Реферат за темою випускної роботи
- Вказівки по раціональному розташуванню, охороні і підтримці гірських вироблень на вугільних шахтах СРСР. ВНІМІ, 1986 – 222 c
- Мельников Н.И. Анкерна крепь [Текст] / Н.И. Мельников. – М.: Надра, 1980. – 252 с. Вказівки по раціональному розташуванню, охороні і підтримці гірських вироблень на вугільних шахтах СРСР. – Видавництво 4–е, доповнене. Л., 1986. – 222 с.
- Стовпник С.Н. Анкерне посилення рамних крепей на шахтах західного Донбасу [Текст] / С.Н. Стовпник // Вугілля України. – 2007. № 7 – 25 с
- Євсєєв В.С., Утрихин А.Н., Мурашев В.И. Визначення граничної глибини застосування анкерної крепи в підготовчих виробленнях // Вугілля. – 1984 . – № 6. – С. 18–20.
- А.Ф. Хортів, Е.П. Горовой, В.И. Радченко. Охорона похилих підготовчих вироблень шляхом їх проведення вприсечку // Вугілля України – 2001. – №6.–С. 7–9.
Мета і задачі дослідження та заплановані результати
Вступ
У Україні основним корисним копалини на сьогодні являється вугілля.
Промислові запаси до глибини 1800 метрів, кондиційні по потужності і зольності, складають більше 108 мільярдів тонн. При споживанні Україною в рік 100 – 110 мільйонів тонн вугілля, запасів вистачить на 1000 років. У Донбасі в основному розробляється середній відділ карбону С2, середня потужність пластів, що розробляються, складає приблизно один метр, середня глибина розробки 750 метрів.
У Донбасі одні з найглибших шахт у світі. Деякі шахти ведуть видобуток вугілля на глибині 1000 –1300 м. Відкачується води до 11 метрів кубічних на одну тонну видобутого вугілля. У Донецько–макіївському районі видобувається коксівне вугілля, в ПО " Павлоградуголь"–низкометаморфизированные вугілля. На шахтах поблизу міст Торез, Шахтерск, Свердловськ розробляють полуантрациты і антрациты. У Донбасі розробляється вугілля усіх марок – від бурого до антрацитов.
Більше 80%% шахт Донбасу – газові, у тому числі і сверхкатегорные, тобто на кожну тонну видобутого вугілля виділяється більше 15 метрів кубічних метану. Зміст горючих газів у вугіллі настільки великий, що Донбас можна вважати одним з найбільших родовищ природного газу в СНД. Запаси газу складають близько 2,5 трильйонів кубічних метрів.
1. Актуальність теми
Гірське тиск, збірне поняття в гірській геомеханіки, що об'єднує сукупність силових полів (напружених станів), що формуються в земних надрах внаслідок природних і виробничих впливів. Головним збудником Г. д. служить гравітація; додатковими збудниками, мають різну поширеність, тривалість і силу дії, є геотектонічні процеси, а також виробнича діяльність з добування корисних копалин, будівництва підземних і наземних споруд. Безперервно або стрибкоподібно перерозподіляючи в породних масивах в силу різних причин, Г. д. здатне виробляти як руйнівну, так і корисну роботу (наприклад, щодо полегшення видобутку корисних копалин). Явища, що викликаються Г. д. (деформації, зміщення і руйнування елементів породних масивів і земної поверхні, взаємодія елементів масивів з інженерними спорудами, в тому числі нагружение кріплень гірничих виробок), відомі в техніці під назвою "прояви гірничого тиску", доцільне управління якими представляє одну з найважливіших практичних завдань гірничого виробництва та гірничої науки. Правильне розташування, проведення та підтримання гірничих виробок - кошти ефективного місцевого регулювання Г. д. які знаходять широке застосування на шахтах (наприклад, для боротьби з гірськими ударами за рахунок випереджає виїмки "захисних" пластів). Поняття Г. д. виникло в 19 в. Вчення про управління Г. д. знайшло відображення в працях М. М. Протодьяконова-старшого, П. М. Цімбаревіча, В. Д. Слєсарєва і ряду інших радянських дослідників. За кордоном істотні дослідження проведені К. Бахом (Німеччина), Г. Шпакелером (ГДР), Р. Феннер (Чилі), Ф. Мором (ФРН), А. Лабаса (Бельгія) та ін Для кріплення підготовчих виробок найбільшого поширення набули металеві арочні і кільцеві податливі рамні кріплення. Податливі кріплення здатні під дією тиску гірських порід скорочувати свої розміри, а отже, і поперечний переріз виробки в результаті зсуву елементів або їх деформації при збереженні несучої здатності і працездатності конструкції. Елементи металевих податливих рам виконують із спецпрофілю, з'єднуючи їх між собою внахлестку за допомогою хомутів і болтів; податливість кріплення досягається за рахунок ковзання елементів кріплення в місцях їх з'єднання. Змішані рамні кріплення складаються із залізобетонних порожнистих (трубчастих і прямокутних) стійок і металевих верхняків, що з'єднуються за допомогою підвісної скоби. Як самостійний вид кріплення, особливо в гірничорудній промисловості, у поєднанні з рамними кріпленнями використовують анкерне кріплення. Застосовують (переважно на рудних шахтах) також жорсткі металеві кріплення (трапецієподібні, арочні і кільцеві) з двотаврових балок і вживаних рейок із з'єднанням елементів накладками і болтами з гайками, рідше - за допомогою спеціальних черевиків. Кріпильні рами встановлюють у виробленні зазвичай на відстані 0,5-1 м одна від одної. Покрівля і боки вироблення між рамами захищаються т. н. затяжками - залізобетонними плитами, металевими гратами і сітками різних конструкцій, дошками, распилами. Дерев'яну рамну крепь (в т. ч. дерев'яні затяжки) в основному застосовують у виробках невеликого перерізу і з невеликим терміном служби (до 3-5 років). Вироблення із значним терміном служби, як правило, закріплюються негорючими матеріалами (металом, бетоном і т. д.). Рами трапецієподібної форми встановлюють зазвичай через 0,5-1 м (вразбежку) з закріпленням покрівлі і боків вироблення між рамами дерев'яними затяжками або суцільно. При тиску з боку грунту вироблення застосовують замкнуті (повні) рами з лежнем. Дерев'яна венцових крепь, що зводиться в підготовчих вертикальних і похилих (понад 45 °) виробках невеликого перерізу (шурфах, гезенках, скатах, збійках тощо), буває суцільна (рис. 4, в), коли вінці укладають один на інший, і на стійках, коли між вінцями встановлюються стійки довжиною 0,5-2 м. Вінці виготовляють з круглого лісу або брусів і сполучають між собою закладенням "в лапу", а стійки з вінцями - зазвичай в паз. Однак мали місце випадки руйнування рекомендованих кріплень, наприклад, в зонах тектонічних порушень на контактах геологічних блоків. На одній і тій же глибині в одних випадках деформації проявлялися у вигляді виваливши і руйнувань покрівлі, в інших - в руйнуванні і осипання стінок виробки, обдиманні грунту. Це, а також відзначається найчастіше ассі-метричну форма виваливши в закріплених виробках, вже ставило під сумнів правильність поширення існуючих теоретичних підходів на всі можливі умови розташування гірських виробок.
2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
Метою магістерської роботи є удосконалення способів кріплення гірських вироблень з урахуванням вибору і аналізу найбільш раціонального способу охорони.
Короткі відомості про шахту.
Шахта " Кураховская" розплоджена в г.Горняк і селищі Кураховка. Донецькій області, адміністративно підлеглий Державному підприємству " Селидовуголь". Шахта " Кураховская" введена в експлуатацію в 1943 році.Виробнича потужність шахти 600 тыс.т. Структурний підрозділ "Шахта " Куpаховская" входить до складу Державного підприємства " Селидовуголь". Пpомплощадка шахти знаходиться в р. Гоpняк і селищі Куpаховка. Шахтне поле вскpыто шістьма похилими стволами і трьома вертикальними стволами.
Система пpоветpивания шахти – комбінована, схема провітрювання – всмоктуюча. На шахті застосовується панельна схема підготовки. Порядок відробітку шахтних пластів – низхідний. Залягання пластів – пологе. Геологічні порушення зустрічаються рідко.
Шахта не газова, але небезпечна по пилу.
Тpанспоpтная система шахти складається з конвеєрних ліній і колісного тpанспоpта. Рівень конвеєризації 95%. Доставка людей в забої здійснюється в два ступені. Час доставки – 1,5 година. Шахта видобуває вугілля маpки Д і ДГ. Річний план – 400 т.т. Нині на шахті робиться pеконстpукция системи тpанспоpта, йде підготовка до збільшення рівня здобичі до 700 т.т в рік.
Основними чинниками, стримуючим збільшення видобутку вугілля, являються: ведення гірських робіт на значній глибині і на великому pасстоянии від основних тpанспоpтных і воздухоподающих виpобок.
Коротка геологічна характеристика родовища.
Ділянка шахтного поля шахти " Кураховская" розташована в південній частині Кураховского родовища і займає продуктивні свити середнього карбону С5 і C6. Межами шахтного поля є: по падінню – на південному заході межа промислових запасів, на північному сході нижня технічна межа, що проходить по изогипсе мінус 1000 м по усіх пластах; по простяганню: на північному заході – межа поля шахти №105, на південному заході межа шахти " Островская". Розміри шахтного поля по простяганню 7850 м, по падінню 2600 м.
Шахтне поле розділене по простяганню на три частини: південну, центральну і північну. Загальний порядок відробітку пластів – низхідний, за виключенням пласта k8, по якому гірські роботи проводяться з випередженням, що обумовлено порядком відробітку запасів, що склався на шахті, і відсутністю шкідливого впливу при його виїмці на вищерозміщені пласти. Розміри панелей по простяганню обумовлені схемою, що склалася підготовки і складають 2–3,5 км по простяганню, 1–1,5 км по падінню.
На шахті відпрацьовувалися пласти k8, l2, l4, l3, l1. Промислові запаси складають 92,4 млн т. Нині гірські роботи ведуться по пластах k8, l2. Основна потужність відпрацьовуваних пластів 0,8 – 1,2 м. Шахтне поле характеризується слаборозвиненою тектонікою. Залягання пластів – пологе. У північній частині шахтного поля кут падіння пластів складає 9 – 14 градусів, в південній частині – збільшується до 29.
Геологічні порушення зустрічаються рідко і представлені в основному мікророзривами з вертикальною амплітудою зміщення до 0,15 м. Шахта негазова, але небезпечна по вибуху вугільного пилу. Шахта має значний приплив води; загальна кількість води складає 600 м3/годину.
3. Огляд досліджень та розробок
В результаті численних експериментальних і теоретичних досліджень, а також практикою ведення гірських робіт були виявлені істотні недоліки рамно–арочних крепей : невідповідність податливості(300–500 мм) і здатності крепи(150–200 кН), що несла, умовам підтримки вироблень з високим гірським тиском і нестійкими бічними породами;крепь ие витримує тиск бічних порід, оскільки по відношенню до бічних навантажень має низький опір; крепь витримує великі навантаження і максимальну податливість тільки в умовах, коли напрям останньою співпадає з напрямом зміщень порід; крепь не в змозі стримувати процеси розшарування і обвалення порід навколо вироблення; крепь забезпечує тільки захисну функцію зведення вироблення, не зміцнюючи його; кріплення вироблень дуже трудомістке, металоємне і высокозатратно; крепь самостійно н забезпечує задовільної підтримки вироблень і виникає необхідність застосування додаткових охоронних споруд.
Збільшення податливості крепи в складних гірничо–геологічних умовах не зняло вищеперелічених недоліків, оскільки рами зі СВП мають низьку здатність, що несе. В результаті руйнування порідного масиву збільшується навантаження на арочну крепь. При невисокій здатності крепи і достатньої податливості, що несе, руйнування порід не лише не призупиняється, але і посилюється.
Стійкість штреків, підтримуваних рамно–арочною крепью, при стовповій системі розробки і в умовах підвищеного гірського тиску на великих глибинах, визначається формуванням по довжині вироблення 5–ти основних зон напружено–деформованого стану порідного масиву, розташованих : поза зоною впливу очисних робіт; у 60–70 м попереду лави; у інтервалі 0–40 м позаду лави; у інтервалі 40–200 м позаду лави; понад 200 м позаду лави.
У роботі Л.Ф. Булату і В.В. Виноградова підкреслюється, що всюди вживана традиційна технологія підтримувального і підпірного кріплення вироблень рамно–арочною крепью давно вичерпала свої можливості. Це виведення грунтоване на дослідженнях 60–90 рр., які показали, що ніяка економічно доцільна жорстка рамна крепь у виробленнях, проведених в слабких і середній міцності гірських породах на великих глибинах, не може протидіяти гірському тиску, тому боротися з утворенням зони руйнування шляхом збільшення здатності, що несе, крепи недоцільно.
Рис. 1.Схема установки стійки посилення(анимація, 6 кадра, довжина 1 с, 5 повторень, розмір 85,2 КБ)
Рис. 2. Стан вироблень на досліджуваній шахті а) і б) Випробування крепи КМП–АП3 із замковими з'єднаннями ЗШ.000 на стенді Донецького науково–дослідного вугільного інституту(ДонУГИ)
Проблема забезпечення стійкості підготовчих виробок виїмкових дільниць є однією з основних проблем підземної розробки вугільних пластів, без вирішення якої не можливі забезпечення безпеки гірничих робіт та підвищення техніко-економічної ефективності експлуатації вугільних шахт. Наукові дослідження та практика роботи шахт показують, що при вартості проведення та кріплення 1 км підготовчих виробок в межах від 5 до 9 млн грн. сучасним вимогам економічно ефективної та безпечної вуглевидобутку на шахтах України, що розробляють пологі вугільні пласти потужністю 0,85-2 м, найбільш повно відповідає технологія збереження виробок для повторного використання за допомогою застосування ефективних анкерних кріплень, кріплень посилення і штучних охоронних конструкцій Однак практика застосування на шахтах , що відпрацьовують пласти потужністю до 2 м в складних гірничо-геологічних умовах (великі глибини розробки, наявність зон підвищеного гірничого тиску, шаруваті і тріщинуваті породи безпосередньої покрівлі і труднообрушающіеся породи основної крівлі) сущес твующіх видів анкерних кріплень і кріплень посилення з робочою несучою здатністю 50 - 150 кН/м2, а також існуючих охоронних конструкцій показала їх недостатню технічну та економічну ефективність чи безпечність застосування. При виборі їх параметрів відповідно до діючих нормативних документів стан охоронюваних виробок часто є незадовільним. Незадовільний стан виробок погіршує умови провітрювання виїмкових дільниць, знижує безпеку ведення гірничих робіт, викликає необхідність виконання в них трудомісткого і дорогого ремонту, що знижує навантаження на очисні вибої і в кінцевому підсумку призводить до неефективної роботи шахт.
Висновки
За допомогою прогнозування диформации гірських виробок, можна визначити вид кріплення, для лутчшей її устойчівості.На прикладі цього багато шахт використовують саме той вид кріплення який найбільш підходить, при даних геологічних условіях.Но методи прогнозування теж не стоять на місці і я в своїй роботі буду знаходити більш відповідний для мого підприємства.