Науковий вісник НГУ

Обґрунтування раціональних параметрів композитного кріплення гірничих виробок

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2025

Останнє оновлення: 25 червня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 2592

Authors:

В.І.Бондаренко, orcid.org/0000-0001-7552-0236, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

І.В.Шека, orcid.org/0000-0001-6818-2902, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

А.О.Хорольський, orcid.org/0000-0002-4703-7228, Відділення фізики гірничих процесів Інституту геотехнічної механіки імені М.С.Полякова Національної академії наук України, м. Дніпро, Україна

І.А.Салєєв, orcid.org/0009-0004-5830-352X, DTEK Energy BV, м. Амстердам, Нідерланди

І.А.Ковалевська*, orcid.org/0000-0002-0841-7316, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.В.Столярська, orcid.org/0000-0001-7415-9979, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (3): 058 - 064

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-3/058

Abstract:

Мета. Обґрунтування раціональних параметрів кріплення із композитних матеріалів для гірничих виробок вугільних шахт, що розташовані на глибинах понад 1 000 метрів.

Методика. У роботі використано метод скінченних елементів у середовищі Ansys Mechanical. Комплексний підхід дослідження передбачав збір і аналіз вхідних даних, підготовку й проведення обчислювального експерименту, а також аналіз отриманих результатів.

Результати. Уперше розроблено алгоритм розрахунку раціональних параметрів кріпильної системи, шо за допомогою обчислювального експерименту дозволяє враховувати переріз кріплення, переріз штоку, кількість анкерів і їх розташування, що суттєво впливають на експлуатаційні характеристики кріплення. Результати моделювання напружено-деформованого стану удосконаленої системи кріплення, дозволили обґрунтувати раціональні параметри композитного кріплення. Виконані дослідження дозволили розробити алгоритм вибору раціональних параметрів системи композитного кріплення в умовах ШУ «Покровське». Розроблена методика розрахунку раціональних параметрів композитного кріплення, суть якої полягає в застосуванні розробленого алгоритму задля визначення раціонального перерізу композитного кріплення, що дозволяє обирати раціональний переріз кріплення й штоку піддатливості та крок встановлення композитного кріплення.

Наукова новизна. Встановлені тенденції зміни рівня напруженості гірського масиву та елементів кріпильної системи композитного кріплення. Інтенсивність напружень σ у кріпильній системі композитного кріплення зростає зі збільшенням відношення H/R, що тотожно збільшенню на неї навантаження з боку гірського масиву. У свою чергу інтенсивність напружень σ знижується зі збільшенням перерізу композитного кріплення, а навантаження на елементи кріплення знижуються.

Практична значимість. Запропонована методика може бути використана як додаток до чинних нормативних документів із підтримки гірничих виробок на глибинах понад 1 000 метрів.

Ключові слова: гірнича виробка, композитне кріплення, максимальні напруження, напружено-деформований стан

References.

1. Koval, V., Kryshtal, H., Udovychenko, V., Soloviova, O., Froter, O., Kokorina, V., & Veretin, L. (2023). Review of mineral resource management in a circular economy infrastructure. Mining of Mineral Deposits, 17(2), 61-70. https://doi.org/10.33271/mining17.02.061

2. Pyrikov, A., Yermakow, V., Lubenska, N., & Tiganj, J. (2023). Restructuring of the Coal Industry in Ukraine. Mining Report, 159(2). Retrieved from https://mining-report.de/english/restructuring-of-the-coal-industry-in-ukraine/

3. Bondarenko, V., Salieiev, I., Kovalevska, I., Chervatiuk, V., Malashkevych, D., Shyshov, M., & Chernyak, V. (2023). A new concept for complex mining of mineral raw material resources from DTEK coal mines based on sustainable development and ESG strategy. Mining of Mineral Deposits, 17(1), 1-16. https://doi.org/10.33271/mining17.01.001

4. Bazaluk, O., Ashcheulova, O., Mamaikin, O., Khorolskyi, A., Lozynskyi, V., & Saik, P. (2022). Innovative activities in the sphere of mining process management. Frontiers in Environmental Science, (10), 878977. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.878977

5. Bahrii, I. D., Dubosarskyi, V. R., & Mamyshev, I. Y. (2023). Gas-dynamic processes and causes of accidents at mines. Mineral Resources of Ukraine, (3), 17-24. https://doi.org/10.31996/mru.2023.3.17-24

6. Pochepov, V. M., Mamaikin, O. R., Sheka, I. V., Krukovskyi, O. P., Lapko, V. V., & Ashcheulova, O. M. (2024). Tool for management and planning of the fuel and energy complex taking into account the production potential of coal-mining enterprises. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, (1415), 012045. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1415/1/012045

7. Krukovskyi, O. P., Kurnosov, S. A., Makeyev, S. Yu., & Stadnychuk, M. M. (2023). Determination of the Reliability of Mine Support Equipment Considering Its Deformation Risks. Strength of Materials, 55(3), 475-483. https://doi.org/10.1007/s11223-023-00540-5

8. Yussupov, K., Aben, E., Myrzakhmetov, S., Akhmetkanov, D., & Sarybayev, N. (2024). Increasing the Efficiency of Underground Block Leaching of Metal. Civil Engineering Journal, 10(10), 3339-3349. https://doi.org/10.28991/CEJ-2024-010-10-014

9. Bondarenko, V. I., Symanovych, H. A., Kovalevska, I. A., Shyshov, M. V., & Yakovenko, V. H. (2023). Geomechanical substantiation of parameters for safe completion of mining the coal reserves adjacent to main workings. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 46-52. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/046

10.      Shavarskyi, Ia., Falshtynskyi, V., Dychkovskyi, R., Akimov, O., Sala, D., & Buketov, V. (2022). Management of the longwall face advance on the stress-strain state of rock mass. Mining of Mineral Deposits, 16(3), 78-85. https://doi.org/10.33271/mining16.03.078

11.      Bazaluk, O., Petlovanyi, M., Zubko, S., Lozynskyi, V., & Sai, K. (2021). Instability Assessment of Hanging Wall Rocks during Underground Mining of Iron Ores. Minerals, 11(8), 858. https://doi.org/10.3390/min11080858

12.      Sdvizhkova, Ye. A., Babets, D. V., & Smirnov, A. V. (2014). Support loading of assembly chamber in terms of Western Donbas plough longwall. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (5). 26-32.

13.      Bazaluk, O., Slabyi, O., Vekeryk, V., Velychkovych, A., Ropyak, L., & Lozynskyi, V. (2021). A Technology of Hydrocarbon Fluid Production Intensification by Productive Stratum Drainage Zone Reaming. Energies, 14(12), 3514. https://doi.org/10.3390/en14123514

14.      Khorolskyi, A., Mamaikin, O., Fomychova, L., Pochepov, V., & Lapko, V. (2022). Developing and implementation a new model optimizing the parameters of coal mines under diversification. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 17(16), 1544-1553.

15.      Petlovanyi, M. V., Zubko, S. A., Popovych, V. V., & Sai, K. S. (2022). Physicochemical mechanism of structure formation and strengthening in the backfill massif when filling underground cavities. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Technologii, 6, 142-150. https://doi.org/10.32434/0321-4095-2020-133-6-142-150

16.      Kuandykov, T. A., Karmanov, T. D., Kuldeyev, E. I., Yelemes­sov, K. K., & Kaliev, B. Z. (2022). New technology of uncover the ore horizon by the method of in-situ leaching for uranium mining. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, (3), 142-154. https://doi.org/10.32014/2022.2518-170X.186

17.      Bondarenko, V., Kovalevska, I., Sheka, I., & Sachko, R. (2023). Results of research on the stability of mine workings, fixed by arched supports made of composite materials, in the conditions of the Pokrovske Mine Administration. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1156(1), 012011. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1156/1/012011

18.      Wang, Q., & Wang, B. (2020). Combined support technology of retained entry in large mining height face with double roadways layout. Geotechnical and Geological Engineering, 38(5), 4661-4674. https://doi.org/10.1007/s10706-020-01317-2

19.      Sakhno, I., Sakhno, S., & Skyrda, A. (2022). Field investigations of deformations in soft surrounding rocks of roadway with roof-bolting support by auger mining of thin coal seams. Rudarsko-Geološko-Naftni Zbornik, 37(2), 23-38. https://doi.org/10.17794/rgn.2022.2.3

20.      Krukovskyi, O., Krukovska, V., Bulich, Y., Demchenko, S., & Konstantynova, I. (2024). Rock bolt and frame support of mine workings with a compound cross-section: Collective refuge chambers for mine workers. Mining of Mineral Deposits, 18(2), 28-37. https://doi.org/10.33271/mining18.02.028

21.      Rajwa, S., Lubosik, Z., & Płonka, M. (2019). Safety of longwall mining with caving in the light of data from monitoring systems. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 679(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/679/1/012021

22.      Matayev, A., Uakhitova, B., Kaumetova, D., Imangazin, M., Sarkulova, Z., Issengaliyeva, G., & Orazbekova, R. (2024). Substantiation and selection of parameters for supporting mine workings at deep levels. Mining of Mineral Deposits, 18(4), 125-138. https://doi.org/10.33271/mining18.04.125

23.      Lapko, V., Fomychov, V., & Fomychova, L. (2014). Modern technologies of bolting in weakly metamorphosed rocks: experience and perspectives. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 359-362. https://doi.org/10.1201/b17547

24.      Niedbalski, Z., Małkowski, P., & Majcherczyk, T. (2013). Monitoring of stand-and-roof-bolting support – design optimization. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 10(2), 215-226. https://doi.org/10.13168/agg.2013.0022

25.      Gu, S. C., Wang, P., & Yang, C. F. (2022). Mechanical characteristics and stability analysis of surrounding rock reinforcement in rectangular roadway. Scientific Reports, 12(1), 22234. https://doi.org/10.1038/s41598-022-26773-z

26.      Fomychov, V. (2013). Research of stress-strain state of cracked coal-containing massif near-the-working area using finite elements technique. Annual Scientific-Technical Colletion ‒ Mining of Mineral Deposits, 159-163. https://doi.org/10.1201/b16354-27

27.      Nurpeissova, М., Rysbekov, K., Kenesbayeva, А., Bekbassarov, Z., & Levin, E. (2023). Simulation of geodynamic processes. Engineering Journal of Satbayev University, 143(4), 16-24. https://doi.org/10.51301/vest.su.2021.i4.03

28.      Kononenko, M., & Khomenko, O. (2010). Technology of support of workings near to extraction chambers. New Techniques and Technologies in Mining, 193-197. https://doi.org/10.1201/b11329-31

29.      Vladyko, O., Kononenko, M., & Khomenko, O. (2012). Imitating modeling stability of mine workings. Geomechanical Processes During Underground Mining, 147-150. https://doi.org/10.1201/b13157-26

30.      Nehrii, S., Nehrii, T., Zolotarova, O., & Volkov, S. (2021). Investigation of the geomechanical state of soft adjoining rocks under protective constructions. Rudarsko-Geološko-Naftni Zbornik, 36(4), 61-71. https://doi.org/10.17794/rgn.2021.4.6

• < Попередня
• Наступна >