Каюн О. П. ВДОСКОНАЛЕННЯ СПОСОБІВ ОХОРОНИ ПІДГОТОВЧИХ ВИРОБОК КРУТИХ ВУГІЛЬНИХ ПЛАСТІВ У ГЛИБОКИХ ШАХТАХ

У дисертації вирішено актуальне наукове завдання щодо вдосконалення способів охорони підготовчих виробок крутих вугільних пластів у глибоких шахтах шляхом використання закономірностей геомеханічних явищ, які проявляються при розвантаженні вуглепородного масиву та сприяють збереженню цілісності покрівлі у виробленому просторі, коли при управлінні її станом в процесі деформування піддатливих охоронних споруд відбувається їх модифікація та зростання опірності, що призводить у часі до поетапного зменшення приросту зміщень бічних порід на контурі відкатних штреків і стабілізації навантаження на аркове кріплення по довжині виїмкової дільниці, чим створюються умови для забезпечення експлуатаційного стану виробок. Ідея роботи полягала у використанні закономірностей геомеханічних явищ, які проявляються при розвантаженні вуглепородного масиву і їх впливом на деформаційні процеси охоронних споруд з урахуванням особливостей передачі навантаження на аркове кріплення підготовчих гірничих виробок для забезпечення їx eксплуатаційного стану на виїмкових дільницях у глибоких шахтах з крутим заляганням пластів. Метою роботи було вдосконалення способів охорони підготовчих гірничих виробок крутих вугільних пластів у глибоких шахтах для забезпечення їх експлуатаційного стану по довжині виїмкової дільниці. У роботі були поставлені і вирішені наступні завдання: виконано аналіз вивченості питань забезпечення стійкості підготовчих виробок для вдосконалення способів їх охорони на виїмкових дільницях вугільних шахт з крутим заляганням пластів; визначені умови стійкості бічних порід у вуглепородному масиві при різних способах охорони підготовчих виробок для забезпечення їх експлуатаційного стану; виконано лабораторні дослідження деформаційних властивостей охоронних споруд підготовчих виробок в умовах стиснення та встановлено їх вплив на стійкість бічних порід у вуглепородному масиві; виконано натурні дослідження стійкості підготовчих виробок крутих пластів та встановлено оцінку їх експлуатаційного стану по довжині виїмкових дільниць; розроблені способи охорони підготовчих гірничих виробок, які спрямовані на забезпечення їх експлуатаційного стану. Об’єктом дослідження були процеси управління станом бічних порід у вуглепородному масиві з підготовчими гірничими виробками. Предметом дослідження були закономірності зміни напружено-деформованого стану бічних порід та охоронних споруд у вуглепородному мacиві з підготовчими гірничими виробками. У роботі використано комплексний підхід, що включає: аналіз відомих досліджень та їх узагальнення; аналітичні та лабораторні дослідження стійкості бічних порід та деформаційних властивостей охоронних споруд підготовчих виробок; шахтні інструментальні спостереження за стійкістю підготовчих виробок крутих пластів при різних способах охорони по довжині виїмкової дільниці; аналіз та інтерпретацію отриманих результатів; методи теорії пружності, класичної механіки та геомеханіки і планування експериментів. Отримали подальшого розвитку дослідження закономірностей деформування охоронних споруд підготовчих гірничих виробок, які дозволяють стверджувати, що їх експлуатаційний стан при різних способах охорони у глибоких вугільних шахтах з крутим заляганням пластів, досягається за рахунок збереження цілісності бічних порід у виробленому просторі виїмкових дільниць, коли при розвантаженні вуглепородного масиву відбувається модифікація надштрекових конструкцій та зростання їх жорсткості при забезпеченні несучої здатності. Експериментально обґрунтовано, що при дії зовнішньої стискаючої сили та відносної деформації (??) охоронних споруд до певної граничної межі (0,1≤??≤0,6), відбувається їх модифікація за рахунок зміни питомої потенціальної енергії, що призводить до зростання їх опірності при одночасному перетворенні форми та об'єму, коли при застосуванні піддатливих охоронних споруд y межах 0≤??≤0,2 відбувається зменшення жорсткості, a потім її зростанні у 1,5-2 рази при значеннях 0,4≤??≤0,6, за рахунок чого створюються умови збереження цілісності бічних порід та жорстких охоронних споруд, коли у межах зміни відносної деформації 0≤??≤0,1 опірність конструкції тимчасово зростає, після чого відбувається їх руйнування і зменшення тримкості, в результаті чого відбуваються обвалення бічних порід, a стан підготовчих виробок погіршується.