Визначення деформаційних характеристик та оцінка тримкості закладальних масивів із подрібненої породи різного гранулометричного складу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.337172

Ключові слова:

гранулометричний склад, подрібнена порода, компресійне стиснення, повне закладання виробленого простору

Анотація

Об’єктом дослідження були деформаційні процеси у закладальних масивах з подрібненої породи, які використовуються для управління станом бічних порід на виїмкових ділянках вугільних шахт. Досліджувалась проблема збереження стійкості виробок за рахунок запобігання обвалень покрівлі у виробленому просторі вуглепородного масиву шляхом забезпечення тримкості закладальних масивів. Деформаційні процеси досліджувались на модельних матеріалах з подрібненої породи різного гранулометричного складу та насипної густини. Матеріал піддавали компресійному стисненню, що імітувало повне закладання виробленого простору породою. Показано, що енергетичні характеристики деформації та ущільнення подрібненої породи визначають тримкість закладальних масивів. Густина енергії деформації обумовлюється гранулометричним складом подрібненої породи поліфракційного складу. Максимальні значення питомої потенціальної енергії деформації зафіксовані при стисненні  подрібненої породи з коефіцієнтом неоднорідності Сu = 5.99, яка має жорсткість на 7–13% більше, ніж у поліфракційних матеріалів з Сu < 4, що забезпечує тримкість закладального масиву. Встановлено, що зі зростанням коефіцієнта ущільнення закладального матеріалу зміна його об’єму на одиницю конвергенції ΔVK (м⁻¹) відбувається за гіперболічною залежністю, що дозволяє прогнозувати граничне ущільнення закладального матеріалу.

Стійкість виробок, підтримуваних у виробленому просторі вуглепородного масиву, здатне забезпечити повне його закладання. Очікувана усадка закладального матеріалу визначає характер обмеження переміщень бічних порід у виробленому просторі, тримкість штучного масиву і залежить від гранулометричного складу подрібненої породи

Біографії авторів

Дар’я Анатоліївна Чепіга, Донецький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра управління гірничим виробництвом і охорони праці

Олександр Миколайович Ткачук, СО ПАТ «Донбасенерго» «Електроремонт»

Головний інженер

Леонід Леонідович Бачурін, Донецький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра управління гірничим виробництвом і охорони праці

Ярослава Павлівна Бачуріна, Донецький національний технічний університет

Старший викладач

Кафедра управління гірничим виробництвом і охорони праці

Євген Сергійович Подкопаєв, ТОВ ВК ЄЛТЕКО

Доктор філософії (PhD)

Анатолій Серафимович Бєліков, ННІ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра охорони праці, цивільної та техногенної безпеки

Олена Олександрівна Вісин, Луцький національний технічний університет

Кандидат історичних наук, доцент

Кафедра цивільної безпеки

Сергій Вікторович Подкопаєв, Луцький національний технічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра цивільної безпеки

Лариса Федорівна Бондарчук, Луцький національний технічний університет

Кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Кафедра цивільної безпеки

Ігор Володимирович Андрощук, Луцький національний технічний університет

Кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Кафедра цивільної безпеки

Посилання

  1. Feng, X., Zhang, N., Gong, L., Xue, F., Zheng, X. (2015). Application of a Backfilling Method in Coal Mining to Realise an Ecologically Sensitive “Black Gold” Industry. Energies, 8 (5), 3628–3639. https://doi.org/10.3390/en8053628
  2. Kuzyk, I. (2012). Vplyv porodnykh vidvaliv shakht na komponenty dovkillia ta vyznachennia mozhlyvostei shchodo yoho zmenshennia. Ekolohiya i pryrodokorystuvannia, 15, 23–37.
  3. Maydukov, G. (2007). Kompleksnoe ispol'zovanie ugol'nykh mestorozhdeniy Donbassa kak osnova ekologicheskoy bezopasnosti i energosberezheniya v regione. Ekonomichnyi visnyk Donbasu, 4 (10), 12–19.
  4. Zhou, N., Zhang, J., Yan, H., Li, M. (2017). Deformation Behavior of Hard Roofs in Solid Backfill Coal Mining Using Physical Models. Energies, 10 (4), 557. https://doi.org/10.3390/en10040557
  5. Zhang, J., Zhou, N., Huang, Y., Zhang, Q. (2011). Impact law of the bulk ratio of backfilling body to overlying strata movement in fully mechanized backfilling mining. Journal of Mining Science, 47 (1), 73–84. https://doi.org/10.1134/s1062739147010096
  6. Smoliński, A., Malashkevych, D., Petlovanyi, M., Rysbekov, K., Lozynskyi, V., Sai, K. (2022). Research into Impact of Leaving Waste Rocks in the Mined-Out Space on the Geomechanical State of the Rock Mass Surrounding the Longwall Face. Energies, 15 (24), 9522. https://doi.org/10.3390/en15249522
  7. Podkopaiev, S., Gogo, V., Yefremov, I., Kipko, O., Iordanov, I., Simonova, Y. (2019). Phenomena of stability of the coal seam roof with a yielding support. Mining of Mineral Deposits, 13 (4), 28–41. https://doi.org/10.33271/mining13.04.028
  8. Karfakis, M. G., Bowman, C. H., Topuz, E. (1996). Characterization of coal-mine refuse as backfilling material. Geotechnical and Geological Engineering, 14 (2), 129–150. https://doi.org/10.1007/bf00430273
  9. Li, M., Zhang, J. X., Miao, X. X. (2014). Experimental investigation on compaction properties of solid backfill materials. Mining Technology, 123 (4), 193–198. https://doi.org/10.1179/1743286314y.0000000066
  10. Jiang, H., Cao, Y., Huang, P., Fang, K., Li, B. (2015). Characterisation of coal-mine waste in solid backfill mining in China. Mining Technology, 124 (1), 56–63. https://doi.org/10.1179/1743286315y.0000000002
  11. Petlovanyi, M., Malashkevych, D., Sai, K., Bulat, I., Popovych, V. (2021). Granulometric composition research of mine rocks as a material for backfilling the mined-out area in coal mines. Mining of Mineral Deposits, 15 (4), 122–129. https://doi.org/10.33271/mining15.04.122
  12. Bachurin, L. L., Iordanov, I. V., Simonova, Yu. I., Korol, A. V., Podkopaiev, Ye. S., Kaiun, O. P. (2020). Experimental studies of the deformation characteristics of filling massifs. Technical Engineering, 2 (86), 136–149. https://doi.org/10.26642/ten-2020-2(86)-136-149
  13. Pappas, D. M., Mark, C. (1993). Behavior of simulated longwall gob material. Report of Investigations. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Deno-Pappas-2/publication/255084112_Behavior_of_simulated_longwall_gob_material_Report_of_Investigations1993/links/58c6081da6fdcce648e8ba4d/Behavior-of-simulated-longwall-gob-material-Report-of-Investigations-1993.pdf
  14. Salamon, M. D. G. (2020). Mechanism of caving in longwall coal mining. Rock Mechanics Contributions and Challenges: Proceedings of the 31st U.S. Symposium, 161–168. https://doi.org/10.1201/9781003078944-26
  15. Zhang, J. X., Huang, Y. L., Li, M., Zhang, Q., Liu, Z. (2014). Test on mechanical properties of solid backfill materials. Materials Research Innovations, 18, S2-960-S2-965. https://doi.org/10.1179/1432891714z.000000000510
  16. Zhang, Q., Zhang, J., Han, X., Ju, F., Tai, Y., Li, M. (2016). Theoretical research on mass ratio in solid backfill coal mining. Environmental Earth Sciences, 75 (7). https://doi.org/10.1007/s12665-015-5234-5
  17. Malashkevych, D. S. (2021). Rozrobka tekhnolohichnykh skhem selektyvnoho vidpratsiuvannia plastiv iz zalyshenniam porody u vyroblenomu prostori (na prykladi shakht Zakhidnoho Donbasu). Dnipro: LizunovPres, 189.
  18. Tkachuk, O., Chepiga, D., Bachurin, L., Podkopaiev, S., Bachurina, Y., Podkopayev, Y. et al. (2025). Assessment of deformation processes in backfill masses using crushed rock models. Technology Audit and Production Reserves, 4 (1 (84)), 50–57. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.333869
  19. Glushikhin, F. P., Zlotnikov, M. S. (1978). Ekvivalentnye materialy dlya modelirovaniya gornogo davleniya. Moscow: TSNIEIugol', 34.
  20. Sadd, M. H. (2009). Elasticity. Academic Press. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-374446-3.x0001-6
  21. Chepiga, D., Polii, D., Podkopaiev, S., Bachurin, L., Bielikov, A., Slashchov, I. et al. (2025). Evaluating the stiffness of a cast strip for protecting a preparatory mine working. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (134)), 40–50. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324548
  22. DSTU B V.2.1-4-96. Osnovy ta pidvalyny budynkiv i sporud. Grunty. Metody laboratornoho vyznachennia kharakterystyk mitsnosti i deformovanosti. Kyiv. Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=4905
Визначення деформаційних характеристик та оцінка тримкості закладальних масивів із подрібненої породи різного гранулометричного складу

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-28

Як цитувати

Чепіга, Д. А., Ткачук, О. М., Бачурін, Л. Л., Бачуріна, Я. П., Подкопаєв, Є. С., Бєліков, А. С., Вісин, О. О., Подкопаєв, С. В., Бондарчук, Л. Ф., & Андрощук, І. В. (2025). Визначення деформаційних характеристик та оцінка тримкості закладальних масивів із подрібненої породи різного гранулометричного складу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (136), 32–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.337172

Номер

Том 4 № 7 (136) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Daria Chepiga, Oleksandr Tkachuk, Leonid Bachurin, Yaroslava Bachurina, Yevgen Podkopayev, Anatolii Bielikov, Olena Visyn, Serhii Podkopaiev, Larysa Bondarchuk, Igor Androshchuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.