|
Чураков Александр АлексеевичТема дисертации: "Обоснование рационального способа охраны выемочных выработок шахты "Иловайская" "Шахтерскантрацит"Научный руководитель: доц. канд. техн. наук В. Л. Самойлов |
|
Угольная промышленность Украины представляет собой мощный базовый сектор экономики страны, насчитывающий около 380 предприятий, занимающихся добычей и обогащением угля, геологической разведкой и строительством шахт, их автоматизацией и механизацией, проектные и научно-исследовательские институты, машиностроительные и ремонтно-механические заводы, бытовые и транспортные организации. В настоящее время угольная промышленность переживает кризисное состояние. Рынок энергетических углей на Украине пользуется неудовлетворительным спросом из-за спада добычи угля. Поэтому основной целью является увеличение добычи на шахте и выход на рынок угля нового рентабельного предприятия с продукцией, привлекающей потребителей качественными характеристиками. Перспективность добычи энергетических углей марки ДГ и Г с допустимыми нормами зольности и содержания серы в них определяется следующими условиями: ожидаемый подъем деловой активности на Украине должен активизировать производство, использующее энергетические угли Донецкой, Луганской, Днепропетровской и др. индустриальными областями; реструктуризация угольной промышленности Украины предполагает выбытие мощностей по добыче угля в связи с закрытием шахт, что потребует воспроизводство этих мощностей за счет реконструкций действующих шахт и увеличения их мощности; активизация международных связей, создание совместных предприятий и производства. Высокая степень технической готовности горных работ и поверхностного комплекса дают возможность быстрого увеличения нагрузки на шахту, а гарантированный сбыт добытого угля традиционным потребителям на местном рынке обеспечит получение прибыли для шахты. Учитывая длительный срок службы шахты и ее богатые природные ресурсы, реализация рассмотренного предложения может дать стабильную прибыль на протяжении многих лет. Основным энергетическим ресурсом в Украине является уголь [2]. Уголь является не только энергетическим сырьем для страны, но и гарантом независимости государства. В настоящее время угольная промышленность испытывает трудности и одной из них является увеличение средней глубины разработки угольных пластов и ухудшение горно-геологических условий поддержания горных выработок. С увеличением глубины ухудшаются условия поддержания горных выработок в связи с увеличением вытеснения в них вмещающих пород. Проблема поддержания и сохранения устойчивости выработок позади очистного забоя актуальна не только с позиции ее повторного использования, но и для обеспечения прямоточного проветривания, так как часто возвратноточное проветривание не позволяет достичь высокой нагрузки на лаву из-за ограничений по фактору проветривания. В сложных горно-геологических условиях увеличиваются затраты на поддержание горных выработок. Тем не менее, многие из них находятся в неудовлетворительном состоянии. Значительные смещения пород и недостаточная несущая способность крепи обуславливается большим объемом ремонтных работ при поддержании выработок и увеличении себестоимости угля. С увеличением глубины разработки месторождений полезных ископаемых одним из наиболее актуальных стал вопрос поддержания горных выработок в процессе их эксплуатации. Многолетние исследования, проведенные по этому направлению, позволили разработать ряд способов повышения устойчивости горных выработок. Однако опыт внедрения этих способов показал, что продолжительность их эффективного воздействия на массив ограничена и существенно зависит от своевременности применения. Обследование состояния горных выработок по шахтам ГХК “Донуголь” и анализ проектных решений по их сооружению и поддержанию привели к выводу, что применение способов охраны осуществляется либо на стадии сооружения, либо при невозможности дальнейшей эксплуатации выработок без дополнительных мероприятий по повышению устойчивости вмещающего массива. Такой подход к решению вопроса не носит предупредительного характера и не позволяет максимально использовать несущую способность породного массива. В этой связи перспективным направлением повышения устойчивости горных выработок является их поэтапное поддержание. Проведенные шахтные инструментальные наблюдения за деформациями вмещающего выработку массива позволили установить, что основной критерий для своевременного применения того или иного способа охраны горных выработок – критические смещения их контура, которые являются результатом формирования зоны неупругих деформаций вокруг выработки во времени. Анализ состояния горных выработок проведенный на шахтах ГХК "Донуголь" [1] показал, что в настоящее время несмотря на снижение количества действующих очистных забоев и объема проведения горных выработок в 2 и более раза, наблюдается рост протяженности поддерживаемых горных выработок находящихся в неудовлетворительном состоянии. Такое положение связано, как с увеличением сроков службы выработок и сокращением объемов ремонтных работ, так и с отсутствием эффективных способов охраны выработок обеспечивающих их безремонтное поддержание в течение всего срока службы. Поэтому необходимо проводить много исследований и поисков новых способов охраны горных выработок и управления состоянием массива горных пород, которые были бы экономически целесообразными и конкурентно способными для разных горно-геологических условий. Этот вопрос является актуальным и для шахты "Иловайская"
В данный момент на шахте отрабатывается прирезанный участок «Харцызский №2». Подготовка участка заключается в проведении 28-го западного откаточного и 28-го западного вентиляционного штреков пласта h10в, разделяющих поле на бремсберговую и уклонную части. В настоящее время, из-за несвоевременной подготовки линии очистных забоев, работы ведутся в уклонной части поля, в которой работают лавы по восстанию. Сейчас работает лава №41 по комбинированной системе разработки с преобладанием признаков сплошной с прямоточным проветриванием без подсвежения. Откаточный ходок №41 лавы проведен по всей длине столба и погашается за лавой. Бортовой ходок №43 проводится по восстанию пласта с верхней подрывкой вслед за лавой. Был принят способ охраны бортового ходка №43 бутовой полосой от подрывки породы, которая возводится с помощью скреперной установки. Ширина бутовой полосы 8-10 м, выработка имеет сечение в свету 11,2м2 (рис 1) . После отхода лавы наблюдаются очень большие смещения в замках крепи, а после того как податливость заканчивается крепь деформируется и выработку приходится перекреплять. Объем перекрепления составил более 60% от общей протяженности выработки. Такие большие деформации происходят в результате большой усадки бутовой полосы. Таким образом, можно сказать, что данный вариант охраны не целесообразны для условий месторождения. До этого на шахте применялись способы охраны кострами и органными рядами, но они тоже оказались не надежными. Но еще одной проблемой было то, что добыча из лавы сдерживалась газовым фактором. Такое положение на шахте послужило поводом для выбора темы магистерской работы. Для того чтобы найти пути решения этой проблемы, было произведено сравнение трех систем разработки с различными вариантами охраны. Первая – это шахтный вариант системы разработки со способами охраны бутовой полосой, литой полосой из быстротвердеющих материалов, охраной БЖБТ и кострами. Вторая – комбинированная система разработки с преобладанием признаков столбовой с вариантами охраны литой полосой из быстротвердеющих материалов, охраной БЖБТ и кострами. Третья - столбовая система разработки с проведением одной выработки вприсечку к выработанному пространству, а второй - в массиве угля. 
Рис2. - Варианты сравниваемых систем разработки Варианты способов охраны выемочного ходка для комбинированной системы разработки изображены на рисунке. Параметры охранных сооружений рассчитаны по методике ВНИМИ. Для рассматриваемых систем разработки по методике ВНИМИ были рассчитаны смещения кровли и почвы в начале и в конце выемочного ходка за весь срок их службы. И было проведено экономическое сравнение вариантов. 
Рис3. -Варианты охранных сооружений горной выработки
Так как рассматриваются разные системы разработки, то экономическое сравнение проводилось с учетом отработки пяти выемочных участков уклонного поля для каждого варианта. Экономическое сравнение проводилось с учетом следующих факторов: проведение выработок, возведение охранного сооружения, перекрепление, крепь усиления, ВЩР, поддирка почвы. Рассмотрены также подварианты применения трех и пятизвенной арочной крепи с различной величиной поперечного сечения выработки. В результате проведенного технико-экономического сравнения выяснилось, что в условиях шахты «Иловайская» наиболее целесообразной является комбинированная система разработки с преобладанием признаков столбовой при охране выемочных ходков БЖБТ и литой полосой из быстротвердеющих материалов. Но предпочтение все же необходимо отдавать охране выработок литой полосой, так как этот способ является более механизированным и более безопасным по сравнению со способом охраны тумбами БЖБТ. 
Таким образом, при доработке запасов угля пласта h10в на шахте «Иловайская» рекомендуется перейти на комбинированную систему разработки с преобладанием признаков столбовой с прямоточной схемой проветривания выемочного участка и подсвежением исходящей струи воздуха при охране выемочных ходков литой полосой из быстро твердеющих материалов. Это позволит значительно повысить суточную добычу из лавы и снизить себестоимость 1 т. добытого угля.
Использование вожможностей JavaScript!
|
