Устойчивость выработки с анкерной крепью при проведении буровзрывных работ

Abstract

Цель. Численное моделирование деформирования породного массива при взрыве зарядов ВВ в забое горной выработки с анкерной крепью, анализ влияния взрывного воздействия на напряженное состояние приконтурных пород и работоспособность анкерной крепи. Методика. С использованием метода конечных элементов решены связанные нестационарные задачи упругопластического деформирования породного массива в окрестности горной выработки и фильтрации метана и газообразных продуктов детонации в нарушенной области. Результаты. Расчет поля напряжений, зон неупругих деформаций и давления газа в забое горной выработки с анкерной крепью выполнен для горно-геологических и горнотехнических условий проведения вентиляционного ходка 5 восточной уклонной лавы шахты «Самсоновская-Западная». Выполнен анализ изменения геомеханических и фильтрационных параметров в забое выработки с анкерной крепью при ее проходке буровзрывным способом. Показано, что за время бурения шпуров и установки зарядов ВВ, приконтурные породы разгружаются от горного давления, угольный пласт частично дегазируется. В результате действия взрыва изменяется распределение напряжений в забое и кровле выработки. Вокруг зарядов образуется зона полностью разрушенных пород, распространяющаяся вплоть до поверхности забоя. С течением времени зона повышенной трещиноватости распространяется далеко вглубь массива. Момент времени, когда породы в кровле выработки еще не разгружены от горного давления, благоприятен для установки следующего ряда анкерной крепи. Научная новизна. Впервые выполнен расчет параметров напряженно-деформированного состояния массива и конструкции породно-анкерного перекрытия в технологическом цикле установки анкерной крепи при ведении буровзрывных работ. Практическая значимость. Показано, что при своевременной установке анкеров и соблюдении технологии опорно-анкерного крепления обеспечивается устойчивость выработки, вмещающие породы сохраняются в ненарушенном состоянии даже при ведении буровзрывных работ.

Мета. Чисельне моделювання деформування породного масиву при вибуху зарядів ВР у вибої гірничої виробки з анкерним кріпленням, аналіз впливу вибуху на напружений стан приконтурних порід і працездатність анкерного кріплення. Методика. З використанням методу скінченних елементів вирішені зв'язані нестаціонарні задачі пружно-пластичного деформування породного масиву в околі гірничої виробки і фільтрації метану і газоподібних продуктів детонації в порушеній області. Результати. Розрахунок поля напружень, зон непружних деформацій і тиску газу в забої гірничої виробки з анкерним кріпленням виконано для гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов проведення вентиляційного ходка 5 східної похилої лави шахти «Самсонівська-Західна». Виконано аналіз зміни геомеханічних і фільтраційних параметрів в забої виробки з анкерним кріпленням при її проведенні буропідривним способом. Показано, що за час буріння шпурів і установки зарядів ВВ, приконтурні породи розвантажуються від гірського тиску, вугільний пласт частково дегазується. В результаті дії вибуху змінюється розподіл напружень у вибої і в покрівлі виробки. Навколо зарядів утворюється зона повністю зруйнованих порід, що розповсюджується аж до поверхні вибою. З плином часу зона підвищеної тріщинуватості поширюється далеко вглиб масиву. Момент часу, коли породи в покрівлі виробки ще не розвантажені від гірського тиску, сприятливий для установки наступного ряду анкерного кріплення. Наукова новизна. Вперше виконано розрахунок параметрів напружено-деформованого стану масиву і конструкції породно-анкерного перекриття в технологічному циклі установки анкерного кріплення при веденні буропідривних робіт. Практична значимість. Показано, що при своєчасній установці анкерів і дотриманні технології опорно-анкерного кріплення забезпечується стійкість виробки, породи, що її вміщують, зберігаються в непорушеному стані навіть при веденні буропідривних робіт.

Purpose. Numerical simulation of rock deformation during explosion of explosive charges in the mine face with anchor support, an analysis of the effect of explosive action on the stress state of marginal rocks and the operability of the roof bolting. Methods. By the finite element method, coupled non-stationary problems were solved: elastoplastic deformation of rocks and filtration of methane and gaseous detonation products in the disturbed region. Findings. The calculation of the stress field, zones of inelastic deformations and gas pressure in the face of the mine with anchor support were made for geological and mining conditions for the gutter of the 5th eastern sloping wall of the Samsonovskaya-Zapadnaya mine. The analysis of the changes in the geomechanical and filtration parameters in the face of the mine with the anchor support during its driving with the blasting method was performed. It is shown that during the drilling of holes and the installation of explosive charges, the contour rocks are unloaded from rock pressure; the coal seam is partially degassed. As a result of the explosion, the stress distribution in the mine face and the roof changes. The zone of completely destroyed rocks is formed around the charges. It spreads down to the face surface. The moment in time when the rocks in the mine roof are not yet unloaded from rock pressure is favorable for the installation of the next row of anchor supports. Originality. For the first time, parameters of the stress-strain state of the rocks and construction of the rock-bolt bridge are calculated in a technological cycle of setting the roof bolts during blasting operations. Practical implications. It is shown that the stability of the mine working is ensured with the timely installation of anchors and compliance with the anchoring technology. In this case, the host rocks will be preserved intact even during blasting operations.