ДонНТУ   Портал магістрів

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Зміст роботи
• Висновки
• Перелік джерел

 

Мета роботи: дослідження стійкості підготовчих виробок крутих пластів на сучасних глибинах розробки.

Ідея роботи полягає у використанні геомеханічних особливостей і закономірностей формування напруженого стану вміщуючих порід в околиці гірничої виробки для зниження шкідливих проявів гірничого тиску на сучасних глибинах розробки.

Об’єкт дослідження: під–надроблений масив гірських порід.

Предмет дослідження: процеси, що відбуваються у вуглепородному масиві 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 крутих пластів Донбасу, статистична обробка експериментальних даних, що враховує фізичну сутність процесів, що відбуваються в вуглепородному масиві.

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 що володіють пам’яттю.

Вступ

Розвиток вугільної промисловості України пов’язаний з періодами великого зростання і спаду обсягів видобутого вугілля. Протягом всієї історії основним постачальником вугілля був і залишається Донецький вугільний басейн. У 1916 р. в Донбасі видобуто 28,6 млн. т. вугілля. Потім у зв’язку з першою світовою війною, жовтневими подіями 1917 р. і громадянською війною видобуток вугілля в 1920 р, зменшився до 4,5 млн. т. Після періоду спаду зростання обсягів видобутку продовжувався до 1940 р., в якому він дорівнював 76,2 млн. т, при цьому продуктивність праці робітника з видобутку вугілля становила 26,7 т/міс, зольність вугілля 14%. У період другої світової війни 1941–1945 рр. шахти і підприємства вугільної промисловості України були зруйновані. Відновлення їх почалося в 1943 р. і вже в 1950 р. видобуток вугілля досяг 78 млн. т, тобто вона перевищила довоєнний рівень. Надалі зростання обсягів видобутку вугілля тривало включно по 1976 р. і досягло 218,2 млн. т. Третій спад видобутку продовжувався до 1996 р., в якому обсяг її становив лише 74,8 млн. т. При цьому зольність вугілля зросла до 33 , 8%, а продуктивність праці робітника зменшилася до 15,6 т/міс. Всі ці показники виявилися набагато гіршими у порівнянні з показниками роботи галузі в 1940 і 1950 роках. У кризовий період роботи всього народного господарства України падіння обсягів видобутку вугілля припинилося в 1996 р., почався поступовий ріст і в 2000–2003 рр.. наступила приблизна стабілізація видобутку на рівні 80–85 млн. т. на рік.

В умовах кризи видобуток ускладнюється не тільки поганим фінансуванням, а й гірничогеологічними умовами, що призводить до збільшення кількості підготовчих виробок в аварійному стані, і як наслідок підвищенню травматизму робітників.

Найбільш складні умови підтримки виробок відзначаються на крутому падінні, де в масиві спостерігаються ділянки інтенсивних геологічних порушень, а спільна відпрацювання свит зближених пластів супроводжується утворенням численних зон підвищеного гірничого тиску. Виникла необхідність удосконалення методики підготовки відкатувального горизонту з точки зору розташування підготовчих (польових) виробок.

1. Актуальність теми

Загальновідомо, що в Донецькому басейні основні запаси коксового вугілля дефіцитних марок зосереджені в Центральному районі. Основна кількість очисних вибоїв на шахтах цього району, розташована на горизонтах з температурою гірського масиву близько 36 °С. Як відомо [1], рівень травматизму на ділянках з підвищеною температурою повітря на 20–30 % вище, ніж на ділянках з нормальним мікрокліматом, а продуктивність праці на 40–70 % нижче. У зв’язку з цим, розробка крутих пластів у районі характеризується відносно низьким рівнем техніко-економічних показників. Це пов’язано і з геологією родовища, в якому вугільні пласти характеризуються значними коливаннями потужності, підвищеної геологічної нарушенностью і тектонічної тріщинуватістю вміщуючих порід.

Слід зазначити, що пласти в районі залягають свитами, відстань між пластами в них в 60% випадків не перевищує 50 м. Тому ведення гірничих робіт по одному пласту викликає істотний перерозподіл гірничого тиску в інших пластах, в результаті чого виникають зони підвищеного гірничого тиску (ЗПГД), що здійснює серйозний вплив на експлуатаційний стан гірничих виробок.

При розробці вугільних родовищ ЦРД застосовується поверховий спосіб підготовки шахтних полів з відпрацюванням поверхів у спадному порядку. Вивчення процесів зрушення і деформацій бічних порід показало, що при такому порядку відпрацювання відбувається утворення характерних зон зсування і, зі збільшенням кута падіння пластів, з’являється тенденція до зрушення породних шарів по нашаруванню [2]. Останнє призводить до втрати несучої здатності кріплення в очисному вибої і виробленому просторі і, як наслідок цього – до можливого завалу очисного вибою та прилеглих до нього підготовчих виробок.

В силу специфічних особливостей розробки крутих пластів, пов’язаних з кутами падіння, що перевищують кути внутрішнього тертя порід, під дією сил гравітації розшарування породи покрівлі верхній частині лав зміщуються вниз, що сприяє скороченню площі обвалення безпосередній покрівлі на величину неподбученної частини виробленого простору. Раніше було встановлено [3], що чим менше потужність порід безпосередньої покрівлі, тим більша частина очисного вибою залишається неподбученною, і отже тим більша небезпека виникнення аварійних ситуацій в очисному вибої. У реальних умовах розробки крутих пластів, осадовий (вугленосний) масив являє собою шари що чергуються як вугільних пластів і прошарків, так і найрізніших порід. Відмітна особливість осадового (вугленосного) масиву полягає в тому, що у всіх випадках контакт між шарами представлений глинистими різницями. У зонах розвантаження глинисті породи розвиваючись і збільшуючись в обсязі в часі, відривають шари більш міцних порід. Такі процеси, що відбуваються в породах міжпластя, сприяють, насамперед, розшаруванню, прослизанню порід на контактах під- або надроблених шарів. В таких умовах серйозну небезпеку становлять і сповзання порід грунту, сприяють в більшості випадків завалам штреків.

2. Зміст роботи

Найбільшого поширення в Центральному районі Донбасу отримали такі способи управління гірським тиском в очисних вибоях, як утримання покрівлі на вогнищах, повне її обвалення і плавне опускання [7]. Малюнки вказані нижче.

У порівнянні з 1970 р. число очисних вибоїв з керуванням покрівлею утриманням на вогнищах зросла на 19,7 %. Це відбулося головним чином у зв’язку з погіршенням гірничо-геологічних умов, але і сам спосіб істотно змінився. Відомо, що на крутих пластах обвалення покрівлі, як правило, починається у верхній частині лави, а далі поширюється невпорядковано, окремими ділянками по всій її довжині. Для досягнення рівномірного обвалення порід стали застосовувати спеціальне кріплення з високою несучою здатністю, що встановлюється по простяганню, але ймовірність осаду основної покрівлі не зменшилася. Очевидно, це відбувається тому, що спостерігаються некеровані зрушення бічних порід по нормалі і в площині пласта, яким застосовуване кріплення протидіяти не може.

Вважається, що до найбільш перспективного слід відносити спосіб управління покрівлею повним обваленням. Однак при існуючій техніці його виконання він нічим не відрізняється від управління покрівлею утриманням на вогнищах. Скоротилося поширення способу управління покрівлею повним закладенням виробленого простору, яка забезпечує рівномірність прояву гірського тиску як по висоті поверху, так і по простяганню пласта. Для розширення області застосування повної закладки на 16 шахтах ЦРД були побудовані дробильно-закладні комплекси (ДЗК). Проте через відсутність ефективних засобів транспортування закладного матеріалу до вибоїв ДЗК не експлуатуються. Основним засобом механізації виїмки вугілля в очисних вибоях на крутих пластах залишаються молотки [6]. У 1996 р. з їх допомогою видобуто 70 % всього вугілля. Причини, які стримують темпи робіт по механізації процесів кріплення і управління гірським тиском – в специфічних особливостях залягання пластів, що обумовлюють необхідність в додаткових спеціальних вимогах до засобів виїмки, а також у недостатній вивченості закономірностей проявів тиску та взаємодії кріплень з бічними та обрушеними породами для вибору перспективних схем.

Аналіз результатів застосування комплексів обладнання з механізованими кріпленнями, призначених для вибоїв з повним обваленням покрівлі, показує, що специфіка аналізованих умов не дозволяє розраховувати на стійку надійну роботу очисних вибоїв. Враховуючи різноманітність гірничо-геологічних умов залягання крутих пластів і досвід роботи шахт, слід орієнтуватися насамперед на повну закладку виробленого простору. Причому технологія виїмки повинна враховувати діагональне розташування очисного вибою з нависаючим над ним закладних масивом, що найбільш повно відповідає умовам роботи механізованих кріплень і відпрацювання пластів, схильних до висипань і небезпечних за раптовими викидами вугілля і газу.

Відмітна особливість осадового (вугленосної) масиву полягає в тому, що у всіх випадках контакт між шарами представлений глинистими різницями. У зонах розвантаження глинисті породи розвиваючись і збільшуючись в обсязі в часі, відривають шари більш міцних порід. Такі процеси, що відбуваються в породах міжпластя, сприяють, насамперед, розшаруванню, прослизанню порід на контактах під– або надработанних шарів. В таких умовах серйозну небезпеку становлять і сповзання порід грунту, сприяють в більшості випадків завалам штреків. На крутому падінні процес зрушення підроблених товщі гірських порід починається з її розшарування. Породи переміщуються в напрямку, перпендикулярному нашаруванню. Тангенціальна складова сили ваги, сприяє відриву шматків, блоків порід. Обрушені породи скочуються в нижню частину лави і подбучують породи покрівлі, верхня частина лави залишається практично не подбученной.

Практично всі штреки на крутому падінні кріпляться арочним кріпленням, що має піддатливість у вертикальному напрямку, а переміщення порід відбувається в напрямі, перпендикулярному нашарування. Тому відбувається заклинювання замку і деформація кріплення.

На крутому падінні доцільно застосовувати спеціальні кріплення, які мають податливість, як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямках (наприклад, КМП А-4). Крім того, відрізняються і способи охорони виїмкових штреків крутопадаючих пластів.

Висновки

При розробці крутих пластів в ЦРД слід орієнтуватися на традиційні способи підготовки шахтних полів. В якості способу охорони пластових виробок доцільно застосовувати широкі податливі опори, розташовані у виробленому просторі. Наявність таких опор запобігає осіданню порід висячого блоку і сповзанню порід грунту за рахунок поліпшення стану бічних порід. Такий підхід в комплексі з використанням спеціалізованих видів кріплень, дозволить знизити ймовірність травматизму від обвалів і обрушень при проведенні ремонтних робіт по перекріпленню штреків. Забезпечення експлуатаційного стану штреків, при цьому, підвищить ефективність використання комплексів обладнання з механізованими кріпленнями.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2012 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.

Перелік джерел

1. Жуков В.Е. Теоретические и экспериментальные предпосылки технологического прорыва при разработке крутых пластов.//Уголь Украины. – 1998. – № 5. – с. 3–6.
2. Жуков В.Е. Об одной стратегической ошибке разрешения проблемы разработки крутых пластов.//Уголь Украины. – 2001. – № 7. – с.6–10.
3. Методические указания по исследованию проявлений горного давления на моделях из эквивалентных материалов./МУП СССР.ВНИМИ. – Л., 1976. – 85с.
4. Глушихин Ф.П., Злотников М.С. Эквивалентные материалы для моделирования горного давления / ЦНИЭИуголь. – М., 1978. – 34 с.
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. 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. Николин В.И., Подкопаев С.В., Малеев Н.В., Агафонов А.В. Снижение травматизма от проявлений горного давления. – Донецк: Недр-Прем. 2005. – 332 с.