RUS | ENG | ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ

Климов Євген В'ячеславович

Інститут гірничьої справи та геології

Кафедра Розробка корисних копалин

Спеціальність:«Розробка корисних копалин»

Обгрунтування параметрів засобів охорони, що передбачають використання рядової породи і обмежуючих елементів

Керівник: к.т.н., доц. Негрій Сергій Григорович




Резюме | Біографія

Зміст

Вступ

Актуальність

Мета роботи

Ідея роботи

Наукове значення роботи

Практична цінність

Лабораторні випробування

Висновки

Література

Вступ

Головним напрямом економічного розвитку України передбачається збільшення видобутку вугілля в горно-геологічних умовах, що ускладнюються. Тому гостро встає проблема безремонтної підтримки гірських вироблень. Більшою мірою це стосується виємочних вироблень, підтримуваних у виробленому просторі позаду лав і що піддаються інтенсивним проявам гірського тиску від ведення очисних робіт.Тому розробка ефективних, безотходных и недорогих искусственных охранных сооружений, предусматривающих использование минимального объема рядовой породы совместно с ограничивающими элементами, является весьма актуальной задачей..

Актуальність

Подальша розробка родовищ пластів корисних копалини в умовах збільшення глибини ведення гірських робіт зв'язана з проблемою забезпечення експлуатаційного стану виємочних вироблень. У зв'язку з цим все більше поширення знаходять схеми відробітку виємочних ділянок з підтримкою підготовчих вироблень услід за очисним забоєм, і все більше уваги приділяється розробці ефективних способів і засобів охорони підготовчих вироблень.Найбільш дешевими за матеріальними витратами є способи, що передбачають використання рядової породи. І, не дивлячись на те, що є одними з найбільш трудозатратних, вони і найпоширеніші. Найвідомішою спорудою з рядової породи є бутова смуга. Для її споруди використовується порода від проведення виємочних штреків або від бутових штреків, що спеціально проводяться услід за лавою. Обмежена сфера застосування, висока трудомісткість, значна усадка – це основні недоліки бутової смуги. Крім того, після усадки до 30-45% бутова смуга починає працювати як целік, видавлюючи гірські породи у вироблення. Для підвищення жорсткості порідної конструкції запропоновано вживання бутових смуг з жорсткими розділовими прокладками між шарами, паралельними підставі. В цьому випадку може бути створена стійка порідна конструкція, але з технологічної точки зору її зведення буде вельми проблематичним. На нашу думку, для зменшення податливості охоронної споруди, його здатності, що несе, а також трудомісткості робіт по зведенню, необхідне вживання гнучких розділових прокладок з металевої сітки.

Мета роботи

Обгрунтування параметрів способу охорони виємочних вироблень порідними опорами з розділовими гнучкими прокладками.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

Ідея роботи

Дослідження закономірностей перерозподілу напруги в порідних конструкціях з розділовими гнучкими прокладками для збільшення їх здатності, що несе. Об'єктом досліджень є напружений-деформований стан армованою гнучкою сіткою порідної конструкції. Предметом досліджень є параметри способу охорони виємочних вироблень порідними опорами з розділовими гнучкими прокладками. Методи досліджень: Методичну основу досліджень складає комплексний підхід, який включає аналіз і узагальнення наукової літератури з проблеми охорони виємочних вироблень в зоні впливу очисних робіт, фізичне моделювання на структурних моделях, математичне моделювання із застосуванням ПЕВМ.

Наукове значення роботи

Наукове значення роботи полягає в розкритті закономірностей зміни напружений-деформованого стану охоронних порідних конструкцій з обмежуючими поверхнями для визначення параметрів пропонованого способу.

Практична цінність

Практичне значення роботи полягає в розробці способу охорони виємочних вироблень порідними опорами з розділовими гнучкими прокладками.

Лабораторні випробування

Моделювання як метод наукового дослідження об'єктів пізнання дуже широко використовується в різних галузях науки, у тому числі і в гірській справі. У певних випадках методи моделювання досить ефективні, а інколи єдино можливі при дослідженні натурних об'єктів, недоступних для безпосереднього експерименту. Подібність між моделлю і натурою визначається схожістю функцій здійснюваних моделлю і вихідною системою або схожістю фізичних характеристик моделі і модельованого об'єкту, або в тотожності математичного опису поведінки вихідної системи і її моделі. У кожному конкретному випадку модель може виконати свою роль лише у тому випадку, коли міра її відповідності з вихідною системою визначена досить строгий. Таку відповідність визначає теорія подібності.

Рис 1. Загальний вигляд моделі першого етапу структурного моделювання

Була відпрацьована серія моделей при різних величинах прігрузки на охоронну споруду, яка складала від 0 до 15кН.

В результаті відробітку моделей при різних величинах прігрузки на охоронну споруду нами встановлені залежності усадки і розширення охоронної споруди від ряду чинників. Отримані залежності представлені на рис 1.2 і 1.3.

Рис 1.2. Графік залежності величини усадки порідної смуги без і з гнучкою розділовою прокладкою h від величини прігрузки F при різних: ширині смуги h і великій порід, що вміщають її dф

Рис 1.3. Графік залежності величин розширення порідної смуги без і з гнучкою розділовою прокладкою h від величини прігрузки F при різних: ширині смуги h і великій порід, що вміщають її dф

З графіків виходить, що збільшенням ширини бутової смуги її податливість зменшується. Так при збільшенні ширини від 3 до 6h (де h- висота смуги) величина податливість зменшується в 2,8-3,9 разу залежно від великої фракції, у свою чергу, при вживанні гнучкої розділової прокладки ця зміна складе, 1,8-2,0. Причому величина податливості змінюється від 65 до 16% в першому і від 42 до 13%- в другому випадках, що вказує на те, що упаковка порідної смуги без прокладки має інтенсивніший характер, в свою ж чергу смуга з обмежуючою поверхнею на ранньому етапі починає протистояти таким, що надається на неї прігрузкам.

У вільному насипанні усадки об'єму з 3-мя прокладками практично не було, а при об'ємі без обмежуючих поверхонь усадка склала близько 50%.

При прігрузке модельованих об'ємів з різною кількістю прокладок зміна усадки склала близько 19-30% (в більшості випадків 19-20%). Рівномірність усадки об'ємів незалежно від кількості обмежуючих поверхонь вказує на те, що формування порідної грузонесущей конструкції здійснюється на початковому етапі її деформації і функція обмежуючих прокладок полягає в тому, щоб сприяти цьому і не допустити розширення порідного об'єму ще до того моменту, як станеться самозаклініваніє порідних отдельностей в ядрі.

Рис 1.4 Графіки залежності величини усадки порідного об'єму від кількості обмежуючих поверхонь в нім.

Висновок

В результаті виконання роботи буде вироблено обгрунтування ефективних, ресурсозберігаючих і недорогих засобів охорони повторно використовуваних виємочних вироблень штучними порідними спорудами з використанням гнучких розділяючих прокладок.На підставі лабораторних досліджень на структурних моделях були визначені параметри охоронних споруд з розділовими прокладками. Встановлено, що вживання гнучких розділових прокладок істотно зменшує усадку порідної смуги. Об'єм необхідної породи для викладення охоронної споруди в 1,5-8 разів менше ніж необхідно для бутової смуги.

Література

  1. Кошелев К.В. и др. Охрана и ремонт горных выработок. - М: Недра. 1993.
  2. Борзых А.Ф., Зюков Ю.Е., Князев С.Н. Содержание, ремонт и ликвидация выработок угольных шахт - Алчевск: ДонГТУ. 2004. - 614 с,
  3. Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И., Шклярский М.Ф., Юревич Г.Г. Моделирование проявлений горного давления – Л.: Недра, 1968.– 280 с.
  4. Кузнецов Г.Н. Методы исследования проявлений горного давления в очистных выработках угольных пластов путем шахтных наблюдений и лабораторных экспериментов на моделях // Исследования горного давления.– М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу.– 1976.– С.179-192.
  5. Строительные нормы и правила 3.02.03–84. Часть 3. Правила произ-водства и приемки работ. Глава 11. «Подземные горные выработки». – М.: Стройиздат, 1984.
  6. Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна. М.: Недра, 1966. 180 с.
  7. Глушко В.Т., Широков А.З. Механика горных пород и охрана выработок. К.: Наукова думка, 1967. 153 с.
  8. Глушко В.Т., Гавеля С.П. Оценка напряженно-деформированного состояния массива горных пород. М.: Недра, 1986. 221 с.
  9. Кошелев К.В., Зборщик М.П. Охрана горных выработок. Донецк: ДПИ, 1978. 102 с.
  10. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт выработок. М.: Недра, 1990. 218 с.
  11. Сахно И.Г., Негрей С.Г., Лызенко А.А. Математическое моделирование процессов выдавливания пород почвы в подготовительной выработке с помощью метода конечных элементов / Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн.трудов. Вып.14.– Донецк: «Норд-Пресс», 2008. – С.121-124.
Резюме | Біографія