Геомеханіка управління стійкістю просторової системи "масив-зміцнені породи-кріплення підземних виробок"

ВИСНОВКИ

У дисертації, що є закінченою науково-дослідною роботою, дане наукове обґрунтування важливої народногосподарської проблеми підвищення стійкості підземних гірничих виробок ресурсозберігаючими технологіями зміцнення приконтурного породного масиву на базі принципово нового просторового підходу до оптимізації режимів взаємодії триєдиної системи “масив-зміцнені породи-кріплення” у напрямку одночасного досягнення її рівноміцності й адаптації до характеру проявів гірського тиску.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Сучасні ресурсозберігаючі технології підвищення стійкості гірничих виробок припускають зміцнення приконтурного породного масиву в основному анкерами і сумішами, що твердіють, з утворенням вантажонесучої конструкції, яка включає різні типи підтримуючого кріплення. Особливістю такої зведеної конструкції є неоднорідність не тільки у поперечному, але й поздовжньому перерізах виробки її геометричних, механічних і силових параметрів, що визначило:

- обов'язковий розгляд вантажонесучої конструкції у просторовій постановці;

- довільну просторову змінність реакції підсистеми “зміцнені породи-кріплення”.

3. Розроблений принципово новий просторовий підхід до оптимізації режимів взаємодії системи “масив-зміцнені породи-кріплення”, заснований на:

- сформульованих у чотирипараметричній постановці критеріях оптимізації двох факторів формування навантаження на підсистему “зміцнені породи-кріплення” - розущільнення і збільшення в обсязі вміщуючого виробку породного масиву і обвалення порід усередині зони граничної рівноваги;

- аналітично установленому факті періодичних змін у “протифазі” навантаження на підсистему “зміцнені породи-кріплення” та його реакції , що негативно впливає на стійкість виробки, тому що в перерізі з мінімальною реакцією підсистеми на неї діє максимальне навантаження. Для нейтралізації цього факту розроблені в просторовій постановці функції мети оптимізації режимів взаємодії системи "масив-зміцнені породи-кріплення”.

4. На базі фундаментальних положень механіки твердого деформованого тіла з використанням математичного апарата теорії збурень уперше розроблений узагальнений метод розрахунку напружено-деформованого стану підсистеми “зміцнені породи-кріплення” з довільним розподілом її геометричних, механічних і силових параметрів у просторовій постановці, що дозволило:

- описати особливості практично всіх сучасних типів кріплень, у тому числі, які працюють зі зміцненням приконтурних порід анкерами і сумішами, що твердіють;

- довести, що змінні геометричні, механічні і силові параметри підсистеми повинні використовуватися як інструмент для керування її напружено-деформованим станом;

- сформулювати групу критеріїв досягнення рівноміцності підсистеми “зміцнені породи-кріплення”, що дозволяють підвищити її несучу здатність без збільшення матеріаломісткості.

6. Розроблений комплекс методик вибору раціональних параметрів зміцнення породного масиву анкерами і сумішами, що твердіють, який забезпечує інтенсифікацію ресурсозберігаючої технології підвищення стійкості гірничих виробок, реалізований у відповідній нормативно-технічній документації (групі посібників з розрахунку і застосування), затвердженій у 1995-2003 рр. відповідними підрозділами Мінпаливенерго України.

Економічна оцінка використаних результатів дисертаційної роботи на шахтах ДХК "Добропіллявугілля", "Селідіввугілля" і "Павлоградвугілля" підтверджує ефективність запропонованих рішень: матеріальні витрати на кріплення і підтримку 1м виїмкового штреку знизилися на 13-25%, а трудозатрати до 30%, при цьому виробки не перекріплювались до повного їх погашення, що підвищило безпечні умови праці. Загальний річний економічний ефект складає 478 тис. грн.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в наступних роботах

1. Ковалевская И.А. Геомеханика взаимодействия элементов системы "горный массив-упрочненные породы-крепь подземных выработок". - Днепропетровск: Редакційно-видавничий комплекс НГА України. - 2003. - 235 с.

2. Расчеты параметров тампонажа закрепного пространства горных выработок / Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Бугаев И.В., Симанович Г.А. - Днепропетровск: ГНПП "Системные технологии", 1998. - 180 с.

3. Ковалевская И.А. Теория применения анкерной крепи. - Днепропетровск: ГНПП "Системные технологии", 2001. - 247 с.

4. Ковалевская И.А. Расчет параметров многослойной крепи горных выработок с переменной толщиной слоев. - Днепропетровск: ГНПП "Системные технологии", 1999. - 44 с.

5. Ковалевская И.А. Анализ опыта применения анкерных крепей, совершенствования их конструкций и методов расчета параметров. - Днепропетровск: ГНПП “Системные технологии”, 2000. - 86 с.

6. Разработка и геомеханика взаимодействия новой конструкции трубчатого анкера ТА2 в слабых породах / Бондаренко В.И., Симанович Г.А., Ковалевская И.А., Поротников В.В. // Науковий вісник НГА України. - 2003. - № 7. - С. 3-5.

7. Ковалевская И.А. Алгоритм интенсификации процессов упрочнения приконтурного массива для повышения устойчивости горных выработок // Науковий вісник НГА України. - 2002. - № 1. - С.13-15.

8. Ковалевская И.А. Алгоритм расчета параметров подсистемы "упрочненные породы - крепь горных выработок" // Науковий вісник НГА України. - 2002. - № 2. - С.32-33.

9. Ковалевская И.А. Влияние параметров упрочнения приконтурных пород на их реакцию // Науковий вісник НГА України. - 2002. - № 3. - С.28-30.

10. Определение нагрузки на крепь горной выработки / Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Бугаев И.В., Корж П.П. // Вибрации в технике и технологиях. - 1998. - №3. - С.18-19.

11. Ковалевская И.А. Оптимизация параметров упрочнения приконтурных пород горных выработок анкерами // Науковий вісник НГА Украины. - 2002. - № 5. - С.38-40.

12. Ковалевская И.А. Исследование зависимостей параметров упрочнения анкерами от размеров зоны предельного равновесия и свойств ее пород // Науковий вісник НГА України. - 2002. - № 6. - С.32-34.

13. Ковалевская И.А. Обоснование и построение обобщенной и базовой расчетных схем подсистемы "упрочненные породы - крепь" // Науковий вісник НГУ - 2003. - № 1. - С.10-12.

14. Симанович Г.А., Ковалевская И.А. Конструктивно-технологическая схема крепления вывалов кровли горных выработок // Науковий вісник НГА України. - 1999. - №5. - С.31-33.

15. Ковалевская И.А. Алгоритм поиска рациональных параметров рамно-анкерной крепи // Науковий вісник НГУ. - 2003. - № 2. - С.16-18.

16. Ковалевская И.А. Исследование и расчет рациональных значений углов установки и длины анкеров рамно-анкерной крепи // Науковий вісник НГУ. - 2003. - № 4. - С.40-42.

17. Ковалевская И.А. Обоснование схем расчета рациональных параметров рамной крепи с тампонажем закрепного пространства // Науковий вісник НГУ. - 2003. - № 10. - С.17-19.

18. Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Корж П.П. Геомеханика формирования нагрузки на угольные целики при бурошнековой выемке подработанных пластов // Сб. научн. тр. / НГА Украины. - Днепропетровск. - 1998. - № 3. - С.23-26.

19. Бондаренко В.И., Ковалевская И.А., Дунаев А.Г. Повышение устойчивости участковых выработок при бурошнековой отработке угольных пластов. - Донецк: ДонГТУ - ДУНПГО, 2001. - С.70-74.

20. Совершенствование конструктивно-технологической схемы возведения искусственных целиков / Бондаренко В.И., Симанович Г.А., Ковалевская И.А., Дунаев А.Г. // Науковий вісник НГА України. - 2001. - №4. - С.3-5.

21. Ковалевская И.А. Повышение сопротивления породы вокруг анкера за счет дилатансии в предельном и запредельном состоянии // Матер. XI-ой межд. научн. школы "Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках". - Симферополь: Таврич. нац. ун-т, 2001. - С.82-84.

22. Бондаренко В.И., Ковалевская И.А. Геомеханика взаимодействия элементов системы "массив - упрочненные породы - крепь" // Матер. ХІІ-ой межд. научн. школы "Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках". - Симферополь: Таврич. нац. ун-т, 2003. - С.71-73.

23. Ковалевская И.А. Резервы снижения материалоемкости крепи горных выработок // Матер. межд. конф. "Эколого-экономические проблемы разведки, разработки и обогащения полезных ископаемых Украины". - Днепропетровск: Наука и образование, 1997. - С.11.

24. Bondarenko V.I., Kovalevskaya I.A., Korg P.P. Interaction of the working support with the rock mass // MPES and MEEI-99 mine planning and equipment selection, mine environmental and economical issues 99. - 1999. - Р.227-231.

Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві: [2] - геомеханічне обґрунтування взаємодії елементів триєдиної системи “гірський масив-тампонажна оболонка-рамне кріплення” і аналіз її напружено-деформованого стану; [6] - розробка критеріїв, що забезпечують рівноміцність конструкції трубчатих анкерів; [10] - визначення діапазону зміни гірничотехнічних параметрів формування навантаження на кріплення виробки; [14] - обґрунтування ефективності схеми кріплення вивалів; [18] - обґрунтування розрахункової схеми визначення навантажень на цілики; [19] - геомеханіка взаємодії системи “кріплення-елементи охорони”; [20] - обґрунтування способу зведення штучних ціликів; [22] - аналіз схеми взаємодії елементів системи “масив-зміцнені породи-кріплення”; [24] - обґрунтування силової взаємодії кріплення і порід, що його вміщують.

Размещено на Allbest.ru