Обеспечение устойчивости подземных горных выработок в трещиноватом породном массиве

Актуальность проблемы. Весьма важной проблемой подземной разработки месторождений полезных ископаемых на этапе глубокого реформирования отраслей топливно-энергетического комплекса является обеспечение устойчивого состояния породного массива в окрестностях горных выработок с целью создания условий для надёжного выполнения ими своих функций. Решение данной проблемы должно базироваться на многостороннем изучении состояния породного массива, вмещающего горные выработки, и его изменения с течением времени и под воздействием производственных процессов. При этом на первый план выходят исследования механизма изменения состояния пород на контуре горных выработок, смещения которых в очистные или подготовительные выработки приводят к ухудшению их состояния, снижению эффективности и безопасности работ. Известно, что горные породы уже на генетическом уровне поражены трещинами. Рост раскрытия трещин в породном массиве связан со смещением пород в горные выработки. Наличие и развитие трещин приводит к разрушению приконтурного массива пород с вывалообразованием в лавах и выходом из строя подготовительных выработок. Установление закономерностей трещинообразования в приконтурном массиве пород необходимо для обоснования технических и технологических решений, обеспечивающих устойчивость горных выработок, безопасную и стабильную работу шахт.

Расчётные методы обоснования параметров крепи очистных и подготовительных выработок постоянно совершенствуются. Разрабатываются новые виды крепи, реализуются мероприятия по обеспечению устойчивости углевме-щающих породных массивов в окрестности горных выработок. Технические службы шахт разрабатывают паспорта и проекты ведения горных работ в соответствии с отраслевыми нормативными документами, согласовывают их с вышестоящими инстанциями и выполняют все необходимые расчёты, в том числе по выбору крепи и мероприятий по поддержанию горных выработок. Несмотря на это несчастные случаи по причине обрушения пород происходят в два раза чаще, чем травмирование людей машинами и механизмамипотери добычи по горно-геологическим причинам составляют более половины всех потерь добычи угля, в том числе: в лавах — более 50%, в подготовительных выработкахоколо 30%, в то время как потери добычи в связи с отказами машин и механизмов — около трети всех потерь. На шахтах Восточного Донбасса обрушения пород кровли одновременно происходят почти в 90% лав, они наблюдались в 85% забоев проводимых выработок, приводили к завалам 15% выемочных выработок, причём некоторых неоднократно. Как показывает практика, доминирующим фактором наличия таковых ситуаций является трещиноватость породных массивов.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует об актуальности исследований в направлении разработки и научного обоснования комплексов технико-технологических решений, обеспечивающих устойчивость подземных горных выработок в трещиноватом породном массиве.

Основная идея работы заключается в реализации возможностей фрактальной геометрии при вероятностном описании процесса потери устойчивости выработок для выявления характеристик механизма формирования и развития трещин в углевмещающем массиве.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий научное обобщение и анализ производственного опыта, аналитические методы исследования с привлечением аппарата фрактальной геометрии, численного моделирования, математической статистики, теории вероятностей, а также корреляционный и регрессионный анализ, натурные исследования с использованием апробированных и разработанных автором методик.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Фрактальные модели адекватно описывают реальный процесс образования и развития трещин в массивах пород, вмещающих горные выработки, позволяют объективно прогнозировать момент потери устойчивости пород кровли и принимать обоснованные решения по обеспечению эффективности и безопасности горных работ.

2. Суммарная ширина раскрытия и количество трещин в двухметровом приконтурном слое пород кровли на каком-либо участке подготовительной выработки изменяются с течением времени и при изменении положения данного участка выработки относительно очистного забоя. Имеют место два максимума интенсивности образования и развития трещин, один из них — в начальный период проведения подготовительной выработки, другой — в зоне влияния очистных работ. При бесцеликовой охране выработки наиболее интенсивно ширина раскрытия трещин увеличивается на участке выработки в створе с лавой. При охране выработок со стороны выработанного пространства лавы целиками шириной 20 м и более происходит незначительный рост раскрытия трещин на участке выработки в 20−30 м позади линии очистного забоя.

3. Зависимость смещений кровли от суммарной ширины раскрытия трещин расслоения двухметрового приконтурного слоя пород при поддержании выработки вне зоны влияния очистных работ или при охране её со стороны выработанного пространства лавы целиками угля шириной 20 м и более является линейной. При бесцеликовой охране выработки со стороны выработанного пространства лавы график зависимости смещений кровли от суммарной ширины раскрытия трещин двухметрового приконтурного слоя пород представляет собой ветвь параболы.

4. Повышение прочности горных пород с уменьшением размеров минеральных зёрен или с ростом степени метаморфизма вмещаемых ими пластов угля обусловлено увеличением площади поверхности межзернового контакта, вызванным в первом случае уменьшением размеров зёрен, во втором — возрастанием степени неровности поверхности самих зёрен.

5. Условием начала перемещений слоёв пород и породных блоков является превышение значением ширины раскрытия трещины максимального размера неровности ее поверхности, определяемого как суммарные линейные отклонения точек поверхности трещины от условной гладкой поверхности с фиксированными координатами в пространстве. При этом перемещение слоёв пород в кровле подготовительной выработки друг относительно друга при бесцеликовой её охране со стороны выработанного пространства лавы вдоль одной из трещин расслоения происходит при определённом соотношении ширины раскрытия данной трещины и суммарной ширины раскрытия других трещин расслоения, находящихся ближе к контуру выработки.

6. Объективной основой прогнозирования смещений кровли при арочной крепи выработок являются выявленные закономерности изменения смещений пород в функции размеров пустот над верхним элементом крепи.

7. Развивающееся во времени активное воздействие на процесс развития трещин в породном массиве вокруг горных выработок эффективно реализуется посредством применения предложенных технико-технологических решений, направленных на повышение несущей способности рамной арочной и анкерной крепи, а также охранных конструкций ограниченной податливости.

8. Обоснованный выбор рациональных средств комплексной механизации и разработка прогрессивных технологий очистных работ должны базироваться на условии эффективного управления процессом раскрытия трещин в породах кровли над призабойным пространством лав при исключении динамической составляющей процесса сдвижений кровли в выработанном пространстве.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

— представительным объёмом шахтных исследований (247 замерных станций на 14 угольных шахтах);

— удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и шахтных исследований механизма деформирования трещиноватого углевме-щающего массива (расхождение не превышает 20%) — экспериментальным подтверждением повышения устойчивости кровли горных выработок при применении предложенного способа установки металлических анкеров с замками распорного типаположительным опытом испытания в шахтных условиях разработанных технико-технологических решений, обеспечивающих при их применении снижение степени трещиноватости породного массива вокруг горных выработок.

Научная новизна исследований заключается в следующем: установлено, что фрактальные модели адекватно описывают реальный процесс образования и развития трещин в горных породах и могут служить основой для создания расчётных методов определения устойчивости кровли, разработки новых и выбора наиболее эффективных для конкретных горно-геологических условий технико-технологических решений по обеспечению устойчивости кровли в призабойном пространстве лав и подготовительных выработках;

— сформулирована и решена задача определения предельной вероятности разрушения пород кровли горных выработок и очистных забоев при различных видах крепиустановлена зависимость разности между фактическими смещениями кровли выработки и расчётными их значениями, определёнными в соответствии с действующей в угольной отрасли нормативно-технической документацией, от размера пустот над верхним элементом арочной крепиизучен механизм раскрытия трещин в горных породах в различные периоды поддержания выработокустановлен нелинейный характер зависимости смещений кровли от суммарного раскрытия трещин расслоения двухметрового приконтурного слоя пород кровли подготовительной выработки в период её поддержания в зоне влияния очистных работ при бесцеликовой охраневыявлена возможность существования ситуации, при которой предельные значения смещений кровли обеспечиваются раскрытием видимых трещин двухметрового слоя пород, прилегающего к контуру выработкиустановлена закономерность соотношения ширины раскрытия трещины расслоения и суммарного раскрытия других трещин расслоения, находящихся между данной трещиной и контуром выработки, при котором происходит относительное смещение слоёв пород вдоль данной трещины расслоения в кровле горной выработки за очистным забоем при охране выработки без оставления целиков угля.

Научное значение диссертации состоит в разработке методических основ прогнозного выявления предельного состояния трещиноватого породного массива с использованием установленных закономерностей формирования и развития трещин для обоснования и реализации комплексов технико-технологических решений, обеспечивающих устойчивость подземных горных выработок.

Практическое значение работы заключается в следующем:

1. Разработаны, запатентованы и испытаны в шахтных условиях: способ частичного заполнения пустот над верхним элементом арочной крепи с использованием эластичных оболочек, обеспечивающий безремонтное поддержание выработок и повторное использование арочной креписпособ установки металлических анкеров с замками распорного типа, обеспечивающий снижение роста трещин в породах кровли и повышение их устойчивости.

2. Разработаны и запатентованы: два способа заполнения пустот над верхним элементом арочной крепи без оставления эластичных оболочекспособ усиления анкерной крепи для обеспечения поддержания устойчивости кровли повторно используемой выработкиконструкция охранной крепи ограниченной податливостиспособ безлюдной выемки крутых тонких пластов угля, исключающий динамическую составляющую процесса сдвижения пород кровли над выработанным пространством для обеспечения их устойчивости в призабойном пространстве лавы.

3. Разработан инструктивный документ по техническому обеспечению безопасного и эффективного ведения горных работ в пределах выемочных участков шахт Восточного Донбасса.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований вошли в «Руководство по управлению горным давлением на выемочных участках шахт Восточного Донбасса" — используются в ОАО «Ростовуголь» при составлении паспортов выемочных участков, проведении и креплении горных выработок, разработке мероприятий по управлению горным давлением в очистных и подготовительных выработках. Практическое применение результатов исследований позволило повысить устойчивость горных выработок, безопасность ведения работ и снизить уровень потерь угля по геомеханическим факторам.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на: «Всесоюзной научной конференции вузов СССР с участием НИИ» (Москва, 1982) — «Научной конференции Шахтинского института НГТУ» (Шахты, 1995) — «Научно-практической конференции ЮжноРоссийского отделения Академии горных наук РФ» (Шахты, 1998) — «50-й Юбилейной региональной научно-производственной конференции» (Шахты, 2001) — на заседаниях: учёного совета Шахтинского научно-исследовательского и про-ектно-конструкторского угольного института (Шахты, 1988;2001), научно-технических советов акционерных обществ «Ростовуголь» и «Гуковуголь» (Шахты-Гуково, 1992;1996, 2001), научном семинаре кафедры подземной разработки пластовых месторождений МП У (Москва, 2001).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 26 работ, в том числе 1 монография, 18 научных статей и 7 патентов РФ на изобретения.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 разделов, заключения, приложения и содержит 61 рисунок, 47 таблиц, список литературы из 124 наименований.

ВЫВОДЫ.

1. Свидетельством несовершенства традиционного способа установки анкеров с замками распорного типа стали результаты исследования прочности закрепления замков анкеров, установленных традиционным способом, в штреке № 322 ш. «Юбилейная», которые показали, что разброс значений прочности составляет 81%. Причем несущая способность большей части анкеров оказалась ниже нормативной.

2. Применение предложенного способа установки анкеров обеспечивает более высокое предварительное натяжение анкеров и повышение их работоспособности в среднем в 2,3 раза по сравнению с анкерами, установленными традиционным способом. Замеры раскрытия трещин и смещений пород, начинавшиеся в 40 м впереди и заканчивавшиеся в 100 м позади лавы № 322, показали, что применение предложенного способа установки анкеров обеспечило среднее снижение суммарного раскрытия трещин в приконтурном массиве пород на 40%-50%, смещений кровли — на 25%.

3. Эксперименты, проводившиеся на ряде шахт ОАО «Ростовутоль», показали возможность упрочнения пород кровли в призабойном пространстве лав нагнетанием скрепляющих составов с прекращением вывалообразования. При этом прекращение выполнения мероприятий по упрочнению пород до окончания перехода зоны неустойчивой кровли приводило к возобновлению обрушений пород.

4. Замеры пустот над верхним элементом арочной крепи в штреке № 1003 шахты им. Красина, проводившиеся после установки рам в проходческом забое, показали что средняя величина пустот превышает регламентируемую почти в 2 раза и составляет 0,36 м при разбросе значений от 0,09 до 0,79 м. Значительные размеры пустот позволяют породам кровли смещаться без отпора крепи, что в отдельных случаях приводит к их обрушению с погашением участков выработок, как это было в штреках № 41 и № 1005 ш. им. Красина.

5. Заполнение, располагаемых над верхним элементом арочной крепи, эластичных оболочек твердеющим материалом в штреке № 1003 привело к обеспечению контакта крепи с кровлей в среднем на 57% длины верхнего элемента арочной крепи с коэффициентом заполнения пустот от 0,55 до 1,00. Причем глубина 70% остаточных пустот составляла менее 50 мм, а длина 80% остаточных пустот по продольной оси верхнего элемента арочной крепи не превышала 0,60 м. Таким образом, заполнение эластичных оболочек твердеющим материалом привело к обеспечению жесткой кинематической связи крепи с породами кровли.

6. За счет обеспечения контакта крепи с кровлей на опытных участках до влияния очистных работ смещение кровли были на 40% меньше, чем на контрольных. Причем, в отличие от контрольных участков на опытных не наблюдались обрушения пород кровли. В зоне влияния очистных работ, при проведении измерений до точки — 210 м за лавой, на опытных участках смещения кровли были в среднем на 15% ниже, чем на контрольных. При этом 95% верхних элементов крепи и 88% стоек на контрольных участках были деформированы, в то время как верхние элементы и стойки рам с эластичными оболочками не подверглись деформации. Применение предложенного способа заполнения пустот над верхними элементами арочной крепи в штреке № 1003 обеспечило возможность его безремонтного повторного использования.

7. Проведенные шахтные эксперименты убедительно продемонстрировали эффективность предложенных геотехнологических решений, выработанных при исследовании фрактальных моделей трещиноватого породного массива вокруг подземных горных выработок.

ГЛАВА 7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДОВ ОБОСНОВАНИЯ СПОСОБОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ТРЕЩИНОВАТОМ ПОРОДНОМ МАССИВЕ.

7.1. Общие положения совершенствования выбора технико-технологических решений по обеспечению устойчивости выработок.

Главным фактором, определяющим потерю устойчивости пород кровли горных выработок, является их трещиноватость. При достижении предельного уровня трещиноватости в соответствии с рекуррентным соотношением (2.14) происходит разрушение пород непосредственной кровли горных выработок. Технологические решения, направленные на повышение устойчивости кровли горных выработок, должны обеспечивать снижение уровня трещиноватости пород.

Основным принципом должно быть воздействие на породы непосредственной кровли с целью препятствования развитию трещиноватости. Воздействие на процесс развития трещиноватости возможно проведением мероприятий по упрочнению пород или обеспечению подпора кровли крепью.

При креплении выработок анкерами в соответствии с формулой (5.1) важную роль играет начальный распор анкера, чем выше сопротивление анкера, тем меньше вероятность разрушения непосредственной кровли. Поэтому предпочтительной является установка анкеров с высоким начальным распором при сохранении податливости. У металлических анкеров с замками распорного типа начальный распор зависит от способа установки. Создание и применение способов установки металлических анкеров с замками распорного типа с высоким начальным сопротивлением является простым решением проблемы.

После прохода лавы нагрузка на непосредственную кровлю выработки резко возрастает, растет количество трещин и ширина их раскрытия, поэтому для поддержания устойчивого состояния пород во время повторного использования горной выработки рекомендуется применение способов упрочнения анкеров заполнением шпуров твердеющим материалом. Это обеспечивает повышение сопротивления анкеров, а за счет распространения твердеющего состава по трещинам в соответствии с формулой (2.15) снижает нагрузку на породы непосредственной кровли.

При арочном креплении горных выработок для снижения трещиновато-сти пород кровли необходимо заполнение пустот над верхним элементом арочной крепи. При этом положительный эффект возможен как при применении способов сплошного заполнения пустот, так и способов частичного заполнения только над собственно верхними элементами арочной крепи в зависимости от степени устойчивости пород кровли. Чем менее устойчивы породы кровли, тем более полным должно быть заполнение пустот за верхним элементом арочной крепи.

Наиболее сложным является условия поддержания выработки на сопряжении с очистным забоем. Возможность обеспечения устойчивости сопряжения выработки с очистным забоем взаимосвязана с технологической эффективностью проведения выработки, схемы сопряжения.

Более эффективной является технология проходки выработки с подрывкой кровли без нарушения сплошности почвы /100/. В то же время более благоприятные условия обеспечения устойчивости кровли создаются при проведении выработки с подрывной почвы без нарушения сплошности кровли. Подрывка почвы необходима для обеспечения перегруза угля с лавного конвейера на штрековый или в вагонетки. Для снижения трудозатрат более предпочтительным является вынос приводных станций лавного конвейера в подготовительные выработки, но это ухудшает условия обеспечения устойчивости пород кровли на сопряжении в связи с необходимостью снятия рамкой крепи впереди лавы с восстановлением их после её прохода, а также необходимостью порыв-ки кровли на пластах мощностью менее 1 метра.

В связи с вышеизложенным обеспечение устойчивости пород кровли на сопряжении подготовительной выработки с лавой возможно при правильном решении следующих вопросов :

— выбора схемы сопряжения, в том числе вида подрывки боковых пород;

— выбора способов и средств усиления крепи выработки на сопряжении с лавой и обеспечения устойчивости пород бермы;

— выбора способов, средств охраны выработки и их параметров.

При весьма устойчивых породах кровли схема сопряжения и вид подрывки боковых пород могут быть любыми, должны применяться средства усиления крепи выработки и жесткие охранные конструкции. В устойчивых породах при верхней подрывке следует предусматривать анкерование надбермовых пород. В породах средней устойчивости и ниже средней устойчивости проходка выработок должна осуществляться без подрывки кровли пласта при планировании бесцеликовой отработки лав. При проведении выработок с верхней подрывкой для обеспечения устойчивости кровли следует оставлять целики для охраны выработок. Исследования показали, что при ширине целиков менее 5 метров закономерности развития трещиноватости пород кровли и боков выработки аналогичны существующим при бесцеликовой выемке. При размерах целиков более 20 метров рост трещин в породах кровли горной выработки после прохода лавы незначителен почти на всем её протяжении за исключением мест сопряжений углеспускных печей с выработкой. На сопряжении углеспу-скной печи с выработкой обычно наблюдается непрерывный рост трещин. А зависимость смещений кровли от суммарного раскрытия трещин в породах аналогична наблюдаемой при бесцеликовой выемке. При отсутствие заполнения пустот над верхним элементом арочной крепи вывал пород кровли в месте сопряжения выработки с углеспускной печью на затяжку рам приводил к падению десятков рам, что классифицировалось как завал выработки. Для обеспечения устойчивости выработок заполнение пустот над верхним элементом арочной крепи должно быть выполнено как минимум в месте сопряжения выработки с углеспускной печью.

При охране подготовительных выработок со стороны выработанного пространства лав искусственными ограждениями и управлении кровлей в лаве полным обрушением смещение пород кровли во многих случаях столь велики, что повторное использование этих выработок в качестве вентиляционных при отработке нижележащей лавы оказывается невозможным. Причина такого положения заключается в недостаточной эффективности применяемых охранных конструкций. Одни конструкции являются слишком податливыми и не в состоянии противодействовать смещениям пород кровли пласта, другие — имеют недостаточную податливость и теряют несущую способность, разрушаясь или вдавливаясь в породы почвы пласта. Чем менее устойчивы породы кровли, тем менее жесткой должна быть охранная конструкция. В наиболее распространенных условиях при залегании в кровле пласта пород средней устойчивости наиболее предпочтительным является применение охранных конструкций ограниченной податливости, представленных деревянно-бетонными кострами и тумбами из деревянно-бетонных блоков.

Поддержание пород средней устойчивости и ниже средней устойчивости на сопряжении повторно используемой выработки со второй лавой обычно невозможно без оставления целиков угля шириной 3−5 метров и применения крепи усиления.

Обеспечение устойчивости пород кровли на концевом участке лавы связано с состоянием выработки на сопряжении с лавой, способом зарубки выемочной машины и технологией выемки угля в лаве /100/. Наличие подрывки кровли в прилегающей выработке увеличивает вероятность обрушений пород на концевом участке лавы. При прогнозировании обрушений пород необходимо планировать проведение специальных мероприятий по их упрочнению. В зависимости от трещиноватости пород это могут быть: установка анкеров со сплошным закреплением в шпуре, нагнетание скрепляющих составов в породы кровли через предварительно пробуренные шпуры или совместное применение этих способов. Выполняться эти мероприятия должны из прилегающей выработки, причем анкера должны устанавливаться впереди лавы вне зоны опорного давления, а упрочнение пород кровли нагнетанием скрепляющих составов в непосредственной близости от забоя лавы.

При наличии ниш предотвращение обрушений кровли должно обеспечиваться устанавливаемой в нишах крепью.

При зарубке комбайна косыми заездами площадь незакрепленной кровли на концевом участке в 2−6 раз превышает площадь незакрепленной кровли при задвижке секций крепи за комбайном на линейной части лавы. В связи с этим зарубка комбайна косыми заездами может производиться при устойчивости кровли не ниже средней.

При зарубке выемочной машины из прилегающей выработки, пройденной без подрывки кровли, положение на концевом участке не отличается от того, что характерно для всей лавы.

Обеспечение устойчивости кровли в призабойном пространстве лав должно достигаться в основном за счет правильного выбора способа управления кровлей, крепи, средств механизации и технологии очистных работ /120/.

Наиболее эффективное управление процессом развития трешин и обеспечение устойчивости пород кровли в призабойном пространстве лав достигается при отсутствии динамической составляющей процесса сдвижений кровли в выработанном пространстве. В этом плане способ управления кровлей полным обрушением является наименее эффективным и безопасным. Его кажущаяся дешевизна в результате дорого обходится за счет роста травматизма, потерь угля в целиках, простоев из-за завалов лав, засорения угля породой при вывалообразовании в очистном забое. Более перспективным и прогрессивным является применение способов управления кровлей, исключающих обрушение пород в выработанном пространстве лав.

Применяемые средства механизации очистных работ можно классифицировать по типу выемочной машины, схеме выемки и последовательности передвижки мехкрепи, типу консоли мехкрепи /95/. Полученная классификация приведена в табл. 7.1.

3 АКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации, являющейся научной квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технико-технологические решения, использование которых позволяет обеспечить устойчивость подземных горных выработок в трещиноватом породном массиве, что вносит значительный вклад в развитие угледобывающей отрасли.

Основные научные и практические результаты сводятся к следующему:

1. Производственный опыт и многочисленные исследования позволяют с должной степенью достоверности утверждать, что основной причиной потери устойчивости кровли очистных и подготовительных выработок является появление и развитие трещин в породном массиве. В связи с этим установление закономерностей образования трещин является базовым условием действенности технико-технологических решений, предусматривающих обеспечение безопасного состояния горных выработок, играющего важную роль в повышении эффективности процессов угледобычи.

2. Разработаны методические принципы математического моделирования трещиноватого породного массива в окрестностях горных выработок на основе аппарата фрактальной геометрии, расширяющие возможности обоснованного совершенствования способов и средств обеспечения устойчивости выработок.

3. Сформирована методическая база выбора рациональных и разработки прогрессивных технико-технологических решений по обеспечению устойчивости пород кровли очистных и подготовительных выработок с использованием фрактальных моделей.

4. Установлено, что рост прочности пород с уменьшением размеров минеральных зёрен и с ростом степени метаморфизма разрабатываемых пластов угля обусловлен увеличением площади межзерновых контактных поверхностей за счёт их неровности, вызываемой в первом случае уменьшением размеров зёрен, во втором — увеличением степени неровности поверхности самих зёрен.

5. Выявлена закономерность изменения соотношения ширины раскрытия трещины и суммарной ширины раскрытия нижележащих трещин в кровле подготовительной выработки, охраняемой со стороны выработанного пространства лавы искусственными ограждениями, при котором вдоль трещины происходит подвижка слоёв пород друг относительно друга. Доказано, что при этом перемещение слоёв пород и породных блоков вдоль трещины происходит при ширине её раскрытия, превышающей максимальный геометрический размер её неровности, как максимального отклонения отдельных точек поверхности трещины от условной плоской поверхности, секущей трещину в направлении её распространения.

6. На базе результатов исследований трещиноватости пород, вмещающих горные выработки, с использованием фрактальных моделей разработаны прогрессивные способы эффективного воздействия на процесс развития трещиноватости пород с целью обеспечения устойчивости кровли в подготовительных выработках и призабойном пространстве лав.

7. Проведены шахтные испытания предложенного способа установки металлических анкеров с замками распорного типа, обеспечивающего снижение степени трещиноватости пород приконтурной зоны за счёт повышенной несущей способности анкера при сохранении податливости.

8. Установлена зависимость разности между расчётными и фактическими значениями относительных смещений пород кровли горных выработок от размеров пустот над верхним элементом арочной крепи, позволяющая обосновывать рациональные параметры крепи, выявлять необходимость и выбирать технологию заполнения пустот за крепью в конкретных горно-геологических условиях.

9. Проведены шахтные испытания разработанного способа частичного заполнения пустот над верхним элементом арочной крепи, показавшие его работоспособность в части влияния на уменьшение смещений пород, сохранение требуемого сечения выемочной выработки, исключение деформаций элементов арочной крепи.

10. Установлено, что основой разработки прогрессивных технологий очистных работ должно быть эффективное управление процессом раскрытия трещин в породах кровли над призабойным пространством лав при исключении динамической составляющей процессов сдвижений кровли в выработанном пространстве очистных выработок.

11. Результаты исследований вошли в руководящий инструктивно-методический документ и доведены до стадии внедрения на шахтах Восточного Донбасса в практике разработки паспортов выемочных участков и мероприятий по управлению горным давлением в очистных и подготовительных выработках.