НЕДРА

Оригинальная статья

УДК 622.268:622.284.74:622.831.3 © В.Ф. Демин, Д.С. Шонтаев, Т.К. Балгабеков, А.Д. Шонтаев, А.Н. Конкыбаева, 2020

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 5-2020 /1130/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-5-63-67

Название

Напряженно-деформированное состояние приконтурного углепородного массива

Авторы

Демин В.Ф., доктор техн. наук, профессор кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» КарГТУ, академик МАИН, 100027, Республика Казахстан, е-mail: vladfdemin@mail.ru

Шонтаев Д.С., канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры «Транспортная техника и технологии» КАТУ им. С. Сейфуллина, 010000, г. Нур-Султан, Республика Казахстан, е-mail: dshontaev@mail.ru

Балгабеков Т.К., канд. техн. наук, заведующий кафедрой «Транспортная техника и технологии» КАТУ им. С. Сейфуллина, 010000, г. Нур-Султан, Республика Казахстан, е-mail: tdi_kstu@mail.ru

Шонтаев А.Д., докторант кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» КарГТУ, 100027, г. Караганда, Республика Казахстан, е-mail: shon_oskar@mail.ru

Конкыбаева А.Н., магистр техн. наук, ассистент кафедры «Транспортная техника и технологии» КАТУ им. С.Сейфуллина, 010000, г. Нур-Султан, Республика Казахстан, е-mail: arai_janaarka@mail.ru

Аннотация

Приведены результаты исследований напряженно-деформированного состояния углепородных массивов в зависимости от горнотехнических и технологических условий эксплуатации, что позволяет определять обоснованные параметры крепления для повышения устойчивости подготовительных горных выработок. Определены неустойчивые области во вмещающих породах и динамика зон распространения активного трещинообразования впереди фронта проводимых выработок, что позволит разработать перспективы и усовершенствовать существующие технологии эффективного и безопасного крепления приконтурных пород.

Идея работы заключается в создании устойчивой системы взаимодействия (крепь - породы) с использованием анкерного крепления, а также зон напряженно-деформированного состояния горного массива вокруг выработок для поддержания их контуров (размеров). Исследования напряженно-деформированного состояния пород в горных выработках, и закономерностей поведения примыкающих к ним массивов пород позволят оптимизировать параметры технологических схем подготовительных работ.

Ключевые слова

Технология ведения подземных работ, приконтурные породы, экспериментальные исследования, горные выработки, параметры крепления, геомеханические процессы, анкерная крепь, технологические схемы, численное моделирование, напряженно-деформированного состояние.

Список литературы

1. Вылегжанин В.Н., Егоров П.В., Мурашев В.И. Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов. Новосибирск: Наука, 2000. 295 с.

2. Судариков А.Е. Основы механики подземных сооружений: Учебное пособие. Караганда: КарГТУ, 2003. 74 с.

3. Черняк И.Л., Бурчаков Ю.И. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт. М.: Недра, 2001. 304 с.

4. Анкерная крепь: Справочник / А.П. Широков, В.А. Лидер, М.А. Дзауров и др. М.: Недра, 2001. 205 с.

5. Цай Б.Н. Термоактивационная природа прочности горных пород. Караганда: КарГТУ, 2011. 204 с.

6. Обоснование и выбор технологии проведения, способов крепления и поддержания горных выработок в неустойчивых горных породах глубоких горизонтов Холбинского рудника / В.А. Еременко, В.Н. Лушников, М.П. Сенди и др. // Горный журнал. № 7. 2013. С. 59-67.

7. Кузьмин С.В., Сальвассер С.В., Мешков С.А. Механизм развития пучения пород почвы и способы борьбы с ним: Отдельный выпуск // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № 3. С. 120-126.

8. Nierobisz A. Development of roof bolting use in Polish coal mines // Journal of Mining Science. 2011. Vol. 47 (6). Р. 751-760.

9. Pivnyak G., Bondarenko V., Kovalevska I. Mining of Mineral Deposits. A Balkema Book. London: CRC Press is an imprint of the Taylor & Francis Group an informa business, 371 р.

10. Грицко Г.И., Цыцаркин В.Н. Определение напряженно-деформированного состояния массива вокруг протяженных пластовых выработок экспериментально аналитическим методом // ФТПРПИ. 1995. № 3. С. 18-22.

11. Курленя М.В., Барышников В.Д., Гахова Л.Н. Развитие экспериментально-аналитического метода оценки устойчивости горных выработок // ФТПРПИ. 2012. № 4. С. 20-29.

Иллюстрации

Рис. 1. Состояние конвейерного промежуточного штрека 50к₁₀-з шахты «Абайская» Карагандинского угольного бассейна в зоне влияния очистных работ: а – вывалы породы из боков; б - деформация боков; в

Рис. 2. Динамика изменения газоносности угольного пласта (а) приконтурного массива выработки и изотермы сорбции (б): 1 – пласт К₁₀ шахты «Абайская»; 2 – пласт Д₆ шахты «Казахстанская» Карагандинского угольного бассейна

Для цитирования

Напряженно-деформированное состояние приконтурно-углепородного массива / В.Ф. Демин, Д.С. Шонтаев, Т.К. Балгабеков и др. // Уголь. 2020. № 5. С. 63-67. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-5-63-67.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 12.01.2020

Одобрена рецензентами: 25.02.2020

Принята к публикации: 23.03.2020

РЕЦЕНЗИЯ

на статью: «Напряженно–деформированное состояние приконтурного углепородного массива», авторы: Демин В.Ф., Шонтаев Д.С., Балгабеков Т.К., Шонтаев А.Д., Конкыбаева А.Н.

Рецензент

Малыбаев Н.С., канд. техн. наук, доцент кафедры ТОМиС КарГТУ.

В статье проанализированы напряженно-деформированное состояние проявления горного давления, а также условия поддержания выработок в зависимости от горнотехнических и технологических условий разработки. Исследования позволили установить степень их влияния на эффективность применения анкерного крепления выемочных выработок и обоснованно применять технологические схемы крепления для обеспечения устойчивости горных выработок и снижения затрат на их проведение и крепление.

Актуальность работы заключается в создании устойчивой системы взаимодействия (крепь-порода) с использованием анкерного крепления, а также зон напряженно-деформированного состояния горного массива вокруг выработок для поддержания их контуров размеров выработки. Исследования напряженно-деформированного состояния пород (НДСП) в горных выработках и закономерностей поведения примыкающих к ним массивов пород позволят оптимизировать параметры технологических схем подготовительных работ.

Научная новизна и ценность представленной работы заключается в анализе практического использования анкерного крепления в угольных шахтах, оценке горно-геологических условий проведения подготовительных горных выработок, исследовании НДСП горного массива вокруг выработок, разработке технологических схем анкерного крепления, установлении влияния технологии анкерного крепления на эксплуатационную характеристику горной выработки.

Выполненный комплекс аналитических и экспериментальных исследований позволил установить динамику развития деформационных процессов в углеродном массиве вокруг выработок. Определены неустойчивые области во вмещающих породах и динамика зон распространения активного трещинообразования как впереди фронта проводимой выработок (до 3-5 м), так и по ее бокам (до 5,0-7,5 м), что позволяет управлять ходом геомеханических процессов в приконтурном массиве выработки.

Структура статьи соответствует требованиям, предъявляемым в рецензируемых изданиях, ее отличает логичность и последовательность изложения. Учитывая вышеизложенное, статья «Напряженно-деформированное состояние приконтурного углепородного массива» рекомендуется к опубликованию в журнале «Уголь».