| RUS | ENG | ДонНТУ | Портал магістрів ДонНТУ |
Актуальність теми магістерської роботи
На даний час близько 30% вугілля Українського Донбасу видобувається на викидонебезпечних і загрозливих шахтопластів із застосуванням заходів щодо запобігання раптових викидів вугілля і газу [7]. Газодинамічні явища (ГДЯ) при розробці цих пластів і найбільш складні з них - раптові викиди вугілля і газу, призводять до загибелі людей і великих економічних витрат. Викинутим вугіллям засипаються гірничі виробки на значну відстань (до 200 м і більше), виводиться з ладу гірниче обладнання, вибивається і деформується кріплення, відбувається обвалення порід, виробки заповнюються метаном. Це призводить до тривалих зупинок робіт і пов'язане з небезпекою вибуху пилогазової суміші в гірничих виробках. Ліквідація наслідків раптових викидів негативно позначається на техніко-економічних показниках роботи шахт.
На даний час при розробці горизонту 1146 м ш. ім. Ф.Є. Дзержинського застосовується наступний комплекс заходів:
— ведення поточного прогнозу викидонебезпечних зон за сейсмоакустичної активності пласта;
— струсне підривання або комбайнового проведення із застосуванням гідророзпушування і контролем ефективності гідророзпушування по динаміці газовиділення [1].
Враховуючи високу ймовірність раптового викиду вугілля і газу в підготовчих виробках, розглянемо можливість застосування розроблених у МакНДІ за останні роки сейсмоакустичних засобів контролю.
Прогноз викидонебезпечності за параметрами акустичного сигналу полягає в реєстрації, обробці та аналізі спектру сигналу, збуджуваного в гірському масиві технологічними впливами на нього очисних, прохідницьких або бурових машин і механізмів. Прогноз здійснюється за допомогою апаратури передачі сейсмоакустичного сигналу (АПСС) і програмнообчіслітельного комплексу. АПСС складається з підземного блоку, що містить сейсмоприймач і наземного блоку. Програмнообчіслювальний комплекс являє собою персональний комп'ютер з принтером і призначений для реєстрації, обробки і аналізу параметрів акустичного сигналу за спеціальною програмою та видачі висновків про результати прогнозу [4].
Запропонований комплект враховує останні розробки в області прогнозу газодинамічних явищ, має більш широкі функціональні можливості та більш високу достовірність прогнозу
Практична цінність роботи полягає в тому що, прогноз викидонебезпечності здійснюється автоматично комп'ютером шляхом порівняння поточних значень прогностичних параметрів акустичних сигналів з їх критичними значеннями. Завдяки цьому обробка і аналіз параметрів акустичного сигналу стане простіше, надійніше і точніше.
Запровадити сучасний безперервний автоматизований і як надійний метод прогнозу газодинамічних явищ і провести заміну морально і фізично застарілого обладнання аналогічного призначення. За рахунок цього буде забезпечено зниження травматизму і витрат на подолання наслідків газодинамічних явищ.
Основною перспективою досліджень є можливість використання результатів роботи на підприємствах вугільної промисловості України.
Результати магістерської роботи будуть служити рекомендаціями для впровадження та використання АПСС на ш. ім. Ф.Е. Дзержинського, що зможе забезпечити більш легке і точне прогнозування.
За адміністративним поділом територія шахти ім. Ф.Е. Дзержинського ДП «Дзержинськвугілля» входить до складу міста Дзержинська Донецької області Україна.
Шахта ім. Дзержинського заснована в 1860 році. Остання реконструкція шахти виконана в 1987 році, яка включала реконструкцію головного скіпового ствола Пугачівка з одночасним введенням в роботу нового горизонту 1026 м. Шахта ім. Дзержинського розкрита чотирма центрально розташованими стволами: «Пугачівка», «№ 4», «Центральний», і «Новий».
Ствол № 4 пройдено до позначки 1213 м. Ствол призначений для подачі свіжого повітря в шахту. Одночасно ствол використовується для спуску і підйому людей з діючих горизонтів 916 м і 1026 м, а також з підготовлюваного горизонту 1146 м.
Шахта відпрацьовує круті пласти.
Шахта ім. Дзержинського віднесена до небезпечних за раптовими викидами вугілля і газу. Абсолютна гозообільность шахти складає 22-67 м3/хв, відносна - 67 м3 / т. Засіб провітрювання шахти всмоктуючий. Відпрацьоване повітря з шахти видається вентилятором головного провітрювання ВЦД-47У [3].
Геологічна характеристика вугільного пласта Мазурка виїмкової дільниці 81-1146 м
Потужність пласта:
— геологічна: 0.67- 0.85м;
— корисна: 0.60 - 0.65м;
— виймальна : 0.77- 1.17м;
Кут падіння пласта і порід 60-62.
УВугільний пласт на всьому протязі виїмкової поля має складну будову. Нижня (основна) пачка потужністю 0,60 - 0,65 м - вугілля полублестящій, шаруватої текстури, з включенням лінз сірчистого колчедану, тріщинуватий, азимут падіння кліважних тріщин 500, кут падіння 550. Вугілля крихкий, середньої міцності. Тип нарушенности вугілля II. Вище залягає сланець глинистий, шаруватий, щільний, потужністю 0.02-0.05м. Вище - сланець вуглистий, лускатий, сипучий, слабкий, періодично переходить на вугілля, потужністю 0.05-0.09м. Тип порушенності III. Вище залягає сланець углисто-гліністий, лінзовідної текстури, нестійкий, утворює «помилкову» покрівлю, потужністю 0.10-0.32м
Контакти вугільного пласта з бічними породами чіткі, верхній - щільний, нижній - слабкий.
Пласт небезпечний щодо раптових викидів вугілля і газу, небезпечний за обвалення вугілля, небезпечний по вибуховості вугільного пилу, схильний до самозаймання, по гірських ударам не небезпечний. Виробки, прохідні по пласту потенційно небезпечні щодо прориву метану з грунту [3].
Для контролю викидонебезпечності акустичний сигнал, що виникає при роботі комбайна з вибою, передається на поверхню за допомогою апаратури АПСС і вводиться в комп'ютер для подальшої обробки. Для реєстрації акустичного сигналу встановлюються два сейсмопріемнік на стінці, протилежній розміщеному конвеєру 5-25м і 15-40м від вибою. Сейсмоприймачі встановлюються в шпурах довжиною 0,3-0,7 м, дерев'яним клином притискаються до верхньої стінці і розклинюється для забезпечення надійного контакту з масивом [9].
Від підземного блоку АПСС сигнал передається по двухпроводной лінії на поверхню в наземний блок, звідти він надходить в комп'ютер, де виконується ця обробка за спеціальною програмою, і магнітофон для контрольної запису. При кожній новій установці сейсмоприймач гірничий майстер або слюсар здійснює настройку посилення, для чого під час роботи комбайна з вибою з нижчих меж посилення його за погодженням з оператором збільшують. Оператор викликає програму обробки прогнозу викидонебезпечності і визначає рівень сигналу при роботі з вибою комбайна
Реєстрація та обробка акустичного сигналу здійснюється безперервно в межах одного циклу роботи комбайна, величина якого для викидонебезпечних пластів до 1,1 м. Перед початком роботи комбайна гірничий майстер або ланковий повинен зателефонувати на сейсмостанції і повідомити про становище вибою і початок роботи комбайна із вибою. Оператор викликає програму обробки, заповнює паспорт, визначає рівень перешкод і приступає до обробки акустичного сигналу. Оператор заносить в журнал положення вибою, величину перешкоди і корисного сигналу. Після виїмки вугілля та породи на один цикл посування вибою робота комбайна зупиняється, гірський майстер або ланковий запитує оператора про результати прогнозу. Якщо за результатами обробки сигналу комп'ютер оцінив ситуацію в забої як безпечну, то оператор дозволяє виїмку вугілля і породи на наступний цикл, заносить в журнал результати прогноза.Якщо комп'ютер видав повідомлення «небезпечна ситуація», то необхідно припинити роботи в вибої, повідомити про це гірничого майстра в вибої, начальнику зміни (з паралельною записом, на магнітофон). Повідомлення на дисплеї комп'ютера «небезпечна ситуація» свідчить про вхід вибою в небезпечну зону. Прогноз «небезпечно» зберігається не менш 6м (зона запасу) по ходу виробки з моменту повідомлення «небезпечна ситуація». У журналі оператор робить відповідний запис, роздруковує результати прогнозу і знайомить з ними під розпис начальника служби [4].