ДонНТУ|
Портал магістрів ДонНТУ
Факультет геотехнології і управління виробництвом
Специальность: разробка корисних копалин
Традиційні підходи до забезпечення стійкості гірських вироблень, засновані на збільшенні металоємності крепі на 1 п.м. вироблення (збільшення тіпоразмера спецпрофілю, зменшення кроку установки арочної податливої крепі, вживання кріпи посилення і так далі) в умовах глибоких шахт не дозволяють забезпечити безремонтний стан вироблень що знаходяться в зоні впливу очисних робіт, але приводять до значного підвищення вартості їх проведення. Це пояснюється неможливістю перешкодити існуючими засобами кріплення освіті і розвитку довкола вироблень зони зруйнованих порід (ЗРП).
На мій погляд, силова протидія природним геомеханічеським процесам що відбувається в масиві,
не має перспективи і не може привести до стану тривалої стійкої рівноваги. У даній роботі буде запропонована технологія забезпечення безремонтного стану
виробіток, заснована на використанні власної міцності гірських порід і рівноважного стану, що склався в навколишньому масиві, на шахті "Комсомолець Донбасу".
Технічний проект будівництва шахти «Ждановськая-капітальна» №1 проектною потужністю 3,6 млн.т вугілля в рік, кошторисною вартістю 136,8 млн.руб. затверджений колегією Мінвуглепрому СРСР (протокол №29 від 10,11.08.72) і постановою Мінвуглепрому СРСР №50/52 від 14.08.72 р.
Будівництво шахти почате в 1974 році і на 01.09.79 р. освоєно капвкладень 86,9 млн.руб., у тому числі будівельно-монтажних робіт — на 71,4 млн. крб.
Шахта здана в експлуатацію в грудні 1980 р. з плановим видобутком 1300 тис.тонн/год. Виробнича потужність шахти затверджена Міністерством вугільної промисловості України 03.01.96 г.і складає 2100 тис.тонн/год з графіком освоєння в 2001 році.
Поле шахти розкрите шістьма вертикальними стволами. Підготовка шахтного поля - погорізонтная. Горизонти закладені на відмітках 418м, 628 м-кодів і 810 м-кодів з пристроєм на цих відмітках околоствольних дворів.
Порядок відробітку - прямій, від основних стволів до меж шахтного поля. Система розробки - довгими стовпами по повстанню. Спосіб провітрювання - всмоктуючий, схема провітрювання - секційна.
Шахта відпрацьовує три вугільні пласти: Л7, Л4, Л3; ведеться підготовка пласта Л6.
На балансі шахти знаходяться дев'ять вугільних пластів марки «Т». На 01.01.2000г.:
- промислові запаси - 137 449 тис.тонн;
- підготовлені запаси - 2 278 тис.тонн;
- готові до виїмки — 1 998 тис.тонн;
- протяжність гірських виработок— 136 км. Вугілля, що добувається, використовується як рядове енергетичне паливо на теплових електростанціях України («Криворізька», «Старобешевськая», «Трипільська», «Слов'янська», «Придніпровська»), Молдови, Болгарії і Словаччини.
Согласно проекту шахтне поле розкрите в центрі головним стволом і розділено на 4 блоки. Ствол пройден до горизонту 628 м.
Під'їм -многоканатний, машина МК 5х4, обладнаний двома вугільними ськипамі ємкістю по 35 м3 і одним порідним скипом ємкістю 9,5 м3.
Крепь ствола - монолітний бетон, арміровка— жорстка. Допоміжний ствол пройден до горизонту 628 м-кодів, його діаметр - 8,0 м-кодів, крепь - монолітний бетон, арміровка - жорстка. Під'їм - багатоканатний, підіймальна машина МК 3,25х4.
Як підіймальні судини використовуються три двоповерхові кліті. На кожному із стволів виконані сполучення з горизонтами 418 м-кодів і 628 м. По стволах, окрім провідників, підіймальних судин, прокладені трубопроводи стислого повітря, силові кабелі, трубопроводи водовідливу, дегазації, водопроводу, сигнальні і телефонні кабелі.
Вентиляційний ствол №5 призначений для видачі витікаючого струменя. Воздухоподающий ствол №3 пройден до відмітки 840 м. Служить для подачі струменя свіжого повітря, допоміжних цілей (спуск матеріалів, устаткування і ін.), спуску - підйому людей. Обладнаний підйомами двохклітей. Підіймальна машина 2КН 4/2.Все стволи круглого перетину, крепь - монолітний бетон, арміровка жорстка.
Техническим проектом будівництва шахти прийнята система розробки довгими стовпами по повстанню при прямоточній схемі провітрювання виємочного ділянки з розбавленням метану за джерелами його вступу.
Підготовка виємочних стовпів передбачається похилими бортовими виробленнями, що проводяться по пласту зверху вниз і від низу до верху, відкатувальними і вентиляційними штреками. У міру відробітку пласта воздухоподающая бортове вироблення погашається, а конвеєрна (з боку масиву) підтримується у відпрацьованому просторі для повторного використання як воздухоподающей при виїмці чергового стовпа.
На балансі шахти знаходяться дев'ять вугільних пластів марки «Т»; М9 М5,М4,М3;Л7,Л6,Л4,Л3,Л16. Шахта відпрацьовує три вугільні пласти: Л7, Л4, Л3. Ведеться підготовка пласта Л6. Пласти, що розробляються, не небезпечні по пилу, пласт Л3 -вибросоопасний, Л6 - угрожаємий, Л7 і Л4 - угрожаємиє з відмітки 389 м.
Пласт Л7 потужністю від 0,84 до 1,06 м-коду простої будови, витриманий. Зольність пласта складає від 4,9 % до 13,7 %, вміст сірки від 1,0 % до 3,5 %. Пласт угрожаємий по викидах вугілля і газу з відмітки 389 м. Природна газоносність від 26,0 до 42,3 м3/т, можливі суфлярниє виділення. У крівлі пласта залягає алевроліт і аргіліт, який при потужності від 0,3 м-коду до 0,5 м-коду є «помилковою» крівлею повсюдно розвиненою по пласту. Фортеця аргіліту від 20 до 40 МПа, алевроліту — від 10 до 70 МПа, стійкість — Б2-БЗ. Грунт пласта представлений алевролітом із стійкістю П2 (слабоустойчивий). Ділянки пласта, що розробляються, пересікають ряд зон тектонічних порушень диз'юнктивного характеру з амплітудою пласта від 0,1 -0,15 м-код до 0,6 м-коду, інколи-до 2,0 м.
Пласт Л4мощностью 0,68 - 1,09 м, будова проста і складна, є відносно витриманими. Зольність пласт складає 4,7 - 15,3 %, вміст сірки 1,1-5,4 %. По вибросоопасності пласт є угрожаємим з відмітки 389 м. Природна газоносність 28,0 - 42,1 м3/т, можливі суфлярниє виділення. У крівлі пласта залягає переважно аргіліт з межею міцності на стискування 10-80 МПа, нестійкий і среднеустойчивий (Б2-БЗ).Грунт пласта представляє слабоустойчивий алевроліт (П2). У зонах розриву пласт роздутий до 1,1 - 1,25 м-коду; нестійка крівля обрушується на висоту до 2,0 м.
Пласт Л3 мощностью 0,67 - 1,73 м, строение сложное, двух- и трехпачечное, является выбросоопасным. Зольность пластовая составляет 4,0-18,0 %, содержание серы 0,7-7,0 %. Природная газоносность 26,0 - 40,5 м3/т, возможны суфлярные выделения. В кровле пласта залегает преимущественно алевролит, а также известняк. Алевролит образует междупластье пород между пластом Л3 и вышележащим известняком или угольным пластом нерабочей мощности.Межа міцності на стискування змінюється від 30 до 70 МПа. Алльовріт в основному среднеустойчивий (Б4), в місцях утворення помилкової крівлі -малоустойчивий (БЗ).
Крівля представлена вапняком є найбільш стійкою (Б4), в місцях утворення помилкової крівлі - малостійкою (БЗ).
При підтримці вироблення, що знаходиться в зоні впливу очисних робіт умовно можна виділити два етапи связаниє з перерозподілом напруги в масиві викликані проведенням власне вироблення і веденням очисних робіт, то і засоби кріплення необхідно вибирати окремо для кожного з цих етапів, з врахуванням перебування масиву, що склалося, на попередньому етапі. Пропонований підхід зводиться до того, що на першому етапі виробітку кріпиться традиційним способом, а на другому - роль крепі виконує штучно створювана з порідних блоків в межах ЗРП конструкція, що несе. Формування цієї конструкції забезпечується шляхом збільшення сил тертя між порідними фрагментами, в межах ЗРП, що досягається за допомогою їх розпору.
Рисунок 1 - Анімаційна схема створення несущої конструкці з порід в межах ЗРП
(Кількість кадрів - 4, циклів повторення - 5, об'єм - 196 КБ)
Пропонована технологія забезпечення стійкості може бути реалізована різними засобами. До механічних слід віднести засоби створення підпору за допомогою гидростоєк, гидродомкратов або спеціальних пристроїв на їх основі. В цьому випадку основним недоліком є низька технологічність розпору, що пов'язане з многооперационностью, різними по довжині вироблення значеннями розпору, що приводить до неможливості контролю процесу.Также, в этом случае сложно варьировать параметрами схемы укрепления при изменении горно-геологических условий по длине выработки.
Тому запропоновано забезпечити необхідний розпір за допомогою хімічних засобів, зокрема невибухових руйнівних речовин. Матеріали на основі невибухових руйнівних речовин (НРВ) в даний час застосовуються в інженерному будівництві для руйнування фундаментів і інших будівельних конструкцій. У гірській справі ці речовини застосовуються для руйнування міцних крихких порід, дроблення блоків негабаритів при видобутку скельних порід відкритим способомвідбої камнесамоцветного сировини і інших випадках замість традиційних вибухових речовин (ГОСТ 9479-84). Це обумовлено високою безпекою виконання робіт, відсутні сейсмічного ефекту і вибухових газів.
Практична цінність роботи полягає в тому, що описана вище технологія зміцнення може бути реалізована при перекріплюванні гірських вироблень. Враховуючи, що в даний час середній питомий об'єм кріплення гірських вироблень складає близько 16 м-коду на кожних 1000 т здобутого вугілля, а об'єм перекріплювання – 7,5 м-кодів на кожних 1000 т, така реалізація сповна актуальна. Приведена технологія проведення ремонту вироблення, поряд із зниженням вартості робіт забезпечує мінімальне порушення рівноважного стану, що склався в навколишньому масиві, що сприяє стійкому стану вироблення в послеремонтний період.
На даний момент магістерська робота знаходиться у стадії разрабоки, в січні 2010 року детальнішу інформацію можна отримати у автора Махоріна Дмитра Ігоревича або у наукового керівника Касяна Миколи Миколайовича.