Автор: Выстороп А.П., руководитель магистерской работы: доктор
технических наук, профессор Гребёнкин С.С. Донецк, ДонНТУ, 2002 г.
Представленная магистерская работа посвящена обоснованию
технико-экономических параметров управления горным давлением в лаве новыми способами
охраны подготовительных выработок для пологих угольных пластов. Она выполнена в
условиях шахт ГКХ "Донуголь", которые в указанном контексте являются
типичными для Донбасса в целом.
Угольная промышленность Украины, являясь главным источником её
энергоресурсов, в последнее десятилетие переживает тяжёлый и затяжной
экономический кризис.
Только за период с 1990 по 2001 годы объём добычи угля
уменьшился более чем в 1,9 раза (с 164,8 до 85 млн. тонн).
В отрасли начата плановая реструктуризация, однако темпы её
проведения чрезвычайно низкие.
Учитывая крайне тяжёлое общее состояние экономики Украины, даже прогнозное ожидание крупномасштабных работ по реструктуризации угольных шахт и быстрому закрытию тех из них, которые определены отраслевыми документами, представляется нереальным. Поэтому, в фактически сложившихся на сегодня условиях, постановка научно-исследовательских работ, направленных на улучшение состояния отрасли при минимальных капиталовложениях и затратах, является актуальной отраслевой задачей.
Известно, что весьма важное место в технологическом цикле подземной добычи угля занимают работы по охране подготовительных выработок. При переходе горных работ по добыче угля на большие глубины (более 800 м) и резком ухудшении горно-геологических и горнотехнических условий залегания угольных пластов, их удельный вес в себестоимости добываемого угля ещё более возрастает. В то же время, шахтный фонд большинства шахт Донбасса - старый, в связи с чем на шахтах украинского Донбасса ежегодно ремонтируется 1,5-2,0 тыс. км подготовительных выработок.
Анализ состояния горных выработок на шахтах ГКХ "Донуголь" показал, что при общей протяженности подготовительных выработок более 200 км, четвертая часть из них требует ремонта, как по восстановлению рабочего сечения, так и его перекреплению.
Опыт эксплуатации подготовительных выработок показывает, что наиболее сложным технологическим вопросом при этом является их охрана. В связи с этим, становится очевидной правомочность и актуальность постановки (научно-исследовательской работы), направленной на разработку и обоснование отдельных технико-экономических параметров новых нетрадиционных способов, обеспечивающих выполнение этих физических процессов горного производства. Охрану выработок в зонах влияния очистных работ – осуществлять по технологии с использованием нетрадиционных средств крепления.
Обоснование технико-экономических параметров предложенных новых технологических способов охраны подготовительных выработок нетрадиционными средствами, как это следует из изложенной информации, и предопределило идею, цель и задачи, решаемые в работе.
Идея работы заключается в использовании проявления горного давления, в сочетании с физико-механическими свойствами массива горных пород на глубоких горизонтах, для разработки нетрадиционных технологических способов и средств охраны подготовительных горных выработок.
Цель работы – разработка технико-технологических параметров новых способов и средств охраны подготовительных выработок угольных шахт Донбасса.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
1. Обоснование параметров технологии охраны подготовительных выработок нетрадиционными технологическими средствами.
2. Экспериментальное определение перспективы применения разработанной нетрадиционной технологии охраны подготовительных выработок на шахтах ГХК "Донуголь".
3. Обоснование эффективности применения разработанной нетрадиционной технологии и определение области её распространения.
Методы исследования, применяемые в работе. Базой исследований является комплексный метод, который включает:
-
анализ
и научно-техническое обобщение отечественной и зарубежной библиографии и опыта
ведения горных работ по охране подготовительных выработок;
-
аналитические
исследования конструктивно-технологических параметров средств реализации
предложенной нетрадиционной технологии;
-
лабораторную
и стендовую экспериментальную проверку выводов, рекомендаций и полученных в
магистерской работе результатов.
Экспериментальными разделами работы в лабораторных и стендовых
условиях установлены численные значения силовых и технологических параметров
(несущая способность, рабочие характеристики, характер и вид деформаций) предложенных
нетрадиционных средств охраны горных выработок.
Данные шахтных
экспериментов, обработанные методами статистики и графо-аналитическими,
позволили оценить сходимость и сопоставимость результатов различных видов исследований,
которая, не превышает 4% и вполне соответствует требованиям (отраслевых)
нормативных документов.
Экономическая оценка результатов магистерской работы в целом по
технико-экономическим параметрам новых способов охраны, с использованием нетрадиционных
средств реализации предложенной технологии, приведена в конце работы. В обобщённом виде результаты выполненных в
магистерской работе исследований, целесообразно свести к следующему блоку
решений:
В области технологии охраны горных выработок
·
Применение, в зависимости от
характера обрушений пород кровли, на сопряжении очистного забоя с
подготовительной выработкой специальных нетрадиционных средств различной
степени жёсткости, а следовательно, несущей способности (пневматические костры
типа 6ПМ-3, заполненные водой).
·
Варьирование
указанными выше средствами позволит иметь мобильный паспорт сопряжения
очистного забоя с подготовительной выработкой, гибко трансформируемый под
реально складывающиеся горно-геологические и горнотехнические условия.
·
Разработаны и
проходят шахтную экспериментальную проверку рекомендуемые технологические
паспорта сопряжений с привязкой к
рассмотренным нетрадиционным средствам. Эти технологические схемы, по
своей сущности, наиболее приемлемы для условий пологих пластов шахт ГХК
"Донуголь" и могут быть непосредственно использованы службами их
главных технологов.
Основные выводы и результаты, полученные в
магистерской работе, заключаются в следующем:
1.
Анализ существующих способов охраны
подготовительных выработок на угольных шахтах позволил установить, что
использование пневматических костров типа 6ПМ-3, заполненных водой, для их
охраны в зонах влияния очистных работ,
реализуют на практике нетрадиционные способы эксплуатации горных выработок.
2.
Разработаны технологические
решения и рекомендованы паспорта крепления сопряжений очистного забоя с
подготовительной выработкой нетрадиционными средствами крепления, применение
которых может варьироваться в зависимости от физико-механических свойств вмещающих
пород и характера обрушения их в подготовительную выработку.
3.
Экспериментальными
исследованиями предлагаемых нетрадиционных средств охраны подготовительных
горных выработок, во-первых, получены их рабочие характеристики, во-вторых,
доказана целесообразность их использования в реальной технологии по охране
выработок в зоне влияния очистных работ.
4.
Выполненные исследования
позволили установить пути совершенствования предложенных нетрадиционных
технологических способов и средств охраны подготовительных горных выработок.
Кроме того, шахтными экспериментальными исследованиями обоснованы возможные
объёмы применения предложенной технологии при эксплуатации горных выработок на
угольных шахтах ГХК "Донуголь". Экономические эффекты (в расчёте на 1
погонный метр суточного подвигания очистного забоя) составляют:
по средствам охраны выработок:
-
пневматические
костры, наполненные водой .................……29750 грн./год;
- керамические стойки
..................................................................13335
грн./год;
-
стойки
из полимерного материала, наполненные породой....26565 грн./год;