Факультет геотехнологий и управления производством
Специальность: РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
РЕФЕРАТ
Важнейшим условием высокоэффективной и безопасной работы шахт является обеспечение рабочего состояния всей сети вскрывающих, подготавливающих и примыкающих к очистным забоям подготовительных выработок с минимальными затратами на их проведение и поддержание и потерями угля в предохранительных целиках. Актуальность обеспечения рабочего состояния выработок в течении срока их службы постоянно возрастает в связи с переходом горных работ во всех основных угольных бассейнах на большие глубины и более сложные горногеологические условия. Научно-исследовательские работы и опыт шахт показали, что даже на больших глубинах в сложных горногеологических условиях возможно обеспечить, как правило, безремонтное поддержание выработок со снижением затрат и потерь угля в целиках при условии правильного выбора их расположения в массиве, способов и параметров охраны и средств поддержания на основе инженерных расчетов сдвижения массива, смещений пород в выработки и нагрузок на их крепь.
Актуальность темы:
Для шахт Донбасса с каждым годом приобретает все большую актуальность проблема обеспечения устойчивости подготовительных выработок в связи с быстрым углублением горных работ, ухудшением горногеологических условий и ростом общей протяженности выработок. Уже сейчас на ряде глубоких шахт приходится ежегодно ремонтировать до 30%...40% общей протяженности выработок. Работы по поддержанию выработок выполняются вручную, их весьма трудно механизировать, и они представляют опасность для горнорабочих. Для действующих глубоких шахт усиление концентрации и интенсификации горных работ не мыслимо без улучшения устойчивости горных выработок. Для шахт, с глубиной разработки 1000…1500 м и более эта проблема становиться еще актуальней, так как нужно исключить или свести к минимуму трудоёмкие ручные работы по поддержанию горных выработок. Такой подход к решению проблемы необходим и потому, что обеспечение хорошей устойчивости выработок влечет за собой существенное повышение безопасности работ в шахте.
Устойчивость подготовительных выработок зависит в основном от способов их проведения, охраны и расположения относительно границ очистных работ, а также от типа, конструкции и работоспособности установленной в них крепей. Развитие добычи угля на пологих пластах Донбасса связно с ведение горных работ на глубинах 600…1500 м и более. Наибольшее количество глубоких шахт эксплуатируется в Донецко-Макеевском, Красноармейском, Лисичанском, Алмазно-Марьевском и Торезо-Снежнянском угленосных районах. Для бассейна характерна мощность разрабатываемых пластов от 0,5 до 1,8 м, средняя мощность составляет примерно 1,16 м. действующие шахты отрабатывают около 80% шахтопластов мощностью до 1 м. В последнее десятилетие наблюдается тенденция первоочередной отработки более мощных пластов из числящихся на балансе шахт. Это обусловлено наличием высокопроизводительной техники для выемки пластов мощностью более 0,9…1 м и стремлением обеспечить на данном этапе более высокие технико-экономические показатели. Такая тенденция особенно характерна для крупных шахт, которые в большинстве случаев отрабатывают пласты мощностью 1,1…1,8 м.
Более половины общей добычи угля сейчас обеспечивается выемкой тонких пластов (0,7…1,2 м), примерно 35…40% - выемкой пластов средней мощности (1,2…2,0 м) и только около 10% угля вынимается из весьма тонких пластов (менее 0,7 м). По условиям залегания пласты Донбасса распределены следующим образом: пологое падение – 78,6%, наклонное – 8,5% и крутое – 12,9%. На действующих шахтах преобладает разработка пологих пластов с углами падения до 18%. С увеличением глубины разработки наблюдается выполаживание пластов, а, следовательно, возрастает доля пологих пластов в общей добыче угля. В настоящее время почти 80% добычи угля обеспечивается разработкой пластов пологого падения, в том числе около 64% при углах наклона менее 12%. На больших глубинах углевмещающие породы Южного Донбасса угленосного района соответствуют низким и средним стадиям метаморфизма. Предел прочности на сжатие аргиллитов и алевролитов равен соответственно 26 и 34 МПа. Это значит, что условия поддержания подготовительных выработок в глубоких шахтах Южного Донбасса являются весьма неблагоприятными.
Глубокие шахты отрабатывают одновременно, как правило, один или два и весьма редко три и более пластов. При этом применяется панельная, блоковая и погоризонтная схемы подготовки шахтных полей. Погоризонтный способ подготовки шахтного поля редусматривает проведение магистральных (главного направления) штреков на основных горизонтах и отработку лав по восстанию (падению) на всю высоту горизонта. Он позволяет на 25%...30% уменьшить относительный объём горнопроходческих работ из расчета на 1000 т суточной добычи. Область применения такой подготовки ограничивается углами падения пластов до 10°…12°. Размер блока (панели) по простиранию принимается 3…5 км, наклонная высота горизонта при погоризонтной схеме подготовки –0,8…1,5 км. Такие параметры подготовки обеспечивают большую длину крыла и время отработки лавы механизированными комплексами не менее одного года. Основными системами являются столбовая и комбинированная с отработкой одиночных лав от границ горизонта, панели или блока. Выемочные штреки или ходки обычно проходятся по пласту узким забоем, чаще всего они погашаются по мере отработки лав. При этом используется в основном бесцеликовая технология (не оставляют межлавные целики угля). Столбовая система по сравнению со сплошной позволяет обеспечить лучшие условия для поддержания горных выработок, прогнозирование геологических нарушений в выемочном поле и увеличение нагрузок на очистные забои. Основным способом управления кровлей является способ её полного обрушения.
Более 85% шахт Донбасса относятся к газовым, примерно 65%...70% из которых шахты третьей категории и свехркатегорийные. На выбрасоопасных пластах глубоких шахт особенно осложняется проведение подготовительных и нарезных выработок из-за большой продолжительности и трудоёмкости работ по предупреждению внезапных выбросов. Рост глубины разработки связан с увеличением температуры горных пород. Таким образом, разработка на больших глубинах пологих пластов каменного угля (особенно Донецко-Макеевском районе) осложняется не только наличием неустойчивых вмещающих пород, но и высокой газообильностью шахт, проявлением внезапных выбросов угля и газа, склонностью угля к самовозгоранию, выбросами песчаников при проведении по крепким породам полевых подготавливающих выработок, повышением температуры воздуха и окружающих пород. Все эти факторы оказывают прямое или косвенное влияние на выбор способ расположения, проведения, охраны и поддержания подготовительных выработок, на возможность достижения высоких нагрузок на очистные забои, обеспечение безопасных условий труда и достижение высоких технико-экономических показателей работы выемочных участков и шахт.
Рис.1 Проведение вентиляционного штрека вприсечку к выработанному пространству.
(5 кадров, 10 циклов, 113 Кб)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Зборщик М.П. "Охрана выработок глубоких шахт в выработанном пространстве", К., "Техника", 1978г. - 176с.
Зборщик М.П., Назимко В.В. "Охрана выработок глубоких шахт в зонах разгрузки", К., "Техника", 1991г. - 248с.
Максимов А.П. "Горное давление и крепь выработок", М., Недра, 1973г. – 289 с.
Руппенейт К.В. "Некоторые вопросы механики горных пород", М., Углетехиздат, 1954г. – 384 с. Цимбаревич П.М.
"Механика горных пород", М., Углетехиздат, 1948г.– 183 с.
Указания по рациональному расположению охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР», Изд. 4-е дополненное, Л., 1986г. – 222с.
В.Л. Самойлов, Конспект лекций по курсу «Управление состоянием породного массива» для студентов горного направления специализации 7.090301 «Геомеханические процессы горного производства», Донецк, ДонГТУ, 2001г. – 105с.
bender