Мета роботи – визначити деформаційні характеристики закладальних масивів, що використовуються для підтримання бічних порід позаду очисного вибою на виїмковій дільниці вугільної шахти. Для досягнення поставленої мети було виконано лабораторні дослідження на зразках із дробленої породи різного гранулометричного складу, які піддавалися одновісному стисненню в сталевому циліндрі (компресійний стиск) і в тканинній оболонці (з можливістю бічного розширення закладального матеріалу). В результаті виконаних експериментальних досліджень встановлено характерні особливості деформування закладального масиву із дробленої породи під час компресійного стиснення, а також в умовах, коли можливе бічне розширення закладального матеріалу. Показано, що за можливості бічного розширення закладального матеріалу відносна деформація зв’язана лінійною обернено пропорційною залежністю з величиною насипної щільності роздробленої породи. Для дробленої породи неоднорідного гранулометричного складу, під час компресійного стиснення і за максимальних значень коефіцієнта ущільнення, вертикальний розмір ущільнюваного тіла на 36 % менше, ніж у разі одновісного стиснення закладального матеріалу з можливістю бічного розширення подрібненої породи. Причому, чим менша фракція дробленої породи, тим більша різниця, яка спостерігається під час випробувань. За компресійного стиснення зміна обсягу ущільнюваного тіла відбувається в результаті перепакування частинок різного розміру в загальному обсязі закладального матеріалу, під час стиснення з можливістю бічного розширення, переважно за рахунок горизонтальних деформацій. Величина коефіцієнта Пуассона в умовах одновісного стиснення дробленої породи з можливістю бічного розширення ущільнюваного тіла змінюється за квадратичною залежністю і досягає мінімальних значень за наявності в закладальних матеріалах неоднорідної (за розмірами частинок) дробленої породи. Максимальні значення забезпечуються після стиснення вихідного матеріалу великої або дрібної фракцій, які напочатку складають закладальний масив. Забезпечення стійкості бічних порід, експлуатаційного стану гірничих виробок на виїмкових дільницях вугільної шахти і запобігання осіданню земної поверхні досягається після зведення у виробленому просторі закладального масиву, що складається з неоднорідних (за розмірами) шматків дробленої породи в умовах, відповідних компресійному стисненню. Тому вимоги до властивостей закладальних масивів і способу закладки слід встановлювати відповідно до їх призначення.

The prospective coal-bearing areas of Donbas in Ukraine have been identified. Their development will increase the energy security of Ukraine. It has been suggested that the development of these areas will involve mining the coal seams in a weak roof and floor environment, which are characterized by low compressive strength, lower density and a tendency to plastic deformations. The stability has been assessed of the rocks outcrop on the contour of mine roadways for mines operating in these areas. It has been determined that roof rocks in most of these mines belong to a range of groups from very unstable to moderately stable, and the bottom rocks are, in most cases, prone to swelling. This complicates the intensive prospective areas mining with the use of advanced technologies, as well as secondary support for retained goaf-side gateroads with limited yielding property. The mines have been determined, for which this issue is relevant when mining the seams with further increase in the depth. The mechanism of displacement in the secondary supports and has been exemplified and studied using the numerical method. The obtained results allowed us to substantiate the necessity of developing new technical solutions for the protection of gateroads under conditions of prospective Donbas areas.

The object of the study was the deformation processes in backfill masses made of crushed rock, which are used for roof control in mining panels. The study addressed the issue of preventing sidewall collapses by ensuring the stability of the backfill masses. Deformation processes were investigated using experimental models made of crushed rock that simulated various backfill structures. The study considered uniaxial compression of crushed rock with lateral expansion capability, as well as compressive loading. Uniaxial compression was used to simulate partial backfilling of the gob area, while compressive loading represented complete backfilling. Under loading conditions, a hyperbolic relationship was established between the relative volume change of the backfill material per unit of side rock convergence, ΔVK (m–1), and the compaction coefficient of crushed rock. This relationship enables the prediction of the material's ultimate settlement. The determining factor in this relationship is the relative deformation of the backfill mass. Under loading of crushed rock and comparable compaction coefficient values, the difference in deformation properties reaches 2.5 to 3 times. This is recorded due to the transformation of shape or change in volume under different compression conditions. It is shown that with an increase in the parameter ΔVK, the specific potential energy of deformation of the backfill material changes according to a logarithmic relationship. The specific potential energy of deformation is determined by the mechanical properties and compression conditions of the crushed rock. Maximum stability of gob-side retained entries can be ensured through complete backfilling of the gob area, while the expected subsidence of the backfill mass depends on the initial backfill density and the deformation properties of the crushed rock used for filling.

Purpose of work. Investigation of maingates stability in different methods of protection on the extraction layouts of a deep coal mine, which develops steeply inclined coal seams. Methods. To achieve this goal, mine experimental observation of maingates stability performed. Conditions for their maintenance are evaluated by the magnitude of the convergence of the side rocks on the contour and changes in the cross-sectional area of the gateroads. Results. As a result of the research the conditions of maingates stability in steep coal seams in protection by pillars or timber sets are substantiated. It is recorded that in the zone of influence of extraction operations, at a distance of l <60 m behind the mining face with the considered methods of protection, the support of the maingates is deformed within the yielding limits and has characteristic flexures the side of hanging wall. At a distance of l≥60 m, the cross-sectional area of the maingates is reduced to 50% of the initial values, and the amount of roof to floor convergence exceeds the flexibility of the support. The increase displacement of rock mass on the contour of the supported roadway behind the mining face depends on the strength and geometry of the secondary support structures above the maingate. Novelty. It is experimentally established that the change in the cross-sectional area of the maingate during protection by timber sets occurs linearly with increasing length of the extraction layout. Practical significance. To ensure the maingates stability, it is advisable to use non-pillar methods of protection, when using yielding secondary support systemsabove the roadway, or backfilling.