Реферат за темою випускної роботи
Зміст
Вступ
Кріплення — один з основних способів збереження стійкості гірничих виробок. У Донбасі не менше 90% протяжності підтримуваних виробок закріплено податливими металевими арками з спецпрофілю. На глибинах більше 600 м переважають важкі арки з взаємозамінних профілів СВП. На великих глибинах руйнування порід навколо пройдених виробок неминуче, внаслідок спільної дії багатьох факторів: високих напруг, малої міцності порід, впливу очисних робіт. Зміщення порід розвиваються не тільки з боку покрівлі і боків виробок, але і з боку їх відкритого грунту ( не закріплений ). По периметру арок тиск навколишніх порід розподіляється нерівномірно.
1. Актуальність теми
Проводячи конвеєрні штреки на великій глибині, зіштовхуються з проблемою, що сталеві арочні кріплення не витримують високої напруги, і відбувається зміщення порід, виробці потрібний ремонт, з великими грошовими і часовими витратами. Тому, дослідження і розробка нових технологій підтримки конвеєрних штреків в умовах глибоких шахт є актуальною.
2. Мета дослідження
Метою даної роботи є обгрунтування нових технологій забезпечення стійкості сталевих арочних кріплень, тому був запропонований новий спосіб управління геомеханічних станом дискретного породного масиву, що забезпечує стійкість підготовчих виробок глибоких шахт при суцільній системі розробки. Підтримання виробок в зоні впливу очисних робіт забезпечується за рахунок створення розпірних грузонесущих зон в покрівлі виробки при використанні поздовжньо-балочної консолідації комплектів основного кріплення.
3. Апробація нового технологічного рішення
Дослідження особливостей підтримки конвеєрних виробок глибоких шахт в зоні інтенсивного впливу гірського тиску, дозволили встановити, що поздовжньо-жорстка консолідація комплектів аркового кріплення при з'єднанні їх одинарними або подвійними балками з двотавра або спеціальних профілів СВП-27 і СВП-33 забезпечує сприятливі умови експлуатації кріплення та зниження вертикальних і горизонтальних зміщень породного контуру в різних зонах підтримки виробок[1].
У конвеєрному штреку 11-й східної лави пласта k3 шахти «Комунарська» ПАТ «Шахтоуправління« Донбас » були виконані дослідження з оцінки ефективності застосування поздовжньо-поперечного консолідації комплектів металевого кріплення. Конвеєрний штрек проводився прохідницьких комбайнів КСП-32 з випередження лави не менше 30,0 м (рис. 1).
Рис. 1. Схема розташування 11-ї східної лави пласта k3 на плані гірничих виробок
В якості основної, кріплення конвеєрного штреку застосовувалася металева овоідне кріплення КМП-А5КМ-12,8 з щільністю установки рам кріплення по простяганню пласта 1,74 рам/м. Охорона конвеєрного штреку здійснювалася за рахунок зведення жорсткої опорної смуги з породних полу блоків з шириною смуги з падіння пласта 2,0 м[2] (рис. 2).
Рис. 2. Схема сполучення транспортного штреку з 11-ю східною лавою пласта k3
Для проведення спостережень за зміщеннями бічних порід на контурі виробки в конвеєрному штреку 11-й східної лави пласта k3 на контрольному і трьох експериментальному ділянках довжиною по 40 м, були споруджені контурні спостережні станції[3] (рис. 4).
На контрольній ділянці застосовувався традиційний спосіб кріплення вироблення арочної податливою кріпленням КМП-А5 з асиметричним розташуванням замків основною кріплення і установкою перед і слідом за лавою металевих індивідуальних стійок кріплення посилення з двох відрізків спеціального профілю СВП-27[4].
На першій експериментальній ділянці конвеєрного штреку 11-й східної лави пласта k3 комплекти арочного податливого кріплення КМП-А5 були пов'язані одинарні поздовжньо-балочні кріплення посилення ( ПБКУ ) [5], які встановлювалися в прохідницькому забої з відставанням від нього до 4 м.
Рис. 3. Зміщення порід крівлі та почви у виробці
(анімація: об'єм — 52 КБ; розмір — 250x170; кількість кадрів — 4; число циклів повторення — 5; затримка між кадрами — 1 с)
Поздовжня балка з спец профілю СВП-27 підвішувалася по центру вироблення до верхняка кожної рами кріплення з допомогою двох довгих металевих гаків з діаметром поперечного перерізу 0,024 м, однією металевою планки і двох гайок[6] ( рис. 4 ). Відрізки балки довжиною по 4,0 м з'єднувалися між собою внахрест на 0,2 м двома хомутами М24.
На другій експериментальній ділянці конвеєрного штреку комплекта овоидної ( шатрової ) податливого кріплення КМП-А5КМ-12,8 були пов'язані одинарним поздовжньо-балочним кріпленням посилення з відрізків спецпрофілю СВП-27, яка встановлювалася аналогічно першій ділянці[7].
На третій експериментальній ділянці конвеєрного штреку комплекти овоідного ( шатрової ) кріплення були посилені подвійним поздовжньо- балочним кріпленням. Вертикальна балка встановлювалася аналогічно першій та другій експериментальних ділянок, а додаткова балка підвішувалася до стійки кріплення з боку лави на відстані 0,3 м нижче замків кріплення, що було обумовлено інтенсивними зміщеннями порід безпосередньо крівлі, при посадці основної крівлі і поступовим набором несучої здатності опорними смугами, споруджуються на брівці лави.
Рис. 4. Схема розташування контурної замірної станції в конвеєрному штреку 11-й східної лави пласта k3 в розрізі (а) і плані (б) вироблення при розташуванні двох балок з СВП-27 по периметру овоидного кріплення: 1 - верхняк кріплення; 2, 3 - вертикальна і похила стійки кріплення; 4 - замки кріплення; 5 - поздовжня балка кріплення посилення; 6, 7 - відповідно верхній і нижній контурні репери; 8 - бічні репери; 9 - жорстка опорна смуга з породних полублоків на брівці лави.
Рис. 4. Схема спостереження зміщення бічних порід
На рис. 5 представлені графіки зміщень бічних порід на контурі конвеєрного штреку при різних способах його підтримки.
На контрольній ділянці не пов'язані поздовжньої балкою комплекти кріплення в силу їх відокремленої роботи раніше сприймають підвищене навантаження і поодинці інтенсивно деформуються з руйнуванням елементів кріплення[8] .
Застосування поздовжньо-балочного кріплення посилення з асиметричним розташування замків основною кріплення і одинарним поздовжньо-балочним зв'язком комплектів кріплення дозволило знизити величину вертикальних зсувів на 0,77 м або в 1,6 рази в порівнянні з шахтним варіантом без застосування підсилює кріплення ( рис. 4). При використанні одинарної та подвійної ПБКУ з симетричним розташуванням замків вертикальні зсуви були знижені відповідно на 1,1 і 1,37 м або в 2,25 і 3,26 рази[9]. При цьому максимальні значення швидкостей зміщень зменшуються зі збільшенням жорсткості кріплення посилення, а їх місце розташування зміщується в бік виробленого простору.
Рис. 5. Графіки залежностей вертикальних (1, 2, 3, 4) і горизонтальних (11, 21, 31, 41) зміщень і швидкостей зміщень порід покрівлі в конвеєрному штреку від відстані до лави: 1 - при традиційній технології підтримки вироблення; 2 - при використанні одинарного поздовжньо - балочного кріплення з асиметричними замками; 3 і 4 при використанні відповідно одинарного і двобалочного кріплення посилення з симетричними замками.
Висновки
Таким чином, в результаті проведених шахтних спостережень встановлено, що застосування поздовжньо-балочного зв'язку комплектів основне кріплення дозволяє забезпечити їх працездатний стан як на сполученні з очисним вибоєм, так і в зоні впливу виробленого простору. Поздовжньо-поперечна стійкість рам основного кріплення забезпечується за рахунок зв'язку комплектів кріплення жорсткими поздовжніми балками, перерозподіляє підвищене навантаження між перенавантаженими і недовантаженими комплектами кріплення та усуваючими їх розворот і перекіс по довжині виробки.
Перелік посилань
- Заславський Ю.З. Дослідження проявів гірського тиску в капітальних виробках глибоких шахт Донецького басейну. М.: Недра, 1966. - 180 с.
- Литвинський Г.Г., Гайко Г.І., Кулдиркаєв М.І. Сталеві рамні кріплення гірничих виробок. - К.: Техніка, 1999. - 216 с.
- Бабіюк Г.В. Управління надійністю гірничих виробок: монографія / Г.В. Бабіюк. - Донецьк: «Світ книги», 2012. - 420 с.
- Черняк І.Л., Ярунін С.А. Управління станом масиву гірських порід. М.: Недра, 1995. - 395 с.
- О. Якобі. Практика управління гірничим тиском. М.: Недра, 1987. - 566 с .
- Соловйов Г.І. Визначення параметрів силової взаємодії аркового кріплення і жорсткої поздовжньої балки / / Вісті Донецького гірничого института, № 2, 2005 р., C. 90-100
- Соловйов Г.І. Про результати дослідно-промислової перевірки ефективності способу поздовжньо-жорсткого посилення аркового кріплення виїмкових виробок глибоких шахт / / Геотехнічна механіка: Міжвід. збірн. наук. праць / ІГТМ ім. М.С. Полякова НАН України. - Дніпропетровськ. 2005. - Віп.61. С. 274-284.
- Соловйов Г.І. Особливості фізичної моделі самоорганізації бічних порід на контурі виїмкової виробки при поздовжньо-жорсткому посиленні аркового кріплення / / Науковий вісник НГУ, Дніпропетровськ. 2006, № 1. С. 11-18
- Соловйов Г.І. Про вплив поздовжньо-балочного зв'язку рам податливого кріплення по довжині виїмкової виробки на роботу замкових з'єднань / Соловйов Г.І., Голембієвські П.П., Мороз О.К., Кавера А.Л., Шелепа А.А. / / Наукові матеріали міжнародної конференції "ХI Szkola geomechaniki". Глівіце - Устронь. 15-18 жовтня 2013р. С. 1-8.
