Кравченко Іван Сергійович

Інститут гірничої справи та геології

Кафедра будівництва шахт і підземних споруд

Спеціальність "Шахтне та підземне будівництво"

Обґрунтування параметрів технології руйнування масиву за допомогою статично-динамічного навантаження для умов шахт Донецької вугільної енергетичної компанії

Науковий керівник: д.т.н., проф. Шкуматов Олександр Миколаєвич

Вступ

Актуальність теми

Цілі і завдання магістерської роботи

Запланована наукова новизна

Огляд досліджень і розробок по темі в світі

Огляд досліджень з теми викладачів, аспірантів і магістрів в ДонНТУ

Короткий виклад власних результатів, наявних на момент завершення роботи над авторефератом

Перелік використаних джерел

Подальший розвиток паливно-енергетичних галузей промисловості залишається однією з найважливіших народно-господарських завдань і багато в чому буде визначатися науково — технічним прогресом у шахтному будівництві. Курс взято на реконструкцію і технічне переозброєння діючих підприємств на базі впровадження нових високоефективних технологічних процесів і обладнання.

Все зростаюча потреба у вугіллі і металі вимагає прискорення робіт з підготовки нових горизонтів, розкриття яких на більшості діючих шахт пов'язано з поглиблення існуючих вертикальних стволів [1, с.3].

При будівництві та реконструкції гірничих підприємств виконуються значні обсяги будівельно-монтажних робіт на поверхні шахти та спорудження капітальних гірничих виробок.

Зі зростанням видобутку і терміном служби, гірничі підприємства залучають в експлуатацію запаси на всі більшій глибині. І природно, що гірничо-геологічні умови все більше ускладнюються, а ступінь складності цих умов в основному визначається великою газообільністю, наявністю гірських ударів, раптових викидів породи, вугілля і газу, стійкістю порід при оголенні, температурою вміщуючих порід і водообільностю [2, с.3 ].

Введення в дію нових або реконструйованих підприємств з високими показниками пред'являть до шахтному будівництву відповідні вимоги. Високі навантаження з посування лави 5 - 10 м / добу вимагають відтворення очисного фронту зі швидкістю на 10 - 15% більшою, ніж посування очисного вибою. Отже, проведення горизонтальних і похилих виробок залишається однією з головних завдань щодо відтворення очисного фронту [3, с.3].

У зв'язку з цим перед шахтобудівниками стоять важливі завдання з поліпшення основних техніко-економічних показників будівництва гірничих виробок на основі підвищення організаційного і технічного рівня будівництва, застосування більш досконалої техніки і технології виробництва робіт, введення нових прогресивних матеріалів і конструкцій [1, с.3] .

Будівництво горизонтальних і похилих виробок є однією з головних завдань щодо відтворення очисного фронту та їх швидке будівництво, застосування нових технологій і технологічних схем є життєво необхідним для нормальної експлуатації будь-якого гірничого підприємства.

На сьогодні при виробництві гірських робіт буропідривною спосіб є основним способом руйнування гірських порід при відділенні їх від масиву [4, с. 255]. Однак буропідривний спосіб має ряд недоліків: порушення законтурного масиву; висока температура вибуху, що може спричинити за собою вибух метану і вугільного пилу; обов'язкове навчання кваліфікованих фахівців (майстрів — підривників); покупка ліцензії та отримання дозволу на використання вибухових речовин та ведення вибухових робіт у відповідних органів Горгостехнадзора, міліції і т.і. Тим більше, що не скрізь і не завжди при видобутку корисних копалин, руйнуванні будинків і споруд можливо чи економічно виправдане застосування буропідривного способу. Все більше і більше поширення отримують невибухові руйнуючі речовини (НРР).

Традиційним напрямками застосування невибухових руйнівних речовин є:

• Направлене руйнування всіх видів гірських порід;
• Обробка негабаритів;
• Пасеровка;
• Відділення окремих блоків від масиву гірських порід;
• Направлене руйнування бетонних, залізобетонних, кам'яних і т. п. об'єктів.

Нетрадиційними напрямками застосування невибухових руйнуючих речовин є:

• Зміцнення законтурного масиву. За цим напрямком ведуться дослідження.
• Комбіновані способи руйнування гірських порід.

Переваги застосування НРР очевидні:

1. Руйнування проводиться без шуму;
2. Швидкість і економічність руйнування;
3. Відсутній розліт осколків;
4. Відсутня вібрація;
5. Відсутні виділення шкідливих газів, що завдають шкоди екології;
6. Руйнування не супроводжується сейсмічними впливом на поруч стоять об'єкти;
7. Не потребує припинення інших робіт;
8. Можливість використовувати як розширюється добавку в суміш для ремонту і буріння нафтових і газових свердловин;
9. Може використовуватися в закритих приміщеннях і в місцях з обмеженим доступом;
10. Можливість руйнування об'єктів під водою;
11. Може використовуватися в зонах позначених як вибухонебезпечні та пожежонебезпечні [5, с.1];
12. Не виникає необхідність у покупці ліцензії та отриманні дозволів на використання НРР в органів Горгостехнадзора, міліції та служби безпеки;
13. Виключається необхідність відчеплення місця використання НРР, евакуації жителів з довколишніх будинків і т.і.

Однак, незважаючи на ряд переваг, НРР має кілька суттєвих недоліків:

1. Обмеження застосування по температурі руйнуємого об'єкта;
2. Порівняно тривалий період руйнації, який істотно залежить від температури об'єкта і навколишнього середовища;
3. Необхідність наявності трьох вільних пересічних поверхонь. У разі їх відсутності потрібні додаткові технологічні заходи [6].

На даний момент на кафедрі БШ і ПС проводяться лабораторні дослідження, метою яких є зменшення часу руйнування масиву за допомогою НРР — 80, яке створює статичне навантаження на масив. При цьому застосовуються додаткові кошти, що створюють динамічний удар. Це викликано тим, що тільки статичне навантаження не дає гарантії руйнування масиву гірських порід в одній площині [5]. Динамічне навантаження створюють при досягненні 60 – 90% від межі міцності масиву на розтяг. Конструкція комбінованого шпурового заряду, заповненого НРР-80 і додатковим засобом, що створює динамічний удар, наведена на рис. 1.

Рис. 1 Конструкція комбінованого шпурового заряду:
1)Додатковий засіб для створення динамічного навантаження; 2) НРР;3) Масив гірських порід .

Таким чином, основна ідея роботи полягає в наступному: масив руйнується за рахунок нанесення динамічного удару додатковим засобом на попередньо напружений масив. Тим самим скорочується час його руйнування.

Цілі і завдання магістерської роботи

Для написання магістерської роботи та більш поглибленого вивчення теми застосування невибухових руйнівних речовин була поставлена наступна мета — підвищення ефективності безвзривной видобутку корисних копалин, теоретичне обгрунтування удосконаленої комбінованої технології видобутку корисних копалин і руйнування бетонних, залізобетонних і кам'яних об'єктів.

Для реалізації поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Проаналізувати і узагальнити раніше накопичений досвід застосування невибухових руйнуючих речовин;
2. Теоретично обгрунтувати застосування комбінованої технології руйнування гірського масиву;
3. Провести лабораторні та виробничі випробування вдосконаленої комбінованої технології видобутку корисних копалин.

Методи дослідження: дослідження, аналіз та узагальнення раннє отриманих при дослідженнях даних, теоретичні дослідження з використанням теорій теплопровідності і теплопередачі, напівпромислові випробування і приведення техніко-економічних показників.

Теоретична, нормативна та емпірична бази досліджень. Магістерська робота виконана з дотриманням усіх існуючих норм, правил, ГОСТ, ДСТУ, застосовані теорія теплопровідності і теплопередачі, основи теплотехніки. Робота чітко структурована.

Запланована наукова новизна

До розгляду буде представлена вдосконалена комбінована технологія безвзривной видобутку корисних копалин і руйнування бетонних, залізобетонних, кам'яних і т. п. об'єктів, в основі якої (технології) лежить можливість застосування невибухових руйнівних речовин будь-якого типу як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва.

Заплановані практичні результати:

1. Удосконалити комбіновану технологію видобутку корисних копалин і руйнування бетонних об'єктів без вибуху;
2. Зниження часу руйнування об'єктів до мінімуму, заявленого в паспортних даних невибухової руйнуючої речовини (НРР);

Огляд досліджень і розробок по темі в світі

У РФ проводяться дослідження за такими основними напрямками:

1. Обгрунтування раціональних параметрів видобутку гранітних блоків шпуровим способом із застосуванням невибухових руйнівних засобів [7].
2. Низькотемпературна технологія невибухової руйнуючого речовини [8].
3. Розробка способу і обгрунтування параметрів руйнування гірських порід з використанням невибухових руйнують составів при низьких температурах [9].
4. Технологія розробки скельних масивів з використанням невибухових руйнують складів [10].
5. Обгрунтування параметрів екологічно чистого спрямованого невибухового методу руйнування порід на основі розширюється цементної суміші при розробці гіпсових родовищ [11].
6. Розробка щадних технологій видобутку ювелірного і виробного самоцвітного сировини: на прикладі родовищ Східного Сибіру [12].

Огляд досліджень з теми викладачів, аспірантів і магістрів в ДонНТУ:

1. Обгрунтування параметрів і конструкції патрона невибухового руйнуючого матеріалу, який створює спрямоване руйнування [13].
2. Обгрунтування параметрів нової технології зміцнення структурно-неоднорідного породного масиву, заснованої на застосуванні саморозширюючих матеріалів [14].
3. Обгрунтування параметрів невибухового способу руйнування поверхневих монолітних будівельних конструкцій [15].
4. Комбінована технологія розробки прохідницького вибою криволінійно-уступної форми [16].

Короткий виклад власних результатів, наявних на момент завершення роботи над авторефератом

До моменту написання даного автореферату були успішно проведені лабораторні випробування і порівняння застосування двох типів заморожувальних колонок. Зроблено найбільш раціональний підбір параметрів обладнання для шпурів діаметром 30 мм. Розташування обладнання та його центровка представлена на анімаційному малюнку(Рис. 2).

Рис. 2 Схема розташування устаткування і його центровка
Анімация: 6 кадрів, 7 циклів, об'єм 64 кбайт, зроблено в Gif animator

У перспективі планується розробка та підбір найбільш раціональних параметрів комбінованої технології руйнування масиву і видобутку корисних копалин.

При написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2011. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані в автора та його керівника після зазначеної дати.

Перелік використаних джерел

1. Веселов Ю.А., Задорожний А.М. Углубка стволов шахт: Справочник. – М.: Недра, 1989. – 239 с.: ил
2. Сыркин П.С., Мартыненко И.А., Прокопов А.Ю. Шахтное и подземное строительство. Ч.I Оснащение вертикальных стволов.: Учеб. Пособие/Юж.-Рос. Гос. Техн. Ун-т Новочеркасск: ЮРГТУ, – 2000. – 300 с.
3. Сыркин П.С., Мартыненко И.А., Данилкин М.С. Шахтное и подземное строительство. Технология строительства горизонтальных и наклонных выработок: Учеб. Пособие/ Шахтинский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, – 202. – 430 с.
4. Шевцов Н.Р., Таранов П.Я., Левит В.В., Гудзь А.Г. Разрушение горных пород взрывом: Учебник для вузов. – 4-е издание переработанное и дополненное – Донецк: 2003. – 501 с.
5. НРВ-80. Безвзрывное разрушение//Сайт компании ЧП "ВСВ ПЛЮС" – [Электронный ресурс]. URL: http://nrv.ucoz.ua/ (дата обращения 31.05.2011).
6. Найданов К. Ц.–Д. Безопасная технология отбойки камнесамоцветного сырья с использованием порошковых невзрывчатых разрушающих средств (НРС) // Приложение к журналу «Вестник ЧитГУ». – Чита:ЧитГУ, 2006. – №1. – С. 162-168.
7. Пшеничная Е. Г. Обоснование рациональных параметров добычи гранитных блоков шпуровым способом с применением невзрывчатых разрушающих средств: Автореф. дис. ... к. т. н. – Магнитогорск, 2004. – 130 c.
8. Шереметьев Ю. Г. Низкотемпературная технология невзрывчатого разрушающего вещества: Автореф. дис. ... к. т. н. – Белгород, 2001. – 150 c.
9. Пустобриков В. Н. Разработка способа и обоснование параметров разрушения горных пород с использованием невзрывчатых разрушающих составов при низких температурах: Автореф. дис. ... к. т. н. – Владикавказ, 2005. – 282 c.
10. Дзагоев Л. М. Технология разработки скальных массивов с использованием невзрывчатых разрушающих составов: Автореф. дис. ... к. т. н. – Владикавказ, 2002. – 213 c.
11. Шаров К. В. Обоснование параметров экологически чистого направленного невзрывного метода разрушения пород на основе расширяющейся цементной смеси при разработке гипсовых месторождений: Автореф. дис. ... к. т. н. – М., 2001. – 164 c.
12. Найданов К. Ц.-Д. Разработка щадящих технологий добычи ювелирного и поделочного самоцветного сырья :на примере месторождений Восточной Сибири: Автореф. дис. ... к. т. н. – Чита, 2007. – 160 c.
13. Митейко В. С. Обоснование параметров и конструкции патрона невзрывного разрушающего материала создающего направленное разрушение // Персональная Web-страница магистров. – 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://masters.donntu.ru/2010/igg/miteiko/diss/index.htm (дата обращения 31.05.2011).
14. Овчинников С. Ф. Обоснование параметров новой технологии укрепления структурно-неоднородного породного массива, основанной на применении саморасширяющихся материалов // Персональная Web-страница магистров. – 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://masters.donntu.ru/2010/igg/miteiko/diss/index.htm (дата обращения 31.05.2011).
15. Меркело А. А. Обоснование параметров невзрывного способа разрушения поверхностных монолитных строительных конструкций / / Персональная Web-страница магистров. – 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://masters.donntu.ru/2002/ggeo/merkelo/diss/diss.htm (дата обращения 31.05.2011).
16. Шкуматов О.М. Комбінована технологія розробки прохідницького вибою криволінійно-уступної форми / О.М. Шкуматов, В.А. Галоян // Наукові праці Донецького національного технічного університету Серія: “Гірничо-геологічна”. – Донецьк: ДонНТУ, 2009. – Вип.10. – С. 70–73.

---

Біографія | Резюме