Разработка эффективных способов и средств по обеспечению устойчивости почв подготовительных выработок

Проблема обеспечения устойчивости подготовительных вьработок выемочных участков является одной из основных проблем повышения технико-экономической эффективности подземной угледобычи. Неудовлетворительное состояние выработок и вьшолнение в них ремонтных работ отрицательно влияют на работу очистных забоев и внугришахтного транспорта, ухудшают условия проветривания, снижают безопасность цри ведении горных работ. Стоимость ремонгао-восстановительньк работ во многих случаях соизмерима со стоимостью проведения новой горной выработки.

В глубоких шахтах формой проявления горного давления является пучение пород почвы вьфаботок. Борьба с пучением ведётся с помощью подрьюки почвы, которая зачастую не снижает интенсивности смещений пород. Многократные подрывки приводят к нарушению условий работы крепи, что вьвывает её ремонт. Кроме подрывки известны и другие способы предотвращения пучения пород. В этой связи актуальной становится оценка эффективности и перспективности их применения.

Большой объем теоретических работ, вьшолненных в России и за рубежом, определил основные направления совершенствования способов расположения, охраны и крепления подготовительных выработок. Тем не менее, ряд принципиальньк вопросов, связанньж с геомеханическим состоянием почвы подготовительньк выработок в течение всего их срока службы, недостаточно изучен и нуждается в дальнейшей разработке путем аналитических исследований, моделирования и проверки в производст-венньк условиях.

Многообразие порою параллельно протекаюпщх при эксплуатации выемочньж штреков рабочих процессов и явлений требует разработки системного подхода по обеспечению их устойчивости. Таким образом, можно утверждать о достаточной актуальности научных исследований направленных на обоснование комплекса решений, обеспечивающих устойчивость почвы подготовительных выработок.

В связи с этим, в настоящей работе поставлена цель — обоснование и разработка эффективных способов и средств обеспечения и прогнозирования устойчивости почв подготовительных вьфаботок.

Научные положения, выносимые на защищу:

1. Проблему обеспечения устойчивости почвы подготовительньк выработок необходимо рассматривать в увязке с креплением и охраной подготовительных выработок, очистными работами и с учетом всех основных последствий влияния состояния выработок на работу выемочного участка и шахты в целом.

2. Установлены новые взаимосвязи пучения пород почвы подготовительных выработок с вынимаемой мощностью пласта, пролетом выемочного штрека, сопротивлением крепи, 1фигерием устойчивости {<�зJyЩ, основными параметрами охранных конструкций, расстоянием до лавы и получены прогнозирующие корреляционные уравнения.

3. Исследовано напряженно-деформированное состояние пород почвы подготовительной выработки в зависимости от их структуры, способа охраны. Выявлены закономерности деформирования пород почвы на различньк стадиях функционирования подготовительньк выработок, позволяющие научно обоснованно подходить к проектированию параметров их 1дэепления и охраны.

4. На основе установленных зависимостей изменения величины пучения пород, в разные периоды службы выработки разработаны новые способы проведения и охраны выработок, а также крепления пучащих почв, применение которьк позволяет обеспечить существенный экономический эффект.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждается: анализом большого объема статистических и экспериментальных данных с корректным использованием математических методов и применением для их обработки ЭВМудовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными лабораторных опьпов и натурными измерениямиА при ведении горных работ в различньк горно-геологических и горнотехнических условиях.

Научная новизна:

— обоснование эффективньк средств и способов крепления и поддержания подготовительных выработок на основе системного и комплексного подходов при рассмотрении с учетом их влияния на эффективность работы очистных забоев и шахты в целом;

— интенсивность пучения существенно зависит от модуля упругости пород почвы, способа охраны подготовительной выработки и практически не зависит от модуля упругости средств охраны;

— разработаны новый способ установки анкфной крепи в почве выработки (патент 2 162 153), новая искусственная охранная опора повьш1енной несущей способностью (патент 2 162 943), для поддержания подготовительных выработок в зоне влияния очисгньж работспособ проходки подготовительных выработок и способ разработки (патенгт 2 168 628) угольного пласта, при которых повышается устойчивость подготовительных выработок, исключаются утечки воздуха, на 4−6%, снижается зольность угля и более полно извлекаются его запасы;

— разработана концепция обеспечения устойчивости почвы подготовительных выработок, включающая все стадии их эксплуатации, и на ее основе предложены методы оптимального проектирования крепи и оАфаны подготовительных вьфаботок.

Н (лчное значение работы. Разработанный комплексный подход, полученные новые зависимости и методы оценки способов проходки и средств обеспечения устойчивости почвы подготовительньк вьфаботок позволяют выйти на более качественный уровень обоснования в разных горно-геологических условиях более эффективных способов проходки, крепления и охраны вьфаботок.

Практическое значение работы состоит в разработке: методики выбора средств и способов обеспечения устойчивости почвы подготовительньк вьфаботокметода прогноза пучения пород почвы подготовительньк вьфаботок, в зависимости от горно-геологических и горнотехнических факторов;

Полученные в работе результаты позволяют:

— прогнозировать смещение пород почвы в вьфаботках при различньк способах их охраны и на их основе решать основные вопросы крепления и охраны подготовительньк вьфаботок при проектировании и эксплуатации угольньк шахт;

— повысить устойчивость вьфаботок и снизить затраты на их щэепление и охрану.

ВЫВОДЫ.

1. в результате анализа факторов, определяющих устойчивость почвы подготовительных выработок, разработана классификация существующих способов и средств повышения ее устойчивости. Классификация позволяет направленно выбирать из множества возможных комбинаций наиболее целесообразные мероприятия, отвечающие горно-геологическим и горнотехническим ограничениям.

2. Предложенные новые способ установки анкерной крепи, искусственная охранная опора, способ проходки подготовительных выработок с оставлением породы в шахте и способ разработки пластовых месторождений, позволяют повысить устойчивость почвы подготовительных выработок. За счет применения комбинированной охраны «целик — бутовая полоса», уменьшить пучение почвы подготовительньк выработок, исключить утечки воздуха, снизить не только зольность угля, но и более полно извлечь его запасы.

3. Разработана концепция обеспечения устойчивости почвы подготови-тельньк выработок, включающая все стадии их эксплуатации и на ее основе предложена методика выбора способов и средств обеспечения устойчивости почвы подготовительных выработок.

ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИЙ.

5.1. Системный подход к проблеме обеспечения устойчивости подготовительных выработок и его увязка с эффективностью очистных работ.

Одно из условий реализации системного подхода проявляется в установлении взаимосвязей элементов системы, что позволяет рассматривать себестоимость продукции как результат процесса формирования элементов затрат по технологическим стадиям (звеньям) под влиянием основных факторов.

В пространственном отношении система «Подготовительные выработки» охватывает конвейерный и вентиляционный штреки. Она является важным звеном комплексной системы «Выемочный участок», к которой относится также подсистема «Лава». Обе подсистемы «Лава» и «Подготовительные выработки» особенно тесно взаимосвязаны на участках сопряжения лавы с обоими штреками.

Система «Подготовительные выработки» согласно технологической схеме включает следуюш-ие компоненты с их основными функциями: работы по проведению выемочных штреков, эксплуатационное обеспечение лавы, обеспечение устойчивости выемочных штреков — обеспечение заданной площади их поперечного сечения, погашение выемочных штреков с демонтажем оборудования и извлечением крепи.

Назначение подготовительных выработок заключается в обеспечении ритмичного ведения очистных работ в лаве.

В связи с тесной взаимосвязью лавы и выемочных штреков задача должна заключаться, в первую очередь в достижении оптимального результата, т. е. в обеспечении максимального долевого участия покрытия затрат и получения прибыли не только в системе «Выемочный участок», но и шахты в целом. Оптимизация системы «Подготовительные выработки» ограничивается этими рамками.

Проектирование работ по обеспечению устойчивости подготовительных выработок возможно лишь в том случае, если известны предполагаемая конвергенция штрека и деформация крепи под воздействием горно-геологических и горнотехнических факторов [94, 95].

В результате исследований, проведенных автором, были созданы методы расчета величины пучения почвы, способ проведения подготовительных выработок, способ установки анкерной крепи, новая охранная конструкция и способ разработки пластовых месторождений [83−86]. Это позволило получать количественную оценку воздействия мероприятий, осупдествляемых с целью уменьшения пучения почвы. Благодаря этому, можно учитывать меры по снижению затрат на обеспечение устойчивости подготовительных выработок еще на стадии проектирования [97].

5.2. Обоснование критерия оценки способов крепления и поддержания подготовительных выработок.

Обычно оценку эффективности применения разных способов крепления и поддержания подготовительных выработок при разработке угольных месторождений осуществляли на основе сравнения прямых затрат на проходку, крепление и поддержание подготовительно-нарезных выработок [97]. Иногда дополнительно учитывали затраты на ремонт и крепление в процессе очистной выемки лавы в период ее эксплуатации [98]. Еще реже учитывали изменение величины потерь угля в охранных целиках подготовительных выработок при разных схемах подготовки и очистной выемки.

В результате таких расчетов учитывались лишь прямые эксплуатационные затраты на выполнение работ, которые осуществлялись непосредственно в выработках. Для более полной и широкой оценки эффективности технологических схем подготовки и очистной выемки использовали такие критерии, как себестоимость 1 ног. м или мЛ выработки, в лучшем случае себестоимость добычи или приведенные затраты в расчете на 1 т добываемого угля.

В настоящее время в связи с изменениями в экономической жизни страны, эти критерии либо стали недостаточными, либо полностью потеряли свое былое значение.

Экономическое значение того или иного способа проведения, крепления и поддержания в рабочем состоянии подготовительных выработок гораздо больше, чем прямые затраты на выполнение крепежных работ, Это не вызывает сомнения, если рассматривать эту важнейшую проблему в увязке с очистными работами и с учетом всех основных последствий влияния состояния и продолжительности срока службы выработок на технико-экономические показатели работы шахты в целом.

Для увеличения нагрузки на лаву особое значение имеет обеспечение независимой ее работы от проходческих работ, в том числе работы транспортного штрека (без простоев из-за его ремонта).

Необходимо иметь в виду, что при повышении надежности работы подготовительных выработок (благодаря применению соответствующего способа их крепления и поддержания) не только снизятся затраты на их ремонт и восстановление, но и простои очистных забоев и внутришахтного транспорта, что может повлиять на величину производственной мощности шахты и себестоимость добычи.

Более надежный способ проведения, крепления и поддержания транспортного штрека позволит использовать ту же выработку в качестве вентиляционной при разработке следующего выемочного поля или этажа и соответственно ликвидировать затраты на проходку.

Л Благодаря применению более надежных способов проведения, крепления и поддержания подготовительной выработки и увеличению продолжительности срока ее службы, можно существенно увеличить длину лавы, что позволит не только сократить удельные затраты на горно-подготовительные работы и снизить потери угля при добыче, но и увеличить нагрузку на лаву и, соответственно, производственную мощность шахты. А это позволит сократить не только прямые затраты на добычу, но и долю условно-постоянных затрат, что особенно важно для шахт сравнительно небольшой производственной мощности, где доля условно-постоянных затрат в себестоимости до-бьгаи угля достигает 70−80%.

Кроме этого, применив соответствующий способ проходки, крепления и поддержания подготовительных выработок, можно существенно повысить качество добываемого угля. Например, при вариантах проходки, крепления и поддержания выработок с оставлением породы в шахте.

Таким образом, от состояния надежности, длительности срока и способа проходки, применяемого крепления и поддержания подготовительных выработок в существенной степени зависит надежность и продолжительность срока службы этих выработок, удельный расход проходческих работ, производственная мощность лавы и шахты в целом, полнота использования недр и качество добываемого угля.

Поэтому и задача выбора и сравнительной оценки способов проведения, крепления и поддержания подготовительных выработок должна решаться с учетом всех этих факторов на основе применения критериев эффективности и экономико-математических моделей, в которых учитываются эти факторы с достаточной полнотой. Для решения таких задач применяемые ранее критерии себестоимости и приведенных затрат непригодны, поскольку в них не учитывались возможные изменения производственной мощности шахты, а также полнота использования недр и качество добываемого угля. Другой применявшийся ранее критерий оценки — прибыль в расчете на 1 т балансовых запасов также не может быть применен, т.к. не учитывает изменения производственной мощности шахты.

В качестве более полного и комплексного критерия оценки эффективности любого способа может быть принята сумма дисконтированной прибыли за какой-то расчетный период работы шахты [99, 100], например, за период разработки запасов этажа или группы этажей. С учетом разновременности капитальных и эксплуатационных затрат, сроков проходки подготовительных выработок, банковского процента за кредиты, а также с учетом полноты использования недр и качества добываемого угля при обычно применяемом обратном порядке отработки выемочного поля критерий экономической оценки может быть представлен в следующем виде (руб):

2 Лр.=14&-о1/0+?Л-МЛД1+ЫЛ (53).

1 1=1 М где 1р — расчетный срок сравнительной оценки вариантов, летЛрг? — прибыль получаемая в, А — м году оцениваемого периода, руб/год- - производственная мощность угольной шахты при том или ином способе крепления и поддержания подготовительных выработок в, а — м году, т/годЦд1 и €?1 — извлекаемая ценность добываемого угля и затраты на его добычу и переработку в t — и году, руб/тЕ — коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени, доли ед.- К (- капиталовложения необходимые для выполнения работ по проведению и креплению выработок в ий год (если эти работы выполняются без кредитов, то А", = 0), рубЕлкоэффициент, учитывающий величину процентной ставки за кредиты для приобретения оборудования, проходки подготовительных и нарезных выработок до начала очистных работ- 4 — срок проведения подготовительных выработок для подготовки запасов новых выемочных полей (или этажей), лет.

В расчете на годовую производственную мопщость шахты критерий оценки эффективности способов проведения, крепления и поддержания подготовительных выработок будет иметь вид (руб/год).

П^ = А (ц,-с,)-К"(1 + Ел). (52).

Эффективность применения какого-то нового способа проведения, крепления и поддержания горно-подготовительных выработок по сравнению с базовым вариантом определится по разнице годовой прибыли при этих вариантах по формуле (руб/год).

Э = А (ц,-с,)-К (1-лЕ,)-А, (Ц, — С,) + К, (1 + Ел), (53) где Ад, Цд, СдиКпроизводственная мощность шахты, извлекаемая ценность добываемого угля, эксплуатационные затраты на его добычу и переработку и капитальные затраты на проходку подготовительных выработок при новом варианте, т/год, руб/т, руб/т, руб/годАб, Цдб и А" бто же при базовом варианте.

Если проходка и крепление новых выработок осуществляется за свой счет без получения дополнительных кредитов, то.

Э*А{ц,-с,)-А,{Ц,-С,), (5.4).

В зависимости от того, с позиции какого уровня иерархии осуществляется оценка, входящие в эту формулу показатели 1/Л и, а следовательно, и результаты расчета будут различными.

Если расчет ведется на уровне шахты, которая продает добываемый уголь (горную массу) без обогащения по какой-то цене, то извлекаемая ценность будет равна цене этого угля, а эксплуатационные затраты будут равны себестоимости добычи, которые определяются по формулам (руб/т): т. ,.

Ц6=Ц6б^ал][аб]-аф^ (5.5).

7177(4 +4 +А,)+А" (5.6) где Цдботпускная цена добытого угля какого-то базового качества, руб/тт — число показателей качества угля, от которых зависит его отпускная ценаА] - величина доплаты или штрафа за отклонение ] - го качества от базовой величины, руб/%- ал] и аф] - показатели ] - то качества угля, базового и фактического, %- 77 и Р — потери и разубоживание угля, доли ед.- А¡-, А], А3 — затраты на погашение геологоразведочных работ, на амортизацию основных фондов, на горно-подготовительные работы, отнесенные на 1 т погашенных балансовых запасов угля, руб/тА4 — затраты на последующие процессы добычи, руб/т добытого угля.

Если расчет ведется с учетом стадии обогащения угля, то формулы для определения извлекаемой ценности и затраты на добычу и переработку будут иметь вид (руб/т): ц до ~ л у 01 (5.7) г = 1 7=1.

1-р

• (4 + 4 + 4) + а4 + 4, где и — число фракций крупности реализуемого угляЦдб1 — отпускная цена (- й фракции угля какого-то базового качества, руб/т- /о — выход / - й фракции крупности в общей добыче угля после переработки, включая шлам доли ед.- ЛЦщ — величина доплаты или штрафа за отклонение / - го качества в / - й фракции от базового, руб/%- т — число показателей качества угля, определяющих его отпускную ценуалбц и и^фу — показатель /-го качества в у-й фракции угля базового качества и фактического, %- А5 — затраты на транспортирование добытого угля до обогатительной фабрики и обогащение, руб/т.

Если расчет осуществляется с учетом не только добычи и обогащения, но и с учетом процессов дальнейшей переработки угля, например, до получения электроэнергии, то извлекаемая ценность угля и затраты на переработку определяется по формуле (руб/т):

1-р 1−77.

5.9).

5.10).

Ц, оэ=Го К-Ц.=А000-Го-ТуЦлТлл-Гутл (5.11) 1-Р.

С «1-Я (512) где /э — выход электроэнергии при сжигании 1 т добытого угля, квт. ч/т- / э — вь1ход электроэнергии при сжигании 1 т обогащенного угля, квт. ч/т- -затраты на сжигание 1 т добытого угля на электростанции, руб/т- - выход товарного угля при обогащенииА’в— затраты на сжигание 1 т обогащенного угля на электростанции, руб/т. Ту — теплота сгорания угля без обогащения квт-ч/кг, Ту — теплота сгорания обогащенного угля, квт-ч/кг- 1000 — переводной коэффициент кг в тонны.

Входящая в формулы для определения эксплуатационных затрат на добычу и переработку величина затрат на ГПР (А 3) должна определяться с учетом возможного увеличения длины лавы и соответственно снижения удельных объемов проходки и затрат на нее.

Затраты на проходку, крепление и поддержание, в расчете на 1 т погашаемых балансовых запасов угля определяются в зависимости от мощности пласта и длины лавы в случае проходки вентиляционного и транспортного штреков по формуле (руб/т):

3 +5 л тш Лвш где Зтш и «затраты на 1 пог. м транспортной и вентиляционной подготовительной выработки, руб/мI], и 1ц — длина лавы и ширина целика, мт — мощность пласта, иУу и Угмобъемная масса угля и горной массы, т/мЛ- 8тш И — сечение транспортного и вентиляционного штреков, мЛ.

Если при каком-то варианте обеспечивается возможность использовать выработки основного горизонта в качестве вентиляционного, то эта формула будет иметь вид (руб/т): 3 где Гц — ширина целика потери при варианте без проведения дополнительно выработок вентиляционного горизонта с оставлением дополнительного целика, доли ед.- 4' - длина лавы при этом варианте, м.

Если применяется технологическая схема подготовки уклонного выемочного поля с проходкой транспортного и параллельно с ним (ниже его) камеры по углю, то затраты на проходку выработок горизонта и их поддержание в расчете на 1 т погашаемых балансовых запасов будут равны (руб/т).

3 +3 где — Зтм и Зук — затраты на проходку, ремонт и поддержание транспортного штрека и камеры по углю, руб/пог.м- 1ли1цдлина лавы и ширина целика оставляемого между транспортным штреком и камерой по углю, Уу я Угм-объемная масса угля и горной массы, т/мЛSлui и Syлсечение транспортного и вентиляционного штреков, мЛ.

При определении извлекаемой ценности добываемого угля необходимо учитывать, что вариант проведения, крепления и поддержания подготовительных выработок с оставлением породы в шахте обеспечивает уменьшение разубоживания угля (Р) на величину массы породы от проходки.

Расчеты по этой методике показывают, что применение более надежных способов, обеспечивающих более длительный срок службы выработок, экономически выгодно даже при более значительных затратах на крепление и поддержание. Наиболее эффективными вариантами проходки и крепления во многих случаях могут оказаться способы проведения выработок с оставлением породы в шахте.

Например, на шахте «Дальняя» при длине лавы 200 м и затратах на до-бьиу угля около 311 руб/т доля затрат на проходку и крепление транспортного штрека сечением 14,5 мЛ в себестоимости добычи составляет 13% (39 руб/т при себестоимости 1 пог. м штрека 16 000 руб). В то же время от проходки штрека обычно в общую добычу угля поступает около 4%) породы, что естественно, повышает зольность добываемого угля. Если эту породу оставлять в шахте, то отпускная цена угля может быть существенно повышена. Если базовая отпускная цена угля равна 341 руб/т, то при снижении зольности на 4% и увеличении его цены на 2,5% за каждый %> снижение зольности эта цена будет равна 341 + 4−2,5−341/100=375,1 руб/т. Дополнительные затраты с проходкой камер по углю будут равны около 30 руб/т. Тогда экономия в результате применения нового способа проведения, крепления и поддержания горно-подготовительных выработок с оставлением породы в шахте при увеличении производственной мощности шахты на 5%.

Э = 525(375,1 — 341) — 500(341 — 311) = 17 902,5 — 17 000 = 902,5 тыс. руб/год.

Еще больше будет эффект от снижения зольности, если считать его с учетом стадии производства электроэнергии, карбида кальция и особенно электродной продукции.

5.3. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа разработки пластовых месторождений.

С целью повышения качества добываемого угля, а также для улучшения условий поддержания выемочных штреков, повышения надежности работы очистных забоев и транспорта, улучшения проветривания очистного забоя предлагается следуюшцй способ подготовки, представленный на рис. 4.12.

Использование предлагаемого способа разработки пластовых месторождений позволяет повысить устойчивость подготовительных выработок за счет применения комбинированной охраны «целик — бутовая полоса», исключить утечки воздуха, снизить не только зольность добываемого угля за счет оставления породы в шахте, но и более полно извлечь его запасы.

Соответственно этому снизятся эксплуатационные затраты на добычу и обогаш, ение. Кроме этого увеличивается высота этажа и извлекаемые на один эксплуатационный горизонт запасы угля и производственная мощность участков и шахты в целом. Если принять высоту этажа равной Ъэ, а ширину полосы ниже уровня основного штрека ЛИ = п-(Ц + К), то извлекаемые запасы этажа увеличатся в ЛЛэ + п-(Ц + К)]/кэ, раз, где Ц, Ксоответственно ширина целика и закладочной камерып — число целиков и камер, пройденных для складирования породы. В соответствии с этим в [кэ + п-(Ц + К)]/ раз уменьшатся удельные капитальные затраты на вскрытие и подготовку этажа.

Если при базовом варианте системы длинными столбами высота этажа равна, например, 200 м, то при новом варианте, когда образуется камера для складирования породы шириной 16 м, а их от штрека отделяет целик шириной 4 м, то производственная мощность шахты при новом варианте увеличится в ЛЛ2(ЮЛЛ =1,08 раза. Благодаря этому себестоимость добычи уменьшится за счет условно-постоянной части затрат до уровня, определяемого по формуле (руб.т).

С,=С, — -(р 1 (5.16).

V А.

173 где Сдб и — затраты на добычу при базовом и новом вариантах, руб/тАбиАпроизводственная мощность шахты при базовом и новом вариантах, т/год- (рдоля условно-постоянных затрат в себестоимости добычи, доли ед.

В данном случае, если <р = 0,6, то = С, дб 1−0,6 = 0,956-С,. дб I 1,0.

Поскольку при новом варианте снизится разубоживание угля за счет оставления породы в шахте, например, на 5%, то соответственно увеличится его отпускная цена до 667 + 0,05−2,5−667 = 667 + 83,75 = 750,75 руб/т. Если при базовом варианте (шахта им. Октябрьской революции) отпускная цена равна 670 руб/т при затратах на добычу 770 руб/т, то удельные убытки при этом варианте составят 770 — 670 = 100 руб/т. При новом варианте отпускная цена угля будет равна 670 + 5−0,025−670 = 753,5 руб/т, а прибыль составит 753,5 — 0,96−770 = 14,55 руб/т. Годовая экономия при базовой производственной мощности 300 тыс. т/год будет равна.

Э = 300−1,08-(753,75 — 736,12) — 300-(670 — 770) = 35 712,12 тыс. руб/год. Еще больше будет экономия, если расчеты вести с учетом обогащения угля и тем более с учетом стадий его использования.

1. Установлено, что проблему обеспечения устойчивости почвы подготовительных выработок необходимо рассматривать в увязке с креплением и охраной подготовительньк выработок, очистными работами и с учетом всех основных последствий влияния состояния и продолжительности срока службы выработок на технико-экономические показатели работы выемочного участка.

2. Раскрыты особенности и выведены зависимости влияния параметров средств охраны на пучение пород почвы подготовительных выработок.

3. Интенсивность пучения существенно зависит от модуля упругости пород почвы, способа охраны подготовительной выработки и практически не зависит от модуля упругости средств охраны.

4. В результате анализа факторов, определяющих устойчивость почвы подготовительных выработок, разработана классификация способов и средств повышения ее устойчивости. Классификация позволяет направленно выбирать из множества возможных комбинаций наиболее целесообразные мероприятия, отвечающие горно-геологическим и горнотехническим ограничениям в увязке с очистными работами.

5. Применяемые в настоящее время способы охраны повторно используемых выработок на основе податливых ограждений (бутовые полосы, костры, бутокостры) после установки практически не имеют начального распора и начинают противодействовать опусканиям пород кровли только после значительной усадкидостигающей 30 — 50% от вынимаемой мощности пласта. Плавное опускание кровли на этом участке (до образования заколов над опорой) приводит к увеличению опорного давленияв результате чего и возрастает пучение пород почвы в выработках.

6. Пучение почвы в выемочных штреках колеблется от 20 до 40% от общей конвергенции и зависит от глубины залегания, схемы охраны, пролета штрека и других факторов.

7. На основе экспериментальных и аналитических исследований установлены взаимосвязи, позволяющие аналитически оценивать степень влияния основных горно-геологических и горнотехнических факторов на пучение пород почвы подготовительньж выработок. Данные взаимосвязи представлены в виде расчетных формул, позволяющих прогнозировать пучение пород в подготовительных выработках и обосновано подходить к вопросу обеспечения их устойчивости.

8. Разработаны новые способ установки анкерной крепи, искусственная охранная опора, способ проходки подготовительных выработок с оставлением породы в шахте и способ разработки пластовых месторождений, позволяют повысить устойчивость почвы подготовительных выработок. За счет применения комбинированной охраны «целик — бутовая полоса», уменьшить пучение почвы подготовительных выработок, исключить утечки юздуха, снизить не только зольность угля, но и более полно извлечь его запасы.

9. Разработана концепция обеспечения устойчивости почвы подготовительных выработок, включающая все стадии их эксплуатации и на ее основе предложена методика выбора способов и средств обеспечения устойчивости почвы подготовительных выработок.

10. Применение способа проходки подготовительных выработок со складированием породы в параллельную камеру позволит (для условий шахты им. Октябрьской революции ОАО «Ростовуголь») увеличить высоту этажа в 1,08 раза, снизить зольность добываемой горной массы на 5%, увеличить отпускную цену угля на 12%, при этом прибыль составит 14,55 руб./т. На шахте «Дальняя» ОАО «Гуковуголь» экономия в результате применения нового способа проведения, крепления и поддержания горно-подготовительных выработок с оставлением породы в шахте при увеличении производственной мощности шахты на 5Уо составит 902,5 тыс. руб/год.

Еще больше будет эффект от снижения зольности, если считать его с учетом стадии производства электроэнергии или электродной продукции.