ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ПІДНЯТТЯ ПІДОШВИ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК, ЩО ПІДТРИМУЮТЬСЯ ЗА ОЧИСНИМ ВИБОЄМ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ВИКОРИСТАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2025-5-34Ключові слова:
підняття підошви, напруження, деформації, повторне використання штреків, стійкість гірничих виробокАнотація
Повторне використання дільничних гірничих виробок є одним з основних трендів підземного видобутку вугільних пластів довгими очисними вибоями. Безціликові системи розробки використовуються все частіше за межами Європи, що поширює актуальність цього методу видобутку. Основним стримуючим фактором повторного використання виробок є складність забезпечення їхнього експлуатаційного стану за лавою. При цьому досі невирішеними частинами проблеми стійкості виробок є критичні підняття підошви і асиметричне навантаження системи кріплення. Вітчизняні і закордонні вчені присвячували свої дослідження проблемі підняття підошви гірничих виробок у різних гірничо-геологічних умовах протягом останніх ста років, що дало підстави для розроблення трьох концептуально різних механізмів підняття підошви. Однак у реальних умовах підняття підошви вкрай складно класифікувати за класичними механізмами, особливо у виїмкових панелях, що відпрацьовуються сучасною очисною технікою і виробках закріплених сучасними системами кріплення. Під час підтримання виробок за лавою різні фактори мають одночасний різноваговий вплив на підняття підошви. Це знижує ефективність наявних способів боротьби з підняттям підошви. Таким чином, ефективна протидія підняттю підошви можлива лише після вивчення механізму розвитку цього процесу в сучасних умовах. У зв’язку з цим у роботі проведено дослідження напружено-деформованого стану гірських порід навколо штреку, що підтримується за лавою задля повторного використання. Основним методом дослідження є метод скінченних елементів, реалізований у програмному середовищі ANSYS. На основі проведеного чисельного моделювання досліджено механізм розвитку підняття підошви за очисним вибоєм. Запропонована гіпотеза еволюції підняття підошви, що формує підстави для створення ефективних способів боротьби з підняттям підошви в зазначених умовах.
Посилання
Polish Bogdanka Mine sets production world record with Cat® Plow Longwall. MINING.COM. URL: https://www.mining.com/polish-bogdanka-mine-sets-production-world-record-with-cat-plow-longwall
Xu Y., Chen J., Bai J. Control of floor heaves with steel pile in gob-side entry retaining. International Journal of Mining Science and Technology. 2016. Т. 26, № 3. С. 527–534. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2016.02.024
Research on Pillarless Mining by Gob-Side Caving under Soft Rock Roof Conditions: A Case Study / J. Hao та ін. Applied Sciences. 2023. Т. 13, № 5. С. 2816. URL: https://doi.org/10.3390/app13052816
Floor Heave Mechanism of Gob-Side Entry Retaining with Fully-Mechanized Backfilling Mining / P. Gong та ін. Energies. 2017. Т. 10, № 12. С. 2085. URL: https://doi.org/10.3390/en10122085
The Floor Heave Mechanism and Control Technology of Gob-Side Entry Retaining of Soft Rock Floor / Z. Li та ін. Sustainability. 2023. Т. 15, № 7. С. 6074. URL: https://doi.org/10.3390/su15076074
Innovative Control Technique for the Floor Heave in Goaf-Side Entry Retaining Based on Pressure Relief by Roof Cutting / G. Yu та ін. Mathematical Problems in Engineering. 2021. Т. 2021. С. 1–17. URL: https://doi.org/10.1155/2021/7163598
Małkowski P., Ostrowski Ł., Stasica J. Modeling of Floor Heave in Underground Roadways in Dry and Waterlogged Conditions. Energies. 2022. Т. 15, № 12. С. 4340. URL: https://doi.org/10.3390/en15124340
Fracture Development at Laminated Floor Layers Under Longwall Face in Deep Coal Mining / C. Li та ін. Natural Resources Research. 2020. Т. 29, № 6. С. 3857–3871. URL: https://doi.org/10.1007/s11053-020-09684-6
Mechanism for Controlling Floor Heave of Mining Roadways Using Reinforcing Roof and Sidewalls in Underground Coal Mine / G. Guo та ін. Sustainability. 2018. Т. 10, № 5. С. 1413. URL: https://doi.org/10.3390/su10051413
Application of a combined support system to the weak floor reinforcement in deep underground coal mine / Y. Kang та ін. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Т. 71. С. 143–150. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2014.03.017
A new coal mine floor rating system and its application to assess the potential of floor heave / S. Mo та ін. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2020. Т. 128. С. 104241. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.ijrmms.2020.104241
Zhang Z., Shimada H. Numerical Study on the Effectiveness of Grouting Reinforcement on the Large Heaving Floor of the Deep Retained Goaf-Side Gateroad: A Case Study in China. Energies. 2018. Т. 11, № 4. С. 1001. URL: https://doi.org/10.3390/en11041001
Control mechanism and technique of floor heave with reinforcing solid coal side and floor corner in gob- side coal entry retaining / Y. Chen та ін. International Journal of Mining Science and Technology. 2012. Т. 22, № 6. С. 841–845. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2012.12.002
Discrete element modelling of deformation and damage of a roadway driven along an unstable goaf – A case study / F. Gao та ін. International Journal of Coal Geology. 2014. Т. 127. С. 100–110. URL: https://doi.org/10.1016/j.coal.2014.02.010
Faria Santos C., Bieniawski Z. T. Floor design in underground coal mines. Rock Mechanics and Rock Engineering. 1989. Т. 22, № 4. С. 249–271. URL: https://doi.org/10.1007/bf01262282
A numerical investigation into floor buckling mechanisms in underground coal mine roadways / S. Mo та ін. Tunnelling and Underground Space Technology. 2020. Т. 103. С. 103497. URL: https://doi.org/10.1016/j.tust.2020.103497
Sakhno I., Isayenkov O., Rodzin S. Local reinforcing of footing supported in the destroyed rock massif. Mining of Mineral Deposits. 2017. Т. 11, № 1. С. 9–16. URL: https://doi.org/10.15407/mining11.01.009
Małkowski P., Ostrowski Ł., Bednarek Ł. The Effect of Selected Factors on Floor Upheaval in Roadways – In Situ Testing. Energies. 2020. Т. 13, № 21. С. 5686. URL: https://doi.org/10.3390/en13215686
Research on roof damage mechanism and control technology of Gob-side entry retaining under close distance gob / H. Liu та ін. Engineering Failure Analysis. 2022. С. 106331. URL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.106331
Geomechanical Modeling and Inversion Analysis of the in-situ Stress Field in Deep Marine Shale Formations: A Case Study of the Longmaxi Formation, Dingshan Area, China / Q. Liu та ін. Frontiers in Earth Science. 2022. Т. 9. URL: https://doi.org/10.3389/feart.2021.808535
Sakhno I. G., Molodetskyi A. V., Sakhno S. V. Identification of material parameters for numerical simulation of the behavior of rocks under true triaxial conditions. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2018. № 5. С. 48–53. URL: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-5/4
Hoek E., Carranza-Torres C., Corkum B. Hoek-Brown failure criterion – 2002 edition. Proceedings of the 5th North American Rock Mechanics Symposium and the 17th Tunnelling Association of Canada Conference, NARMS-TAC, м. Toronto. 2002. С. 267–271. URL: https://www.rocscience.com/assets/resources/learning/hoek/Hoek-Brown-Failure-Criterion-2002.pdf
Sakhno I., Sakhno S. Numerical Studies of Floor Heave Control in Deep Mining Roadways with Soft Rocks by the Rock Bolts Reinforcement Technology. Advances in Civil Engineering. 2023. Т. 2023. С. 1–23. URL: https://doi.org/10.1155/2023/2756105
Оцінка асиметричності і неоднорідності втрати стійкості конвеєрних штреків ПРАТ Ш/У «Покров- ське» на всіх етапах їх експлуатації. / С. Сахно та ін. Вісті донецького гірничого інституту. 2025. № 1(56). С. 15–24. URL: https://doi.org/10.31474/1999-981X-2025-1-15-24
Analysis of mechanical behavior of soft rocks and stability control in deep tunnels / H. Zhou та ін. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2014. Т. 6, № 3. С. 219–226. URL: https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2014.03.003
Almisned O. A., Alqahtani N. B. Rock analysis to characterize Saudi soft sandstone rock. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2021. Т. 11, № 6. С. 2381–2387. URL: https://doi.org/10.1007/s13202-021-01160-y
Laboratory characterization of shale properties / M. Josh та ін. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2012. Т. 88-89. С. 107–124. URL: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2012.01.023
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
