Обоснование технологий поддержания выемочных выработок при отработке пологих угольных пластов на больших глубинах

Приведен анализ отечественного и зарубежного опыта обеспечения устойчивости выработок, оконтуривающих выемочные участки на угольных шахтах. Показано, что при охране выработок целиками с увеличением глубины ведения горных работ возникает необходимость повышения размеров оставляемых целиков, что ведет к росту эксплуатационных потерь угля. Оставляемые целики формируют зоны повышенного горного давления, что осложняет отработку сближенных пластов, а также может представлять опасность с точки зрения горных ударов. Рассмотрены технологии поддержания выработок при бесцеликовых схемах подготовки выемочных участков, включая выбор формы и размеров поперечного сечения выработок, параметров паспорта крепления, крепи усиления в зоне опорного давления лавы, параметров охранных сооружений на границе с выработанным пространством. Отдельно приведено описание опыта угольных шахт Китая по бесцеликовой подготовке выемочных участков при отработке мощных пластов системами с обрушением и выпуском угля. Отмечена эффективность применения в качестве охранных сооружений на границе с выработанным пространством стальных труб, заполненных бетоном. Применительно к горно-геологическим и горнотехническим условиям шахт Восточного Донбасса рассмотрены возможности применения различных охранных сооружений для поддержания выработок за лавой. Показано, что для тонких пластов, где выработки проводятся с присечкой боковых пород, в качестве перспективных способов охраны возможно применение охранных сооружений, в конструкцию которых входит порода от присечки. Выполнен анализ возможных технологий возведения охранных сооружений, определены направления совершенствования технологических схем проведения и поддержания выемочных выработок для условий шахт Восточного Донбасса.

Казанин О. И., Сидоренко А. А., Евсюкова А. А., Лю Цзылу Обоснование технологий поддержания выемочных выработок при отработке пологих угольных пластов на больших глубинах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 9-1. – С. 5–21. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_5.

Казанин Олег Иванович¹ — д-р техн. наук, профессор РАН, e-mail: Kazanin_OI@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-9663-6713,
Сидоренко Андрей Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail sidorenko_aa@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-4224-193X,
Евсюкова Алина Анатольевна¹ — аспирант, e-mail: alinka_evsyukova@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-3513-7587,
Лю Цзелу¹ — аспирант, e-mail liuzl@cumt.edu.cn, ORCID ID: 0000-0001-5738-9254,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Казанин О.И., e-mail: Kazanin_OI@pers.spmi.ru.

1. Соловьев Г. И., Касьяненко А. Л., Нефедов В. Е., Поддубный Е. И. О влиянии жесткости продольно-балочной крепи усиления на устойчивость арочной крепи выемочной выработки // Проблемы горного давления. — 2020. — Т. 1. — № 38-39. — С. 47—56.

2. Le Q. P., Zubov V. P., Phung M. D. Improvement of the loading capacity of narrow coal pillars and control roadway deformation in the longwall mining system. A case study at Khe Cham Coal Mine (Vietnam) // Inżynieria Mineralna. 2020, vol. 1, no. 2, pp. 115—122. DOI: 10.29227/IM-2020-02-15.

3. Пивень Ю. А., Васютина В. В., Канин В. А. Совершенствование бесцеликовых способов охраны подготовительных горных выработок // Журнал теоретической и прикладной механики. — 2022. — № 2 (79). — С. 60—65.

4. Малышева Н. Н., Малишева Н. М. Влияние времени вступления в работу охранного сооружения на эффективность поддержания выработки в условиях шахты «Рассвет-1» // Металлургия и материаловедение: Сборник научных трудов ГОУ ВПО ЛНР «ДонГТУ». — 2020. — № 18. — С. 50—57.

5. Игнатов Е. В. Состояние и основные задачи развития длинностолбовой системы разработки на угольных шахтах Кузбасса: краткий обзор // Техника и технология горного дела. — 2019. — № 4. — С. 30—49.

6. Голубев Д. Д. Разработка технологий выемки пологих пластов угля, склонного к самовозгоранию: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — СПб.: СПГУ, 2021. — 22 с.

12. Зайденварг В. Е., Соболев В. В., Сныткин И. И. Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Ч. 1. — М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1991. — 127 c.

13. Ahmed M., Liang Q. Q., Patel V. I., Hadi M. N. Numerical analysis of axially loaded circular high strength concrete-filled double steel tubular short columns // Thin-Walled Structures. 2019, vol. 138, pp. 105—116. DOI: 10.1016/j.tws.2019.02.001.

14. Зубов В. П., Куанг Ф. Л. Разработка ресурсосберегающей технологии выемки пологих угольных пластов с труднообрушающимися породами кровли (на примере шахт Куангниньского угольного бассейна) // Записки Горного института. — 2022. — Т. 257. — С. 795—806. DOI: 10.31897/pmi.2022.72.

Литературу с п. 7 по п. 11 и с п. 15 по п. 24 смотри в REFERENCES.

25. Белодедов А. А. Научное обоснование интенсивной технологии подземной разработки тонких и средней мощности угольных пластов для комплексного использования добываемого сырья: Автореф. дис. … доктор техн. наук. — Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2021. — 40 с.

26. Игнатьев С. А., Судариков А. Е., Имашев А. Ж. Современные математические методы прогноза условий поддержания и крепления горных выработок // Записки Горного института. — 2019. — Т. 238. — С. 371—375. DOI: 10.31897/pmi.2019.4.371.

27. Зайденварг В. Е., Соболев В. В., Сныткин И. И. Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Ч. 1-2. — Люберцы: ИГД им. А.А. Скочинского, 1991. — 333 с.

28. Казанин О. И., Долоткин Ю. Н., Скрыльников И. В. Использование охранных сооружений для поддержания выемочных выработок на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 1. — С. 34—39.

29. Protosenya A., Vilner M. Assessment of excavation intersections’stability in jointed rock masses using the discontinuum approach // Rudarsko-geološko-naftni Zbornik. 2022, vol. 38, no. 2, pp. 137—147. DOI: 10.17794/rgn.2022.2.12.

30. Сидоренко А. А., Дмитриев П. Н., Алексеев В. Ю., Сидоренко С. А. Совершенствование технологических схем отработки склонных к самовозгоранию пластов угля, опасных по горным ударам // Записки Горного института — 2023. — С. 1—13. DOI: 10.31897/ pmi.2023.37.

31. Господариков А. П., Трофимов А. В., Киркин А. П. Оценка деформационных характеристик хрупких горных пород за пределом прочности в режиме одноосного сервогидравлического нагружения // Записки Горного института. — 2022. — Т. 256. — С. 539—548. DOI: 10.31897/pmi.2022.87.

32. Карпов Г. Н., Ковальский Е. Р., Носов А. А. Способ формирования демонтажной камеры при разработке пологих угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 54—67. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_54.

33. Verbilo P., Karasev M., Belyakov N., Iovlev G. Experimental and numerical research of jointed rock mass anisotropy in a three-dimensional stress field // Rudarsko-geološko-naftni Zbornik. 2022, vol. 37, no. 2, pp. 109—122. DOI: 10.17794/rgn.2022.2.10.

34. Господариков А. П., Зацепин М. А., Выходцев Я. Н., Нгуен Чи Тхань Численное моделирование воздействия сейсмических волн на породный массив, вмещающий подземные сооружения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 7. — С. 116—130. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_116.

35. Nikiforov A. V., Vinogradov E. A., Kochneva A. A. Analysis of multiple seam stability // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 1132—1139.