Описание условий применения и технологии реализации способа
Описание контрольного и экспериментального участков и способа контроля их состояния
Выводы и полученные результаты
Повышение конкурентоспособности угля, как основного энергетического источника Украины, связано со снижением его себестоимости, в которой большую часть составляют затраты на горно-подготовительные работы. Одним из путей снижения этих затрат является применение систем разработки с повторным использованием выработок. При этом важным вопросом является охрана выемочных выработок в зоне влияния очистных работ. К настоящему времени разработано множество способов и средств охраны выработок, однако универсального, применимого в любых горно–геологических условиях, не существует. Поэтому необходимо разрабатывать новые или усовершенствовать уже существующие способы охраны, с учетом условий в которых они применяются. Сотрудниками каф. РРКК ИГГ ДонНТУ во главе с моим руководителем был разработан способ охраны выработки, который включает установку охранных сооружений вдоль горных выработок, при этом, охранные сооружения выполняют в форме прямоугольного параллелепипеда с соотношением длины к ширине основания параллелепипеда не менее чем 2:1, при этом длина основы параллелепипеда перпендикулярна продольной оси выработки, а между охранными сооружениями создают компенсационную полость, ширина которой равна 0.5 + 2.0 ширины основания параллелепипеда, а глубина тождественна длине основания параллелепипеда.
Лабораторные испытания дали положительный результат.
Нерешенная область задач. На момент выполнения моей магистерской работы проведено достаточно аналитических и лабораторных исследований проявлений горного давления при применении данного способа, однако, недостаточно изученным является вопрос эффективности применения данного способа в шахтных условиях. Несмотря на трудоемкость и организационную сложность натурных испытаний, только эти методы позволяют точно и однозначно определить эффективность предлагаемых мероприятий.
В связи с этим целью моей магистерской работы является проведение приемочных испытаний способа охраны выработки жесткими сооружениями с компенсационными полостями.
Назначение и проектная область применения: Способ охраны выработки жесткими сооружениями с компенсационными полостями относится к горной промышленности и может быть использован для охраны пластовых выработок при безцеликовой отработке угольных пластов.
Описание условий применения и технологии реализации способа охраны выработки жесткими сооружениями с компенсационными полостями:Приемочные испытания разработанного способа проводились при охране пятого западного конвейерного штрека (рис. 1) пласта m3 шахты «Щегловская-глубокая», который проходили вслед за лавой с подрывкой пород кровли и почвы пласта, крепили металлоарочной крепью АП–5/18,3 из СВП–33 с подставками 1,4 м и шагом: 4×0,5 м +1×0,8 м, сечением Sсв. = 20,9 м2, Sпр. = 28,6 м2, с железобетонной затяжкой кровли, затяжкой боков металлической сеткой. Вынимаемая мощность пласта 1,37 - 1,52 м, угол падения от 7 до 12°, прочность угля на одноосное сжатие - 15 МПа, объёмный вес – 1,32 т/м3. Над пластом располагалась ложная кровля, представленная глинистым сланцем с нарушенной текстурой или переслоенным прожилками угля, мощностью от 0,1 до 0,5 м. Непосредственная кровля была представлена глинистым сланцем мощностью от 3,5 до 4,0 м. По устойчивости породы относятся к категории Б3, в зонах опорного давления – Б2. Основная кровля была представлена верхней частью слоя глинистого сланца, песчаным сланцем и песчаником общей мощностью от 28,0 м до 42,0 м. Глинистый сланец с прочностью на одноосное сжатие 40 МПа в верхней части слоя переходил в мелкозернистый песчаник мощностью 3,7 м с прочностью на одноосное сжатие от 75 до 95 МПа. Породы основной кровли по обрушаемости относятся к категории А2.
Непосредственная почва была представлена песчаным сланцем мощностью 0,80 м, с прочностью на одноосное сжатие от 20 до 30 МПа. Основная почва – песчаным сланцем, с прочностью на одноосное сжатие от 61 до 75 МПа. Почва относится к категории П2 – П3.
Изменения в технологии касаются охраны конвейерного штрека (рис.2 анимация) Охрану выработки осуществляли следующим образом: с верхней стороны конвейерного штрека поддерживали косовичник шириной 3,5 м в направлении падения пласта. По нижней стороне косовичника, за ножками металлоарочной крепи штрека устраивается запасной выход из лавы в свету не менее 1,5 м2 (согласно требованиям ПБ), который через каждые 2,2- 4,0 м от забоя штрека закладывается полублоками на всю высоту выработанного пространства с интервалом 1,5 м (т.е. по длине 1,5 м- пустота, следующие 1,5 м - закладка породой в створе с закладкой полосы из полублоков)
Выше запасного выхода сверху вниз выкладывали полосу на всю высоту выработанного пространства, шириной 2,0м на глине по схеме перевязки кирпича при кладке стен, из полублоков размерами 0,3×0,15×0,09 каждый. При этом верхняя часть полосы шириной 0,5 м выкладывалась всплошную по всей длине, а нижняя часть выкладывалась шириной 1,0 м с оставлением полостей т.е. по длине 1,5м - пустота, следующие 1,5 м – выкладывается полоса на глине.
Контрольный участок оборудовался пятью контурными станциями с шагом их установки 10 м на участке длиной 50 м ( 35ПК - 40ПК)..
Экспериментальный участок оборудовался 5 замерными станциями в период проведения пятого западного штрека с шагом их установки 10 м на участке длиной 50 м (42 ПК+ 5м - 47ПК +5м). Схема расположения замерных станций приведена на рисунке 3.
Наблюдения за проявлением горного давления велись способом, предложенным сотрудниками ДонНТУ, и апробированным в третьем восточном конвейерном штреке пласта m3 шахты «Щегловская-глубокая» (протокол от 30.12.2010г). Согласно этому способу, замерная станция, приведенная на рисунке 4, состоит из репера и замерных точек на контролируемой раме. Репер представляет собой отрезок металлического прута из арматурной стали диаметром 0,032 м и длиной 0,5 м.
а)
б)
В качестве замерных точек в ходе приемочных испытаний были выбраны характерные точки (центр верхняка, замки, центр почвы, став конвейера и т.д.), высотные отметки и относительные смещения опорных реперов определялись путем прокладки нивелирного хода от контрольной точки, расположенной вне смещений (маркшейдерская точка в устье выработки), а в промежуточных реперах относительно опорных – при помощи водяного уровня.
Таким образом, была получена информация о пространственном перемещении замерных точек в каждый заданный промежуток времени и после сравнения этих значений с ранее измеренными в исходном состоянии были получены абсолютные значения смещений пород, по степени прироста которых можно судить о возрастании напряжений приконтурного массива, а это, в свою очередь, является критерием оценки эффективности предлагаемого мероприятия.
1. Процесс смещения кровли и почвы характеризуется двумя периодами – интенсивным и установившимся. Первый период длится 25-30 суток и характеризуется значительными проявлениями горного давления. Общая конвергенция в выработке на контрольном участке за период интенсивного проявления горного давления составила более 40% от общей величины.
2. Смещения пород почвы выработки на обоих участках более активны в период интенсивных смещений, и затухают на расстоянии 70-100м после прохода лавы, смещения кровли продолжаются в зоне установившегося горного давления, и их конечная величина достигает 60-65% от общей конвергенции в выработке
3. На контрольном участке за время наблюдения средние значения смещений пород почвы составило 0,8 м, на экспериментальном - 0, 55 м. Таким образом, смещение пород почвы выработки, при использовании способа охраны выработки жесткими сооружениями с компенсационными полостями были на 31% меньше, чем на участке, где выработка охранялась по шахтной технологии. При этом при этом общая конвергенция выработки уменьшилась на 31%
4. Приемочные испытания способа охраны выработки жесткими сооружениями с компенсационными полостями в пятом западном конвейерном штреке считать законченными, и давшими положительный результат.
При написании данного реферата магистерская работа еще не закончена. Окончательное завершение: декабрь 2011 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
1. Моделирование проявлений горного давления / Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И., Шклярский М.Ф., Юревич Г.Г.– Л.: Недра, 1968.–280 с.
2. Требования по технике и методике моделирования методом эквивалентных материалов: Утв. Техн. упр. МУП СССР 27.12.72. / М–во угольной промышленности СССР, ВНИМИ.– Л., 1973.– 56 с.
3. Негрей С.Г. Обоснование параметров механического отпора породам почвы выемочных выработок при отработке лав прямым ходом. Дис… канд. техн. наук. 05.15.02 – Донецк, 2007.-262с.
4. Халимендик Ю.М., Чемакина М.В. Повышение эффективности использования металлической крепи угольных шахт// Материалы региональной научно-практической конференции «Проблеми горничої технології», Донецк: КИИ ДонНТУ, 2010. - С.95-98.
5. Моделирование проявлений горного давления / Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И., Шклярский М.Ф., Юревич Г.Г.– Л.: Недра, 1968.–280 с.
6. Обгрунтування параметрів способу забезпечення стійкості підготовчих виробок в умовах великих деформацій порід підошви (на прикладі шахти ім. В.М.Бажанова): Автореф. дис... канд. техн. наук: 05.15.04 / Нац. гірн. ун-т. — Д., 2006. — 18с.
7. Турчанинов Н.А. Основы механики горных пород / Турчанинов Н.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. // .– Л.: Недра, 1989.– 488 с
8. Методические указания по исследованию горного давления на угольных и сланцевых шахтах/ ВНИМИ. –Л., 1973–102 с.
9. Аветисов Э. С, Ковалевский Е. И., Хватова А. В. Руководство по детской офтальмологии. — М.: Медицина, 1987. -496 с.