Розробка технологічних схем проведення гірничих виробок з управлінням стійкістю контурів при багаторівневому кріпленні

Authors:

В. Ф. Дьомін, доктор технічних наук, професор, orcid.org/0000-0002-1718-856X, Карагандинський державний технічний університет, м. Караганда, Республіка Казахстан. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. Т. Батирханова, orcid.org/0000-0001-9976-9028, Карагандинський державний технічний університет, м. Караганда, Республіка Казахстан. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. М. Томілов, orcid.org/0000-0001-6236-9231, Карагандинський державний технічний університет, м. Караганда, Республіка Казахстан. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. Є. Жумабекова, orcid.org/0000-0002-1501-5382, Карагандинський державний технічний університет, м. Караганда, Республіка Казахстан. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

У. Є. Абеков, orcid.org/0000-0001-6686-4926, Карагандинський державний технічний університет, м. Караганда, Республіка Казахстан. e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Abstract:

Гірничі виробки становлять технологічну небезпеку за відсутності механізмів їх безпечної розробки.

Мета. Укріплення контурів гірничих виробок як захід безпеки розробки гірничої виробки.

Методика. Алгоритм досліджень відображено у вигляді послідовності виконання етапів з урахуванням глибини розташування виробки, орієнтування виробки щодо вугільного пласта, структури вуглевмісної товщі, механічних характеристик масиву, що вміщає виробку, у до граничному та граничному стані, типового перерізу виробки, конструктивно-технологічних характеристик кріплення.

Результати. У роботі наведено дані, які свідчать про те, що якщо використовується зона робіт, яка належить до зони підтоплення, то установка підпірних стійок повторно може бути менш ефективною на 40 % і більше. Виявлено, що випадок для шахтної установки зводиться до вирішення геомеханічної аналітичної задачі. Натурні дослідження показали, що, якщо анкерне кріплення другого рівня встановлюється у виробках, що використовуються повторно, то ймовірно вони в покрівлі й боках мають породи деформованого вигляду.

Наукова новизна. Уперше застосовані математичні моделі визначення стійкості гірничих виробок і моделі, що дозволяють безпечно розширювати контури гірничих виробок. Визначені вимоги до матеріалів, що дозволяють проводити зміцнення контурів з урахуванням структури й технологічної схеми застосовуваної технології. У роботі представлена математична модель, її апробація та верифікація отриманих даних на дослідній ділянці. Проведене спостереження за станом виробок, закріплених анкерним кріпленням, пройдених поблизу геологічних порушень у зоні впливу підвищеного гірського тиску шахт „Ім. Костенко“, „Саранська“, „Абайська“ УД АТ „АрселорМіттал Теміртау“. Установлено вплив головних напружень на стійкість гірничих виробок.

Практична значимість. Отримана технологія може використовуватися в контрольованому середовищі для розробок гірничих виробок, що мають ознаки залишкової ємності й можуть бути вироблені у глибших нормах і обсягах. Для цього необхідно проаналізувати перспективні форми виробки і позначити географічно райони, що можна використати із застосуванням розробленої технології. Проведена апробація методики автоматизованого розрахунку параметрів анкерного кріплення й реалізація результатів досліджень щодо вдосконалення технологічних схем проведення виробок. Виявлені закономірності для розрахунку стійкості гірничих виробок від параметрів анкерного кріплення.

References.

1. Mamet’ev, Yu. I., Ibraev, D. S., Krupnik, L. A., & Shaposhnik, Yu. N. (2014). Technological Innovation in Long Raise Boring and Construction. Gorny Zh. Kazakh., 7, 5-9.

2. Galvin, J. M. (2016). Pillar Extraction. InGround Engineering – Principles and Practices for Underground Coal Mining (pp. 309-358). Cham: Springer International Publishing. DOI: 10.1007/978-3-319-25005-2_8.

3. Bogomolov, А. N., Bogomolova, O. А., & Ushakov, А. N. (2018). About Stresses in a Contour Points in a Single Underground Mines of Different Cross Sections, Subject to an Overall Uniform Pressure. Bulletin of PNRPU. Construction and Architecture, 9(3), 54-70. DOI: 10.15593/2224-9826/2018.3.06.

4. Baryshnikov, V. D., Baryshnikov, D. V., Gakhova, L. N., & Kachal’sky, V. G. (2014). Practical Experience of Geomechanical Monitoring in Underground Mineral Mining. J Min Sci, 50(5), 855-864. DOI: 10.1134/S1062739114050056.

5. Kurlenya, M. V., Baryshnikov, V. D., & Gakhova, L. N. (2013). Effect of Partial Water Flooding on the Stress-Strain State of the Crown Pillar in the Aikhal Mine. J. Min. Sci., 49(4), 537-543. DOI: 10.1134/S1062739149040023.

6. Bogomolov, A. N., Bogomolova, O. A., & Ushakov, A. N. (2017). Determination of the Laying Depth of Horizontal Mine Workings by Stress State Analysis of Enclosing Soil Mass. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 54(5), 295-302. DOI: 10.1007/s11204-017-9472-2.

7. Krupnik, L. A., Shaposhnik, Y. N., Shokarev, D. A., Shaposhnik, S. N., & Konurin, A. I. (2017). Improvement of Support Technology in Artemevsk Mine of Vostoktsvetmet. Journal of Mining Science, 53(6), 1096-1102. DOI: 10.1134/S1062739117063173.

8. Bustillo Revuelta, M. (2018). Mineral Resource Extraction. InMineral Resources: From Exploration to Sustainability Assessment (pp. 311-421). Cham: Springer International Publishing. DOI: 10.1007/978-3-319-58760-8_5.

9. Kurlenya, M. V., Baryshnikov, V. D., & Gakhova, L. N. (2013). Effect of Partial Water Flooding on the Stress-Strain State of the Crown Pillar in the Aikhal Mine. J. Min. Sci., 49(4), 537-543. DOI: 10.1134/S1062739149060166.

10. Schumacher, F. P., & Kim, E. (2014). Evaluation of Directional Drilling Implication of Double Layered Pipe Umbrella System for the Coal Mine Roof Support with Composite Material and Beam Element Methods Using FLAC 3D. Journal of Mining Science, 50(2), 335-348. DOI: 10.1134/S1062739114020173.

11. Zhang, Y., Kang, Z., & Hou, C. (2010). Research on Numerical Analysis of Landslide Cataclysm Mechanism and Reinforcement Treatment Scheme in ShengLi Open-Pit Coal Mine. In R. Zhu, Y. Zhang, B. Liu, & C. Liu (Eds.),Information Computing and Applications (pp. 565-572). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. DOI: 10.1007/978-3-642-16336-4_11.

 повний текст / full article