ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

При широком распространении буровзрывного способа проведения горных выработок необходимо уделять должное внимание его совершенствованию. Как установлено обследованием большого количества выработок на многих шахтах Донецкого бассейна, при буровзрывном способе нередко неправильно оконтуриваются выработки, имеют место большие переборы породы, чрезмерное разрушение законтурного массива, недоброкачественная забутовка закрепного пространства и перерасход бетона (при креплении монолитным бетоном).

Переборы, превышающие иногда на 20—30% проектные площади поперечных сечений выработок, являются причиной увеличения объемов работ по погрузке и транспортировке породы и закладке закрепного пространства, а при бетонной монолитной крепи — также причиной больших перерасходов бетона.

Неправильное, негладкое оконтуривание выработки, не забученные переборы — полости в закрепном пространстве ухудшают условия работы крепи и уменьшаю устойчивость выработки.

Что касается трещинообразований в законтурном массиве, то необходимо отметить следующее. Давно известно, что при взрывании шпуровых зарядов в подземных выработках вокруг оконтуривающих шпуров образуются радиальные и полукольцевые трещины глубиною до 15—20 см. Но кроме них в законтурном массиве, как установлено авторами книги, возникает еще множество трещин и свит трещин, параллельных или почти параллельных бокам, почве и кровле выработок. Глубина распространения их достигает в песчаниках 70—75 см, в сланцах — 120—125 см. Эти трещины и свиты трещин, о которых ранее не было известно, значительно снижают естественную прочность пород законтурного массива выработок и устойчивость последних, приводят к частым ремонтам.

Все сказанное выше свидетельствует о необходимости предъявлять более высокие требования к качеству работ по проведению горнокапитальных выработок, особенно на глубоких горизонтах. Методы проведения выработок должны быть изменены таким образом, чтобы переборы породы были минимальными и максимально сохранялась естественная прочность пород. Выполнению этих требований способствует проведение выработок методом контурного щадящего взрывания.[2]

1. Актуальность темы

По степени нагруженности сопряжения стволов с горизонтальными выработками околоствольного двора выделяют 4 зоны [1] 1 зона – примыкания ствола к горизонтальной выработке; 2 зона – тоже к почве горной выработки; 3 зона – наиболее ослабленное сечение сопряжения, 4 зона – зона наиболее ослабленного сечения горизонтальной выработки.

На основании исследований, выполненных в УкрНИМИ, можно сделать вывод, что участки вертикальных стволов, находящиеся в зонах влияния приствольных выработок, являются наиболее сложными с точки зрения рассечки сопряжений. Более 70% нарушений при проходке стволов в Донецкой области приходится на зону сопряжений.

Основными видами нарушений является трещины законтурного массива, заколы, вывалы пород. В связи с этим снижаются объемы излишне отбиваемых скальных пород и, следовательно, расход бетона, необходимого для закрепления выработок.

Таким образом существует необходимость поиска путей совершенствования технологии рассечки сопряжения вертикальных стволов, разработки технологических решений, позволяющих увеличить скорость проходки ствола и уменьшить затраты на крепление.

2. Цель и задачи исследования, методы исследования

Цель – улучшить устойчивость сопряжений и уменьшить чрезмерное разрушение массива.

Основные задачи исследования:

  1. Проанализировать технологии сооружения сопряжений;
  2. Определить факторы, влияющие на параметры технологии сооружения сопряжений вертикальных стволов с околоствольным двором;
  3. Разработать конечно–элементную модель сооружения сопряжений;
  4. Разработать технологические регламенты по эффективному сооружению сопряжений вертикальных стволов.

Объект исследования: законтурный массив сопряжения стволов угольных шахт.

Предмет исследования: технология производства БВР с применением контурного взрывания.

Методы исследования: математическая и статическая обработка результатов экспериментальных и лабораторных исследований; аналитический метод с использованием ЭВМ; метод инженерного анализа.

3. Практическое значени

Улучшение устойчивости сопряжений и уменьшение объемов бетонирования постоянной крепи.

4. Обзор исследований и разработок

Применение контурного взрывания обусловлено прежде всего экономическими соображениями. Оно снижает объемы излишне отбиваемых скальных пород и, следовательно, расход бетона, необходимого для закрепления выработок. Стенки, сформированные этим методом, имеют высокую устойчивость, так что отпадает необходимость в их поддержании.

Согласно [3], контурное взрывание характеризуется следующими признаками: разрушением пород с необходимой степенью дробления, перемещением материала на необходимое место, без его разлета, сохранением ненарушенным законтурного массива, уменьшением сейсмического воздействия взрыва.

Согласно классификации Шваненберга, выделено четыре основных метода контурного взрывания (рис. 1) [5].

Классификация методов контурного взрывания

Рисунок 1 – Классификация методов контурного взрывания по Шваненбергу.
1 – направляющие скважины; 2 – заряд с уменьшенной плотностью (облегченный); 3 – заряд нормальной плотности; I – массив, нарушенный взрывом рыхления; II – законтурный ненарушенный массив.

В ней различаются две технологии — в зависимости от присутствия (рис. 1, а) или отсутствия (рис. 1, б) направляющих скважин. Согласно этой классификации выделяются: экранированное взрывание cushion blasting (см. рис. 1, а, б), скважинные заряды с уменьшенной плотностью ВВ большого диаметра с забойкой, применяемые в основном при работах на поверхности; smooth blasting (рис. 1, б)— скважинные заряды с уменьшенной плотностью ВВ меньшего диаметра без забойки, используемые главным образом при проходке; pre–shearing, prc–splitting (рис. 1, в); line drilling (рис. 1, г). При этом допускается, что в принципе разницы между методами cushion blasting и smooth blasting не существует.

В хорошо известной классификации, опубликованной в [6] исключаются методы без применения ВВ в контурном ряде скважин, а для методов с применением взрывных работ за главный критерий принята последовательность процессов взрывания. На основе этого различаются методы контурного взрывания: контурное взрывание с последующим оконтуриванием и контурное взрывание с предварительным оконтуриванием (образованием щели по контуру выработки).

Широкое применение получил метод контурного взрывания с последующим оконтуриванием путем взрывания в оконтуривающих шпурах зарядов малого диаметра мощных ВВ и зарядов малого диаметра маломощных ВВ.

Бурение шпуров при проходке сопряжений методом контурного взрывания

Анимация – Бурение шпуров при проходке сопряжений методом контурного взрывания.

Для применения контурного взрывания необходимо выполнять следующие мероприятия:

  1. высокоточная реализация параметров, указанных в паспортах буровзрывных работ, т. е. надо точно размечать шпуры, а при бурении строго выдерживать углы наклона шпуров к поверхности забоя выработки;
  2. уменьшение в 2…4 раза против обычной энергии взрыва в оконтуривающих шпурах. Последнее достигается применением патронов ВВ уменьшенного диаметра(в случае аммонитов Т-19, ПЖВ-20, АП-5-ЖВ – патроны диаметром 27…28 мм, детонита М-21…22 мм) илиже использованием патронов ВВ малой мощности (угленита Э-6) диаметром 36 мм;
  3. применение особого метода расчета параметров зарядов и расположения шпуров.

В качестве исходных данных для разработки паспорта буровзрывных работ на контурное взрывание, как предложили Шевцов Н.Р., Таранов П.Я., можно использовать действующий паспорт для обычного метода ведения буровзрывных работ для этой выработки с внесением в него скорректированных данных для шпуров контурного и предконтурного рядов.[7]

Согласно [8] массы шпуровых зарядов контурного qш.к и предконтурного qш.пк рядов следует подсчитывать по формулам:

ф1

где kзап.к = 0,6…0,7 – коэффициент заполнения шпура контурного ряда;

kзап.пк = 0,4…0,6 – коэффициент заполнения шпура предконтурного ряда;

гк и гпк – масса, кг, 1 м заряда ВВ в оконтуривающих и предконтурных шпурах,

ф2

dк – диаметр патронов ВВ в шпурах контурного ряда (принимается при применении аммонитов 27…28 мм, детонита М – 21…22 мм);

dпк – диаметр патронов ВВ в шпурах предконтурного ряда (36 мм или 32 мм).

Подсчитанные массы зарядов шпуров контурного и предконтурного рядов уточняются округлением до целого количества патронов в шпуре. Глубина шпуров при переходе на контурное взрывание остается равной глубине, принятой в данной выработке при обычном взрывании.

Расстояния, между контурными ак и предконтурными апк шпурами (рис. 2), также ЛНС, для этих шпуров Wк и Wпк следует подсчитывать по формулам:

ф3

где m – коэффициент сближения зарядов при слоистых породах в выработках, проводимых по простиранию (m = 0,8 у стенок выработки и m = 1…1,2 у кровли);

qк и qпк – удельный расход ВВ, кг/м, для зоны контурных и предконтурных шпуров

ф4

где Вк и Впк – длины линий, по которым расположены оконтуривающие и предконтурные шпуры.

ф4

Рисунок 2 – Схема к определению расстояния между оконтуривающими ак и предконтурными апк шпурами при криволинейно-уступной форме проходческого забоя [9]

Выводы

Анализируя содержание понятия контурное взрывание, я пришла к заключению, что главной целью его является защита законтурного массива от нарушений и что сохранность следов скважин зависит от нарушенности массива.

Применение контурного взрывания практически ликвидировало процессы трещинообразования в законтурном массиве, устойчивость которого резко возросла. Контурное взрывание рекомендуется при проведении всех типов горных выработок: горизонтальных, наклонных и вертикальных, полевых и пластовых, капитальных и подготовительных.

Список источников

  1. Бородуля А.А. Обґрунтування параметрів анкерно–бетонного кріплення під час спорудження сполучень вертикальних стволів вугільних шахт: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.15.04 / Нац. гірн. ун–т. – Дніпропетровськ, 2002. – 18 с.
  2. Таранов П.Я. и др. Контурное взрывание в угольных шахтах. Донецк, Донбасс, 1972.
  3. Бротанек И., Вода Й. Контурное взрывание в горном деле и строительстве. М., Недра, 1983, 144 с.
  4. Барон Л.И., Турчанинов И.А., Ключников А.В. Нарушения пород при контурном взрывании. Л., Наука, 1975.
  5. Din 20163. Sprengtechnik. Begriffe, Einheilen, Formelzeichen, Mai 1973.
  6. Барон Л.И., Ключников А.В. Контурное взрывание при проходке выработок. Л., Наука, 1967.
  7. Шевцов Н.Р., Таранов П.Я., Левит В.В., Гудзь А.Г. Разрушение горных пород взрывом: Учебник для вузов. – 4–е издание переработанное и дополненное – Донецк:, 2003. – 253 с.
  8. Методические указания к расчетам параметров и составлению паспортов БВР при сооружении подземных горных выработок (для студентов специальностей 7.090303,7.090301.02, 7.090301.05, 7.090301.06, 7.070801.06) /Сост.: Н.Р. Шевцов, С.В. Борщевский, В.Ф. Формос, К.Н. Лабинский. – Донецк: 2000 – 31 с.
  9. Технология изготовления модели выработки с криволинейно-уступной формой проходческого забоя. К.т.н., доц. Шкуматов А.Н., студ. Черкасов И.А., студ. Хвостовский К.В. Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. научн. трудов. Вып. 15. – Донецк: Норд–Пресс, 2009.