Геомеханічні моделі в системі геомоніторингу глибоких вугільних шахт та способи забезпечення стійкості протяжних виробок

Після утворення демпферної зони і стабілізації деформаційних процесів на деякій відстані від вибою виробки (L_c), проводять заходи, що перешкоджають подальшим деформаціям.

Ефективність способу підтверджена результатами шахтних досліджень автора із застосування анкерного кріплення.

Стійкість протяжної виробки, що пройдена у статистично неоднорідному породному середовищі у складних гірничо-геологічних умовах, не можна забезпечити абсолютну стійкість. Завжди зберігається імовірність часткового руйнування виробки і виконання з часом ремонтних робіт відповідного обсягу. У звязку з цим сьомий розділ дисертації присвячений розробці імовірнісної моделі тривалої стійкості протяжної виробки з урахуванням експлуатаційних витрат та висновкам щодо реалізації результатів досліджень в структурі системи геомеханічного моніторингу.

Питання правильної оцінки вартості будівництва виробок неодноразово піднімалося провідними фахівцями в області підтримки виробок К.А. Ардашевим, К.В. Кошелєвим, Ю.А. Петренком, О.М. Шашенком і ін.

Розгляд тривалої стійкості виробки з урахуванням її стохастичної природи, як в кожному окремому перетині так і за довжиною в цілому, визначається імовірнісним показником стійкості:

, (14)

де - сумарна довжина ділянок, що не вимагають ремонту; S - повна довжина виробки.

Для вирішення поставленого завдання були виконані комплексні дослідження стану протяжних виробок шахт «Алмазна» і «Білозерська», закріплених металевим арочним кріпленням.

Необхідні дані про стан виробки і витрати на її підтримку були отримані шляхом відстежування динаміки процесу її «руйнування-відновлення» протягом всього періоду експлуатації.

З цією метою були узагальнені дані про об'єми ремонтних робіт, за якими визначалася інтенсивність ремонту, як довжина відремонтованої за певний проміжок часу ділянки виробки.

В результаті було встановлено, що показник стійкості виробки може бути виражений через інтенсивність ремонту за (15), а також з використанням встановленої раніше залежності зміщень контуру виробки від часу за (16) :

, (15)

де - спостережувана у момент часу Т довжина непорушених ділянок виробки; S_рем(Т) - довжина ділянки виробки, на якому проводилися ремонтно-відновні роботи; - інтенсивність ремонту;

, (16)

де u(t) - зміщення контуру виробки після точки стабілізації, що розраховуються за ф. (9); u_c - зміщення контуру виробки в точці стабілізації геомеханічних процесів.

Для оптимізації витрат на підтримку виробок була розглянута наступна.

Зниження показника стійкості виробки щ з часом відбувається тільки до деякої величини щ_кр, після чого повинен бути виконаний ремонт - t_р.

Завдання оптимізації полягає у визначенні оптимальних значень параметрів критичного показника стійкості щ_кр і значення міжремонтного періоду експлуатації t_э, при яких витрати на відновлювальний ремонт будуть мінімальні.

Сумарний ступінь руйнування виробки за весь час експлуатації, а, відповідно, і вартість ремонтних робіт, залежить від критичної величини показника стійкості і міжремонтного періоду експлуатації.

Допустимі руйнування за весь час експлуатації виробки Т складуть:

. (17)

Вартість ремонтних робіт за весь час експлуатації виробки Т:

. (18)

Мінімізація функції дозволяє встановити оптимальні значення міжремонтного періоду експлуатації t_э і допустиму ступінь руйнування виробки щ_кр.

Реалізація результатів досліджень в структурі системи геомеханічного моніторингу передбачається наступним чином.

Сучасні існуючі програмні засоби дозволяють з достатньою точністю задати на площині або в просторі будь-яку конфігурацію виробки і прив'язати її до певної геодезичної системи координат. На цій основі працюють всі відомі системи маркшейдерської візуалізації.

Геологічне середовище зі всіма виявленими на стадії розвідки тектонічними порушеннями, також може бути поданим об'ємною або плоскою комп'ютерною моделлю з використанням можливостей сучасних геоінформаційних технологій. Накладення геологічної і маркшейдерської моделей дає можливість отримати комп'ютерну модель підземного об'єкту.

Стосовно даної проблеми забезпечення стійкості виробок в умовах очікуваних великих статичних деформацій взаємодія основних блоків СГМ повинна здійснюватися на основі розроблених моделей, встановлених критеріїв стійкого стану виробки, закономірностей розвитку геомеханічних процесів, параметрів управління напружено-деформованим станом системи «кріплення-породний масив» і застосуванням відповідних способів і засобів кріплення і підтримки виробок.

Висновки

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій отримане рішення актуальної науково-технічної проблеми підвищення стійкості виробок, в умовах великих статичних деформацій приконтурного масиву, що полягає в розробці комплексу методологічних підходів, як складової системи геомоніторингу, і включає обґрунтування критеріїв стійкості, встановлення нових закономірностей розвитку деформаційних процесів і впливу параметрів управління, розробку нових способів забезпечення стійкості виробок, що має важливе значення для підвищення ефективності і безпеки гірничих робіт в умовах глибоких шахт.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному.

1. Аналіз досвіду експлуатації і сучасного стану підземних об'єктів показав, що подальший їх розвиток пов'язаний з вирішенням таких проблем, як забезпечення ефективного управління і підвищення безпеки ведення гірничих робіт може бути виконане за допомогою застосування системи геомеханічого моніторингу, що дозволяє виконувати контроль, діагностику і прогноз геомеханічної ситуації на об'єкті. Один з функціональних комплексів цієї системи повинен забезпечувати стійкість протяжних виробок в умовах очікуваних великих статичних деформацій приконтурного масиву, що призводить до тяжких наслідків.

2. На основі рішення задачі про критичний радіус ЗНД - критерію здимання при уявленні явища здимання порід підошви, як факту втрати пружнопластичної стійкості породного масиву (біфуркаційна модель проф. О.М. Шашенка), запропонований зручніший з практичної точки зору критерій здимання - у вигляді критичних зміщень порід підошви и^*.

3. Встановлені основні залежності величини критичних зсувів порід підошви від критичного радіусу зони непружних деформацій r_L*, середнього об'ємного розширення порід , показника умов розробки и, коефіцієнта бічного тиску л і ступеня літогенезу порід (ступені крихкості) ш.

4. На основі узагальнення і аналізу результатів шахтних досліджень проявів гірського тиску навколо протяжних виробок, встановлена залежність зсувів контуру виробки від часу її експлуатації Т, показника умов розробки и, коефіцієнта бічного тиску, напряму проведення виробки і кута нахилу породних шарів.

5. Запропонований новий підхід до оцінки параметрів деформації приконтурного масиву після проведення виробки, що подає цей процес у вигляді двох етапів - першого, що характеризує велику швидкість зміщень контуру і деформації породного масиву, і другого - для якого характерні невеликі зміщення, і деформації, що розвиваються повільно. Для запропонованої моделі встановлені лінійні залежності для першого і другого етапів, а також визначена умовна точка стабілізації геомеханічних процесів і відповідна їй величина зміщень контуру.

6. Результати шахтних досліджень, виконані в підготовчій виробці шахти «Алмазна» ДХК «Добропіллявугілля», дозволили встановити, що збільшення несущої здатності кріплення, позначається лише на зменшенні зміщень в зоні приконтурних зруйнованих порід на глибину до 2 м. На деформацію порід, що залягають за зоною зруйнованих порід і до межі ЗНД, збільшення несущої здатності кріплення помітного впливу не дає, зважаючи на незначні деформації і розпушення порід в цій зоні. Ефект від підвищення несущої здатності кріплення тим вищий, чим більша зона зруйнованих порід навколо виробки і ступінь їх розпушення. Аналітичними дослідженнями встановлено, що для найнесприятливіших умов розробки (велика величина ЗНД) найбільший ефект досягається при збільшенні несучої здатності кріплення до 120-150 кПа. Подальше збільшення несучої здатності не призводить до істотного зниження зміщень порід. Проте значно збільшується вартість кріплення і способів охорони виробки.

7. Виконані дослідження зміщень порід приконтурної області масиву. В результаті встановлена залежність абсолютних зміщень, радіальних і тангенціальних деформацій порід за глибиною зони непружних деформацій і визначені межі зон зруйнованих і пластично деформованих порід.

8. Аналіз результатів досліджень вивалоутворення в гірничих виробках вугільних шахт дозволив встановити фізичну модель (механізм) формування і реалізації вивалу в умовах великих деформацій приконтурного масиву, горно-геологічні і гірничотехнічні чинники, провокуючі вивал.

9. У розрахункових схемах, що розглядають навантаження на кріплення як результат сумісної дії зміщень породного контуру і частини ваги порід зони підвищеної тріщинуватості (руїнного руйнування), за останню необхідно розглядати не всю, а певну частину цього навантаження, яке залежить як від несучої здатності кріплення (обернено пропорційно), так і від величини зміщень породного контуру (прямо пропорційно).

10. Для умов очікуваних великих деформацій масиву і значних зміщень породного контуру виробок запропонована концепція управління геомеханічними процесами, спрямована, в першу чергу, на попередження катастрофічних проявів (вивали порід покрівлі, здимання підошви) і тяжких наслідків (зниження стійкості виробки, великі витрати на ремонтні роботи і перекріплення) при будівництві і експлуатації виробок вугільних шахт. В рамках концепції розроблені способи забезпечення стійкості виробок, що враховують механізм деформації приконтурної зони порід в умовах можливої втрати їх стійкості при досягненні критичних зсувів і заснованих на попередженні руйнування контуру виробки, якщо цього можна досягти застосуванням конструкцій високої несучої здатності, або ж зниженні їх розпушення і зміщень за допомогою кріплення з високою несучою здатністю, при обмеженій податливості.

11. Запропонована імовірнісна модель стійкості протяжної виробки, що враховує чинник часу для визначення оптимальних витрат на спорудження і забезпечення тривалої стійкості виробок головних напрямів при необхідності проведення багатократних ремонтів.

12. Реалізація розроблених рішень виконана на шахті «Шахтарська-Глибока» ДП «Шахтарськантарцит» при спорудженні 1-го східного вентиляційного штреку (глиб. 1386 м) з очікуваним економічним ефектом 25,8 тис. грн на 1000 п.м; на ВАТ «Криворізький залізорудний комбінат» при прогнозуванні стійкості підошви виробок, пройдених в неоднорідному рудному масиві з економічним ефектом 250 тис. грн/рік на 1000 п.м.; на ОП «Шахта ім. Вахрушева» ДП «Ровенькиантрацит» при підготовці лави пласта h₁₀ східного крила з очікуваним економічним ефектом 245,8 тис. грн на 1000 п.м.; в навчальному процесі Національного гірничого університету при підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів спеціальності «Шахтне і підземне будівництво» і науковій діяльності, включаючи підготовку магістрів і аспірантів.

РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ І ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДОБРАЖЕНІ У 73 НАУКОВИХ ПРАЦЯХ, ОСНОВНИМИ З ЯКИХ Є НАСТУПНІ

Солодянкин А.В. К проблеме обеспечения устойчивости горных выработок / Шашенко А.Н., Роенко А.Н., Солодянкин А.В. // Науковий вісник Національної гірничої академії України. - 1998. - № 1. - С. 23-24.

Солодянкин А.В. Повышение устойчивости выемочных штреков / Солодянкин А.В. // Проблемы создания новых машин и технологий. Науч. тр. КГПУ. - Кременчуг: КГПУ. - 2000. - Вып. 2 (11). - С. 527-529.

Солодянкин А.В. Актуальные задачи обеспечения устойчивости выработок угольных шахт / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В. // Сб. науч. тр. НГА Украины. - Днепропетровск: РИК НГА Украины. - 2001. - № 11, том. 1. - С. 198-204.

Солодянкин А.В. Анализ теоретических предпосылок для создания системы геомониторинга / Сдвижкова Е.А., Масленников Е.В., Солодянкин А.В., Бабец Д.В. // Сб. науч. тр. НГУ. - Днепропетровск: НГАУ. - 2002. - № 15, Т.1. - С. 68-74.

Солодянкин А.В. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния разупрочняющегося массива в окрестности подземной выработки / Шашенко А.Н., Янко В.И., Солодянкин А.В. // Геотехническая механика. - Днепропетровск: ООО «Норд Компьютер». - 2002. - № 40. - С. 13-17.

Солодянкин А.В. Обоснование параметров анкерной крепи для выработок шахт / Терещук Р.Н., Солодянкин А.В., Масленников Е.В. // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - 2003. - № 4. - С. 141-144.

Солодянкин А.В. Учет разупрочнения породного массива в окрестности подземной выработки в задачах геомеханики / Шашенко А.Н., Янко В.И., Солодянкин А.В. // Сб. науч. тр. НГУ. - Днепропетровск: РИК НГУ. - 2003. - № 17, Т. 1. - С. 285-291.

Солодянкин А.В. Оценка напряженно-деформированного состояния разупрочняющегося породного массива комплексом численных методов / Солодянкин А.В. Сдвижкова Е.А. // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - 2003. - № 4 (21). - С. 145-149.

Солодянкин А.В. Оперативный контроль высоконапряженного массива в подземных выработках / Шашенко А.Н., Масленников Е.В., Солодянкин А.В. // Уголь Украины. - 2004. - № 1. - С. 35-37.

Солодянкин А.В. Автоматизированный мониторинг геомеханического пространства производственных объектов / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В. // Проблеми гірського тиску. - Донецьк, ДонНТУ. - 2004. - Вип. 11. - С. 106-117.

Солодянкин А.В. Определение напряженно-деформированного состояния породного массива с учетом эффекта разупрочнения в зоне разрыхления / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В., Гапеев С.Н. // Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог. - 2004. - Вып. 88. - С. 44-49.

Солодянкін О.В. Геомеханічні моделі і сучасні методи математичного моделювання / Солодянкін О.В., Ткач О.О., Шашенко О.М. // Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. - 2004. - № 4 (31). - С. 209-218.

Солодянкин А.В. Упруго-пластическое состояние породного массива дилатирующего в окрестности подземной выработки / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В. // Геотехническая механика. - Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины. - 2005. - № 61. - С. 230-241.

Солодянкін О.В. Феноменологічна модель породного масиву, що нелінійно деформується навколо підземної виробки / Солодянкін О.В. // Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. - 2006. - № 1 (36). - С. 171-177.

Solodyankin А. Probabilistic estimation of the development stability in affected area of coal-face works / Shashenko A., Sdvizhkova E., Solodyankin А. // Науковий вісник Національного гірничого університету (Scientific bulletin of the National mining university). - 2006. - № 5. - С. 46-48.

Солодянкин А.В. К вопросу о теории больших статических деформаций контура горных выработок / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В., Гапеев С.Н. // Известия Тульского государственного университета. Серия: Геомеханика. Механика подземных сооружений. - Тула: Изд-во ТулГУ. - 2006. - Вып. 4. - С. 224-229.

Солодянкін О.В. Оцінка стійкості порід підошви гірничих виробок / Солодянкін О.В. // Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. - 2006. - № 3 (38). - С. 189-196.

Солодянкин А.В. Оценка устойчивости пород почвы горных выработок / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В. // Проблеми гірського тиску. - Донецьк, ДонНТУ. - 2006. - Вып. 14. - С. 85-103.

Солодянкин А.В. Исследование способа повышения устойчивости выработок в пучащих породах почвы на моделях из эквивалентных материалов / Роенко А.Н., Солодянкин А.В., Терещук Р.Н. // Вісник Криворізького технічного університету. - Кривий Ріг: КТУ. - 2007. - Вип. 12. - С. 45-50.

Солодянкин А.В. К обоснованию вероятностной модели устойчивости протяженной выработки с учетом эксплуатационных затрат / Шашенко А.Н., Сдвижкова Е.А., Солодянкин А.В. // Вісті Донецького гірничого інституту. - 2007. - № 1. - С. 3-10.

Солодянкин А.В. Критерии оценки устойчивости пород почвы горных выработок / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В. // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2007. - № 1. - С. 44-49.

Солодянкін О.В. Обґрунтування способу підвищення стійкості протяжних виробок у породах, що здимаються / Солодянкін О.В. // Вісник ЖДТУ. Серія: Технічні науки. - 2007. - № 2 (41). - С. 173-178.

Солодянкін О.В. Моделювання процесу здимання порід підошви гірничих виробок / Шашенко О.М., Гапєєв С.М., Солодянкін О.В. // Науковий вісник Національного гірничого університету. - 2008. - № 8. - С. 3-6.

Солодянкин А.В. Исследование влияния несущей способности крепи на параметры деформирования массива пород вокруг протяженных горных выработок / Солодянкин А.В. // Геотехническая механика. - Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины. - 2008. - № 77. - С. 185-192.

Солодянкин А.В. Исследование напряженно-деформированного состояния породных массивов на основе сопрягаемых численных методов в системе геомеханического мониторинга / Солодянкин А.В., Сдвижкова Е.А., Мякенький В.В. // Gornictvo i Geoinzynieria, Kwartalnik akademii gorniczo-hutniczej. - Krakow. - 2003. - z. 3-4. - p. 579-590.

Солодянкин А.В. Выбор параметров анкерной крепи для обеспечения устойчивости протяженных выработок угольных шахт / Терещук Р.Н.. Солодянкин А.В. // Горн. информ.-аналит. бюллетень. - 2003. - № 6. - С. 168-172.

Солодянкін О.В. Експериментальне дослідження стану протяжної виробки з рамно-анкерним кріпленням / Терещук Р.М., Солодянкін О.В., Мартиненко С.В. // Матеріали міжнародної конференції “Форум гірників-2006”. - Дніпропетровськ: РВК НГУ. - 2006. - С. 190-194.

Солодянкин А.В. К вопросу о критерии вспучивания пород почвы горных выработок / Шашенко А.Н., Солодянкин А.В. // Материалы междунар. научно-практич. симпозиума «Современные проблемы шахтного и подземного строительства». - Вып. 7. - Донецк: Норд-Пресс. - 2006. - С. 221-231.

Solodyankin А. Development of acoustic control method of mode of deformation of the coal massif in the process of underground mining / Shashenko А., Maslennikov Y., Solodyankin А. // Scientific Reports of Mining, Metallurgy and Materials in Ukraine. - Technische Universitat Bergakademie Freiberg. - 2008. - C 521. - С. 23-27.

Солодянкін О.В. Дослідження зміщень контуру гірничих виробок в шахтних умовах / Солодянкін О.В. // Матеріали міжнародної конференції “Форум гірників-2008”. Т. 2. - Дніпропетровськ: РВК НГУ. - 2008. - С. 199-201.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих в співавторстві:

[1, 3, 4] - аналіз стану комплексу протяжних виробок, формулювання наукової проблеми, мети, ідеї і завдань досліджень;

[5, 7] - постановка задачі, виконання чисельного моделювання, обробка і аналіз результатів;

[6, 26] - виконання лабораторного моделювання, обробка і аналіз результатів, обґрунтування параметрів способу підвищення виробок;

[8, 25] - постановка задачі, обґрунтування алгоритму чисельного моделювання;

9, 29 - аналіз та оцінка можливостей оперативного контролю в системі геомоніторингу;

10, 11 - розробка методологічної структури системи геомоніторингу;

12, 13 - аналітичні дослідження, обробка та аналіз результатів;

15, 20 - розробка імовірнісної моделі протяжної гірничої виробки;

16 - розробка методологічного підходу до рішення проблеми великих деформацій приконтурного масиву;

18, 21, 28 - аналітичні дослідження критерію стійкості виробки;

19 - лабораторні дослідження способу забезпечення стійкості протяжних виробок;

23 - чисельне моделювання процесу деформування порід підошви виробки;

27 - обробка та аналіз результатів шахтних досліджень.

Анотація

Солодянкін О.В. Геомеханічні моделі в системі геомоніторингу глибоких вугільних шахт та способи забезпечення стійкості протяжних виробок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальностями: 05.15.04 - «Шахтне та підземне будівництво»; 05.15.09 - «Геотехнічна і гірнича механіка». Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2009.

Робота присвячена розробці комплексу методологічних підходів як складовій системи геомоніторингу, для виробок в умовах великих деформацій приконтурного породного масиву. Отримала подальший розвиток біфуркаційна модель здимання порід підошви. Запропонований новий критерій здимання у вигляді критичних зміщень контура виробки. Досліджена нова деформаційна модель розвитку зміщень породного контура виробки після її проведення. Обгрунтована нова фізична модель формування вивалу в умовах можливого утворення значних зон деформацій порід навколо виробок. Запропонована імовірнісна модель стійкості протяжної виробки, що враховує фактор часу для визначення оптимальних витрат на спорудження і забезпечення тривалої стійкості виробок при необхідності проведення багатократних ремонтів. Обгрунтована нова концепція управління геомеханічними процесами у протяжних виробках глибоких шахт та запропоновані відповідні способи забезпечення їх стійкості для попередження катастрофічних і тяжких наслідків при будівництві і експлуатації.

Ключові слова: геомеханічні моделі, великі деформації, здимання порід, критерії стійкості, протяжні виробки, кріплення виробок, система геомеханічного мониторингу

Аннотация

Солодянкин А.В. Геомеханические модели в системе геомониторинга глубоких угольных шахт и способы обеспечения устойчивости выработок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальностям: 05.15.04 - «Шахтное и подземное строительство»; 05.15.09 - «Геотехническая и горная механика». Национальный горный университет, Днепропетровск, 2009

Работа посвящена разработке комплекса методологических подходов, как составной части системы геомониторинга, для протяженных выработок, подверженных большим деформациям окружающего породного массива при строительстве и эксплуатации.

Получила дальнейшее развитие бифуркационная модель пучения пород почвы проф. А.Н. Шашенко, для которой на основе решения задачи о потере упругопластической устойчивости породного массива в условия негидростатического поля начальных напряжений, предложен критерий вспучивания в виде критических смещений контура выработки.

Впервые получены закономерности изменения критических смещений контура выработки от ряда основных горно-геологических и горнотехнических факторов: критического радиуса зоны неупругих деформаций, среднего объемного расширения пород, показателя условий разработки, коэффициента бокового давления и степени литогенеза пород (степени хрупкости).

Предложена новая деформационная модель развития смещений породного контура выработки после ее проведения, представляющая процесс в виде двух этапов - первого, характеризующего большую скорость смещений контура и деформирования породного массива, и второго - для которого характерны малые смещения, и медленно развивающиеся деформации.

Установлена зависимость объемного расширения пород приконтурной зоны массива вокруг выработки от несущей способности крепи. Аналитическими исследованиями установлено, что для более неблагоприятных условий разработки (большая величина зоны неупругих деформаций) наибольший эффект достигается при увеличении отпора крепи до 120…150 кПа. Дальнейшее увеличение сопротивления крепи не приводит к существенному снижению смещений пород.

Установлена зависимость абсолютных смещений, радиальных и тангенциальных деформаций пород по глубине зоны неупругих деформаций и определены границы зон разрушенных и пластически деформированных пород.

Рассмотрена новая физическая модель формирования вывала в условиях возможного образования значительных зон деформаций пород вокруг выработок при незначительном отпоре крепи.

Впервые предложена вероятностная модель устойчивости протяженной выработки учитывающая фактор времени для определения оптимальных затрат на сооружение и обеспечение длительной устойчивости выработок главных направлений при необходимости проведения многократных ремонтов.

Для условий ожидаемых больших деформаций приконтурного массива и смещений контура выработок предложена новая концепция управления геомеханическими процессами, в основу которой положены критерии оценки устойчивого состояния выработки - критический радиус зоны неупругих деформаций и критические смещения контура выработки, и установленные закономерности деформирования массива, учитывающие время относительной стабилизации геомеханических процессов, для своевременного применения соответствующих способов и мероприятий по обеспечению эксплуатационного состояния выработок.

Реализация результатов работы выполнена на шахтах Центрального Донбасса при сооружении и поддержании протяженных выработок на глубоких горизонтах шахт в виде методик прогноза смещений контура выработок (пород почвы) и рекомендаций по повышению устойчивости подготовительных выработок, а также в учебном процессе Национального горного университета при подготовке студентов специальности «Шахтное и подземное строительство» и научной деятельности, включая подготовку магистров и аспирантов.

Ключевые слова: геомеханические модели, большие деформации, пучение пород, критерии устойчивости, протяженные выработки, крепление выработок, система геомеханического мониторинга

ABSTRACT

Solodyankin A.V. the Geomechanic models in the system of geomonitoring in deep coal mines and methods of providing stability of long workings. - Manuscript.

The thesis for scientific degree of Doctor of technical science by speciality 05.15.04 - “Mine and underground construction” and 05.15.09 - “Geomechanical and rock mechanics”. - National Mining University, Dnepropetrovsk. - 2009.

The thesis is devoted to the development of the methodological approaches complex, as part of geomonitoring system for workings large rock mass deformations. The bifurcation model of rock floor heaving is developed. The new criterion of rock floor heaving as critical displacements of working's contour is offered. The new deformation model of development of rock contour displacements of working after its carrying out is investigated. The new physical model of drop forming in the conditions of possible formation of considerable areas of rock deformations around working is substantiated. The probable model of long working's stability is offered. It takes into account the time factor for the determination of optimum costs on building and providing reliable stability of working when maintenance operations are needed. The new conception of managing geomechanical processes in long workings of deep mines is substantiated. The appropriate methods of providing their stability for the prevention of catastrophic and serious consequences during building and exploitation are offered.

Keywords: geomechanic models, large deformations, rock floor heaving, stability criteria, long workings, working's fastening

Размещено на Allbest.ru