Устойчивость пород кровли очистных камер при одновременной отработке смежных панелей

4. Миренков В.Е., Шутов В.А. Математическое моделирование деформирования горных пород около ослаблений /Новосибирск: Наука, 2009. 176 с .

5. РыжковЮ.А., Волков А.Н. , Гоголин В.А. Механика и технология формирования закладочных массивов/М.: Недра, 1985. 191 с.

6. Грицко Г.И., Власенко Б.В. Эксперементально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород/ Новосибирск: Наука, 1976. 190 с.

7. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород / Л.: Недра, 1977. 503 с.

A. V. Dyagileva, I. A. Ermakova, V. A. Gogolin

FEATURES OF MINE PRESSURE PARAMETERS DURING CLEAN MINING COAL SEAM WITH WEAK LAYER

Article contains results of numerical experiments by the finite element method for a condition of rocks during stopping coal seam with weak layer. The received dependences show influence of thickness of layer, mining depth, lengths of the mined-out space, horizontal pressure for mine pressure parameters.

Key words: stopping, the finite element method, mine pressure parameters, coal seam with weak layer.

Получено 20.04.11

УДК 622.016.52’112.3

A.B. Евсеев, мл. науч. сотр.,

УСТОЙЧИВОСТЬ ПОРОД КРОВЛИ ОЧИСТНЫХ КАМЕР ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ ОТРАБОТКЕ СМЕЖНЫХ ПАНЕЛЕЙ

Методами математического моделирования установлено, что при совместной отработке панелей в условиях интенсивного деформирования подработанного массива минимизация горного давления иувеличениеустойчивости пород кровли могут быть достигнуты путем выбора оптимального расстояния между фронтами очистных работ.

Ключевые слова: устойчивость кровли выработок, сближенные пласты, математическое моделирование.

На Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей применяется камерная система разработки с поддержанием кровли на относительно «жестких» целиках. Способ подготовки - панельный, ширина панели составляет 400 м. Выемка руды осуществляется комбайновым способом. При отработке сближенных сильвинитовых пластов KpII и АБ из-за высокого содержания глинистого материала в продуктивной толще остро встала проблема устойчивости пород кровли очистных камер. Не-

редко из-за опасности обрушения очистные работы в камере прекращались до достижения проектной длины, а комбайн экстренно отводился на выемочный штрек, что приводило к потерям полезного ископаемого.

Анализ сложившейся горнотехнической обстановки показал, что одновременно в отработке находятся три смежные панели, при этом отставание фронта очистных работ между панелями может достигать 750 метров. В условиях интенсивных деформаций подработанного массива значительное расстояние между фронтами может приводить к увеличению горного давления и, как следствие, к увеличению скоростей деформирования пород кровли. Следует отметить, что действующими нормативными документами [1] при отработке двух пластов регламентируется только опережение фронта очистных работ по верхнему пласту относительно нижнего, которое должно быть не менее 50 м.

Для определения величины оптимального отставания очистной выемки на смежных панелях выполнено математическое моделирование изменения напряженно-деформированного состояния подработанного массива в процессе ведения горных работ. Принципиальная расчетная схема задачи представлена на рис. 1. В рамках данной модели предполагалось, что все выделенные элементы геологического разреза залегают горизонтально. Численная реализация математического моделирования произво-дилась по стандартной схеме конечных элементов в упругой постанов -ке [2].

Рис. 1. Принципиальнаярасчетная схема

Результаты математического моделирования показали, что при отработке одной отдельно взятой панели при значимых деформациях подработанного массива в окрестности выработанного пространства формирует -ся зона опорного давления. Причем концентрация напряжений имеет место как перед фронтом очистных работ, так и в пределах боковых границ панели с максимумом горного давления непосредственно в интервале рабочих пластов (рис. 2).

При одновременной отработке двух панелей, когда положение фронтов очистных работ совпадают, в качественном и количественном отношении распределение горного давления идентично случаю отработки одной панели. Другими словами, интенсивность опорного давления практически не зависит от размеров выработанного пространства и полностью определяется уровнем деформаций подработанного массива, в частности, максимальными оседаниями земной поверхности и размерами краевой части мульды сдвижения [3].

а)

200 400

50 100 150 200

СТ2/уЬ

б) \

/ т

< I Т

1.8

1.4

0.6

0.2

выработанное пространство

Рис. 2. Распределение горного давления в плане

При отставании фронта очистных работ по одной из панелей характер распределения опорного давления существенно меняется (рис.3).

Здесь четко фиксируется наложение повышенного горного давления перед фронтом очистных работ «отстающей» панели и в краевой зоне опорного давления уже отработанной панели. Пространственная локализация области значительного увеличения вертикального напряжения, как и следовало ожидать, приурочена к углу сопряжения панелей. С ростом расстояния между фронтами отрабатываемых панелей размеры этой зоны увеличиваются, а величина действующих в ней напряжений повышается.

Рис. 3. Распределение горного давления в интервале рабочих пластов в плоскости отрабатываемого пласта прирасстоянии между фронтами отрабатываемых панелей 50 м

На рис. 4 представлена зависимость изменения максимального значения вертикальной компоненты напряжений от расстояния между фронтами очистных работ в смежных панелях. Относительно пологий участок отмечается при отставании одной из панелей менее 50...60 метров, затем начинается резкий рост опорного давления (примерно на 25 %) до расстояния порядка 200 м. При дальнейшем увеличении отставания между панелями максимум опорного давления изменяется незначительно и стремится к некоторой асимптоте.

Таким образом, выполненные исследования показали, что с увеличением расстояния между фронтами очистных работ повышается интен-сивность опорного давления в угловой части смежных панелей. Его значимое увеличение отмечается при отставании очистных забоев в смежных панелях от 70 до 200 м. При дальнейшем росте отставания между панелями максимум опорного давления изменяется незначительно.

ст2/уЬ

100

200

300

400

отставание, м

Рис. 4. Зависимость максимального значения опорного давления от расстояния между фронтами очистныхработ на смежных

панелях

В условиях интенсивного деформирования подработанного массива при совместной отработке панелей рекомендуется обеспечивать расстояние между фронтами очистных работ не более 50...60 метров.

Список литературы

1. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). Сер. 03. Вып. 33. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003.

2. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир,

1975.

3. Барях А.А., Телегина Е.А., Шумихина А.Ю. Расчет соляных меж-дукамерных целиков в зонах опорного давления // Изв. вузов. Горный журнал. 2009. №3.

A. V. Evseev

ROOF STABILITY DURING SYNCHRONOUS ADJACENT PANELS MINING

Using mathematical modeling methods it is established, that during synchronous mining of adjacent panels in conditions of intensive deformation of undermine rock massive the minimization of ground pressure and the increase of roof stability can be achieved by picking out an optimal distance between mining fronts.

Key words: roof stability, closeness of seams, mathematical model approach.

Получено 20.04.11

УДК 624.138.22

Н.В. Зуевская, канд. техн. наук, доц.,

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕРИФЕРИЙНОЙ ЗОНЫ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

Рассмотрены закономерности формирования периферийной зоны уплотнения и конечные параметры периферийной области поля остаточных деформаций и его проекции на поверхность массива.

Ключевые слова: периферийная зона, трамбовка, грунт, деформации, уплотнение, основание, поле.

Факту существования так называемой периферийной зоны в литературе, посвященной ударному уплотнению грунтов, уделено явно недос-