Влияние жесткости охранного сооружения на напряженно-деформированное состояние породного массива вокруг выработок, поддерживаемых за лавой

Abstract

Важнейшей задачей, стоящей перед угольной отраслью Украины традиционно является обеспечение эксплуатационного состояния горных выработок и повышение их надежности. Целью исследований, представленных в статье, является изучение изменения геомеханической ситуации вокруг подготовительной выработки при ее переходе в зону поддержания позади очистного забоя и установление влияния жесткости охранного сооружения на устойчивость подготовительной выработки за лавой. Исследование проводилось методом конечных элементов. В результате моделирования установлено, что при поддержании выработок за лавой локализация максимальных напряжений и вид объемного напряженного состояния в основной кровле, зависающей на границе с выработанным пространством, определяется жесткостью охранной полосы. Область формирования максимальных напряжений в основной кровле определяет место ее разрушения и устойчивость охраняемой выработки. При недостаточной жесткости охранной полосы или ее запоздалом включении в работу возникает необходимость разработки способов охраны направленных на принудительное обрушение основной кровли над охранной полосой с целью обеспечения устойчивости выработок за лавой. В результате проведенных исследований определена область применения способов принудительного обрушения основной кровли.

Найважливішим завданням, що стоїть перед вугільною галуззю України традиційно є забезпечення експлуатаційного стану гірничих виробок і підвищення їх надійності. Метою досліджень, представлених у статті, є вивчення зміни геомеханічної ситуації навколо підготовчої виробки при її переході в зону підтримання позаду очисного вибою і встановлення впливу жорсткості охоронної споруди на стійкість підготовчої виробки за лавою. Дослідження проводилося методом кінцевих (скінченних) елементів. У результаті моделювання встановлено, що при підтримці (підтриманні) виробок за лавою локалізація максимальних напруг (напружень) и т.д. і вид об'ємного напруженого стану в основній покрівлі, на кордоні з виробленим простором, визначається жорсткістю охоронної смуги. Область формування максимальних напруг в основній покрівлі визначає місце її руйнування і стійкість виробки, яка охороняється. При недостатній жорсткості охоронної смуги або її запізнілому включенні в роботу виникає необхідність розробки способів охорони націлених на примусове обвалення основної покрівлі над охоронною смугою з метою забезпечення стійкості виробок за лавою. В результаті проведених досліджень визначено область застосування способів примусового обвалення основної покрівлі.

The most important challenge with which the Ukrainian coal industry traditionally faces is providing an operating stability for the mine tunnels and improving their reliability. Purpose of the research presented in this paper is to study changes in the geomechanical situation around a preparatory roadway when it enters a supporting zone behind a stope and to determine an impact of rigidity of a protective construction on stability of the preparatory roadway after the longwall. The study was conducted by finite element method. The simulation found that at supporting the tunnel after the longwall, location of maximum stresses and type of the volume stress state in the main roof on the border with the goaf were dependent on the rigidity of protective construction. Area of the maximum stress formation in the main roof determines a point of the roof destruction and stability of the protected tunnel. In case of insufficient rigidity of the protective construction or its delayed inclusion into the work it is necessary to develop special methods of protection which can cause a forced destruction of the main roof over the protective construction and ensure the tunnel stability after the longwall. The studies defined spheres where methods of the forced destruction of the main roof can be applied.