№76-11
Аналіз особливостей вивалоутворення приконтурних порід виїмкових виробок та шляхи підвищення їх стійкості
В.Г. Яковенко1, В.І. Бондаренко2, М.В. Петльований2,І.А. Ковалевська2, Д.В. Драгун2
1ПрАТ «Шахтоуправління «Покровське», Покровськ, Україна
2Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2024, 76:127–141
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/76.127
АНОТАЦІЯ
Мета. Виявлення та вивчення умов і особливостей вивалоутворення приконтурних порід при проведенні виїмкових виробок, а також висунення перспективних пропозицій щодо шляхів підвищення їх стійкості.
Методика. Для досягнення поставленої мети виконано збір, аналіз та систематизацію фактичних шахтних даних щодо вивалів порід при проведенні виїмкових виробок і виконанні очисних робіт, умов їх виникнення на ПрАТ «ШУ «Покровське». Для визначення гранулометричного складу порід вивалів відібрано зразки алевроліту та пісковику після фактичних вивалів покрівлі й досліджено їх кусковатість із застосуванням фотозйомки та обробка зображень у спеціальному програмному продукті.
Результати. Визначено, що найбільша інтенсивність вивалів порід спостерігалась у зонах впливу геологічних порушень, причому найчастіші та найбільші за геометричними розмірами вивали характерні при наявності у покрівлі алевролітів. Досліджено гранулометричні характеристики алевроліту та пісковику у результаті обвалення покрівлі під час проведення гірничих виробок та встановлено, що за характером їх фракційного складу й кусковатості найбільш ефективним способом зміцнення є ін’єкційне нагнітання у тріщинуватий масив поліуретанових смол. Сформована концепція попереднього ін’єкційного закріплення нестійкого приконтурного масиву на стадії проведення виїмкової виробки для подальшого збереження його цілісності при виконанні очисних робіт.
Наукова новизна полягає у виявленні особливостей та умов вивалоутворення приконтурних порід виїмкових штреків при проведенні виробок у складних геотехнічних умовах, що дало змогу обґрунтувати ін’єкційне закріплення поліуретановими смолами як перспективний захід підвищення стійкості виїмкової виробки.
Практична значимість. Вивчення умов та особливостей вивалоутворення нестійких приконтурних порід виїмкової виробки є основою обґрунтування технології ін’єкційного зміцнення, при здійсненні якої досягається цілісність масиву, ліквідуються технологічні простої та досягається безпека ведення гірничих робіт.
Ключові слова: вивали, тріщинуватість, нестійкі породи, прохідницькі роботи, очисні роботи, ін’єкційне закріплення.
Перелік посилань
1. Wang, Q., Song, X., & Liu, Y. (2020). China’s coal consumption in a globalizing world: Insights from multi-regional input-output and structural decomposition analysis. Science of the Total Environment, 711, 134790. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134790
2. Spencer, D. (2019). BP statistical review of world energy statistical review of world. World Energy, 68, 1–69.
3. Bondarenko, V., Salieiev, I., Kovalevska, I., Chervatiuk, V., Malashkevych, D., Shyshov, M., & Chernyak, V. (2023). A new concept for complex mining of mineral raw material resources from DTEK coal mines based on sustainable development and ESG strategy. Mining of Mineral Deposits, 17(1), 1–16. https://doi.org/10.33271/mining17.01.001
4. Griadushchiy, Y., Korz, P., Koval, O., Bondarenko, V., & Dychkovskiy, R. (2007). Advanced experience and direction of mining of thin coal seams in ukraine. technical, technological and economical aspects of thin-seams coal mining. International Mining Forum, 2–7. https://doi.org/10.1201/noe0415436700.ch1
5. Khorolskyi, A., Hrinov, V., Mamaikin, O., & Fomychova, L. (2020). Research into optimization model for balancing the technological flows at mining enterprises. E3S Web of Conferences, 201, 01030. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101030
6. Lu, G., & Ni, P. (2023). Support control design of mining roadway under goaf of close-distance coal seam. Sustainability, 15(6), 5420. https://doi.org/10.3390/su15065420
7. Bondarenko, V., Symanovych, H., Kicki, J., Barabash, M., & Salieiev, I. (2019). The influence of rigidity of the collapsed roof rocks in the mined-out space on the state of the preparatory mine workings. Mining of Mineral Deposits, 13(2), 27–33. https://doi.org/10.33271/mining13.02.027
8. Malkowski, P., & Ostrowski, L. (2019). Convergence monitoring as a basis for numerical analysis of changes of rock-mass quality and Hoek-Brown failure criterion parameters due to longwall excavation. Archives of Mining Sciences, 64(1), 93–118. https://doi.org/10.24425/ams.2019.126274
9. Sakhno, I., Liashok, Ia., Sakhno, S., & Isaienkov, O. (2022). Method for controlling the floor heave in mine roadways of underground coal mines. Mining of Mineral Deposits, 16(4), 1–10. https://doi.org/10.33271/mining16.04.001
10. Bondarenko, V., Kovalevska, I., Symanovych, H., Barabash, M., & Snihur, V. (2018). Assessment of parting rock weak zones under the joint and downward mining of coal seams. E3S Web of Conferences, 66, 03001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186603001
11. Xie, J., Xu, J., & Wang, F. (2018). Mining-induced stress distribution of the working face in a kilometer-deep coal mine – A case study in Tangshan coal mine. Journal of Geophysics and Engineering, 15(5), 2060-2070. https://doi.org/10.1088/1742-2140/aabc6c
12. Petlovanyi, M., Ruskykh, V., Zubko, S., & Medianyk, V. (2020). Dependence of the mined ores quality on the geological structure and properties of the hanging wall rocks. E3S Web of Conferences, 201, 01027. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101027
13. Zhang, J., Yang, W., Lin, B., Zhang, J., & Wang, M. (2019). Strata movement and stress evolution when mining two overlapping panels affected by hard stratum. International Journal of MiningScience and Technology, 29(5), 691–699. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2019.07.001
14. Ma, C., Guo, X., Zhang, L., Lu, A., Mao, X., & Li, B. (2021). Theoretical analysis on stress and deformation of overburden key stratum in solid filling coal mining based on the multilayer winkler foundation beam model. Geofluids, 2021, 6693888. https://doi.org/10.1155/2021/6693888
15. Petlovanyi, M., Malashkevych, D., Sai, K., Bulat, I., & Popovych, V. (2021). Granulometric composition research of mine rocks as a material for backfilling the mined-out area in coal mines. Mining of Mineral Deposits, 15(4), 122–129. https://doi.org/10.33271/mining15.04.122
16. Li, M., Zhang, J., Wu, Z., & Sun, K. (2019). Calculation and monitoring analysis of stress distribution in a coal mine gob filled with waste rock backfill materials. Arabian Journal of Geosciences, 12(14), 418. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4584-9
17. Malashkevych, D., Petlovanyi, M., Sai, K., & Khalymendyk, O. (2022). Influence of rock leaving in the longwall face goaf on the extraction drift stability. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 17(21), 1924–1934.
18. Bondarenko, V., Kovalevska, I., Cawood, F., Husiev, O., Snihur, V., & Jimu, D. (2021). Development and testing of an algorithm for calculating the load on support of mine workings. Mining of Mineral Deposits, 15(1), 1–10. https://doi.org/10.33271/mining15.01.001
19. Masny, W., Nita, L., & Ficek, J. (2023). Case study of rock bolting in a deep coal mine in Poland. Archives of Mining Sciences, 67(1), 79–94. https://doi.org/10.24425/ams.2022.140703
20. Krykovskyi, O., Krykovska, V., & Skipochka, S. (2021). Interaction of rock-bolt supports while weak rock reinforcing by means of injection rock bolts. Mining of Mineral Deposits, 15(4), 8–14. https://doi.org/10.33271/mining15.04.008
21. Pivnyak, G., Bondarenko, V., Kovalevs’ka, I., & Illiashov, M. (2013). Mining of mineral deposits. London, United Kingdom: CRC Press. https://doi.org/10.1201/b16354
22. van Eldert, J., Funehag, J., & Schunnesson, H. (2021). Drill monitoring for rock mass grouting: Case study at the Stockholm Bypass. Rock Mechanics and Rock Engineering, 54, 501–511. https://doi.org/10.1007/s00603-020-02279-w
23.Xiang, Z., Zhang, N., Zhao, Y., Pan, D., Feng, X., & Xie, Z. (2022). Experiment on the silica sol imbibition of low-permeability rock mass: With silica sol particle sizes and rock permeability considered. International Journal of Mining Science and Technology, 32(5), 1009–1019. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2022.07.003
24. Wang, J., Xu, J., Nie, Z., Liu, L., Qin, M., & Ou, R. (2021). Creep fracture characteristics of fractured rock mass strengthened with toughened epoxy resin. Advances in Civil Engineering, 2021, 1582745. https://doi.org/10.1155/2021/1582745
25. Баранов, В.А., & Янжула, А.С. (2016). Горно-геологические условия поля ШУ «Покровское». Геотехнічна Механіка, 129, 75–81.
26. КД 12.06.204-99. Геологічні роботи на вугледобувних підприємствах України: Інструкція. Керівний документ Міністерства палива та енергетики України. (1999). Київ, Україна: Міністерство палива та енергетики України.
27. Булат, А.Ф., Бунько, Т.В., Шейко, А.В., & Кокоулін, І.Є. (2018). Зниження ризику обвалень під час проведення гірничих виробок. Геотехнічна Механіка, 141, 134–142.
28. Hao, M., Li, X., Zhong, Y., Zhang, B., & Wang, F. (2021). Experimental study of polyurethane grout diffusion in a water-bearing fracture. Journal of Materials in Civil Engineering, 33(3). https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0003612
29. Arndt, B., DeMarco, M., & Andrew, R. (2008). Polyurethane resin (PUR) injection for rock mass stabilization (No. FHWA-CFL/TD-08-004). United States. Federal Highway Administration. Central Federal Lands Highway Division.
