ДонНТУ
RU
UA
EN
Магистры ДонНТУ| ДонНТУ |
RU |
UA |
EN |
Магистры ДонНТУ |
Исследование особенностей проявлений природных опасностей и происходящего при этом травматизма.
заключается в использовании природных закономерностей разгрузки углепородного массива для снижения уровня травматизма при разработке угольных пластов на современных глубинах.
Процессы, происходящие в углепородном массиве при разгрузке.
Анализ смертельного травматизма от обрушений за прошедшее десятилетие (1991 – 2001г.г.) позволил констатировать, что составил он в среднем за год 63 случая и был более 20% от смертельного травматизма в отрасли. Примерно 65 – 66% травматизма приходится на очистные забои (лавы). На забои подготовительных выработок и на протяжение действующих подготовительных выработок приходится соответственно 22 – 23% и 12 – 15%. Последние происходят в основном при перекреплении. Из всего числа несчастных случаев, происходящих в лавах, около 30% приходится на так называемые концевые участки (ниши, сопряжения). К ним относим ширину вентиляционных, конвейерных (откаточных) штреков (ходков) и примерно десятиметровую длину лав.
Причины обрушений здесь существенно различны. На сопряжениях подготовительных выработок (конвейерных, откаточных) с очистным забоем при применении столбовых систем разработки породы нередко обрушаются в результате значительных обнажений кровли из – за снятия у окна лавы большого числа ножек крепи, несвоевременного и некачественного их восстановления, наличия разрушенных пород над крепью выработок и др. На сопряжении вентиляционных подготовительных выработок с лавами особое значение во многих случаях приобретает так называемый фактор времени. Принципиально иным являться напряженно – деформированное состояние угля и вмещающих его пород в окрестности ниш, примыкающих к массиву угля при применении сплошных систем разработки.
Совершенно очевидным является и вывод о том, что различие непосредственных причин травматизма от обрушений пород обязательно требует и применения различных способов предотвращения обрушений. Последний вывод полностью справедлив и для разработки способов предотвращения травматизма непосредственно в лавах. Самым кардинальным и технологичным решением предотвращения травматизма в лавах, конечно, является применение соответствующих конкретным горно – геологическим условиям комплексов (крепей). Безопасность, технологичность, трудоемкость работ на концевых участках лав, при проведении и сохранении подготовительных выработок, безусловно, зависит как от применяемых способов охраны выработок, так и от средств, способов их крепления. Широко применяемые в настоящее время рамные крепи при приближении лав деформируются, как правило, чрезвычайно неравномерно, утрачивают устойчивость, требуют больших затрат на выполнение опасных работ, направленных на ремонт выработок.
Достаточно убедительно, по нашему мнению, ранее было доказано, что в таких условиях не следует исходить из напряженности массы вышележащих пород и прибегать к использованию (применению) высоконаучных терминов типа напряженно – деформированное состояние, зоны повышенного горного давления, концентрация напряжений и т.д. и т.п. все становится достаточно просто и понятно, если внимательно рассмотреть, изучить, разобраться в естественной, природной сущности проявлений горного давления. Она не соответствует представлениям, устоявшимися и принятыми специалистами – аналитиками в последние не менее чем 50 лет. Но она одновременно и в противоположность классическим аналитическим решениям вполне подтверждается конкретными многочисленными случаями практики.
В течении многих лет во многих странах мира, в том числе в Украине велись исследования , направленные на сохранение устойчивости выработок, предотвращения травматизма за счет нагнетания в породный массив, вмещающий горные выработки, скрепляющих смол ( растворов). Названная разновидность горной науки непосредственно не относится к теме монографии, поэтому вопрос этот, конечно, детально не рассматриваем. Но одновременно с этим должны выразить понимание практической полезности названных решений и готовность использования рекомендаций УкрНИМИ, ставших нормативными в Украине, если они отвечают требованиям (условиям) конкретных горно – геологических и горно – технологических условий.Самый существенный элемент новизны предлагаемого для использования решения, заключается в том, что рекомендации УкрНИМИ не содержат регламентации применения упрочнения во времени, Патент ДонНТУ [5] относит применение способа не ко времени непосредственного проведения выработок, когда массив практически непроницаем, а ко времени прошедшему, через 150 – 180 сут. После проведения выработок, когда угольнопородный массив расслоился и вполне может укрепляться, «склеиваться» за счет подачи растворов, например, эпоксидных смол в плоскости расслоений. Здесь возможно применение любых схем бурения шпуров, через которые может нагнетаться в массив скрепляющая жидкость (растворы). Названый подход решению проблемы сохранения устойчивости выработок почти исключительно относится к концевым участкам лав, примыкающим к выработанному пространству или ранее проведенным подготовительным выработкам.
В течение многих лет (не менее пятидесяти – шестидесяти) традиционно как в СССР, в том числе Украине, так и во всех других угледобывающих странах мира вопросы устойчивости (охраны подготовительных выработок рассматривались и решались с позиций способности пород, вмещающих эти выработки, сопротивляться горному давлению. При этом под ним (горным давлением) понималась гравитационная напряженность углепородного массива, обусловленная вышележащей толщей. Для специфичных условий не исключалось тектонические напряжения. Принципиальная схема решение задач, как теоретических, так и имеющих прикладное значение, состояла в том, что рассматривалась выработка, вокруг которой в результате ее проведения в напряженном массиве формировалась (возникали) области различной напряженности.
Устойчивость выработки определялась соотношением напряженности и прочностных, деформационных (в том числе реологических) свойств пород, вмещающих выработку. С учетом названных факторов решались вопросы конструкций крепи и материалов для них. И хотя такой подход соответствовал классическим положениям механики сплошных сред, природу (причины) многих случаев разрушения выработок он удовлетворительно не объяснял. В частности, это относилось к изменению (улучшению) устойчивости одиночных подготовительных выработок после перекрепления [1]. С классических позиций механики горных пород такие результаты практически необъяснимы, так как физико – механические свойства пород; форма выработок, определяющая вид и концентрацию напряжений; глубина разработки, обуславливающая исходную напряженность углепородного массива, оставались неизменными. На основании тех научных положений, которые характеризуют возникновение и развитие ДГВ при разгрузке, предложили следующим образом повлиять (изменит) направленность развития деформаций по мере приближения и удаления очистных работ к конкретному участку откаточного штрека. Предположили, что наличие компенсационной траншеи (1) глубиной h = 1,2 м, которая образовывалась буровзрывным способом одновременно с проведением откаточного штрека, уменьшит величину деформаций глинистого сланца со стороны его подошвы в направлении выработки.
Образование компенсационных ниш глубиной l = 0,7м, проводившихся через каждые 3 м отбойным молотком по мере подвигания штрека, предназначалось для уменьшения деформирования того же глинистого сланца в направлении той же выработки, но со стороны ее подошвы и стенки (рис. 6.15). Способ применяли при отработке запасов пласта Мачеха гор.360м до достижения границы шахтного поля на протяжении 205 м откаточного штрека. На всем его протяжении выработка не перекреплялась ни разу [7]. Ранее приведенные результаты прямых измерений ДГВ I и ІІ простиранию позволили утверждать, что различие между ними может составлять примерно порядок. Чтоб с наибольшей практической полезностью использовать обнаруженную особенность деформирования слоистых сред – осадочного массива, не обходимо изменить содержащуюся на рис 6.15 ориентировку компенсационных ниш и траншей. Такое решение содержится в патенте ДонНТУ, описанном в [5]. Оно реализует научно-обоснованное требование к такому расположению компенсационных выемок, при котором наибольшие деформации, перпендикулярные плоскостям наслоений, максимально возможно были бы направлены в компенсационные (разгрузочные) полости (рис.6.16). Разрушенную породу из последних убирать можно лишь в допустимом минимальных объемах. В части их, оставшейся незаполненной, следует размещать быстротвердеющие пены [2]
Возможные результаты, которые ожидаются при выполнении работы, их новизна и значение разработки рекомендаций по снижению травматизма от проявления неординарных природных опасностей в условиях шахты «Ждановская».