№59-04
Определение рациональных параметров закладки выработанного пространства при селективной добыче угля
В.А. Соцков1, Н.И. Деревягина1
1Национальный технический университет «Днепровская политехника», Днепр, Украина
coll.res.pap.nat.min.univ. 2019, 59:43-54
https://doi.org/10.33271/crpnmu/59.043
Full text (PDF)
АННОТАЦИЯ
Цель. Целью выполненного вычислительного эксперимента является определение факторов воздействия механических и геометрических параметров бутовых полос воздвигаемых из пресекаемых пород при селективной выемки угля на состояние геомеханической системы сопряжения выемочной и очистной выемки. Полученные закономерности обеспечивают оптимальный выбор технологического решения применения частичной закладки при различных горно-геологических условий в мелкослоистом породном массиве.
Методика. Вычислительный эксперимент проведен с использованием метода конечных элементов при моделировании трехмерной расчетной области геомеханической системы. Породный массив представлен двенадцатью слоями пород и угольным пластом. При проведении расчета соседние породные слои свободно перемещаются относительно друг друга. Расчет напряжений и деформаций выполнен в полноразмерном блоке 300×160×50 м, который включает в себя нетронутый массив, очистную и две подготовительные выработки. Моделирование механических характеристик бутовых полос выполнено при помощи дополнительных аналитических расчетов. Окончательные выводы основываются на анализе изменений величины деформаций породных слоев непосредственной кровли очистной выработки.
Результаты. Выполненные расчеты состояние геомеханической системы сопряжений очистной и выемочной выработокпозволили определить характерные зоны нарушенного породного массива, которые определяют механизм развития обрушения кровли очистной выработки с учетом влияния параметров закладки. Анализ напряженно-деформированного состояние геомеханической системы в кровле очистной выработки по выбранным поперечным сечениям позволил определить условия взаимодействия породных слоев в результате которого происходит опускание кровли на бутовые полосы.
Научная новизна. Использование для определения оптимальных параметров закладки выработанного пространства анализа продольных горизонтальных напряжений позволяет однозначно определить тип и геометрические параметры схемы охраны выработанного пространства очистной выработки при различных прочностных и геометрических параметрах нарушенного породного массива. Выявленные закономерности взаимодействия кровли очистной выработки и элементов закладки определяют оптимальные условия управления кровлей очистной выработки при селективной выемке угля.
Практическая значимость. Полученные закономерности изменения напряженно-деформированного состояния геомеханической системы очистной выработки при различных условиях частичной закладки выработанного пространства позволили определить механизм выбора скорости подвигания очистного забоя, типа и геометрических параметров воздвигаемых бутовых полос. Это позволяет обеспечить минимизацию затрат на внутреннюю логистику добычного участка, снизить себестоимость очистных работ и повысить безопасность горнорабочих очистного забоя. Разработанная методика позволяет на этапе проектирования выбирать оптимальные условия функционирования очистного забоя без проведения дополнительных геологических изысканий.
Ключевые слова: породный массив, очистная выработка, напряженно-деформированное состояние, секция крепи, частичная закладка, бутовая полоса.
Перечень ссылок:
1. Fomychov, V., Pochepov, V., Fomychova,L., & Lapko V., (2017) Computational model for evaluating the state of geomechanical systems during computing experiments. Mining of Mineral Deposits. Vol. 11 (1), 100-105.
https://doi.org/10.15407/mining11.01.100
2. Sotskov, V., Russkikh, V., & Astafiev, D. (2015) Research of drainage drift during overworking of adjacent coal seam C5 under conditions of “Samarska” mine. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 221-226.
https://doi.org/10.1201/b19901-39
3. Fomichov, V., Sotskov, V., & Malykhin, A. (2014) Determination and analysis of the acceptable benchmark changes of the stress strain state of frame and bolt fastening elements of dismantling drift when approaching a working face. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu (1), 22-26.
4. Fomichov V., Sotskov V., Pochepov V. & Mamaikin O. (2018). Formation of a calculation model determining optimal rate of stoping face movement with a large deformation of a rock massif. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13(7), 2381-2389.
5. Sotskov, V., & Gusev, O. (2014). Features of using numerical experiment to analyze the stability of development workings. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 401-404.
https://doi.org/10.1201/b17547-68
6. Cheberiachko, S., Cheberiachko, Yu., Sotskov, V., & Tytov O. (2018). Analysis of the factors influencing the level of professional health and the biological age of miners during underground mining of coal seams. Mining of Mineral Deposits, 3(12), 87-96.
https://doi.org/10.15407/mining12.03.087
7. Sotskov V., Podvyhina O., Dereviahina N. & Malashkevych D. (2018). Substantiating the criteria for applying selective excavation of coal deposits in the Western Donbass. Dniprop. Univer. bulletin, Geology, geography. 26(1), 158-164.
8. Fomychov V. & Sotskov V. (2018). Determination of parameters of non-uniform fractured rock massif in computing experiment. Dniprop. Univer. bulletin, Geology, geography., 26(1), 26-32.
https://doi.org/10.15421/111803
9. Bondarenko V., Kovalevska I., Symanovych G., Sotskov V. & Barabash M. (2018). Geomechanics of interference between the operation modes of mine working support elements at their loading. Mining Science. Vol. 25, 219–235.
10.Mamaikin O., Demchenko Yu.,Sotskov V. &Prykhorchuk O. (2018). Productive flows control in coal mines under the condition of diversification of production. Ukrainian School of Mining Engineering, Vol. 60
https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000008
11.Inkin O., Tishkov V., Dereviahina N.& Sotskov V. (2018). Integrated analysis of geofiltrational parameters in the context of underground coal gasification relying upon calculations and modeling. Ukrainian School of Mining Engineering, Vol. 60.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000035
12.Mukha,O., Cheberiachko,Yu., Sotskov,V.&Kamulin, A. (2019). Studying aerodynamic resistance of a stope involving CAD packages modeling. Ukrainian School of Mining Engineering, Vol. 123.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301048
