкам [1, 2, 3], приведенным в табл. 3:
а = 195-220 МПа.
Следует отметить, что значительное влияние при расчете параметров опорного давления могут оказать форма огибающей кривой грузовой нагрузки и длина плеча равнодействующей (в нашем случае принята половина длины зоны влияния очистного забоя).
Второй пример реализации разработанной методики при отработке пологих пластов относится к въезду очистного забоя в ранее пройденную де-монтажную камеру № 1384. Сложность геомеханической обстановки заключалась в том, что де-монтажная камера состояла из двух взаимовлия-ющих выработок, разделенных целиком угля, который вырезался очистным комбайном в ходе формирования демонтажной камеры. Схема к расчету параметров опорного давления в массиве горных пород лавы № 1384 по пласту Байкаим-ский в зоне взаимовлияния очистного забоя и демонтажной камеры (общая ширина демонтажной камеры Ьдк = 11 м представлена на рис. 4.
Схема учитывает волнообразное проявление опорного давления впереди очистного забоя и взаимовлияния двух параллельных выработок, формирующих демонтажную камеру и разделенных друг от друга угольным целиком шириной 3 м.
Из схемы на рис. 4 следует, что в районе двух взаимовлияющих сбоек разделенных целиком уг-
Кривая суммарного опорного давления | взаимовлияющих сбоек
У
давления
СТ шах
Волны опорного давления впереди очистного забоя
Зона влияния лавы / = 74000
Рис. 4. Схема к расчету параметров опорного давления в массиве горных пород лавы № 1384 по пласту
Байкаимский в зоне взаимовлияния очистного забоя и демонтажной камеры Fig. 4. Scheme to the calculation of baseline pressure in the rock mass of lava № 1384 baikaimsky by reservoir in the zone of interaction of stope and dismantling Kamary
ля уже образовывались своды напряжений оСбл и стсб.2, а от подвигания очистного забоя распространялись волны опорного давления в положениях 1, 2, 3 соответственно на схеме - аоч.забь сточ.заб2, Ооч.забз, что создает кривую суммарного опорного давления, где предполагается неравномерное распределение нагрузки на крепь от консолей слоев пород кровли (плиты), создающей суммарный изгибающий момент.
Расчетная кривая грузовой площади представлена на рис. 5.
Рис. 5. Кривая грузовой площади в зоне влияния
очистного забоя N2 1384 Fig. 5. Curve cargo space in the zone of influence of stopeNo. 1384
Расчет вертикальных напряжений по данным экспериментальных наблюдений приведен в табл. 4. Результаты расчетов суммарной величины о представлены в табл. 5.
Полученная расчетная величина с практически соответствует диапазону расчетных значений, полученных по оценкам [1-3], приведенным в табл. 3: а = 237-276 МПа.
Следует отметить, что величина ак, соответствующая максимальному изгибающему моменту в точке, отстоящей на величину / = 90 м, составила значительную величину ак = 161,5 МПа.
Для сравнения, на рубеже 90-х прошлого века, в среднем удельное сопротивление крепи КМЗ при мощности пласта 4,5 м (сравнимо с пластом
Байкаимский
т = 4,65-4,7 м) составляло: ^ = 0,71 МН/м2 или 2,84 МН/м. В настоящее эта величина примерно в два раза выше и составляет в среднем от q = \ 000-1500 кН/м2.
2. Проверка адекватности методики расчета опорного давления и разработка практических рекомендаций
Адекватность методики расчета (расчетной модели) можно оценивать двумя количественными показателями: точностью и воспроизводимостью.
Точность геомеханических расчетов оценивается степенью совпадения предсказанных в процессе вычислительного эксперимента значений выходных параметров с истинными их значениями. Погрешность модели е по всей совокупности т учитываемых выходных параметров оценивается одной из норм вектора:
8/ = (е1> 82> •••> гт) ;
[1:«];
8 = lis/ = шах
V
j е Li: т\; (5)
е = ||£/ || = (6)
где 8 j - относительная погрешность модели по j-
■■ eJ = (?/ ->'/Ь= У
му выходному параметру: \sj <Г]ЬГ]'-
- значение у'-го выходного параметра, полученное в результате вычислительного эксперимента на
принятой для исследователя модели; у: - значение того же параметра, полученное при испытаниях геотехнологического объекта в контролируемых условиях или в вычислительном эксперименте на более сложной математической модели, точность которой проверена и отвечает норме.
Проанализируем, результаты, полученные по авторской модели проявления опорного давления по характерным зонам очистных забоев № 1382 и № 1384, (сравниваются соответственно макси-
Таблица 2. Результаты расчета суммарного опорного давления в лаве № 1382 Table 2. The results of the calculation of the total support pressure in the lava No. 1382
у, kH/m3 H, gz, МПа К С^ПЧ.р) ay, МПа 1, м а В d d S,M2 a,
M м МПа МПа МПа
23 240 55,2 0,01 4,2 0,4 18,0 74,5 5 37 0 10 100,4 87,9 161,1
Таблица 3. Оценка уровня горизонтальных напряжений Table 3. Assessment of the level of horizontal stress
Расчетные зависимости Лава № 1384 Лава № 1382
принято результат принято результат
<5.х + Gy = 27 +0,7Я [1] Н= 300 м 237 МПа Н = 240 м 135 МПа
стх = (0,4 - 0,5)уЯ [6] у = 23 кН/м3 276 МПа у = 23 кН/м3 220 МПа
Таблица 4. Вертикальные напряжения в породах кровли лавы № 1384 Table 4. Vertical stresses in the rocks of the roof of lava № 1384
Подвигание очистного забоя Эксплуатационная зольность, % Средневзвешенная величина вы-волов непосредственной кровли в очистном забое, м Объемная масса пород, т/м3 Шаг диапазона Шаговая константа изменения глубины залегания пласта, м Динамика изменения глубины залегания пласта, м Глубина залегания в конкретном шаге, м Величина вертикальных напряжений (а2), МПа
3 17,7 0,17 2,3 0 0,277 0 300 69
4 17 0,1 2,3 1 0,277 0,277 299,723 68,93629
5 17,1 0,11 2,3 4 0,277 1,108 298,892 68,74516
50 17,8 0,18 2,3 18 0,277 4,986 295,014 67,85322
102 19,9 0,39 2,3 27 0,277 7,479 292,521 67,27983
255 25,8 0,98 2,3 52 0,277 14,404 285,596 65,68708
794 30,6 1,46 2,3 187 0,277 51,799 248,201 57,08623
1141 28,3 1,23 2,3 266 0,277 73,682 226,318 52,05314
1243 21,6 0,56 2,3 324 0,277 89,748 210,252 48,35796
Таблица 5. Результаты расчета суммарного опорного давления в лаве № 1384 Table 5. The results of the calculation of the total support pressure in the lava No. 1384
У> Я, м <7z, К /,, м Опч.р, С7у, /, а Ъ с d <7к, <7,
кН/м3 МПа МПа МПа м м2 МПа МПа
23 300 69,0 0,01 4,0 0,4 16,0 91 5 45,5 10,1 10 78 161,5 246,5
мальные с максимальными пределами, минимальные с минимальными) с основными классическими теориями, приведенные в табл. 6.
Анализируя табл. 6, можно сделать вывод, что максимальные параметры опорного давления в сложных местах массива горных пород лавы № 1384 по пласту Байкаимский, по сравнению с лавой № 1382 в зоне взаимовлияния очистного забоя и ранее пройденных выработок, намного выше, ввиду того, что в данном случае и длина зоны опорного давления имеет большую протяженность. Соотношение длин этих зон составило 90/37 = 2,43. Отношение максимальных значений опорного давления соответствует линейной закономерности, т. к. отношение ¿>гшх1384 /г>шах1382 =232,8 МПа : 161,8 МПа = 1,44, что говорит о сложном характере опорного давления.
Расхождения в параметрах опорного давления по сложным зонам, очистных забоев № 1382 и № 1384 подтверждают положения как приверженцев классической теории опорного давления (А. А. Борисова, И. Л. Черняка, И. М. Петухова, П. В. Егорова и др.), так и автора более радикального мнения о проявлении опорного давления (О. Яко-
би), который допускает его увеличение до 20 раз, что объяснимо при изменении параметров входящих в модели.
Из данных табл. 6 следует, что характер проявления опорного давления в массиве горных пород лавы № 1382 в зоне взаимовлияния очистного забоя и демонтажной камеры, показал, что угольный целик в предварительно подготовленной демонтажной камере принял значительную часть нагрузки (деформировался) и в значительной мере снял напряжения в кровле над демонтажной камерой, т. к. величина напряжений в зонах «сложной геометрии» взаимовлияния выработок отличается в 4,05 раза.
С другой стороны в подтверждение адекватности моделей проявления опорного давления в характерных зонах по очистным забоям № 1382 и 1384 говорит тот факт, что параметры зольности и куполообразования, напрямую коррелируют с параметрами опорного давления, если не в абсолютных значениях, то конфигурацией роста и спада в характерных зонах.
Следовательно, подготовка демонтажной камеры лавы № 1384 по пласту Байкаимский в зоне взаимовлияния очистного забоя и демонтажной камеры № 1384, формируемой с вырезанием
Таблица 6. Анализ параметров математических моделей опорного давления по сложным зонам очистных
забоев № 1382 и № 1384
Table 6. Analysis of parameters of mathematical models of bearing pressure on complex areas of working faces
No. 1382 and # 1384
Характеристика и параметры опорного давления напряжения в
сложных зонах
Лава № 1384, Лава № 1382, Пределы Пределы
зона взаимовлия- зона опорного параметров
Уравнение модели ния очистного взаимовлияния давления* опорного
забоя очистного за- давления**
и уклонов, МПа боя и демонтажной камеры ,МПа
Расчетная величина вертикальных напряжений 50-66 48-69 250-345 500 % 1000-1380 2000-2083
(о* = уЯ), МПа %
<зх + оу =21+0,1 Н [1] CTZ1384 = 195 Czl382 = 23 7 13 763-1155
14-31,32% 512-582 %
сх = (0,4-4-0,5)уЯ [6] 0*1384 = 220 <3*1382 = 2 76 30-69 780-1104
12-145 % 454-511 %
Ха(а\у 2ч Ь2 [7] Огпах к1384 = 296,6 О max к 1382 = 259,6 41.6—48.4 17-116% 791,6-1083,4 479^465 %
OWn к 1384 = 238,1 Omin к 1382 = 208,4 12-85.4 9,5-133% 740,4—1142 420-533 %
Авторский вариант ^тах =уН + —^-(/2у2 - 48а^ р) -Ртах 1384 = 232,8 ■Ртах 1382 = 161,08 81,41-102,97 -155-1488 % 852.97-1116.1 -680,1-К-491,2)%
* по классической теории (А. А. Борисов, И. Л. Черняк, И. М. Петухов, П. В. Егоров и др. (2ч-5)ст;
величина/ 1тнос. оценка, %
** по О. Якоби атах»2+20аг, величина/относит, оценка, %
угольного целика, с позиций управления горным давлением, произведена рационально и заслуживает дальнейшего применения в практике. Результаты оценки погрешности расчетной методики в приведены в табл. 6.
Оценка воспроизводимости проведена путем расчетов при знакопеременном пошаговом изменении глубины залегания на величину 0,1 м при постоянном угле падения пласта около 1°, изменения предела прочности на разрыв (шаг изменения апч.р принят 0,001), и плеча равнодействующей нагрузки, изгибающих моментов зависающих плит - (уменьшение / увеличение при шаге 10 м), и сравнения соответственно с параметрами, полученными при контурных исследованиях и их математическими ожиданиями (средними значениями) в столбе лавы № 1384.
Анализируя расчеты табл. 7 видно, что допустимая погрешность результатов е, полученных по модели суммарного давления и результатов, полученных фактическими инструментальными замерами напряжений при исследовании опорного давления в столбе лавы № 1384, составляет, 0,38 МПа или 0,13 % от максимального значения
опорного давления 296,6 МПа полученного расчетным путем. В абсолютных величинах диапазон погрешности расчета составил Да = 64,05-37,08 МПа.
Практическое использование разработанной методики расчета опорного давления и определения его параметров в сложных зонах, позволяет решать следующие задачи подземной геотехнологии:
- определение запаса прочностных параметров очистного комплекса;
- определение запаса прочностных параметров крепления выработок в сложных зонах;
- определение технологических и организационных параметров ведения очистных работ.
По результатам проведенных экспериментальных и теоретических исследований при подготовке демонтажных камер (ДК) № 1362, 1390, 1325, 1324, рекомендуется при составления паспортов выемочных участков по управлению горным давлением в сложных местах учитывать следующее.
1. При заблаговременной подготовке ДК в кровле пласта заранее пройденной выработки
Таблица 7. Оценка адекватности модели опорного давления в лаве № 1384 по ее погрешности г Table 7. Assessment of the adequacy of the model the reference pressure in the lava No. 1384 by its error 8
Номер расчета по модели и замера при исследованиях (в сложной зоне) Результат по модели* , (МПа) Результат параметра при замерах**, МПа (yj-yj) _(yj-yj) J ~ yj ^(yj-yj)
1 232,08 195 37,08 0,190154 0,036158 0,37994
2 232,31 220 12,31 0,055955 0,003131
3 232,54 238,1 -5,56 -0,02335 0,000545
4 232,55 296,6 -64,05 -0,21595 0,046633
5 231,78 237,4 -5,62 -0,02367 0,00056
6 214,71 237,4 -22,69 -0,09558 0,009135
7 246,11 237,4 8,71 0,036689 0,001346
8 232,77 237,4 ^1,63 -0,0195 0,00038
9 196,8 237,4 -40,6 -0,17102 0,029248
10 268,55 237,4 31,15 0,131213 0,017217
ут 2 = Ье 0,144354
** с учетом интенсивности проявления опорного давления по А. А. Борисову gmax > (2 н- 5)j> • >
происходит расслоение пород непосредственной и основной кровли с образованием значительного горного давления. Этот процесс зависит от времени проведения ДК.
2. Отсутствует необходимые измерения величины максимального опорного давления впереди очистного забоя и шага обрушения основной кровли. Существующие методики расчета шага обрушения основной кровли не дают точного ответа в связи с постоянным изменением горногеологических условий.
3. Формирование ДК в результате доработки очистного забоя является наиболее благоприятным вариантом подготовки ДК.
4.Технология подготовки ДК при доработке запасов в выемочном столбе достаточно апробирована, при этом рекомендуется применение анкерного крепления ДК.
5.Для более точного определения шага обрушения кровли и нагрузки на перекрытие секций механизированной крепи необходимо оснащать все приобретаемые мехкомплексы автоматизированной системой контроля воздействия горного давления на перекрытия секций крепи.
ВЫВОДЫ
1. Алгоритм расчета суммарного опорного давления в зоне взаимного геомеханического влияния очистного забоя и уклонов (демонтажных камер) включает суммирование давлений пород покрывающей толщи, свода над крепью уклона (камеры) и зависающей консоли пород кровли.
Давление зависающей консоли оценивают по моменту равнодействующей сил тяжести пород кровли в пределах границы грузовой площадки, описываемой параболической зависимостью.
2. Адекватность разработанных алгоритма и методики расчета суммарного опорного давления оценена экспериментально при подходе лавы № 1382 к конвейерному и путевому уклонам, а также лавы № 1384 к демонтажной камере по пласту Байкаимский на шахте «Имени 7 Ноября». Оценка проведена по факторам точности и воспроизводимости прогноза. Точность прогноза максимальных напряжений сопоставима с точностью прогноза, основанного на классических теориях (А. А. Борисов и др., О. Якоби). Прогнозные оценки могут отличаться в 2-20 раз. При этом доля дополнительных напряжений от изгиба нависающих пород кровли составила от 54,5 до 65,5 % от суммарных, что подтверждает необходимость учета этой нагрузки.
При пошаговом изменении основных исходных параметров (глубины залегания, прочности пород, плеча нагрузки) абсолютная погрешность расчета для условий лавы № 1384 не превысила 64 МПа, а относительная - 0,13 %.
3. При составлении паспортов выемочных участков в зонах геомеханического влияния очистного забоя целесообразно формирование демонтажной камеры путем доработки запасов в выемочном столбе с вырезанием угольного целика и анкерным креплением передовых выработок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Борисов, А. А. Механика горных пород и массивов. - Москва : Недра, 1980. - 360 с.
2. Петухов, И. М. Теория защитных пластов / И. М. Петухов, А. М. Линьков, В. С. Сидоров [и др.]. -Москва : Недра, 1976. - 224 с.
3. Фисенко, Г. Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. - Москва: Недра, 1976. -272 с.
4. Предупреждение газодинамических явлений в угольных шахтах (Сборник документов) / Колл. авт. - Москва : ГП НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2000. -320 с.
5. Коровкин, Ю. А. Механизированные крепи очистных забоев. - Москва, 1990. - 412 с.
6. Ардашев, К. А. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых пластов / К. А. Ардашев, В. Ф. Крылов, [и др.]. - Москва : Недра, 1967. - 289 с.
7. Егоров, П.В. Геомеханика / П. В. Егоров, Г. Г. Штумпф. - Кемерово, 2002. - 339 с.
REFERENCES
1. Borisov, A. A. Mehanika gornyh porod i massivov. - Moskva : Nedra, 1980. - 360 p. (rus)
2. Petuhov, I. M. Teorija zashhitnyh plastov /1. M. Petuhov, A. M. Lin'kov, V. S. Sidorov [i dr.], - Moskva : Nedra, 1976. - 224 p. (rus)
3. Fisenko, G. L. Predel'nye sostojanija gornyh porod vokrug vyrabotok. - Mo-skva: Nedra, 1976. - 272 p. (rus)
4. Preduprezhdenie gazodinamicheskih javlenij v ugol'nyh shahtah (Sbornik do-kumentov) / Koll. avt. -Moskva : GP NTC po bezopasnosti v promyshlennosti Gosgor-tehnadzora Rossii, 2000. -320 p. (rus)
5. Korovkin, Ju. A. Mehanizirovannye krepi ochistnyh zaboev. - Moskva, 1990. - 412 p. (rus)
6. Ardashev, K. A. Sovershenstvovanie upravlenija gornym davleniem pri razra-botke naklonnyh i krutyh plastov / K. A. Ardashev, V. F. Krylov, [i dr.]. - Moskva : Nedra, 1967. - 289 p. (rus)
7. Egorov, P.V. Geomehanika / P. V. Egorov, G. G. Shtumpf. - Kemerovo, 2002. - 339 p. (rus)
Поступило в редакцию 20.04.2016 Received 20 April 2016
