О проблеме сохранения эксплуатационной надежности наклонных стволов на стадии погашения предохранительных целиков Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.023 В.А. Курнаков

О ПРОБЛЕМЕ СОХРАНЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ НАКЛОННЫХ СТВОЛОВ НА СТАДИИ ПОГАШЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛИКОВ

Отмечена актуальность проблемы сохранения эксплуатационной надежности наклонных стволов на стадии погашения предохранительных целиков, а также вопросы эффективной закладки и ликвидации вскрывающих выработок с учетом экологической безопасности подработанных территорий. Представлена методика определения деформаций наклонных стволов в зоне подработки.

Ключевые слова: общие капитальные и эксплуатационные, состояние подрабатываемых наклонных целиков, геоэкологические ситуации, разборка завалов, перекрепление, оборудование дополнительных систем проветривания, доставка материалов закладки.

!ТЛак известно, около 40% угольных

-1»- предприятий с подземным способом добычи имеют схемы вскрытия, ориентированные на наклонные стволы. Часть данных схем вскрытия предопределяет, исходя из определенных горногеологических и горнотехнических ситуаций, либо заложение наклонных стволов в верхних пластах свиты угольных пластов, либо проведение наклонных стволов в пустых породах (как, например, при вскрытии пологих или горизонтальных угольных пластов). Необходимым условием безаварийной эксплуатации таких стволов является оставление предохранительных целиков. При закрытии угольных шахт для снижения общих капитальных и эксплуатационных затрат выемка таких целиков является весьма целесообразной как исходя из наличия горношахтного оборудования, так и основываясь на практически полноценной подготовке данных ограниченных запасов.

Однако основная сложность при извлечении предохранительных целиков

заключается в сохранении эксплуатационной надежности подрабатываемых наклонных шахтных стволов, которые обеспечивают главные транспортные потоки как по выдаче полезного ископаемого, так и по доставке демонтируемого оборудования. Исходя из этого, особую важность здесь приобретают вопросы геомеханической оценки влияния отработки предохранительных целиков на состояние крепи наклонных стволов. Существующие в настоящее время методы исследований и расчетные модели не позволяют адекватно не только прогнозировать состояние подрабатываемых наклонных стволов, но и дать фактическую оценку изменения напряжений и деформаций в крепи и во вмещающем массиве в процессе отработки предохранительных целиков.

С другой стороны, принятый в настоящее время, в качестве основного, способ ликвидации вскрывающих горных выработок путем засыпки перегоревшей породой, как показывает опыт, не гарантирует надежной их консерва-

ции, что в последующем приводит к существенным деформациям поверхности, возникновению провалов, прорывам подземных вод и газовоздушной смеси, формируя комплекс экологических проблем. Основными причинами осложнения горнотехнических и геоэкологических ситуаций после сухой закладки вскрывающих гонных выработок являются неполнота заполнения, низкая степень уплотнения и высокий коэффициент сжимаемости пород, наличие куполов обрушений в кровле, завалы выработок, слабая устойчивость боковых пород. Наряду с этим при закрытии шахт возникает множество проблем, связанных с неудовлетворительным состоянием подлежащих ликвидации вскрывающих горных выработок, в частности: разборка завалов, перекрепление, оборудование дополнительных систем проветривания и доставки материалов закладки.

В этой связи, проблема сохранения эксплуатационной надежности наклонных стволов на стадии погашения предохранительных целиков, а также вопросы эффективной закладки и ликвидации вскрывающих выработок с учетом экологической безопасности подработанных территорий является весьма актуальной.

При анализе состояния наклонных шахтных стволов в процессе их подработки было установлено, что при подви-гании очистного забоя выделяются три отличающиеся по длине ствола участка: участок, располагающийся в пределах плоского дна мульды сдвижения; участок с деформационными характеристиками, формирующимися в пределах по-лумульды; участок со стационарным напряженным состоянием, находящийся за пределами мульды сдвижения.

Рассмотрим определение перемещений для каждого из участков по длине ствола. В пределах плоского дна мульды перемещения ствола будут определятся только на основании величины максимального оседания, так горизонтальные сдвижения в этой зоне равны 0. Тогда поперечные x1t и продольные y1t смещения в любом t-м сечении ствола на первом участке можно определить по формулам:

x1t = q0m cos a cos acm ;

y1t = q0m cos a cos acm,

где q0 - относительное максимальное оседание; m - вынимаемая мощность пласта; a - угол падения пласта; acm -угол заложения наклонного шахтного ствола.

Данный участок характеризуется тем, что его перемещения по всей длине, начиная от устья ствола, происходят совместно с вертикальным перемещением всей кровельной толщи вплоть до земной поверхности. Изгибные деформации в пределах участка отсутствуют. В связи с эти напряжения в крепи ствола остаются равными начальным (до подработки) напряжениям. Участок находится в пределах:

0 < L <

1 ст

<J(L cosa -L Л2 + H2

\ \ cm cm заб /

(

sin

H

L cosa -L

cm cm заб

™ (^з - аст )

где Ь1ст - длина первого участка ствола; Ьст - длина наклонного ствола; Ьза6 -расстояние от линии очистного забоя до пересечения ствола с угольным пластом;

Н - глубина залегания угольного пласта; у/3 - угол полных сдвижений у границы выработки по простиранию.

На втором участке, находящемся в пределах полумульды, возникают из-гибные деформации, изменяющие от максимальных (на границе с первым участком) до 0 (на границе с третьим участком). Границы данного участка определяются из выражения:

L < L <

1 cm 2 cm

sin A

Sin (A0 + Vcm )

где L2 т - длина второго участка ствола; 80 - граничный угол на разрезе по простиранию пласта.

Уравнение для определения длины второго участка имеет вид:

L — L — L . ■

2 cm cm заб

sin A

sin (A0 + acm )

— L,

Определение деформаций ствола в пределах второго участка основывается на вертикальных осадках и горизонтальных сдвижениях по линии, параллельной земной поверхности, и скользящей по глубине, равной вертикальной проекции второго участка. По данной линии принимается размер условной полу-мульды, внутри подрабатываемого массива между прямыми, отсекаемыми по граничному углу и углу полных сдвижений. Максимальный размер условной полумульды соответствует верхней по глубине границе второго участка, минимальный - нижней. В итоге:

тусл — т

3 min 2 cm

тусл — т

3max 2 cm

Sin (У —acm ) .

sin У3

Sin (A0 + acm )

sin A

Для условий Восточного Донбасса при обработке массива данных относительных оседаний £ (х1) и горизонтальных сдвижений F (х1) были получены

экспоненциальные уравнения следующего вида:

(

(

1 + 0,584

X,

2\ Л

тусл

V L3 у

УУ .

• exp

—2 ж

( Л3 Л

X

усл

V тз у

F (X.) —+2,196 •

• exp

( ( 3,931

Л

Л

2 Л

1---------

ТУсл

V L3 у

—1,998

где ТС - длина условной полумульды на разрезе по простиранию; xt - расстояние от точки максимального оседания (начала) до i-й точки в пределах условной полумульды.

Тогда поперечное и продольное перемещения ствола в пределах второго участка могут быть найдены по формулам:

x2i — q0m cos а •

S ( x.) cos aCm + - a0F ( xi) sin a„

У 2! = Ч0 т 008 а-

• ^£ (х,.) sin аст ± 1 аоF (х,.) с0в аст ^,

где а0 - относительное максимальное горизонтальное сдвижение при полной подработке.

Основным критерием прогнозной оценки состояния ствола при его подработке является сравнение напряжений в сечениях ствола в главной изгибной

L

3

плоскости (по линии простирания) с предельно допустимыми для монолитной сплошной бетонной крепи. При этом ствол рассматривается как круглоцилиндрический стержень с толщиной стенок, равной толщине бетонной крепи. Напряжения в сечениях находятся по известной формуле:

N..

М 2, = д0 т cosa

д2 5 ( х,.)

Л

дх2

cosa ±

1 д2F (х,) .

±-а,

дх2

•Е I

кр ст

N, = д0т cosa •

^ ( х,)_

дх

±

1 дF ( хі)

±- а,

cos«

2' W 5

ст ст

где М2, и Ы2, - изгибающий момент и

продольная сила в ,-м сечении ствола в пределах второго участка; Wcm и Бст -момент сопротивления и площадь поперечного сечения ствола.

Для определения изгибающего момента и продольной силы запишем следующие дифференциальные выражения:

2 0 сХ

где Ер - модуль упругости материала крепи ствола (бетона); 1ст - момент инерции сечения ствола.

Получаемые в результате прогноза напряжения сравниваются с предельно допустимыми. Если напряжения в крепи превышают предельно допустимые, то при отработке предохранительного целика необходимо либо сократить вынимаемую мощность, либо вести очистные работы с закладкой выработанных пространств.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Курнаков В.А., Страданченко С.Г. Обоснование способов закладки наклонных стволов

закрываемых угольных шахт Восточного Дон-

басса. - Ростов н/Д: Изд-во журн. «Известия вузов. Сев.-Кавк. регион», 2007. - 120 с. ЕШ

2

— Коротко об авторе --------------------------------------------------------

Курнаков В.А. - доцент, кандидат технических наук, Шахтинский институт (филиал) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» 8ІШ^и@ siurgtu.ru

УДК 622.023 В.А. Курнаков

НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КРЕПИ НАКЛОННЫХ СТВОЛОВ И ИХ ЛИКВИДАЦИИ

Выполнен анализ состояния вопроса ликвидации околоствольных целиков и наклонных выработок. Сформулированы новые требования к оценке напряженно-деформированного состояния крепи наклонных стволов. Выполнены аналитические исследования процесса течения растворов и технологий ликвидации наклонных шахтных стволов

Ключевые слова: экспериментально-аналитический метод диагностики фактического напряженно-деформированного состояния крепи вертикальных шахтных стволов, ликвидации горных выработок закрываемых шахт, закладки наклонных выработок дисперсными смесями.

ТУ настоящее время большинство работ, связанных с отработкой ограниченных запасов, было ориентировано на исследования, направленные на обоснование технологий очистной выемки целиков под вертикальными шахтными стволами. Значительный вклад в решение многих задач в данной области исследований внесли А.К. Ардашев,

А.А. Борисов, А.С. Бурчаков, Н.С. Булычев, М.А. Иофис, Г.А. Катков, В.Н. Каретников, А.М. Козел, В.Н. Корнил-ков, И.С. Крашкин, Ю.Н. Кузнецов, Г.Г. Литвинский, Э.Э. Нильва, В.А. Потапенко, И.И. Савин, К.Ф. Сапицкий, А.П. Судоплатов, А.В. Стариков, К.Н. Трубецкой, Р.А. Фрумкин, Н.Н. Фотиева, Л.Д. Шевяков, Г.Г. Штумпф, В.Д. Ялев-

ский и многие другие. В комплексе такие исследования начали реализовываться в работах проф. С.Г. Страданчен-ко, В.И. Сарычева, И.И. Савина и доц. М.А. Голодова, в которых была обоснована возможность отработки около-ствольных целиков короткозабойными технологиями с пневматической закладкой выработанных пространств. При этом на базе камерных и камерностолбовых систем разработки был разработан ряд принципиальных схем ведения очистных работ, заложены основы определения параметров подготовки выемочных участков в пределах около-ствольных целиков, учитывающие габариты и конфигурацию околоствольных дворов, размеры охранных целиков с

учетом ря-механических свойств углепородного и закладочного массивов, а также получены универсальные уравнения деформаций земной поверхности, адаптированные к искрилениям подрабатываемых шахтных стволов. Был разработан экспериментально-аналитический метод диагностики фактического напряженно-деформированного состояния крепи вертикальных шахтных стволов при их эксплуатации в процессе отработки околоствольных целиков.

С другой стороны, опыт ликвидации горных выработок закрываемых шахт показывает, что практически на каждом объекте возникали геомеханические и гидрогеологические проблемы и осложнения. Анализ существующих способов закладки горных выработок показывает, что одним из перспективных способов является применение различных высокодисперсных твердеющих материалов с гидравлической подачей, обеспечивающее тампонирование выработанного пространства и боковых пород. В настоящее время существует множество способов тампонажа для различных гео-технологических ситуаций, которые разработаны отечественными учеными, такими как: И.Г. Айтматов, В.Н. Бондаренко, Ю.В. Бурков, Н.С. Булычев, И.Н. Вахромеев, П.П. Гальченко, Е.Г. Дуда, Е.П. Калмыков, Э.Я. Кипко, А.П. Максимов, И.А. Насонов, Ю.А. Полозов, М.А. Саламатов, Ю.Н. Спичак, П.С. Сыркин, В.А. Хямяляейнен, М.Н. Шуп-лик и многими другими.

Для ликвидации наклонных выработок наиболее эффективным тампонаж-но-закладочным материалов является глиноцементная смесь, включающая в себя добавки и наполнители из промышленных отходов. Глиноцементные растворы составляют основу комплекс-

ного метода тампонажа горных пород ГОАО «Спецтампонажгеология», в разработку которого внесли существенный вклад такие ученые как: Кипко Э.Я., Полозов Ю.А., Спичак Ю.Н., Лагунов

В.А., Должиков П.Н., Кипко А.Э., Попов И.В., Попов А.В., Цаплин Е.Г., Дмитри-енко В.А., Шубин А.А.

Однако полученные результаты не могут быть в полной мере применены при эксплуатации и ликвидации наклонных стволов в процессе закрытия угольных шахт. Существующие методы прогнозирования и фактической оценки напряженно-деформирован-ного состояния крепи наклонных шахт-ных стволов при их подработке, а также рекомендации по ликвидации стволов на стадии закрытия горных предприятий требуют существенной доработки, направленной на формирование комплекса обоснованных решений при закрытии угольных шахт. Кроме того, при ликвидации наклонных стволов необходимо использование основных закономерностей течения и структурирования вязкопластических растворов, принципов и технических средств приготовления и нагнетания тампонажных смесей, на основании которых возможно решение аналитических выражений, определяющих закономерности распространения растворов в пустых и засыпанных наклонных выработках, проведение экспериментальной апробации, обоснование свойств раствора и технологических параметров формирования изоляционных перемычек, разработка методики проектирования и технологий закладки наклонных выработок дисперсными смесями.

В процессе отработки конкретного шахтного поля в крепи ствола формируется стационарное напряженное состояние, которое в процессе основного пе-

риода эксплуатации месторождения существенно не изменяется. Однако в период погашения предохранительных целиков происходит существенное деформирование околоствольного массива горных пород, а соответственно и самой крепи ствола. Это вызывает необходимость контроля напряженно-деформирован-ного состояния крепи наклонных стволов с целью принятия оперативных геотехнологических решений.

Принципиально, методологически правильно было бы воспользоваться трудами Н.С. Булычева и И.И. Савина и взять за основу разработанные ими методы расчета и оценки прочности крепи. Однако при расчете и оценке прочности крепи наклонных шахтных стволов возникают определенные трудности, особенности при их подработке. На сегодняшний день данная проблема не решена ни в отечественной, ни в зарубежной практике. Сложность решения вызывается следующими обстоятельствами (рис. 1).

Нагрузка по длине ствола распространяется неравномерно. Однако этот факт принципиальных трудностей не вызывает. Более значимым является тот факт, что нагрузка Р прикладывается не перпендикулярно оси ствола. Метод проф. Булычева Н.С. предполагает сечение наклонной выработки плоскостью, перпендикулярной оси выработки и разделение силы Р на две составляющие: радиальную р и касательную Рт и дальнейший расчет производить как для обычной выработки круглого поперечного сечения, загру-34

женной по внешнему контуру нагрузкой Р . На наш взгляд, такое разделение нагрузок совершенно не учитывает влияние касательной нагрузки Рт и, соответственно, возникновение осевых напряжений в крепи ствола. Однако, данные напряжения, особенно при подработке ствола, могут достигать значительных величин. Исходя из отмеченного, следуют два основных вывода.

Во-первых, при оценке прочности крепи необходимо рассматривать ее прочность не только в сечении перпендикулярном оси ствола, но и осевом сечении ствола.

Во-вторых, в процессе ликвидации горного предприятия необходимо осуществлять постоянный мониторинг за напряженно-деформированным состоянием ствола. Причем, в отличие от проф. И.И. Савина, обработку результатов натурных экспериментов следует производить с учетом не только радиальных и тангенциальных датчиков, но

Рис. 2. Расчетная схема многослойной крепи применительно к тектоническому полю начальных напряжений

и с учетом датчиков, расположенных в осевом направлении ствола.

Результаты расчета крепи наклонных шахтных стволов (в общем случае многослойной) с использованием схемы контактного взаимодействия крепи и массива пород существенно зависят от характеристик начального расчетного поля напряжений, являющихся основной частью исходных данных. Для современных методов расчета, базирующихся на методах математической теории упругости, такими исходными данными являются величина главного расчетного напряжения Рь, коэффициент неравномерности распределения нагрузок % и угол наклона главных осей начальных напряжений к вертикали и горизонтали а . Применительно к наклонным шахтным стволам величина

Рь = а * ХуН для гравитационного поля начальных напряжений (а * - корректирующий множитель, учитывающий отставание возведения крепи от забоя и несовершенства расчетной схемы; Х - коэффициент бокового давления; у - удельный вес пород; Н - глубина заложения расчетного сечения ствола), % = 1; для тектонического поля начальных напряжений (рис. 2) Р = а*^, % = N2/N (N и N2 - величины главных начальных напряжений, причем N > N2).

Качественная и количественная к-ного состояния крепи в основном зависит от указанных выше величин. Однако, получение достоверной информации о характеристиках начального поля напряжений часто бывает затруднено. Так, если для гравитационного поля начальных напряжений установить указанные характеристики не представляет особого труда, то для расчета крепи в массиве, подверженном действию тектонических сил, соответствующие характеристики можно определить лишь в результате натурных измерений (метод разгрузки, метод компенсационной нагрузки, метод разности давлений, метод буровых скважин и др.). Однако даже в этом случае использование полученных результатов для расчета крепи с заданной надежностью часто не является приемлемым, поскольку для расчета крепи требуются некоторые обобщенные значения р ,%,и а , характерные для окру-

жающего ствол массива в целом, а не случайные их реализации в отдельных точках массива.

Еще больше возникают трудности в том случае, когда речь идет о выработках на подрабатываемых территориях, когда распределение напряжений вокруг них достоверно не описываются не одной из известных гипотез.

Указанные трудности послужили причиной развития методов расчета крепи, базирующихся на обработке измеренных в натурных условиях нагрузок, что является особенно актуальным при проектировании, строительстве и эксплуатации стволов в тектонически активных районах, и особенно стволов ликвидируемых шахт.

Среди методов получения информации о фактическом поле напряжений в массиве пород вокруг строящихся и эксплуатируемых выработок следует выделить группу экспериментальноаналитических методов. Применительно к наклонным стволам наиболее перспективными представляются методы, базирующиеся на аналитическом решении плоской контактной задачи теории упругости для среды, моделирующей массив пород, ослабленной круглым отверстием, подкрепленным неоднородным (многослойным) кольцом, моделирующим крепь, имеющей начальные напряжения, обусловленные действием гравитационных или тектонических сил, а также сил в области деформирующегося массива пород. Задача ставится, как обратная и состоит в определении характеристик поля напряжений по результатам измерения контактных напряжений, деформаций или смещений в произвольных точках крепи. Общий путь решения обратных задач для определения начального напряженного состояния массива пород предложен С. Н. Поповым и

в дальнейшем был разработан в трудах

Н.Н. Фотиевой для выработок некругового поперечного сечения и Н.С. Булычева и И.И. Савина для многослойных крепей выработок круглого поперечного сечения. В данной работе предлагается использовать полученные решения для оценки напряженно-деформированного со-стояния крепи наклонных стволов ликвидируемых шахт, что на сегодняшний день не производилось.

Исходя из назначения, условий эксплуатации и тех положений, что были высказаны выше, можно сделать следующие выводы.

1. При строительстве наклонного ствола он не был оснащен какой-либо системой измерений. В этом случае, для оценки прочности крепи необходимо воспользоваться каким-либо известным методом. В данной работе предлагается использовать метод разгрузки, предложенный отечественными учеными (метод ВНИМИ), который хорошо зарекомендовал себя, в частности при оценке прочности крепи вертикальных шахтных стволов. В этом случае задача существенно упрощается при использовании современной измерительной техники, например отечественной фирмы «Авангард» (г. Санкт-Петербург).

2. При строительстве наклонного ствола он был оснащен системой измерений, позволяющий осуществлять измерение какого-либо одного из компонентов напряжений или деформаций. Как правило, у нас в стране наибольшее распространение получили измерения нагрузок на крепь с помощью динамометров различных конструкций или измерения нормальных тангенциальных напряжений с помощью закладных де-формометров типа ПЛДС.

3. При строительстве наклонного ствола он был оснащен системой измерений, позволяющий осуществлять совместное измерение нескольких компонентов напряжений или деформаций. Такие измерительные станции являются наиболее современными и в основном применяются в новых горных выработках различного назначения.

На основании исследований процесса течения растворов и технологий ликвидации наклонных шахтных стволов установлено, что поскольку заполнение выработанного пространства осуществляется крупноблочным материалом из горелой породы, то объемная структура такого закладочного массива включает разнородные каналы и пустоты, отличающиеся размерами и частотой распространения. Остаточная пустотность и проницаемость анизотропной среды заполнения имеют характер нестационарных случайных функций. Так как для практических расчетов при аппроксимации графиков распределения пустотно-сти наиболее часто используется корреляционная функция экспоненциального вида, то это позволило предложить модель тампонажа пород засыпки стволов путем введения изотропирующего параметра - среднего раскрытия каналов фильтрации вязкопластического раствора 5 . В результате установлена взаимосвязь среднего значения пустотности с раскрытием фильтрационных каналов:

5 = (а, +1)-^ ,

' ' № '

где 5 - среднее раскрытие фильтрационных каналов на г-м участке; п1 -средняя пустотность пород засыпки на гм участке; ас - коэффициент сжимае-

мости пород засыпки; Nкi - число фильтрационных каналов на г-м участке; Кв - объем выработки; а - ширина выработки; Я - радиус распространения раствора.

В зависимости от горнотехнического состояния и угла наклона выработки, ее параметров и свойств тампонажного раствора заполнение пространства происходит в двух различных режимах -безнапорном и напорном. При безнапорном течении вязкопластического раствора на почве горной выработки образуется слой, толщина которого зависит от динамического напряжения сдвига раствора, его плотности, угла наклона выработки. В результате порционного нагнетания раствора пустота в выработке заполняется послойно в безнапорном режиме, а на заключительной стадии - в напорном.

В соответствии с моделью тампонажа процесс течения вязкопластического раствора в среде засыпки описывается общим уравнением движения:

К- _ I ^+1 = о,

р йх р йу

решение которого при граничных условиях

К

= 0 и

йКх

йу

= 0

позволило получить зависимость перепада давления ДР при перемещении раствора на расстояние Я :

др = 2ГрК,а г

1 * ]

йх

(1 + а) 5 о п (х)

- рgR ,

где т0 - динамическое напряжение сдвига раствора; р - плотность раствора; 1 -вязкость раствора; 5” - сечение выработки;

У 2

У=Т

п (х) - функция распределения пустотно-сти; Кх = рg - вектор массовых сил; ф - угол наклона выработки.

В том случае, если выработка находится в сложном горнотехническом состоянии и не может быть засыпана, для успешной и экономически эффективной ее ликвидации на нижней границе ее заполнения формируется изоляционная перемычка из глиноцементного раствора с наполнителем через скважину, пробуренную с поверхности. Изоляционная перемычка формируется в два этапа: создание конической «опорной» подушки и порционное нагнетание раствора. Первая фаза - безнапорный режим, вторая - напорный. При этом основным критерием качества формирования и устойчивости перемычки будет площадь ее контакта с кровлей, которая находится из выражения:

2жт:к АР

0 м

где км - высота конуса течения.

Для определения геометрических параметров перемычки и объемов нагнетания раствора в зависимости от свойств раствора, сечения и угла наклона выработки, давления нагнетания и массовых сил вышерасположенного тампонажного материала получен ряд аналитических зависимостей. Объем тампонажного раствора рассчитывается по формуле:

У = асжНа 'Ке + Кп + К + Кпк + ^

6со5^ [+>/(К + К)(К- + К*),

где Н - высота выработки; Ке и К -размеры основания перемычки по восстанию и падению; Ке* и К* - радиусы

контакта раствора с кровлей по восстанию и падению выработки.

Изоляционная перемычка будет устойчива при воздействии массовых сил в случае выполнения условия

~р!~ ^ Яек + Япк + ^ ^ > рё^Т ^П V ,

где Рт - пластическая прочность раствора; ЬТ - длина участка ликвидации выработки; Ь - расстояние между там-понажными скважинами.

Для заполнения выработанных пространств больших объемов при ликвидации наклонных выработок целесообразно применение безусадочных и дешевых тампонажно-закла-дочных материалов на базе отходов промышленного производства.

Исходя из физико-химических процессов контактных взаимодействий для неглинистых пород при их дисперсности, близкой к глинистой фракции, установлены основные критерии пригодности отходов для получения стабильных водных суспензий. При этом за исходные параметры принимаются: плотность твердой фазы, когезионная прочность породы и число пластичности. Доказано, что стабилизация водных суспензий, не удовлетворяющих условиям по дисперности или минералогическому составу, может быть достигнута введением глинистого раствора. По условию равновесия твердых частиц отходов в глинистом растворе получена зависимость допустимого содержания отходов от исходной плотности глинистого раствора:

.. Г - Гг

Рп - У

где г - плотность смеси; рп - плотность отходов; гг - плотность глинистого раствора.

Таким образом, выполненные исследования позволили создать теоре-

1. Курнаков В.А. Исследование процесса безнапорного заполнения наклонной выработки тампонажным раствором // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2003. - Прил. №

тические предпосылки для проведения экспериментальных исследований и разработки методики процесса ликвидации наклонных шахтных стволов.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Научно-технические проблемы шахтного и подземного строительства. - С. 141-143.

— Коротко об авторе ----------------------------------------------------------

Курнакое В.А. - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет, Шахтинский институт (филиал) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» siurgtu.ru______________