ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Мета даної магістерської роботи: Обгрунтування способів підвищення стійкості конвеєрних (відкатних) штреків при розробці пологих пластів на сучасних глибинах.

Ідея роботи полягає у використанні встановлених природних закономірностей геомеханічних процесів, що виявляються при розвантаженні реального вуглепородного масиву і обумовлених його пам’яттю.

Об’єкт дослідження: процеси, що відбуваються в вуглецевому масиві.

Предмет досліджень: процеси, що відбуваються в вуглепородного масиву при веденні гірських робіт в якому можливі прояви природних небезпек.

Методи досліджень: Для досягнення поставленої мети використано такий їх комплекс: аналіз та узагальнення досвіду розробки пологих пластів Донбасу, статистична обробка експериментальних даних, що враховує фізичну сутність процесів, що відбуваються в вуглепородного масиву.

Наукове значення роботи полягає в обгрунтуванні способів підвищення стійкості конвеєрних (відкатних) штреків залежать від проявів комплексу природних небезпек при розвантаженні, що включають реальність руйнування осадового, тривалий час напруженого масиву, що містить органічні речовини, газонасичені водні розчини володіють пам’яттю.

1. Актуальність теми

Досвід роботи шахт Донбасу показує, що із зростанням глибини розробки гірничо-геологічні умови ускладнюються і це призводить до того, що гірські виробки, особливо планові, в 65% випадків виявляються в незадовільному стані. Таке становище є результатом застосування засобів і способів охорони виробок, які в недостатній мірі протидіють можливим зрушення гірських порід в існуючих гірничо-геологічних умовах. На підставі інструментальних спостережень, проведених на шахтах Донбасу (шахта ім. Гаєвського, шахта ім. Румянцева ДП Артемвугілля, шахта ім. К. Маркса, Вуглегірська ДП «Орджонікідзевугілля», ім. Абакумова, ім. Скочинського ДП Донецьквугілля, ім. Бажанова ДП Макіїввугілля) встановлено, що зміна площі поперечного перерізу штреків залежить від ряду факторів. До них слід віднести потужність пласта m, м, кут падіння пласта α, град, величину зміщення порід покрівлі U, м, ширину B, м і висоту вироблення h, м і спосіб охорони [1].

2. Кількісна оцінка зміни площі поперечного перерізу штреків

У зв’язку з тим, що існує залежність між зазначеними величинами, виникає необхідність у визначенні кількісної оцінки зміни площі поперечного перерізу штреків. Такий підхід доцільний для визначення раціонального варіанта охорони виробок в конкретних гірничо-геологічних умовах. Запропонований метод прогнозу величини зближення порід контуру виробок і зміна площі поперечного перерізу штреків дозволяє виробити більш обгрунтовані технологічні рішення з охорони виробок.

Умови підтримки штреків пропонуються оцінювати за величиною зміщення порід покрівлі на контурі вироблення і зміни площі їх перетину. Враховуючи основні впливають фактори, залежність для прогнозування величини зближення порід на контурі дільничної підготовчої виробки можна моделювати як [2–4]:

u = (γ * H * m) / (β * δСЖ) + k * l – elli * l,

де γ – щільність порід (н/м³); H – глубина розробки (м); m – потужність вугільного пласта (м); δСЖ – межа міцності порід покрівлі на стиск (н/м²); β – емпіричний коефіцієнт, що залежить від категорії порід покрівлі по стійкості, встановлений в дисертації; l – відстань від очисного вибою до розглянутого перерізу пластової підготовчої виробки (м); li – відстань, на якому формується зона сталого гірського тиску при різних способах охорони (м); k – коефіцієнт, що враховує ступінь зміщення порід покрівлі по довжині відкатувального штреку [4–6].

Відкатний штрек

Рисунок 1 – Відкатний штрек

Схема вугільної шахти

Рисунок 2 – Схема вугільної шахти [7]: 1 – надшахтна будівля, 2 – копер головного ствола; 3 – копер допоміжного ствола; 4 – бункер для вантаження вугілля у вагони, 5 – відвал породи (терикон); 6 – підвісна дорога, 7 – залізничні колії; 8 – будинок вентилятора; 9 – будівля підйомної машини; 10 – склад кріпильних матеріалів; 11 – головний ствол; 12 – відкатні гірничі виробки ; 13 – конвеєрний штрек; 14 – пласт вугілля; 15 – забій

При обробці експериментальних даних встановлено, що значення коефіцієнта k зміниться тільки при зміні відстані до очисного забою, тобто при однакових відстанях до лави цей коефіцієнт можна вважати умовно постійним для конкретних способів охорони штреків і для різної глибини розробки.

Для прогнозування зміни площі поперечного перерізу виробок з урахуванням запропонованої залежності розроблена блок-схема, вихідними даними для якої є гірничогеологічні і гірничотехнічні характеристики. Використання алгоритму дозволяє здійснити предрасчет перерізів дільничних підготовчих виробок без проведення спеціальних досліджень в шахтних умовах [8–10].

Стосовно до типових умов Донбасу за розробленою методикою виконано розрахунок очікуваних втрат площі поперечного перерізу штреків, якщо потужність пласта 1,0 м; кут падіння 20°, що вміщають породи не нижче середньої стійкості (δСЖ = 40...50 мПа), глибина розробки 1000 м, спосіб охорони – бутової смугою. Розрахунок показує, що для виключення ремонтних робіт в зоні впливу лави, перетин відкатувального штреку в проходці повинно бути не менше 12,5-13,0 м². В даний час перетин відкатувального штреку в проходці становить 10,5-11,0 м². Для використання колишнього відкатувального штреку в якості вентиляційного, необхідно при проведенні та підтримці відкатувального штреку використовувати: під вентиляційним штреком доцільно зводити смугу або управління покрівлею в лаві повної закладкою виробленого простору. При цьому площа поперечного перерізу у проходці відкатувального штреку слід приймати таким, щоб компенсувати зменшення площі перетину штреку за період його експлуатації в якості відкатувального і вентиляційного [11].

3. Алгоритм рішення задачі

На рис. 3 приведена структурна схема алгоритму розв'язання задачі прогнозування зміни площі поперечного перерізу дільничних підготовчих виробок.

Схема алгоритму рішення задачі прогнозування зміни площі поперечного перерізу дільничних підготовчих виробок

Рисунок 3 – Схема алгоритму рішення задачі прогнозування зміни площі поперечного перерізу дільничних підготовчих виробок
(анімація: 9 кадрів; 6 циклів повторення; 130 кілобайт)

Висновки

Схеми спільної розробки пластів у багатьох випадках мали такі недоліки: групові відкатні штреки часто розташовувалися в зонах шкідливого впливу очисних робіт; залишалися міжповерхові цілики з розташуванням вентиляційних штреків у зоні їх впливу; багато вентиляційні штреки поддеряшвалісь протягом усього терміну відпрацювання поверху і підробляли очисними роботами нижчерозташованими пластів; відкатні штреки не використовувалися повторно в якості вентиляційних [12].

Для усунення зазначених недоліків у магістерській роботі передбачається узагальнення результатів усіх досліджень (натурних і на моделях) і на підставі їх у першому наближенні визначення параметрів зон шкідливого впливу очисних робіт на штреки, розташовані в покрівлі та грунті розроблюваного пласта, доцільні відстані між фронтами очисних робіт на зближених пластах, а також створення методики вибору схем спільної розробки пластів.

Перелік посилань

  1. Николин В.И., Заболотный А.Г., Лунёв С.Г. Современные представления природы выбросоопасности и механизма выбросов как научная основа безопасности труда. – Донецк: РИА ДонГТУ. – 1999. – 96 с.
  2. Николин В.И., Васильчук М.П. Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных месторождений. – Липецк: Роскомпечать. – 1997. – 496 с.
  3. Теория защитных пластов / Петухов И.М., Линьков А.М., Сидоров В.С. и др. – М.: Недра. – 1976. – 216 с.
  4. Водо–газопроницаемость углепородных массивов, склонных к деформациям генетического возврата / Николин В.И., Подкопаев С.В., Носач А.К. и др. // Изв. Донецкого горного института. – 2002. – № 3. – С. 30–36.
  5. Природная закономерность развития деформаций обратной ползучести осадочных пород, обусловленная катагенезом / Николин В.И., Подкопаев С.В., Демин И.К. и др. // Уголь Украины. – 2000. – № 10. – 20–23.
  6. Атремов А.В. Исследование влияния факторов вентиляции на крепость угля. // Тр. Новочеркасского политехнического института. – Т. 45/59. – 1957. – С.147 – 161.
  7. Жуков В.Е. Теоретическое и экспериментальное исследование совершенствования технологии очистных работ и отработки шахтных полей в Центральном районе Донбасса. Автореф. дисс… докт.техн.наук.- М.; ИГД им. Скочинского, 1973. – 30 с.
  8. Николин В.И., Подкопаев С.В., Бичаров М.З. Наряду с полями напряжений более реальны и значимы поля деформаций // Геомеханика в горном деле. Екатеринбург: ИГД УрО РАН. – 2003. – С. 11–16.
  9. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. – М.: ИГД им. Скочинского. – 1989. – 191 с.
  10. Бриллинджер Д. Временные ряды. Обработка данных и теория. Пер. с англ. М.: МИР. – 1980 . – 429 с.
  11. Порядок и способы разработки сближенных пологих пластов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.coal.in.ua/.