Анотація до роботи:

Рязанцев О.П. Обґрунтування параметрів способу забезпечення стійкості капітальних виробок вугільних шахт в умовах нестійких порід підошви. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.04. – «Шахтне та підземне будівництво». Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2004.

У дисертації викладені результати досліджень стійкості капітальних виробок з нестійкими породами підошви на прикладі шахти "Комсомолець Донбасу".

У результаті проведеного аналізу чинників, що впливають на стійкість порід підошви, запропонований спосіб боротьби зі здиманням порід на основі створення в підошві виробки тришарової конструкції (знизу нагору): зони розвантаження (демпферуючий шар), полімерної плівки (волого-ізолюючий шар) і зони укріплених порід (несучий шар).

За результатами проведення фізичного та математичного моделювання побудовані діаграми для визначення раціональних параметрів способу (розміри розпушеної і ущільненої зон, коефіцієнт розпушення порід демпферної зони).

Отримані залежності лягли в основу рекомендацій із застосування пропонованого способу підвищення стійкості капітальних виробок з нестійкими породами підошви.

Результати досліджень опубліковані в 9 наукових працях.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій на підставі уперше отриманих для гірничо-геологічних умов шахти “Комсомолець Донбасу” отримане нове рішення актуальної науково-практичної задачі, що полягає в підвищенні тривалої стійкості капітальних виробок, породи підошви яких здимаються у процесі експлуатації.

Основні наукові і практичні результати дисертації полягають у наступному:

1. Проведений аналіз чинників, що впливають на здимання порід підошви в капітальних виробках. Виділено основні чинники, що мають найбільший вплив на процес здимання в умовах шахти "Комсомолець Донбасу".

2. Встановлено, що найбільш раціональним для забезпечення стійкості виробки в умовах активного здимання порід підошви є сумісне використання декількох заходів, у результаті чого запропонований новий спосіб боротьби зі здиманням порід на основі створення в підошві виробки зони розвантаження і формування за допомогою цементного розчину зони укріплених порід (Патент України № 65446 А, МПК Е 21 D 13/02).

3. На основі проведених випробувань встановлені залежності зміни межі міцності розпушених порід, а також модуля деформації від величини коефіцієнта розпушення, що дозволило використовувати отримані дані для виконання на основі аналітичних досліджень методом скінчених елементів аналізу ефективності способу боротьби з здиманням порід і визначити межі раціональних параметрів способу.

4. На моделях з еквівалентних матеріалів для шахти "Комсомолець Донбасу" визначені раціональні параметри способу підвищення стійкості виробки, що знаходиться в умовах порід підошви, що здимаються: розмір укріпленої зони по глибині - не менш 2 м, по ширині - не менш 6,5 м; глибина розпушеної зони - не менш 3 м, ширина - не менш 10,5 м.

5. Розмір зони непружних деформацій шаруватих укріплених порід істотно залежить від геометричних і фізико-механічних параметрів зон розвантаження й укріплених порід (глибина, ширина, коефіцієнт розпушення): максимальні результуючі переміщення зменшуються від 1,1 до 8,2 разів при збільшенні відповідних розмірів укріпленої (глибина: 1,52...2,13 м, ширина: 5,63...6,88 м) і розпушеної (глибина: 3,04...3,96 м, ширина: 8,75...10,6 м) зон способу боротьби зі здиманням.

6. На підставі математичного моделювання встановлено, що для капітальних виробок в умовах шахти "Комсомолець Донбасу" раціональні параметри укріпленої зони знаходиться в межах: глибина 1,83...2,13 м і ширина 6,25...6,88 м; для зони розвантаження: глибина - 3,65...3,96 м і ширина - 9,38...10,6 м.

7. У результаті порівняльного аналізу рекомендовані раціональні параметри способу боротьби з здиманням порід підошви при мінімальних витратах на виробництво.

8. Розроблені схеми ведення робіт при створенні розвантаженої й укріпленої зон способу боротьби зі здиманням підошви для випадку проведених й експлуатуємих виробок. Отримані технічні рішення були використані при створенні експериментальної ділянки в умовах шахти "Комсомолець Донбасу". Величина підняття порід підошви на експериментальній ділянці за 12 місяців експлуатації склала 2...4 см.

9. Отримані технічні рішення були рекомендовані для використання в умовах шахти "Комсомолець Донбасу". Очікуваний економічний ефект від реалізації запропонованого способу забезпечення стійкості капітальної виробки в умовах нестійких порід підошви, при довжині виробки 1000 м, складе приблизно 197 тис. грн. на рік при експлуатації протягом 10 років, з розрахунку необхідності виконання підривки2 рази на рік по всій довжині виробки за прийнятою на шахті технологією.

Публікації автора:

1. Рязанцев А.П. Разработка нового способа борьбы с пучением пород почвы // Сборник научных трудов НГУ – Днепропетровск: РИК НГУ. – Т.2, №17. – 2003. – С. 79-83.

2. Гапеев С.Н., Лозовский С.П., Рязанцев А.П. Компьютерное моделирование процесса пучения пород почвы в подготовительных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2003. – №10. – С. 99-101.

3. Рязанцев А.П. Влияние степени разрыхления пород демпферной зоны на параметры способа борьбы с пучением пород почвы // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. – Кременчук: КДПУ. – 2004. – Вип.1 (24). – С. 72-75.

4. Рязанцев О.П. Шахтні дослідження ефективності застосування способу боротьби із здиманням порід підошви в умовах шахти “Комсомолець Донбасу” // Вісник ЖДТУ. – 2004. – №2(29). – С. 247-250.

5. Рязанцев А.П. Определение параметров способа борьбы с пучением пород почвы для условий капитальных выработок шахты «Комсомолец Донбасса» // Науковий вісник НГУ. – 2004. – №2. – С. 41-43.

6. Пат. 65446 А Україна, МПК Е 21 D 13/02. Спосіб забезпечення стійкості гірничих виробок у породах, що здимаються: Пат. 65446 А Україна, МПК Е 21 D 13/02, Шашенко О.М., Терещук Р.М., Рязанцев О.П.; Заявл. 13.10.03; Опубл. 15.03.04; Бюл. №3. – 4.127 с.

7. Рязанцев А.П., Коваленко В.В., Гладкий А.В. Компьютерное моделирование способа повышения устойчивости капитальных выработок в условиях пучения пород почвы // Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Тезисы докладов научно-технической конференции. – Донецк: НОРД-пресс. – 2004. – С. 63-64.

8. Рязанцев А.П. Результаты натурных измерений смещений контура квершлага гор.418м шахты «Комсомолец Донбасса»// Прогрессивные технологии строительства, безопасности и реструктуризации горных предприятий: Материалы республиканской научно-практической школы-семинара. – Донецк: НОРД-пресс. – 2004. – С. 159-164.

9. Рязанцев А.П., Коваленко В.В. Шахтные исследования эффективности применения нового способа борьбы с пучением пород почвы // Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості. Збірник доповідей міжн. наук.-техн. конференції. – Кривий Ріг: КТУ. – Т.I. – 2004. – С. 91-93.

Особистий внесок здобувача в роботах, написаних у співавторстві: [3, 7] – розробка розрахункової схеми і проведення комп’ютерного моделювання, аналіз результатів; [6] – розробка способу забезпечення стійкості гірничих виробок у породах, що здимаються, проведення лабораторних досліджень, [9] –проведення шахтних досліджень, аналіз результатів.