Охорона виїмкових штреків у виробленому просторі за суцільної системи розробки в умовах Червоноармійського району Донбасу

 

Таблиця 1

Зміна собівартості 1 т вугілля при збільшенні швидкості посування очисного вибою на пластах різної потужності 

 

За результатами моделювання установлена лінійна залежність собівартості вугілля від потужності пласта і довжини виїмкового стовпа та її ступенева залежність від швидкості посування очисного вибою та довжини лави. 

Характер залежності між собівартістю і впливаючими параметрами, описаний для двох виробок, є справедливим і для трьох виїмкових штреків. Наприклад, коли швидкість посування очисного вибою дорівнює 1 м/доб., а довжина лави дорівнює 100, 150 и 250 м собівартість для двох і трьох виїмкових штреків відповідно дорівнює 21. 87 та 22. 24, 18. 39 та 18. 63, 15. 79 та 15. 93 грн/т. Незначне збільшення собівартості спостерігається й за інших значень довжини лави та потужностей посування очисного вибою. Це свідчить про те, що за суцільної системи розробки проведення та охорона третього виїмкового штрека суттєво не впливає на зростання собівартості вугілля. 

За результами моделювання побудована номограма (рис. 1), за допомогою якої можна підібрати раціональні параметри суцільної системи розробки, виходячи з конкретних гірничо-геологічних і гірничо-технічних умов. 

Розроблена модель і пакет програм, створений на її основі, дозволять ІТР шахт виконувати необхідні розрахунки та їх аналіз безпосередньо на підприємстві. 

В третьому розділі з метою кількісної оцінки впливу параметрів закладної смуги на стійкість штреку, що охороняється у виробленому просторі, вирішувалась просторова задача геомеханіки для області масиву, геометрія якого обумовлена суцільною системою розробки. Робоча схема містила сполучення лави з відкотним і проміжним відкотним штреками, закладну смугу між штреками, вироблений простір за лавою і неторкану частину масиву попереду вибою (рис. 2). Використовувся метод граничних елементів у формі розривних зміщень. Вихідна система рівнянь формувалась на основі аналітичного розв»язку задачі Рогведа щодо розриву зміщень на прямокутному елементі в пружному просторі. Розглядались гірничо-геологічні умови типові для Червоноармійського району Донбасу. 

В результаті статистичної обробки отриманих розрахункових даних установлена залежність максимальних еквівалентних напружень в покрівлі пласта від співвідношення модулей пружності закладної смуги і породи: 

 

Результати розрахунку показали, що для виконання умов стійкості покрівлі охороняємого штреку (максимальна протяжність зони граничного напруженого стану чи контура виробки не перевищує 2м) необхідно створити закладну смугу з модулем пружності , ширина якої не менша 20м. 

Несуча здатність кріплення проміжного відкотного штреку досліджувалась методом граничних елементів у формі фіктивних навантажень. 

В якості базового використовувалось аналітичне рішення задачі Кельвіна щодо дії нормальних та дотичних навантажень рівномірно розподілених на прямолінійному відрізку, довільно орієнтованому в безкінечному пружному середовищі. Розглядалось аркове кріплення з спецпрофілю СВП-22 з кроком установки l=1 м. Розрахунок виконувався за методикою Л. В. Новікової. Поперечний переріз замінювався прямокутним, жорсткість якого еквівалентна жорсткості реальної конструкції з урахуванням забутівки на ділянці, що дорівнює кроку установки кріплення. Розрахунки виконані для деяких значень, що визначають параметри: межу міцності порід на стиснення  , МПа, глибину  м, дозволили установити залежність максимальних нормальних напружень   в кріпленні від параметра  : 

 

З цієї формули виходить, що використання профілю з спецпрофілю СВП-22 на глибині Н=800 м з кроком установки її l=1 м можливе, якщо межа міцності порід на стиснення складає     Це відповідає гірничо-геологічним умовам Червоноармійського району Донбасу. 

Результати теоретичних досліджень впроваджені при відробці виїмкових полів 11-ої південної, 11-ої північної та 12-ої південної лав пласта К8 на шахті № 1/3 «Новогродовська» ДХК «Селідоввугілля». Потужність пласта 1-1. 2 м, кут падіння 12-13о. Довжина стовпів від 800 до 1500 м. Довжина лав від 312 до 340 м. Глибина розробки 660-810 м. 

В цих лавах проходка усіх штреків виконувалась буро-вибуховим способом у змішаному вибої з розташуванням вугільного пласта у верхній частині перерізу виробки з підриванням підошви. Відкотні штреки кріпились піддатливими трапецієвидними кріпленнями КПС, а проміжні відкотні і вентиляційні – піддатливим арковим металевим кріпленням КМП – А5. Переріз виїмкових штреків в проходці та кріпленні відповідно складали: відкотного – 10. 6 і 8. 8 м2, а проміжного відкотного та вентиляційного – 17. 7 і 15. 3 м2. 

В усіх трьох випадках відкотні штреки проводились у вугільному масиві з опередженням лав на 30-40м, вентиляційні – слідом за лавою. Також слідом за лавами на відстані 35-40м від відкотних штреків проводились проміжні штреки. Через кожні 60-70 м відкотні та проміжні штреки об»єднувались збійками, що слугували для транспортування вугілля з відкотного на проміжний відкотний штрек, провітрювання, переміщення людей і доставки матеріалів. Після введення в експлуатацію нової збійки попередня збійка і частина відкотного штреку між цими збійками були погашені. За такої схеми проведення виробок відкотний штрек підтримувався на межі з обваленими породами не за всією довжиною, а лише від лави до збійки, що дозволило використовувати кріпильні рами повторно. 

Штреки у виробленому просторі охоронялись закладними смугами, що споруджувались за допомогою двох дробильно-закладних