Опис умов впровадження та технологія реалізації способу
Опис контрольної та експерементальної ділянки та способу контролювання їх стану
Підвищення конкурентоспроможності вугілля, як основного енергетичного джерела України, пов'язане зі зниженням його собівартості, в якій велику частину складають витрати на гірничо-підготовчі роботи. Одним із шляхів зниження цих витрат є застосування систем розробки з повторним використанням виробок. При цьому важливим питанням є охорона виїмкових виробок в зоні впливу очисних робіт. До сьогодні розроблено безліч засобів охорони виробок, однак універсального, що застосовується в будь-яких гірничо-геологічних умовах, не існує. Тому необхідно розробляти нові, або вдосконалити вже існуючі способи охорони, з урахуванням умов у яких вони застосовуються. Співробітниками каф. РКК ІГГ ДонНТУ на чолі з моїм керівником був розроблений спосіб охорони виробок, який включає установку охоронних споруд уздовж гірських виробок, при цьому, охоронні споруди утворюють у формі прямокутного паралелепіпеда із співвідношенням довжини до ширини підстави паралелепіпеда не менше ніж 2:1, при цьому довжина основи паралелепіпеда перпендикулярна поздовжній вісі виробки, а між охоронними спорудами створюють компенсаційну полість, ширина котрої дорівнює 5 + 2.0 ширини основи паралелепіпеда, а глибина тотожна довжині основи паралелепіпеда.
Лабораторні випробування дали позитивний результат.
Невирішена область завдань. На момент виконання моєї магістерської роботи проведено досить аналітичних і лабораторних досліджень проявів гірського тиску при застосуванні цього способу, однак, недостатньо вивченим є питання ефективності застосування цього способу в шахтних умовах. Незважаючи на трудомісткість і організаційну складність натурних випробувань, тільки ці методи дозволяють точно і однозначно визначити ефективність запропонованих заходів.
У зв'язку з цим метою моєї магістерської роботи є проведення приймальних випробувань способу охорони виробки жорсткими спорудами з компенсаційними порожнинами.
Призначення та проектна область застосування: Спосіб охорони виробок жорсткими спорудами з компенсаційними порожнинами відноситься до гірничої промисловості і може бути використаний для охорони пластових виробок при безцеліковому вийманні вугільних пластів.
Опис умов застосування і технології реалізації способу охорони вироблення жорсткими спорудами з компенсаційними порожнинами:Приймальні випробування розробленого способу проводилися при охороні п'ятого західного конвеєрного штреку (рис. 1) пласта m3 шахти “Щегловська-глибока”, який проходили слідом за лавою з підриванням порід покрівлі і підошви пласта, кріпили металоарочним кріпленням АП-5/18, 3 з СВП-33 з підставками 1,4 м і кроком: 4×0,5 м +1×0,8 м, перетином Sсв. = 20,9 м2, Sпр. = 28,6 м2, із залізобетонною затяжкою покрівлі, затягуванням боків металевою сіткою. Виймаємо потужність пласта 1,37 - 1,52 м, кут падіння від 7 до 12°, міцність вугілля на одноосьовий стиск - 15 МПа, об'ємна вага - 1,32 т/м3. Над шаром розташовувалася помилкова покрівля, представлена глинистим сланцем з порушеною текстурою або перешарованими прожилками вугілля, потужністю від 0,1 до 0,5 м. Безпосередня покрівля була представлена глинистим сланцем потужністю від 3,5 до 4,0 м. За стійкості породи відносяться до категорії Б3, в зонах опорного тиску - Б2. Основна покрівля була представлена верхньою частиною шару глинистого сланцю, піщаним сланцем і піщаником загальною потужністю від 28,0 м до 42,0 м. Сланець з міцністю на одноосьовий стиск 40 МПа у верхній частині шару переходив у дрібнозернистий пісковик потужністю 3,7 м з міцністю на одновісний стиск від 75 до 95 МПа. Породи основної покрівлі по обваленню відносяться до категорії А2.
Безпосередня почва була представлена піщаним сланцем потужністю 0,80 м, з міцністю на одновісний стиск від 20 до 30 МПа. Основна почва - піщаним сланцем, з міцністю на одновісний стиск від 61 до 75 МПа. Почва відноситься до категорії П2 - П3.
Зміни в технології стосуються охорони конвеєрного штреку (рис.2 анімація) Охорону виробки здійснювали наступним чином: з верхнього боку конвеєрного штреку підтримували косовичник завширшки 3,5 м у напрямі падіння пласта. По нижній стороні косовичника, за ніжками металоарочного кріплення штреку влаштовується запасний вихід із лави у свиту не менше 1,5 м2 (згідно з вимогами ПБ), який через кожні 2,2 - 4,0 м від вибою штреку закладається напівблоками за всією висотою виробленого простору із інтервалом 1,5 м (тобто по довжині 1,5 м - порожнеча, наступні 1,5 м - закладка породою в створі з закладкою смуги із напівблоків).
Вище запасного виходу зверху вниз викладали смугу на всю висоту виробленого простору, завширшки 2,0 м на глині за схемою перев'язки цегли при кладці стін, з напівблоків розмірами 0,3 × 0,15 × 0,09 кожен. При цьому верхня частина смуги завширшки 0,5 м викладалася суцільно по всій довжині, а нижня частина викладалася завширшки 1,0 м із залишенням порожнин, тобто по довжині 1,5 м - порожнеча, наступні 1,5 м - викладається смуга на глині.
Контрольна ділянка устатковується п'ятьма контурними станціями з кроком їх установки 10 м на ділянці довжиною 50 м ( 35ПК - 40ПК)..
Експериментальна ділянка устатковується п'ятьма вимірними станціями в період проведення п'ятого західного штреку з кроком їх установки 10 м на ділянці довжиною 50 м (42 ПК + 5м - 47ПК +5 м). Схема розташування замірних станцій наведена у малюнку 3.
Спостереження за проявом гірського тиску велися способом, запропонованим співробітниками ДонНТУ, і опробованим у третьому східному конвеєрному штреку пласта m3 шахти «Щегловська-глибока» (протокол від 30.12.2010 р.). Відповідно до цього способу, вимірна станція, наведена на малюнку 4, складається з репера і замірних точок на контрольованій рамі. Репер є відрізком металевого прута з арматурної сталі діаметром 0,032 м і довжиною 0,5 м.
а)
б)
В процессі приймальних випробувань були вибрані характерні точки (центр верхняка, замки, центр грунту, ставши конвеєра і т.д.), висотні позначки і відносні зміщення опорних реперів визначалися шляхом прокладки нівелірного ходу від контрольної точки, розташованої поза зсувів (маркшейдерська точка в гирлі виробки), а в проміжних реперах щодо опорних - за допомогою водяного рівня.
Таким чином, була отримана інформація щодо просторового переміщення замірних точок в кожен заданий проміжок часу і після порівняння цих значень з раніше вимірами у вихідному стані були отримані абсолютні значення зміщень порід, за ступенем приросту яких можна робити висновок про зростання напружень приконтурного масиву, а це, в свою чергу, є критериєм оцінки эффективності запропонованого заходу.
1. Процес зміщення покрівлі і почви характеризується двома періодами - інтенсивним і сталим. Перший період триває 25-30 діб і характеризується значними проявами гірського тиску. Загальна конвергенція у виробці на контрольній ділянці за період інтенсивного прояву гірського тиску склала більше 40% від загальної величини.
2. Зміщення порід підошви виробки на обох ділянках більш активні в період інтенсивних зміщень, і загасають на відстані 70-100 м після проходу лави, зміщення покрівлі тривають у зоні встановленого гірничого тиску, і їх кінцеве значення досягає 60-65% від загальної конвергенції у виробленці.
3. На контрольній ділянці за час спостереження середні значення зміщень порід почви склало 0,8 м, на експериментальному - 0, 55 м. Таким чином, зміщення порід підошви виробки, при використанні способу охорони вироблення жорсткими спорудами з компенсаційними порожнинами були на 31% менше, ніж на ділянці, де виробка охоронялася по шахтній технології. При цьому загальна конвергенція виробки зменшилась на 31%.
4. Приймальні випробування способу охорони вироблення жорсткими спорудами з компенсаційними порожнинами в п'ятому західному конвеєрному штреку вважати завершеними, і дали позитивний результат.
При написанні цього реферату магістерська робота ще не закінчена. Остаточне завершення: грудень 2011р. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.
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.