Purpose. To experimentally prove the fact of distant interaction between rock clusters during the irreversible displacements of rock mass. Disintegration of the rock mass does not necessarily imply loss in underground working stability. Methods.Telltales were used to monitor rock mass around the underground development working in conditions of intensive rock pressure manifestation.Findings. This experiment has demonstrated that the boundary of the rock mass failure expands asynchronously by spatially and temporally discrete increments. Such mechanism of the rock failure zone development is the consequence of the minimum entropy production principle according to which dissipative structures can occur in open thermodynamic systems.Originality. Distant interaction of rock clusters has been experimentally detected for the first time, which is important for geomechanics because it reveals the mechanism of the rock mass self-organization. Practical implications.The most efficient special technologies have been selected and quantitatively assessed for the control of rock mass state in conditions of severe rock pressure manifestation.

Анотація Обґрунтована й розроблена нова конструкція вузлів з'єднання рам з анкерами комбінованого рамно-анкерного кріплення як найбільш перспективного засобу забезпечення стійкості виїмкових виробок глибоких шахт, які відпрацьовують запаси у складних гірничо-геологічних умовах. Доведено важливу роль поздовжнього скручування спецпрофіля рамного кріплення для передчасної втрати стійкості і несучої здатності рами, ймовірність якого збільшується зі збільшенням поперечного перерізу виробки й зростання рівня гірського тиску. Поздовжнє скручування спецпрофіля призводить до прискореного збільшення згинальних моментів, які здійснюють пластичний косий вигин спецпрофіля рамного кріплення. У наслідку пластичного вигину прискорюється процес розгинання профілю, при якому його перетин з коритоподібного перетворюється в плоске. Для попередження такого несприятливого пластичного деформування розроблена нова оригінальна конструкція вузла з'єднання рами з анкерами, який збільшує ефективність комбінованого рамно-анкерного кріплення, це є найбільш перспективним засобом забезпечення стійкості виїмкових виробок у важких гірничо-геологічних умовах розробки родовищ корисних копалин. Конструкція вузла складається з фігурної планки, яка крюк подібним зачепом кріпиться до одного фланця коритоподібного спеціального профілю рамного піддатливого кріплення, охоплює цей профіль з боку робочого простору гірничої виробки й має отвір на іншому кінці для вставлення анкеру, який встановлюється у шпурі й прикріплюється до його стінок полімерною смолою. Конструкція вузла пройшла успішну промислову перевірку на вугільній шахті ш/у Покровське. У результаті попереджено повздовжнє скручування спецпрофілю кріплення, що дозволило не допустити його плaстичне деформування під дією гірського тиску зберегти несучу спроможність рам й забезпечити таким чином стійкість виїмкової гірничої виробки, яка примикає до діючого очисного вибію й підтримується позаду нього у зоні активних зрушень. Ключові слова: гірнича виробка, рамно-анкерне кріплення, стійкість виробок, спецпрофіль, гірничий тиск, поздовжнє скручування, вузли з'єднання.

Purpose. The problem of simulating steel frame irreversible deformation and displacement remains unsolved. The purpose of this research was to develop a new approach to simulation of frame yield support.Methods. We used combination of different methods, namely FLAC3D model, benchmark tests and materialistic frames profile in the form of primitive proxies in place of standard structural elements, for instance, beams, which are actually mathematical lines that have abstract geometrical characteristics of the frame profile.Findings. The research focused on the interaction of steel frame supports and the surrounding rocks during tail entry maintenance behind the longwall face to provide direct flow of air, which reduces methane explosion hazard.Originality. The proposed profile model can be helpful as a practical tool that can assist in frame support improvement during complex interaction of rock massif with frame support in difficult geological and geomechanical conditions. Practical implications.Owing to this approach, we were able to obtain practically all patterns of the actual frame profile behavior: frame turn and displacement, plastic hinge in coffering, longitudinal twisting and splitting, lateral bending, breakage and sliding in yield joints. Surprisingly, frame support behavior in computer model was extraordinary realistic despite primitive approximation of the frame profile, which demonstrates originality of the new approach.

No abstract