Экспериментальное обоснование методов прогноза параметров анкерной крепи горных выработок при подземной угледобыче

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт угля СО РАН

Экспериментальное обоснование методов прогноза параметров анкерной крепи горных выработок при подземной угледобыче

В.Е. Ануфриев

В настоящее время двухуровневое анкерное крепление пород кровли выработок, проводимых в угольных пластах (около 80% всех выработок на пластах пологого и наклонного залегания проводится по угольным пластам), нашло широкое применение в подземной угледобыче. В связи с этим существенно актуализируется проблема количественной оценки геомеханической обстановки в окрестностях горной выработки и прогноза на основе этой оценки параметров их анкерного крепления. В работах [1, 2] развиты методы прогноза параметров двухуровневого анкерного крепления. В их основе лежит прогноз геомеханического состояния массива в окрестности выработки, включающий расчет параметров опорного давления в ее боках с учетом и без учета влияния выработанных пространств лав и соответствующие ему параметры свода давления над ней. Параметры анкерного крепления определяются согласно высоте этого свода и его пролету, включающему ширину выработки и зоны разрушения пласта в ее боках, и рассчитываются в зависимости от влияния опорного давления в угольном пласте. Для выявления работоспособности этих методов и области их практического применения, безусловно, необходимы экспериментальные исследования в разнообразных шахтных условиях.

В таблице 1 представлены результаты многолетних наблюдений (эндоскопическое обследование стенок скважин, осмотр стенок кроссингов, измерения деформаций пород) за параметрами сводов опорного давления (максимальная высота и форма свода), формируемых над выработками при подработке ими пород кровли в разнообразных шахтных условиях. Здесь же представлены результаты прогноза пролета свода давления и его максимальной высоты согласно разработанным авторами методам прогноза геомеханического состояния породного массива в окрестности горных выработок. опорный давление горный анкерный

Прогноз проводился с использованием разработанного авторами программного комплекса по расчету параметров анкерного крепления выработок в составе 14 модулей [3]. Из них были использованы 7 модулей. На рисунках 1-4 представлены некоторые из них. Отраженные в них исходные данные соответствуют фактическим горно-технологическим условиям шахт, приведенным в строках 1, 8, 17, 19 таблицы 1.

o Строка 1. Модуль 1 - выработка вне зоны влияния выработанного пространства лавы.

o Строка 8. Модуль 5 - выработка, охраняемая узким целиком на границе выработанного пространства.

o Строка 17. Модуль 2 - выработка в зоне влияния временного опорного давления лавы.

o Строка 19. Модуль 13 - демонтажная камера, развиваемая от механизированного комплекса.

На рисунке 5 представлены результаты статистической обработки фактических и расчетных данных по высотам сводов давления, выстроенных по возрастанию их значений. Кружками обозначены расчетные значения высот сводов, квадратиками - фактические данные по высотам (Факт 1), вошедшие в статистическую обработку, треугольниками - крайние значения фактических высот, которые не вошли в статистическую обработку (Факт 2), но были получены одним из способов их измерения (в основном по деформациям пород). Пунктирными линиями обозначен коридор отклонения факта от расчета, полученный с 95%-ной доверительной вероятностью в предположении нормального распределения отклонений.

Полуширина коридора S рассчитывалась по формуле:

,

где N - число наблюдений;

Yфi, Yрi - фактические и расчетные значения высот свода давления.

Верхние и нижние значения коридора определялись относительно расчетных высот свода Yрi S. Согласно таблице 1 N=22; S=0,404 м.

Как видно из рисунка 5, все фактические данные, вошедшие в обработку, лежат в пределах коридора. В него же входят некоторые крайние значения фактических данных. Верхние крайние значения фактических данных, не вошедших в коридор, свидетельствуют о большой погрешности измерения либо некачественном проведении наблюдений. Особенно это относится к строке 15 таблицы 1, тем более, что рассчитанные параметры анкерного крепления обеспечили устойчивость выработки - вывалов в ней не было. Остальные верхние крайние значения лежат достаточно близко к коридору. Вывалов в выработках, в которых эти данные были получены, не наблюдалось. Нижние крайние значения либо входят в коридор, либо близки к нему, кроме одного наблюдения. Однако оно не критично для расчета параметров крепи, поскольку они рассчитываются по большей высоте свода. Проведя статистическую обработку относительных отклонений фактических высот свода от расчетных их значений (i=1-N, N=22), получим: среднее значение - , диапазон отклонений от среднего , , обеспечивающий 95%-ную доверительную вероятность, (-0,201; 0,15). Из всех фактических данных, включая и все крайние, в этот диапазон не входят только четыре наблюдения. Их относительные отклонения составляют: -0,286; 0,682; 0,25; 0,212. Из них три наблюдения достаточно близки к границам диапазона, и только одно (0,682), соответствующее, как и прежде, строке 15 таблицы 1, значительно превосходит его верхнюю границу.

Таблица 1 - Расчетные и фактические параметры сводов давления над выработками

Рисунок 1 - Расчет по данным вентиляционного штрека 17-129, пл. Бреевский, ш. им. Кирова (строка 1 таблицы 1)

Рисунок 2 - Расчет по данным вентиляционного штрека 17-14, пл. Бреевский, ш. «Комсомолец» (строка 8 таблицы 1)

Рисунок 3 - Расчет по данным вентиляционного штрека 52-03, ЗС 4, пл. 52, ш. «Котинская» (строка 17 таблицы 1)

Таким образом, результаты сопоставления фактических и расчетных данных таблицы 1 и их статистический анализ, представленный на рисунке 5, свидетельствуют об адекватной и надежной работе методов прогноза параметров анкерной крепи в разнообразных горно-технологических условиях шахт.

Рисунок 4 - Расчет по данным демонтажной камеры 52-03, пл. 52, ш. «Котинская» (строка 19 таблицы 1)

Рисунок 5 - Статистическая обработка данных таблицы 1

Библиографический Список

1 Преслер, В.Т. Обоснование параметров анкерного крепления одиночных выработок, проводимых в угольных пластах /В.Т. Преслер, В.Е. Ануфриев, Н.В. Черданцев // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2011. - № 1. -С. 3-11.

2 Преслер, В.Т. Компьютеризированный расчет параметров анкерного крепления выработок, проводимых в угольных пластах /В.Т. Преслер, В.Е. Ануфриев, Н.В. Черданцев // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2010. - № 2. -С.116-124.

3 Преслер, В.Т. Комплекс по расчету параметров анкерного крепления / В.Т. Преслер, В.Е. Ануфриев, Н.В. Черданцев // Уголь Кузбасса. - 2010. - № 6. -С. 74-77.

Аннотация

Представлены многолетние экспериментальные наблюдения за параметрами свода опорного давления, формируемого над горными выработками при их проведении. На основе компьютеризированных методов прогноза в соответствии с горно-технологическими условиями шахт, в которых проводились эти наблюдения, сделан расчет параметров геомеханической обстановки в окрестности этих выработок и параметров их анкерной крепи. Проведено сопоставление прогнозных и фактических данных, и показана работоспособность методов, обеспечивающих надежный прогноз параметров анкерной крепи в разнообразных горно-технологических условиях.

Ключевые слова: Анкерное крепление выработок, свод давления, опорное давление

Long-term experimental supervision over parameters of the roof basic pressure formed over mine openings at their carrying out are presented. On the basis of the computerized forecast methods according to mining-technological conditions of mines where this supervision was done, calculation of parameters of geomechanical conditions around these openings and their anchor support parameters is made. Comparison of forecast and actual data is done, and efficiency of the methods providing the reliable forecast of anchor support parameters in various mining technological conditions is shown.

Key words: Mine opening anchor support, roof pressure, support pressure

Размещено на Allbest.ru