Исследование процесса формирования зон опорного давления в системе «парные штреки»

В статье представлены комплексные исследования формирования зон опорного давления в геомеханической системе «парные штреки», включающие численное моделирование, основанное на методе конечных элементов. Для моделирования использовались упругопластическая модель Мора-Кулона, а также физико-механические свойства угля и вмещающих пород. Моделирование проводилось для конкретных горно-геологических условий залегания антрацитового пласта k₂. В одном программном модуле моделировались несколько стадий, позволяющих определить величину напряжений и смещений кровли в выемочных выработках на различных этапах формирования опорного давления впереди движущегося очистного забоя. В результате моделирования получены значения напряжений и смещений кровли в массиве вокруг выемочных выработок при различных стадиях проявления зон опорного давления, позволяющие применить метод планирования эксперимента для оптимизации параметров охранной конструкции в виде податливого целика. Данные исследования направлены на повышение эффективности охраны выемочных выработок путем оптимизации параметров охранных конструкций (податливого целика) для повышения производительности очистного забоя при отработке пологих антрацитовых пластов, в том числе опасным по горным ударам.

1. Бажин Н. П., Весков М. И., Комиссаров М. А. Расположение, охрана и поддержание подготови-тельных выработок в глубоких шахтах. Труды ВНИМИ. Исследование проявлений горного давления на глу-боких горизонтах. Л.; 1971. С. 150–165.

2. Бауэр М. А., Дмитриенко В. А. Анализ напряженно-деформированного состояния монолитной бе-тонной крепи подземных сооружений некругового очертания. Инженерный вестник Дона. 2017;47(4(47)):199. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3916.

3. Григорьев В. Л. Охрана и поддержание подготовительных и выемочных выработок, подверженных влиянию очистных работ. Добыча угля подземным способом. 1981;(7):20–22.

4. Иванов С. И., Титов Н. В., Ткачев В. А., Привалов А. А. Охрана горных выработок с помощью податливых целиков. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(8):159–166. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-8-0-161-166.

5. Иванов С. И., Титов Н. В., Ткачев В. А., Привалов А. А. Система разработки пластов средней и малой мощности длинными столбами по простиранию составлением породы в шахте. Горный информаци-онно-аналитический бюллетень. 2017;(8):174–178. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-8-0-174-178.

6. Медведчук Н. Д. Влияние скорости подвигания очистного забоя на проявление горного давления при разработке пологих пластов. Уголь Украины. 1967;(4).

7. Рекомендации по безопасному ведению горных работ на склонных к динамическим явлениям уголь-ных пластах. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_227032.

8. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. 4-е изд., доп. Л.: ВНИМИ; 1986. 222 с.

9. Badalyan G. G., Dmitrienko V. A., Skomorokhov A. A. Resource-saving Technology of Building of Vertical Mine Working in Soil Original Research Article. Procedia Engineering. In: 2nd International Conference on Industrial Engineering (ICIE-2016). 2016;150:2293-2301. URL: http://www.journals.elsevier.com/procedia-engineering.

10. Bauer M. A., Dmitrienko V. A., Kapustin A. I. Assessment of Deformations of Earth`s Surface at Mine Construction on Sub-Soil Original Research Article. Procedia Engineering. In: 2nd International Conference on Industrial Engineering (ICIE-2016). 2016;150:2278-2286. URL: http://www.journals.elsevier.com/procedia-engineering.

11. Bolesta M., Menze G. Verfestigungsinjektion auf dem Bergwerk Ost mit einem hochfesten mineralis-chen Bindemittel. Gluckauf. 2003;(1):56–59.

12. Drzewiecki J. Neue Verfahren zur Bekämpfung der Gebirgsschlaggefahr. Gluckauf. 2002;(3):18–22.

13. Langhanki B. Planungskonzeption zur Doppelnutzung einer Rechteckankerstrecke. Gluckauf. 2002;(1):11.

14. Matusche T., Stratmann T. AVSA Parallelisiertes Ankern und Schneiden in Bogenstrecken. Gluckauf. 2002;(4):7–14.

15. Padera Z. Investigation of the influence of the bottom face movement speed on the manifestation of rock pressure during the development of a coal seam on models of equivalent materials. Gluckauf. 1969;(9).

16. Stive Fiscor. Total Number of Longwall Faces Drops Below 50. Coal Age. 2009;(2):24–32.

17. Syd S. Peng. Longwall Mining. West Virginia University; 2006. 621 p.

18. Syd S. Peng. Coal Mine Ground Control. West Virginia University; 2008. 750 p.

19. Tönjes B., Voß H.-W., Mehlmann W. Kombiausbaustrecke auf dem Bergwerk Ewald/Hugo. Gluckauf. 2001;(1):28.

20. Varvo M. Influence of the extraction rate on the manifestation of deformations and pressure in the bot-tom-hole space. Gluckauf. 1969;(15).