Анотація до роботи:

Хозяйкіна Н.В. Закономірності зміни граничного напруженого стану у складноструктурній покрівлі лав положистих вугільних пластів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.09 – “Механіка ґрунтів і гірських порід”. Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2004.

У дисертаційній роботі встановлені геомеханічні закономірності зміни граничних напружених станів складноструктурного порідного масиву, що залягає в покрівлі, при відпрацьовуванні положистих вугільних пластів за допомогою суцільної системи розробки.

Виконано дослідження з вивчення процесу обвалення порід покрівлі вугільного пласту на моделях з еквівалентних матеріалів.

Комп'ютерне моделювання процесу обвалення складно структурної покрівлі в лавах дозволило простежити зміни НДС для важкообваленної покрівлі положистого вугільного пласту на основі методу скінчених елементів.

На підставі аналізу натурних, лабораторних і аналітичних досліджень запропонована трьохстадійна модель обвалення порід покрівлі положистих вугільних шарів, що дозволяє для конкретних гірничо-геологічних умов прогнозувати основні параметри процесу руйнування породного масиву при пересуванні лави.

На основі встановлених закономірностей прогнозування й отриманих формул для величин генерального і сталого обвалень розроблена номограма.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій на основі вперше встановлених закономірностей формування граничних напружених станів порід отримане нове рішення актуальної науково-технічної задачі управління складноструктурною покрівлею, що важко обвалюється положистих вугільних пластів для гірничогеологічних умов шахт ДП “Добропіллявугілля”.

Основні наукові і практичні результати дисертації полягають у наступному.

1. Виконано натурні і лабораторні дослідження поводження важкої покрівлі вугільного пласту l₈ для геологічних і гірничотехнічних умов ш. «Білозерська» і «Новодонецька» ДП «Добропіллявугілля», що дозволило визначити основні керуючі параметри і розробити розрахункові схеми для комп'ютерного моделювання.

2. Установлено, що потужність вугільного пласту, що відпрацьовується, у межах її зміни на шахтних полях ДП «Добропіллявугілля» не впливає на розподіл і величину напружень у породах покрівлі, що істотно спрощує рішення геомеханічних задач.

3. Розроблено інтегральні критерії стійкості порід покрівлі для генерального і сталого обвалення; доведено, що втрата стійкості породного масиву в покрівлі пласту, що відпрацьовується, можлива в тому випадку, якщо точковий критерій реалізується по всьому об’єму зруйнованих порід, обмеженому кривою, довжина і форма якої відповідають інтегральній умові міцності.

4. Установлено, що крок генерального і сталого обвалення залежить від міцності порід, що вміщують, потужності шарів безпосередньої й основної покрівлі, а також довжини лави, що дозволило одержати залежності і номограму для визначення параметрів обвалення.

5. На підставі аналізу натурних, лабораторних і аналітичних досліджень запропонована трьохстадійна модель обвалення порід покрівлі положистих вугільних пластів, що дозволяє для конкретних гірничо-геологічних умов прогнозувати основні параметри процесу руйнування породного масиву при очисній виїмці вугілля лавами.

6. Розрахунковий економічний ефект для умов ш. «Білозерська» ДП «Добропіллявугілля», що отриманий за рахунок більш раціональної установки кріплення у підготовчих виробках, склав 192220 грн. на 1000 м довжини виробок перетином у світлі 13,8 м² і 115050 грн. перетином у світлі 11,2 м².

Основні положення і результати дисертації опубліковані в таких роботах:

1. Хозяйкина Н.В., Кужель С.В., Панибратченко В.Ф., Григорьев А.Е. Проблемы устойчивочти подготовительных выработок на шахте “Белозерская” ГХК “Добропольеуголь” // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Вип. 54, Донецьк, 2002. – С. 137-142.

2. Кужель С.В., Хозяйкина Н.В. Расчет параметров установившегося шага обрушения в лаве при наличии в кровле угольного пласта слоя прочных горных пород // “Геотехнічна механіка”. Міжвід. зб. наук. праць ІГТМ, Донецьк-Дніпропетровськ, 2002. – Вип. 40. – С. 166-173.

3. Хозяйкина Н.В. Закономерности генерального обрушения кровли лавы в условиях шахт ГК «Добропольеуголь»” // Известия Тульского государственного университета. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений», Вып. 1, Тула, 2003. – С. 318-322.

4. Хозяйкина Н.В., Кужель С.В. Взаимосвязь технологических и геомеханических параметров при обрушении пород кровли в лавах // Науковий вісник НГУ. – 2003. № 4. – С. 49-51.

5. Шашенко А.Н., Хозяйкина Н.В. Закономерности изменения предельного напряженного состояния в сложноструктурной кровле угольного пласта при формировании генерального обрушения // Науковий вісник НГУ. – 2003. № 12. – С. 9-14.

6. Хозяйкина Н.В., Сдвижкова Е.А. Закономерности изменения напряженно-деформированного состояния породного массива на первом этапе отработки угольного пласта // Збірник наукових праць НГУ. Том 1. Дніпропетровськ, РВК НГУ, – 2003. № 17. – С.312-317.

7. Хозяйкина Н.В. Закономерности обрушения пород кровли лав, вмещающих пласт прочных горных пород // Информационный бюллетень Московского государственного горного университета – 2004. № 1. – С.174-177.

8. Хозяйкіна Н.В. Моделирование на эквивалентных материалах процесса обрушения основной кровли в условиях ш. Белозерская ГХК «Добропольеуголь» // Наукова конф. “Проблеми і перспективи геотехнологій на початку ІІІ тисячоліття” НГУ, Дніпропетровськ, 2002. – С. 45-52.

9. Хозяйкина Н.В. Обрушение пород кровли в лавах пологозалегающих пластов // Тезисы докладов междунар. студ. науч.-техн. конф. «Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений». – Донецк: «Норд-пресс», 2004. – С. 70-72.

Особистий внесок автора в роботах, що писані у співавторстві: [1] – дослідження гірничогеологічних та гірничотехнічних умов відпрацювання вугільних пластів; [2] – формулювання основних задач, проведення теоретичних досліджень, аналіз результатів; [4] – проведення аналітичних досліджень стану порідної покрівлі вугільного пласту і аналіз результатів; [5] – дослідження закономірностей пружно-деформованого стану порідного масиву і аналіз результатів; [6] – розробка математичної моделі, проведення розрахунків параметрів обвалення і обробка результатів.