Геомеханічні основи управління зоною зруйнованих порід навколо виробок для забезпечення їх стійкості на великих глибинах

 

В публікаціях, виконаних в співавторстві, дисертанту належить наступне:

теоретична постановка і нове рішення задач, пов'язаних з оцінкою впливу зони зруйнованих порід на стан виробок [1, 2-4, 10, 11];

аналіз і наукова інтерпретація результатів досліджень впливу анкерного кріплення на стан виробок [8, 17, 18, 22, 35, 36, 38, 40];

аналіз і наукова інтерпретація результатів дослідження геомеханічних процесів в породному масиві навколо виробок [9, 15, 19, 20];

теоретичне оформлення і практична реалізація нових технологічних рішень в промислових умовах [12-14, 16, 34, 37];

- теоретичне оформлення і розробка нових технічних рішень для підвищення стійкості гірничих виробок [24-33].

 

 

Касьян Н. Н. Геомеханические основы управления зоной разрушенных пород вокруг выработок для обеспечения их устойчивости на больших глубинах.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05. 15. 02 – Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. – Донецкий национальный технический университет, Донецк, 2002.

Диссертация посвящена проблеме повышения устойчивости горных выработок в условиях образования зоны разрушенных пород. В работе развито направление горной геомеханики, основанное на управлении геомеханическими процессами внутри зоны разрушенных пород за счет применения нового подхода к использованию технических способов и средств, обеспечивающих повышение грузонесущей способности разрушенных пород в окрестности поддерживаемых выработок. Выявлены новые закономерности деформационных процессов внутри зоны разрушенных пород при движении фронта разрушения в глубь массива. Сущность их состоит в том, что движущийся от контура выработки в глубину массива фронт разрушения пород инициирует в разрушенных породах волны знакопеременных деформаций (сжатия, растяжения), которые перемещаются в обратном направлении.

Установлено, что при определенных соотношениях размеров ЗРП, крупности ее породных размеров и уровня ее внешнего нагружения наблюдается увеличение коэффициента передачи нагрузки на крепь выработок (эффект фокусирования давления). Все это позволило с новых позиций рассмотреть роль ЗРП в формировании нагрузки на крепь выработок и обосновать новые направления в развитии концепции обеспечения устойчивости выработок за счет повышения несущей способности разрушенных пород. Результаты аналитико-экспериментальных исследований выполненных на основе положений механики хрупкого разрушения с учетом кинетики формирования ЗРП вокруг выработок позволили произвести оценку степени влияния основных факторов, поддающихся управлению, на размеры разрушенной зоны.

В результате обработки данных расчетов величины ЗРП во времени получена зависимость, позволяющая прогнозировать ее величину на любой текущий момент, что обеспечивает возможность принятия технических решений по обеспечению устойчивости поддерживаемых выработок адекватных состоянию окружающего их породного массива на стадии проектирования.

Это позволило разработать новые и малозатратные способы охраны выработок с применением анкерных систем, крепи усиления и локально укрепленных зон.

Лабораторными исследованиями установлено, что пространственное расположение анкерных систем способствует повышению остаточной прочности разрушенных пород до уровня, равному 50% прочности не разрушенных пород.

Шахтные испытания способа повышения отпора породному массиву на контуре выработки с помощью податливой анкерной крепи показали, что при применении данного способа смещения пород уменьшаются в 1, 8 раза.

Использование промышленных условиях способа охраны выработок на основе создания локально укрепленных зон с помощью инъекции полиуретановой смолы позволило установить, что расход укрепляющего раствора на 1 м инъекционной скважины находится в пределах 13-22 литра. Общий расход укрепляющего раствора на 1 м выработки составил 108, 3-183, 3 литра, что в 3-4 раза меньше, чем при реализации традиционного способа укрепления породного массива в окрестности выработки. При этом скорость смещений пород на экспериментальном участке составляла 0, 1 мм/сут и в дальнейшем смещения прекратились. На контрольном участке скорость смещения пород составляла 2-5 мм/сут.

Ключевые слова: устойчивость выработок, геомеханические процессы, зона разрушенных пород, анкерная крепь, локально укрепленные зоны.

 

Касьян М. М. Геомеханічні основи управління зоною зруйнованих порід навколо виробок для забезпечення їх стійкості на великих глибинах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05. 15. 02 – підземна розробка родовищ корисних копалин. – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2002.

Дисертація присвячена проблемі підвищення стійкості гірничих виробок в умовах утворення зони зруйнованих порід. У роботі розвинутий напрямок гірничої геомеханіки, заснований на управлінні геомеханічними процесами всередині зони зруйнованих порід за рахунок використання нового підходу до застосування технічних способів та засобів, забезпечуючих зростання вантажонесучої здібності зруйнованих порід навколо підтримуючих виробок. Виявлено нові закономірності деформаційних процесів всередині зони зруйнованих порід при переміщенні фронта руйнування в глибину масива. Установлені особливості та закономірності поведінки порід всередині ЗЗП в процесі її формування і розвитку дозволили розробити нові способи охорони виробок засновані на підвищенні несучої спроможності зруйнованих порід навколо підтримуючих виробок. Шахтні випробування розроблених способів показали, що їх застосування дозволяє зменшити зміщення порідного контуру виробок в 1, 8 раза, а швидкості зміщення з 2-5 мм/добу до 0-0, 1 мм/добу.

Ключові слова: геомеханічні процеси, зона зруйнованих порід, локальне укріплення, охорона виробки.

 

 

Кasyan N. N. Geomechanical basis of management of a zone of the destroyed rocks around of roadway for maintenance of their stability on the big depths.

The dissertation on competition of a scientific degree of Dr. Sci. Tech. of a speciality 05. 15. 02 – Underground mining of deposits of minerals. – Donetsk national technical university, Donetsk, 2002.

The dissertation is devoted to a problem of increasing of stability of roadways in conditions of formation of a zone of the destroyed rocks. The direction of the geomechanics based on management of geomechanical processes inside a zone of destroyed rocks due to application of the new approach to use of technical ways and means, providing the increasing of carring abilities of the destroyed rocks in a vicinity of supported roadway is advanced in dissertation. New laws of deformation processes inside a zone of the destroyed rocks are revealed at movement of front of destruction in depth of a mass. New ways of protection of roadways with application of system installation of roof bolting, locally reinforced the zones are developed, allowing to reduce displacement of a rocky contour of roadway in 1, 8 times and speed of its displacement about 2-5 mm / per day up to 0, 01 mm / per day.

Key words: geomechanical processes, a zone of the destroyed rocks, local strengthening, protection of roadway.