В настоящее время на территории Донбасса одним из основных препятствий, мешающих успешному функционированию угледобывающих предприятий, является залегание месторождений в сложных горно-геологических условиях. В частности, актуальной является проблема проведения горных выработок по породам крепостью f >10. При высокой скорости подвигания лавы и протяженности подготовительных выработок более 2-х километров эта проблема становится чрезвычайно важной. Выполнение шахтой плана по добыче и динамика ее роста напрямую зависит от своевременной и оперативной подготовки вынимаемых участков.
Общепринятым способом проведения горных выработок по породам крепостью f >8 являются буровзрывные работы. Также имеется зарубежный опыт создания тяжелых проходческих комплексов для ведения работ по породам крепостью до f =10. Но несмотря на высокий уровень качества производства и используемых при этом материалов разрушающий орган комбайна очень быстро изнашивается, из-за высокой крепости и абразивности пород. Высокая стоимость оборудования, энергоемкость, постоянные затраты на ремонт и замену зубков и шарошек делают этот способ проведения соизмеримым по стоимости с буро-взрывными работами и не дают преимущества по скорости проведения горных выработок.
Буровзрывные работы, ввиду незначительности первоначальных затрат и возможности ведения работ в породах любой крепости, остаются единственным надежным и проверенным способом проведения горных выработок по крепким породам.
На снижение скорости проведения горных выработок существенно влияют многочисленные факторы.
• Высокая газоносность, которая заставляет снижать скорость проведения, из-за невозможности подачи необходимого объема воздуха в выработку, который требуется для приведения состава шахтной атмосферы в нормальное состояние.
• Сложная многопачечная структура пласта и геологические нарушения на пути проведения выработки (при смешанном забое), из-за которых замедляется работа ввиду необходимости внесения корректировки в паспорт проведения (рис. 1).
Анимированный пример расположения сечения подготовительной выработки в пликативно нарушенном массиве(5 кадров, 1кадр/с, сделано в gif_animator, 321kb)
• Размывы пласта со стороны кровли с уменьшением полезной мощности, что замедляет работу в связи со значительным увеличением доли верхней подрывки (рис. 2).
• Высокая абразивность породы, приводящая к частой замене бурильных коронок (до 3-х шт. на шпур), значительным затратам времени на бурение шпуров, экономическим затратам на материалы и стоимость машиносмены оборудования (особенно в чисто породном забое).
Новизна
В настоящее время на угольных шахтах Украины при проведении горных выработок специалисты используя стандартные формулы и методики расчета сталкиваются с рядом таких проблем как: перерасход взрывчатого материала; перерасход средств инициирования; слишком большой разлет осколков породы; значительная продолжительность проходческого цикла(что значительно сказывается на скорости проведения горных выработок); затрата времени и денежных средств на замену и приобретение бурильных коронок.
В данной работе были проанализированы ныне существующие методики расчета паспортов буровзрывных работ, данные из таблиц удельного расхода взрывчатых веществ(полученные экспериментальным путем), данные по показателям разлета осколков породы(полученные на практике), размер КИШ(коэффициент использования шпуров). После чего были сделаны выводы и рекомендации связанные с 1)уменьшением количества шпуров, что значительно уменьшит время на бурение шпуров и соответственно уменьшит продолжительность проходческого цикла; 2)уменьшением удельного расхода взрывчатых веществ и средств инициирования, что уменьшит стоимость; 3)оптимизации паспорта буровзрывных работ, что уменьшит разлет осколков породы так же упростив и сократив время на уборку породы. Все рекомендации были сделаны на основании данных и применительно к условиям ОАО«Шахта «Комсомолец Донбасса»[4].
Пути разрешения поставленной задачи:
Среди мероприятий по решению проблем можно выделить технические и технологические решения.
К техническим решениям относятся применение новой, более производительной техники, а так же внедрение инновационно-технологических решений, которые сочетаются с системой операционных улучшений и грамотной организацией труда.
К технологическим относится повышение производительности труда на основе операционных и организационных изменений в рамках применяемой технологии. Например, совмещение работ в пространстве и времени, что позволит значительно сократить продолжительность проходческого цикла.
Так как на предприятии основным сдерживающим фактором при проведения горных выработок является высокая крепость пород, то первоначально было рассмотрено применяемое буровое оборудование. Из представленных образцов оборудования целесообразно применить следующее: для пород с коэффициентом крепости 16 выбираем ударно-вращательный способ бурения с использованием перфоратора ПК75А [1].
Учитывая параметры обуривания забоя и необходимости размещения буровой установки в выработке, принимаем бурильную установку УБШ-503.
Следующим шагом являлся выбор типа взрывчатого вещества.
Учитывая опасность забоев по взрыву газа и пыли, применяем предохранительное ВВ III класса АП-5ЖВ .
Далее были произведены работы по пересчету и проверке расчетных показателей паспортов БВР:
1) Удельный расход ВВ определим по формуле проф. М.М. Протодьяконова, уточненную проф. П.Я. Тарановым :
2) Определение параметров заложения шпуров.
Число шпуров на забой определяется по формуле Н.М. Покровского[2]:
где j = 0,8 кг/м – весовое количество ВВ, приходящееся на единицу длины шпура;
а = 0,8 – коэффициент заполнения шпура;
n = 0,9 – коэффициент использования шпура.
Расстояние между группами шпуров (Л.Н.С. отбойных и оконтуривающих шпуров) при условии его равенства расстоянию между шпурами[2]:
Число групп отбойных и оконтуривающих шпуров по ширине равно[2]:
где b – ширина выработки;
bвр – ширина вруба.
Число групп отбойных и оконтуривающих шпуров по высоте равно:
Разработка схемы расположения шпуров в забое выработки и уточнение их количества.
Рис. 4 Схема расположения шпуров.
Табл. 1 Расчет параметров шпуров по очередности взрывания.
С целью уменьшения продолжительности проходческого цикла будут применяться средства механизации заряжания шпуров
Для механизированного заряжания шпуров патронированными взрывчатыми веществами применяем пневмозарядчик АПЗК-4.
Выводы:
В моей работе были рассмотрены основные проблемы с которыми сталкиваются при проведении горных выработок на предприятии ОАО «Шахта «Комсомолец Донбасса». Был произведен их тщательный анализ в рамках поставленной темы магистерской работы и разработан комплекс мероприятий как технического так и технологического плана направленный на разрешение этих проблем. Поставленные задачи были достигнуты. Подытожив все выше рассмотренное можно сказать, что стабильность функционирования и развития шахты как угледобывающего предприятия в современных условиях может быть достигнуто только на основе рационального научно-обоснованного планирования технических и технологических инноваций, направленных на совершенствование основных процессов выемки угля и проведения горных выработок, а также на прогнозирование и моделирование горно-геологических условий и нарушений на пути ведения горных работ при помощи современных компьютерных технологий и программного обеспечения для трехмерного моделирования и расчета.
Литература
1)Методические указания к расчётам параметров и составлению паспортов БВР при выполнении расчётно – графической работы по разрушению горных пород взрывом. Сост.: Н.Р. Шевцов, С.В. Борщевский, В.С.Формос, К.Н. Лабинский, А.Г. Гудзь.-Донецк: 2000.
2)Разрушение горных пород взрывом: учебник для вузов. – 4-е издание переработанное и дополненное – Донецк: ООО «Лебедь», 2003. Под общ. ред. Шевцова Н.Р.
3)Сборнику ЕНиР, Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно – строительные работы. Сборник Е-36. Горнопроходческие работы. Выпуск I. Строительство угольных шахт и карьеров. – М.: Госстрой СССР, 1988.
Инструкция по применению сотрясательного взрывания в угольных шахтах Украины. – Макеевка-Донбасс: Изд. МакНИИ, 1944.
5)Единые правила безопасности при взрывных работах. Киев: Норматив, 1992.
Т. к. магистерская работа ещё не законченна, то данный реферам не является окончательным и будет подвергнут дороботке и изменениям.
