Анализ состояния кровли для выработок перед угольным забоем: пример угольной шахты «Ха Лам»
Резюме
Резюме: Подземная добыча угля связана с ограниченными условиями работы и значительными рисками безопасности труда. В частности, горные выработки, проводимые по угольному пласту впереди очистного забоя, представляют собой зону повышенного риска обрушения кровли и сложностей с управлением кровлей. Целью данного исследования является анализ распределения напряжений и развития зон пластической деформации во вмещающих породах на основе условий отработки пласта № 10 шахты «Ха Лам». Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения устойчивости подготовительных выработок в зоне опережающего влияния очистных работ для повышения безопасности и эффективности добычи. В качестве основного метода использовано компьютерное моделирование напряженнодеформированного состояния породного массива, верифицированное данными натурных наблюдений. В результате установлено, что выработка, расположенная впереди очистного забоя, постоянно находится в условиях асимметричного напряженного состояния, при этом коэффициент соотношения горизонтального и вертикального напряжения достигает значений свыше 2,5. Зона пластических деформаций развивается асимметрично между двумя боками выработки, что приводит к неравномерной нагрузке. Величина напряжений и степень распространения зоны пластической деформации вокруг вентиляционной выработки значительно больше, чем у транспортной выработки. Следовательно, необходим план дополнительного крепления для повышения устойчивости выработки по мере ее приближения к очистному забою. Данная статья служит надежной основой для шахты «Ха Лам» и других подземных угольных шахт Вьетнама при разработке планов по обеспечению устойчивости горных выработок, повышению эффективности добычи и безопасности труда.
Литература
Babyr N.V. Topical themes and new trends in mining industry: Scientometric analysis and research visualization. International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2024. Vol. 37. Issue 2. pp. 439–451. DOI: 10.5829/ije.2024.37.02b.18.
Burtan Z., Chlebowski D. The effect of mining remnants on elastic strain energy arising in the tremor-inducing layer. Energies. 2022. Vol. 15. Issue 16.Art. No. 6031. DOI: 10.3390/en15166031.
Cai T., Li G., Yang Q., Zou J. Study on the instability mechanism and control technology of narrow coal pillar in double-roadway layout of Changping mine. Scientific Reports. 2024. Vol.14. Art. No. 16676. DOI:10.1038/s41598-024-67412-z.
Esterhuizen G.S., Gearhart D.F., Klemetti T., Dougherty H., van Dyke M. Analysis of gateroad stability at two longwall mines based on field monitoring results and numerical model analysis. International Journal of Mining Science and Technology. 2019.Vol. 29. Issue 1.pp. 37–45. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.11.021.
Esterhuizen G.S., Tulu I.B., Gearhart D.F., Dougherty H., Van Dyke M. Assessing support alternatives for longwall gateroads subject to changing stress. International Journal of Mining Science and Technology. 2020. Vol. 31. Issue 1.pp. 103–110. DOI:10.1016/j.ijmst.2020.12.016.
Fan H., Niu X., Li S. Failure mechanism and control technology for coal roadway in water-rich area. Sustainability. 2023. Vol.15. Issue 1.Art. No. 410. DOI:10.3390/su15010410.
Guo Y., Liu X., Li W., Du F., Ma J., Qian R. Research on abutment stress distribution of roof-cutting coalface: numerical simulation and field measurement. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2024. Vol.10. Issue 1.Art. No. 86. DOI:10.1007/s40948-024-00796-4.
Han C., Yuan Y., Ding G., Li W., Yang H., Han G.The active roof supporting technique of a double-layer flexible and thick anchorage for deep withdrawal roadway under strong mining disturbance. Applied Sciences. 2023. Vol. 13. Issue 23.Art. No. 12656. DOI:10.3390/app132312656.
He M., Wang Q. Rock dynamics in deep mining. International Journal of Mining Science and Technology. 2023. Vol. 33. Issue 9.pp. 1065–1082. DOI:10.1016/j.ijmst.2023.07.006.
Kazanin O.I. Promising technology trends in underground coal mining in Russia. Gornyi Zhurnal. 2023. Vol. 9. pp. 4–11. DOI:10.17580/gzh.2023.09.01. (In Russ)
Kongar-Syuryun Ch., Babyr N., Klyuev R., Khayrutdinov M., Zaalishvili V., Agafonov V. Model for assessing efficiency of processing geo-resources, providing full cycle for development–case study in Russia. Resources. 2025. Vol. 14. Issue 3.DOI: 10.3390/resources14030051.
Kongar-Syuryun Ch.B. Industrial Waste in Backfill Composite – the Paradigm of Envi-ronmental and Process Safety during Field Development. Bezopasnostʼ Truda v Promyshlennosti. 2025. Vol. 3. pp. 73–78. DOI: 10.24000/0409-2961-2025-3-73-78. (In Russ.)
Kongar-Syuryun Ch.B. Influence of mine water on the strength of artificial mass based on industrial waste. Ugol’. 2024. Vol. 12. pp. 75–78. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-12-75-78. (In Russ.)
Kongar-Syuryun Ch.B., Khayrutdinov A.М., Dengaev A.V., Abdulrahman B. Research on the mechanical properties of backfill composite made from coal mining waste. Ugol’. 2025. Vol. 3. pp. 145–148. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-3-145-148. (In Russ.)
Kongar-Syuryun Ch.B., Sazankova E.S., Cherevko M.A., Dengaev A.V. A study of the structural defects impact on the strength of rocks. Ugol’. 2025. Vol. 5. pp. 97–100. DOI: DOI:10.18796/0041-5790-2025-5-97-100. (In Russ.)
Koteleva N., Khokhlov S., Frenkel I. Digitalization in open-pit mining: A new approach in monitoring and control of rock fragmentation. Applied Sciences. 2021. Vol.11. Issue 22. DOI:10.3390/app112210848.
Kovalskiy E.R., Kongar-Syuryun Ch.B., Sirenko Yu.G., Mironov N.A. Modeling of rheological deformation processes for room and pillar mining at the Verkhnekamsk potash salt deposit. Sustainable Development of Mountain Territories. 2024. Vol. 16. No. 3. pp. 1017–1030. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-3-1017-1030. (In Russ.)
Kovalsky E., Kongar-Syuryun Ch., Morgoeva A., Klyue R., Khayrutdinov M. Backfill for advanced potash ore mining technologies. Technologies. 2025. Vol. 13. Issue 2. DOI:10.3390/technologies13020060.
Kuranov A., Bagautdinov I., Kotikov D., Zuev B.Y. Integrated approach to safety pillar stability in slice mining in the Yakovlevo deposit. Gornyi Zhurnal. 2020. No. 1. pp. 115–9. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.23. (In Russ.)
Li J., Ren J., Li C., Zhang W., Tong F. Failure mechanism and stability control of soft roof in advance support section of mining face. Minerals.2023. Vol. 13. Issue 2.Art. No. 178. DOI:10.3390/min13020178.
Linh N., Gabov V., Lykov Y., Urazbakhtin R. Evaluating the efficiency of coal loading process by simulating the process of loading onto the face conveyor with a shearer with an additional share. International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2021. Vol. 34. Issue7. pp. 1804–1809. DOI:10.5829/IJE.2021.34.07A.25.
Linh N.K., Dinh D.V., Phuc L.Q., Thang N.V. Enhancing the equipment adaptability for removing frame supports in the mine workings. Ugol’. 2024.Vol. 9.pp. 81–86. DOI:10.18796/0041-5790-2024-9-81-86. (In Russ.)
Linh N.K., Tien N.T., Luan D.C., Dinh D.V., Thang N.V. Enhancing efficiency of steel prop recovery processes in unused mining excavation. International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2025. Vol. 38. Issue 2.pp. 400–407. DOI:10.5829/ije.2025.38.02b.14.
Liu H.S., Luan H.J., Qiao J.L., Li G.F., Zhang S.H. Failure mechanism and strengthening support technology of ganguecontaining coal roadway sidewall. Journal of Mining and Strata Control Engineering. 2022. Vol.4. pp. 38–49.DOI: 10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.20220309.001.
Mao P., Shimada H., Hamanaka A., Wahyudi S., Oya J., Naung N. Three-dimensional analysis of gate-entry stability in multiple seams longwall coal mine under weak rock conditions. Earth Science Research Journal. 2020. Vol. 9. No. 1. DOI:10.5539/esr.v9n1p72.
Phuc L.Q., Dmitriev P.N., Van Duy T., Yunpeng L. Influence of the main roof on the parameters of the abutment pressure zone in the selvedge of the seam. Mining Information and Analytical Bulletin. 2022. No. (6–1). pp. 68–82. DOI:10.25018/0236_1493_2022_61_0_68.(In Russ.)
Qiang S., Jialiang G., Feng Y., Ruhong B. Cooperative mining technology and strata control of close coal seams and overlying coal pillars. Alexandria Engineering Journal. 2023. Vol.73. pp. 473–485. DOI:10.1016/j.aej.2023.04.071.
Sasaoka T., Mao P., Shimada H., Hamanaka A., Oya J. Numerical analysis of longwall gate-entry stability under weak geological condition: A case study of an Indonesian coal mine. Energies. 2020. Vol.13. Art. No. 4710. DOI:10.3390/en13184710.
Szurgacz D. Research on the strain and stress of powered roof support construction to limit damage. Machines. 2024. Vol. 12. Issue 12. Art. No. 940. DOI: 10.3390/machines12120940.
Tyulyaeva Y.S., Khayrutdinov A.M., Galachieva I.D., Totrukova I.K. Creation of a high-strength backfill composite based on sulfide-bearing technogenic waste from mining production. Sustainable Development of Mountain Territories. 2024. Vol. 16. No. 3. pp. 1384–1396. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-3-1384-1396. (In Russ.)
Tyulyaeva Yu.S., Khayrutdinov A.M. Creation of a backfill composite based on coal industry waste. Ugol’. 2024. Vol. 10. pp. 24–27. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-10-24-27. (In Russ.)
Zeng Q., Ma X., Wan L. et al. Research on the hydraulic support face guard mechanism and coupling characteristic of rib spalling in large mining heights. Scientific Reports. 2024. Vol. 14.Art. No. 8110. DOI:10.1038/s41598-024-58542-5.
Zhao Y., Zhang N., Wang J. Failure properties of roadway with extra-thick coal seams and its control techniques. Heliyon. 2024. Vol.10. Issue 1. DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e23990.
Zhu Z., Li D. Stability assessment of long gateroad pillar in ultra-thick coal seam: an extensive field and numerical study. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2022. Vol. 8.Art. No. 147.DOI: 10.1007/s40948-022-00455-6.
Zuev B.Y., Istomin R.S., Kovshov S.V., Kitsis V.M. Physical modeling the formation of roof collapse zones in Vorkuta coal mines. Bulletin of the Mineral Research and Exploration. 2020. Vol. 162. Issue 162. pp. 225–34. DOI: 10.19111/bulletinofmre.620478.
English
Русский
