ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Цель данной магистерской работы: Обоснование способов повышения устойчивости конвейерных (откаточных) штреков при разработке пологих пластов на современных глубинах.

Идея работы заключается в использовании установленных природных закономерностей геомеханических процессов, проявляющихся при разгрузке реального углепородного массива и обусловленных его памятью.

Объект исследования: процессы, происходящие в углеродном массиве.

Предмет исследований: процессы, происходящие в углепородном массиве при ведении горных работ в котором возможны проявления природных опасностей.

Методы исследований: Для достижения поставленной цели использован следующий их комплекс: анализ и обобщение опыта разработки пологих пластов Донбасса, статистическая обработка экспериментальных данных, учитывающая физическую сущность процессов, происходящих в углепородном массиве.

Научное значение работы заключается в обосновании способов повышения устойчивости конвейерных (откаточных) штреков зависящих от проявлений комплекса природных опасностей при разгрузке, включающих реальность разрушения осадочного, длительное время напряженного массива, содержащего органические вещества, газонасыщенные водные растворы обладающие памятью.

1. Актуальность темы

Опыт работы шахт Донбасса показывает, что с ростом глубины разработки горно-геологические условия усложняются и это приводит к тому, что горные выработки, особенно плановые, в 65% случаев оказываются в неудовлетворительном состоянии. Такое положение является результатом применения средств и способов охраны выработок, которые в недостаточной степени противодействуют возможным сдвижениям горных пород в существующих горно-геологических условиях. На основании инструментальных наблюдений, проведенных на шахтах Донбасса (шахта им. Гаевского, шахта им. Румянцева ГП «Артемуголь», шахта им. К.Маркса, «Углегорская» ГП «Орджоникидзеуголь», им. Абакумова, им. Скочинского ГП «Донецуголь», им. Бажанова ГП «Макеевуголь») установлено, что изменение площади поперечного сечения штреков зависит от ряда факторов. К ним следует отнести мощность пласта m, м, угол падения пласта α, град, величину смещения пород кровли U, м, ширину B, м и высоту выработки h, м и способ охраны [1].

2. Количественная оценка изменения площади поперечного сечения штреков

В связи с тем, что существует зависимость между указанными величинами, возникает необходимость в определении количественной оценки изменения площади поперечного сечения штреков. Такой подход целесообразен для определения рационального варианта охраны выработок в конкретных горно-геологических условиях. Предложенный метод прогноза величины сближения пород контура выработок и изменение площади поперечного сечения штреков позволяет выработать более обоснованные технологические решения по охране выработок.

Условия поддержания штреков предлагаются оценивать по величине смещения пород кровли на контуре выработки и изменению площади их сечения. Учитывая основные влияющие факторы, зависимость для прогнозирования величины сближения пород на контуре участковой подготовительной выработки можно моделировать как [2–4]:

u = (γ * H * m) / (β * δСЖ) + k * l – elli * l,

где γ – плотность пород (н/м³); H – глубина разработки (м); m – мощность угольного пласта (м); δСЖ – предел прочности пород кровли на сжатие (н/м²); β – эмпирический коэффициент, зависящий от категории пород кровли по устойчивости, установлен в диссертации; l – расстояние от очистного забоя до рассматриваемого сечения пластовой подготовительной выработки (м); li – расстояние, на котором формируется зона установившегося горного давления при разных способах охраны (м); k – коэффициент, учитывающий степень смещения пород кровли по длине откаточного штрека [4–6].

Откаточный штрек

Рисунок 1 – Откаточный штрек

Схема угольной шахты

Рисунок 2 – Схема угольной шахты [7]: 1 – надшахтное здание; 2 – копер главного ствола; 3 – копер вспомогательного ствола; 4 – бункер для погрузки угля в вагоны; 5 – отвал породы (террикон); 6 – подвесная дорога; 7 – железнодорожные пути; 8 – здание вентилятора; 9 – здание подъемной машины; 10 – склад крепежных материалов; 11 – главный ствол; 12 – откаточные горные выработки; 13 – конвейерный штрек; 14 – пласт угля; 15 – забой

При обработке экспериментальных данных установлено, что значение коэффициента k изменится только при изменении расстояния до очистного забоя, т.е при одинаковых расстояниях до лавы этот коэффициент можно считать условно постоянным для конкретных способов охраны штреков и для различной глубины разработки.

Для прогнозирования изменения площади поперечного сечения выработок с учетом предложенной зависимости разработана блок-схема, исходными данными для которой являются горногеологические и горнотехнические характеристики. Использование алгоритма позволяет осуществить предрасчёт сечений участковых подготовительных выработок без проведения специальных исследований в шахтных условиях [8–10].

Применительно к типовым условиям Донбасса по разработанной методике выполнен расчет ожидаемых потерь площади поперечного сечения штреков, если мощность пласта 1,0 м; угол падения 20°, вмещающие породы не ниже средней устойчивости (δСЖ = 40…50 мПа), глубина разработки 1000м, способ охраны – бутовой полосой. Расчет показывает, что для исключения ремонтных работ в зоне влияния лавы, сечение откаточного штрека в проходке должно быть не менее 12,5–13,0 м². В настоящее время сечение откаточного штрека в проходке составляет 10,5–11,0 м². Для использования бывшего откаточного штрека в качестве вентиляционного, необходимо при проведении и поддержании откаточного штрека использовать: под вентиляционным штреком целесообразно возводить полосу или управление кровлей в лаве полной закладкой выработанного пространства. При этом площадь поперечного сечения в проходке откаточного штрека следует принимать таким, чтобы компенсировать уменьшение площади сечения штрека за период его эксплуатации в качестве откаточного и вентиляционного [11].

3. Алгоритм решения задачи

На рис. 3 приведена структурная схема алгоритма решения задачи прогнозирования изменения площади поперечного сечения участковых подготовительных выработок.

Схема алгоритма решения задачи прогнозирования изменения площади поперечного сечения участковых подготовительных выработок

Рисунок 3 – Схема алгоритма решения задачи прогнозирования изменения площади поперечного сечения участковых подготовительных выработок
(анимация: 9 кадров; 6 циклов повторения; 129 килобайт)

Выводы

Схемы совместной разработки пластов во многих случаях имели следующие недостатки: групповые откаточные штреки часто располагались в зонах вредного влияния очистных работ; оставлялись межэтажные целики с расположением вентиляционных штреков в зоне их влияния; многие вентиляционные штреки поддеряшвались в течение всего срока отработки этажа и подрабатывались очистными работами нижерасположенных пластов; откаточные штреки не использовались повторно в качестве вентиляционных [12].

Для устранения указанных недостатков в магистерской работе предполагается обобщение результатов всех исследований (натурных и на моделях) и на основании их в первом приближении определение параметров зон вредного влияния очистных работ на штреки, расположенные в кровле и почве разрабатываемого пласта, целесообразные расстояния между фронтами очистных работ на сближенных пластах, а также создание методики выбора схем совместной разработки пластов.

Список источников

  1. Николин В.И., Заболотный А.Г., Лунёв С.Г. Современные представления природы выбросоопасности и механизма выбросов как научная основа безопасности труда. – Донецк: РИА ДонГТУ. – 1999. – 96 с.
  2. Николин В.И., Васильчук М.П. Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных месторождений. – Липецк: Роскомпечать. – 1997. – 496 с.
  3. Теория защитных пластов / Петухов И.М., Линьков А.М., Сидоров В.С. и др. – М.: Недра. – 1976. – 216 с.
  4. Водо–газопроницаемость углепородных массивов, склонных к деформациям генетического возврата / Николин В.И., Подкопаев С.В., Носач А.К. и др. // Изв. Донецкого горного института. – 2002. – № 3. – С. 30–36.
  5. Природная закономерность развития деформаций обратной ползучести осадочных пород, обусловленная катагенезом / Николин В.И., Подкопаев С.В., Демин И.К. и др. // Уголь Украины. – 2000. – № 10. – 20–23.
  6. Атремов А.В. Исследование влияния факторов вентиляции на крепость угля. // Тр. Новочеркасского политехнического института. – Т. 45/59. – 1957. – С.147 – 161.
  7. Жуков В.Е. Теоретическое и экспериментальное исследование совершенствования технологии очистных работ и отработки шахтных полей в Центральном районе Донбасса. Автореф. дисс… докт.техн.наук.- М.; ИГД им. Скочинского, 1973. – 30 с.
  8. Николин В.И., Подкопаев С.В., Бичаров М.З. Наряду с полями напряжений более реальны и значимы поля деформаций // Геомеханика в горном деле. Екатеринбург: ИГД УрО РАН. – 2003. – С. 11–16.
  9. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. – М.: ИГД им. Скочинского. – 1989. – 191 с.
  10. Бриллинджер Д. Временные ряды. Обработка данных и теория. Пер. с англ. М.: МИР. – 1980 . – 429 с.
  11. Порядок и способы разработки сближенных пологих пластов. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.coal.in.ua/.