| ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ |
|
|
Цели и задачи магистерской работы
Краткое изложение результатов магистерской работы
Целью магистерской работы является изыскание возможности применения гидровзрыва при разработке выбросоопасного пласта l4 в условиях АП «шахта имени А. Ф. Засядько». В соответствии с целью работы можно поставить следующие задачи:
24 мая 1999 года — в результате взрыва погибли 50 человек, травмы получили 40 человек.
19 августа 2001 года — взрыв газо-воздушной смеси в сочетании с угольной пылью унес жизни 55 человек. Были травмированы 34 человека, пропали без вести 10 человек.
31 июля 2002 года — в результате взрыва погибли 20 человек, травмы получили два человека.
В результате трех взрывов в ноябре-декабре 2007 года погибло 106 человек, еще 156 шахтеров было ранено – это крупнейшая авария за всю историю Украины по количеству жертв:
18 ноября 2007 года на горизонте 1078 метров произошел взрыв метано-воздушной смеси. По данным МЧС, в момент аварии под землей находились 456 горняков, в том числе на аварийных участках — 186. В результате взрыва погиб 101 шахтер.
1 декабря 2007 года — в результате второго взрыва пострадало 52 шахтеров, состояние 35-ти человек — средней тяжести, 9-ти — тяжелое.
2 декабря 2007 года — погибло 5 горноспасателей, еще 66 пострадавших были госпитализированы[2].
С увеличением глубины разработки угроза внезапных выбросов угля и газа существенно повышается. Это касается и пласта l4, который с отметки 400 м начал считаться угрожаемым по внезапным выбросам. Кроме того потребности в угле постоянно возрастают, что способствует увеличению нагрузки на шахту.
В настоящее время задача разработки и внедрения надежных и технологических способов предотвращения выбросов в подготовительных выработках и в наиболее опасных участках лавы — нишах и в местах геологических нарушений — является особенно актуальной.
Решение этой задачи может быть достигнуто не только в результате разработки принципиально новых способов локального предотвращения выбросов, но и путем совершенствования способов, в часности, торпедирования, которое применяется на шахте им. А.Ф. Засядько.
Шахта им. А.Ф. Засядько (бывшая «Ветка-Глубокая») сдана в эксплуатацию в 1958 году с проектной мощностью 1200 тыс. тонн угля в год. К 1968 году в соответствии с проектом реконструкции института «Донгипрошахт» шахты им. А.Ф. Засядько и №2 Ф.Кона были сбиты двумя параллельными квершлагами с пласта m2 на пласт k8 и объеденены в одну производственную единицу — шахтоуправление им. А.Ф. Засядько. По простиранию на западе она граничит с действующими шахтами «Панфиловская»,«Октябрьский рудник», на востоке — с шахтами им. К.И. Поченкова,«Красногвардейская», по падению — с участком Кальмиусский рудник.
Размеры шахтного поля по простиранию — 6200м., по падению – 4500м.
В настоящее время разрабатываются пласты m3, l1, l4 и k8. Непосредственно над пластом залегает аргиллит темно-серого цвета, горизонтально-слоистый, с большим количеством прослоев и линз сидерито-кремнистого состава. Непосредственная почва представлена преимущественно алевролитом и на юго-востоке — аргиллитом.
Мощность от 0,9 до 1,2м, строение сложное и простое, уголь марки Ж, малозольный (1,4—26,9), среднесернистый (0,8—2,9), средней крепости, f=1,0—1,5, объемный вес 1,31, сопротивляемость резанию — 210/235кг/см, угол падения изменяется от 9 до 140, опасен по газу, взрывчатости угольной пыли, суфлярным выделениям метана, не склонен к самовозгоранию, с отметки (–400м) опасен по внезапным выбросам угля и газа, выше – угрожаемый по внезапным выбросам угля и газа.
Непосредственная кровля пласта сложена аргиллитом и алевролитом. Аргиллит по данным разведочных и эксплуатационных работ, темно-серого цвета, однородный, с отпечатками обугленных растительных остатков, изредка с тонкими прослоями угля. Алевролит темно-серый, горизонтальный и волнистослоистый за счет линзочек и присыпок песчаного материала, по наслоению обильные отпечатки растительного детрита, по слою углистые включения, особенно на контакте с пластом, слой алевролита насыщен углефицированным материалом, с плоскостями скольжения, что снижает его прочностные свойства.
Непосредственная почва представлена алевролитом, аргиллитом и в двух точках — песчаником. Алевролит на поле характеризуется малой мощностью, темно серый, на контакте с пластом комковатый, ниже — крупнозернистый, горизонтальнослоистый. Аргиллит темно-серый, однородный, комковатый на контакте с пластом мощностью до 0,50м, сцепление слабое. Песчаник серый, среднезернистый, слюдистый, комковатой текстуры, с обилием отпечатков растительности.[3]
Задачей данной дипломной работы является расчет параметров для применения гидровзрывания в условиях АП «шахта им. А.Ф. Засядько». В связи с этим в реферате будет представлена определенная теоретическая информация, необходимая для решения задачи дипломной работы.
Реальный угольный пласт можно отнести к горным породам средней акустической жесткости, разрушение которых согласно исследованиям [6] происходит, в основном, под действием прямых и отраженных волн.
Угольный пласт рассматривался как упругий однородный изотропный, а функция детонационного давления в скважине — как суперпозиция взрывных импульсов последовательной совокупности элементарных сферических зарядов (рис. 1).
На рисунке показаны: 1 — свободная поверхность пласта; 2 — скважина; 3 — направление инициирования заряда; 4 — элементарный сферический заряд; σx(x), σy(x), σz(x) — эпюры главных статических напряжений; Lc i ηo — соответственно длина скважины и забойки; η — текущая координата элементарного заряда; Po
Точка зрения А.Н. Ханукаева, Н.Ф. Кусова, В.И. Пшеничного и др. [7], показывает, что уменьшение длительности импульсов волны напряжений и увеличение прочности породы при ее всестороннем сжатии приводит к локализации зоны трещинообразования при взрыве заряда ВВ.
Исследования Ю.С.Кузнецова и др.[5] показали, что предварительное нагнетание воды в пласт в процессе которого трещины и поры угля на расстоянии трех-четырех радиусов заряда заполняются водой, позволяет на 15-20% увеличить энергию взрыва,передаваемую в угольный массив.
Оценка влияния различных факторов на размеры зоны разрушения достигалось изменением численных значений Lc,Po,γH,δm,ρ,ηo (рис.3 в, г, д, е, ж, з). Полученное на данном этапе решение можно представить в неявном виде в следующей форме:
На рисунке изображены:а) без учета влияния свободной поверхности и напряженного состояния пласта, Lc i Ro — протяженность и радиус зоны разрушения; Lэф — эффективная длина скважины, соответствующая радиусу эффективного влияния Rэф = 1,5 м; Lo — глубина откольной зоны на расстоянии от оси скважины; 8500, 150 – величина удельных импульсов, Па с.
С учетом характера формирования зоны разгрузки разработана расчетная схема (рис.3) и методика определения эффективной длины скважины.[1] В основу определения эффективной длины скважины положено условие безопасной выемки угля в пределах обработанного взрывом участка пласта.
Важным результатом проведенного анализа, представленного в работе [4] является установление тесной связи эффективной длины скважины, фактической длины скважины и величины зоны разгрузки. Эту зависимость можно описать с помощью эмпирического выражения:
На рисунке 4 приведены графики зависимости эффективной длины скважины от общей длины при различной длине зоны разгрузки, построенные по выражению, приведенному выше. Видно, что для каждого значения величины безопасной зоны разгрузки существует некоторое предельное значение длины скважины, выход за которую не приводит к существенному увеличению ее эффективной длины.
Таким образом в ходе данной работы была представлена общая характеристика шахты, а также обобщенная теоретическая информация, необходимая для расчета параметров гидровзрывания в условиях АП «шахта им. А.Ф. Засядько». Практические расчеты по теме дипломной работы можно будет получить у руководителя после защиты диплома.