| RUS | UKR | ENG | ДонНТУ |Портал магистров ДонНТУ |
Цели и задачи магистерской работы
Текущие и планируемые результаты по теме исследований
В настоящее время около 30% угля Украинского Донбасса добывается на выбросоопасных и угрожаемых шахтопластов с применением мероприятий по предотвращения внезапных выбросов угля и газа [7]. Газодинамические явления (ГДЯ) при разработке этих пластов и наиболее сложные из них - внезапные выбросы угля и газа, приводят к гибели людей и большим экономическим затратам. Выброшенным углем засыпаются горные выработки на значительное расстояние (до 200 м и более), выводится из строя горное оборудование, выбивается и деформируется крепь, происходит обрушение пород, выработки заполняются метаном. Это приводит к длительным остановкам работ и сопряжено с опасностью взрыва пылегазовой смеси в горных выработках. Ликвидация последствий внезапных выбросов отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы шахт.
В настоящее время при разработке горизонта 1146 м ш. им. Ф.Е. Дзержинского применяется следующий комплекс мероприятий:
— ведение текущего прогноза выбросоопасных зон по сейсмоакустической активности пласта;
— сотрясательное взрывание или комбайновое проведение с применением гидрорыхления и контролем эффективности гидрорыхления по динамике газовыделения [1].
Учитывая высокую вероятность внезапного выброса угля и газа в подготовительных выработках, рассмотрим возможность применения разработанных в МакНИИ в последние годы сейсмоакустических способов контроля.
Прогноз выбросоопасности по параметрам акустического сигнала заключается в регистрации, обработке и анализе спектра сигнала, возбуждаемого в горном массиве технологическими воздействиями на него очистных, проходческих или буровых машин и механизмов. Прогноз осуществляется с помощью аппаратуры передачи сейсмоакустического сигнала (АПСС) и прогммновычислительного комплекса. АПСС состоит из подземного блока, содержащего сейсмоприемник и наземного блока. Программновычислительный комплекс представляет собой персональный компьютер с принтером и предназначен для регистрации, обработки и анализе параметров акустического сигнала по специальной программе и выдачи заключений о результатах прогноза[4].
Предлагаемый комплект учитывает последние разработки в области прогноза газодинамических явлений, имеет более широкие функциональные возможности и более высокую достоверность прогноза.
Заключается в том что, прогноз выбросоопасности осуществляется автоматически компьютером путем сравнения текущих значений прогностических параметров акустических сигналов с их критическими значениями. Благодаря этому обработка и анализ параметров акустического сигнала станет проще, надежнее и точнее.
Внедрить современный непрерывный автоматизированный и более надежный метод прогноза газодинамических явлений и произвести замену морально и физически устаревшего оборудования аналогичного назначения. За счет этого будет обеспечено снижение травматизма и затрат на преодоление последствий газодинамических явлений.
Основной перспективой исследований является возможность использования результатов работы на предприятиях угольной промышленности Украины.
Результаты магистерской работы будут служить рекомендациями для внедрения и использования АПСС на ш. им. Ф.Э. Дзержинского, что сможет обеспечить более легкое и точное прогнозирование.
По административному делению территория шахты им. Ф.Э. Дзержинского ГП «Дзержинскуголь» входит в состав города Дзержинска Донецкой области Украины
Шахта им. Дзержинского основана в 1860 году. Последняя реконструкция шахты выполнена в 1987 году, которая включала реконструкцию главного скипового ствола Пугачёвка с одновременным вводом в работу нового горизонта 1026 м. Шахта им. Дзержинского вскрыта четырьмя центрально расположенными стволами: «Пугачёвка», «№4», «Центральный», и «Новый».
Ствол №4 пройден до отметки 1213 м. Ствол предназначен для подачи свежего воздуха в шахту. Одновременно ствол служит для спуска и выдачи людей с действующих горизонтов 916 м и 1026 м, а также с подготавливаемого горизонта 1146 м.
Шахта отрабатывает крутые пласты с углом падения 56о-60о.
Шахта им. Дзержинского отнесена к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Абсолютная гозообильность шахты составляет 22-67 м3/мин, относительная – 67 м3/т. Способ проветривания шахты всасывающий. Отработанный воздух из шахты выдаётся вентилятором главного проветривания ВЦД-47У [3].
Геологическая характеристика угольного пласта l3 Мазурка выемочного участка 81-1146 м
Мощность пласта:
— геологическая: 0.67- 0.85м;
— полезная: 0.60 - 0.65м;
— вынимаемая: 0.77- 1.17м;
Угол падения пласта и пород 60-620.
Угольный пласт на всем протяжении выемочного поля имеет сложное строение. Нижняя (основная) пачка мощностью 0,60 – 0,65м - уголь полублестящий, слоистой текстуры, с включением линз сернистого колчедана, трещиноватый, азимут падения кливажных трещин 500, угол падения 550. Уголь хрупкий, средней крепости. Тип нарушенности угля II. Выше залегает сланец глинистый, слоистый, плотный, мощностью 0.02-0.05м. Выше – сланец углистый, чешуйчатый, сыпучий, слабый, периодически переходящий в уголь, мощностью 0.05-0.09м. Тип нарушенности III. Выше залегает сланец углисто-глинистый, линзовидной текстуры, неустойчивый, образует «ложную» кровлю, мощностью 0.10-0.32м
Контакты угольного пласта с боковыми породами четкие, верхний - плотный, нижний - слабый.
Гипсометрия пласта спокойная, уголь коксующийся, марки Ж. Природная газоносность 20 – 22м3/т.с.б.м, выход летучих веществ 28.2 – 30.0%, зольность угля 32.5-37.5%, содержание серы 3.1-5.8%, влажность 1.5 -2.2%. Крепость угля по шкале проф. Протодьяконова 1.0 -1.2, объемный вес 1.32т/м3.
Пласт опасен по внезапным выбросам угля и газа, опасен по обрушению угля, опасен по взрывчатости угольной пыли, склонен к самовозгоранию, по горным ударам не опасен. Выработки, проходимые по пласту потенциально опасные по прорыву метана из почвы [3].
Для контроля выбросоопасности акустический сигнал, возникающий при работе комбайна по забою, передается на поверхность при помощи аппаратуры АПСС и вводится в компьютер для последующей обработки. Для регистрации акустического сигнала устанавливаются два сейсмоприемника на стенке, противоположной размещенному конвейеру 5-25м и 15-40м от забоя. Сейсмоприёмники устанавливаются в шпурах длиной 0,3-0,7 м, деревянным клином прижимаются к верхней стенке и расклиниваются для обеспечения надежного контакта с массивом[9].
От подземного блока АПСС сигнал передается по двухпроводной линии на поверхность в наземный блок, оттуда он поступает в компьютер, где выполняется эта обработка по специальной программе, и магнитофон для контрольной записи. При каждой новой установке сейсмоприёмника горный мастер или слесарь осуществляет настройку усиления, для чего во время работы комбайна по забою с низших пределов усиления его по согласованию с оператором увеличивают. Оператор вызывает программу обработки прогноза выбросоопасности и определяет уровень сигнала при работе по забою комбайна.
Контроль выбросоопасности по параметрам акустического сигнала осуществляется при работе комбайна по забою. Регистрация и обработка акустического сигнала осуществляется непрерывно в пределах одного цикла работы комбайна, величина которого для выбросоопасных пластов до 1,1м. Перед началом работы комбайна горный мастер или звеньевой должен позвонить на сейсмостанцию и сообщить о положении забоя и начале работы комбайна по забою. Оператор вызывает программу обработки, заполняет паспорт, определяет уровень помех и приступает к обработке акустического сигнала. Оператор заносит в журнал положение забоя, величину помехи и полезного сигнала. После выемки угля и породы на один цикл подвигания забоя работа комбайна останавливается, горный мастер или звеньевой запрашивает оператора о результатах прогноза. Если по результатам обработки сигнала компьютер оценил ситуацию в забое как неопасную, то оператор разрешает выемку угля и породы на следующий цикл, заносит в журнал результаты прогноза.Если компьютер выдал сообщение «опасная ситуация», то необходимо прекратить работы по забою, сообщить об этом горному мастеру в забое, начальнику смены (с параллельной записью, на магнитофон). Сообщение на дисплее компьютера «опасная ситуация» свидетельствует о входе забоя в опасную зону. Прогноз «опасно» сохраняется не менее 6м (зона запаса) по ходу выработки с момента сообщения «опасная ситуация». В журнале оператор делает соответствующую запись, распечатывает результаты прогноза и знакомит с ними под роспись начальника службы[4].