ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

В даний час у світовій і вітчизняній практиці спостерігається реалізація концепції Шахта-Лава, яка полягає в тенденції скорочення діючих комплексно-механізованих лав до однієї-двох високопродуктивних на окремо взятому підприємстві. В цих умовах своєчасне відтворення ліній очисних вибоїв, монтаж і демонтаж стає невід’ємною частиною безперервного процесу видобутку вугілля. Зазначимо, що підготовка лави до демонтажу і сам демонтаж механізованого комплексу є найбільш трудомісткими і витратними процесами.

1. Обгрунтування і актуальність теми

На шахтах широке поширення отримали дві основні схеми підготовки механізованих комплексів до демонтажу [1]:

  1. Підготовка демонтажної камери механізованим комплексом.
  2. Введення механізованого комплексу в заздалегідь підготовлену демонтажні камеру.

Перша схема є найбільш поширеною. Друга – введення механізованого комплексу в заздалегідь підготовлену демонтажні камеру є найбільш перспективним з точки зору мінімізації витрат часу на демонтаж механізованого комплексу.

Дана схема розвивається за двома напрямки. Перший напрямок включає в себе проведення і підготовку демонтажно камери до підходу лави і заведенням під брус секцій механізованого кріплення при погашенні цілика між лавою та демонтажні камерою. Другий напрямок включає проведення двох демонтажних виробок, розділених між собою вугільним цілком [2–4].

У період підготовки камер в погашається цілику необхідно створити безперервне захисне перекриття з використанням проколений. Призначення межкамерного цілика зводиться до зниження навантаження на кріплення демонтажних камер в період введення механізованого комплексу у вироблення.

Зі збільшенням глибини ведення відпрацювання вугільних родовищ зростає гірський тиск і кількість труднообрушаемих покрівель. У зв’язку з цим вивчення прояву гірського тиску при веденні демонтажних робіт відносяться до числа актуальних задач. Дослідження в даному напрямку дозволять виявити особливості і характер прояву напруженого стану масиву порід при підході лави до демонтажно камері і обгрунтувати безпечні параметри гірських робіт, пов’язаних з демонтажем очисних механізованих комплексів [5].

2. Мета і завдання дослідження

Мета роботи – обгрунтування параметрів способу забезпечення стійкості попередньо проведених демонтажних виробок.

Ідея роботи полягає в забезпеченні стійкості попередньо проведення демонтажних камери за рахунок примусового обвалення породної консолі з боку виробленого простору за допомогою невибухових руйнуючих речовин (НРР).

Задачі, що вирішуються в магістерській роботі:

  1. Встановлення аналітичної залежності для розрахунку відстані між шпуровими зарядами НРР.
  2. Розробка модифікованої суміші НРР, що дозволяє скоротити час руйнування порід, і вивчення її властивостей.
  3. Розробка технологічної схеми ведення робіт по ремонту гірничої виробки при руйнуванні порід за допомогою НРР.

Об’єкт дослідження – масив, що вміщає гірську виробку.

Предмет досліджень – процеси руйнування порід основної покрівлі квазістатичного дією НРР.

Методи дослідження – систематизація, математичне моделювання, метод фізичного моделювання, метод статистичної обробки даних.

3. Огляд існуючих досліджень і розробок по темі

Дослідженнями встановлено, що при труднообрушающіхся покрівлях опір кріплення впливає на напружений стан і розшарування тільки нижніх шарів потужністю до 2 м. Збільшення опору кріплення практично не впливає на напружений стан більш віддалених шарів і зависання труднообрушающіхся порід. Отже, можна зробити висновок, що управління труднообрушающіміся покрівлями шляхом підвищення опору кріплення буде неефективним.

У вугільній галузі для підвищення ефективності управління важкими породами покрівлі застосовують кілька способів її разупрочнения. Відомі і застосовуються такі основні способи разупрочнения покрівлі для зниження гірського тиску на запобіжні цілики [6]:

Метою застосування цих способів є зниження або повна ліквідація тяжкості прояви гірського тиску на запобіжні цілики і проявів осад покрівель у динамічній формі.

3.1 Спосіб підробітку


Підработка – регіональне ослаблення труднообрушающіхся порід покрівлі пласта за допомогою попередньої виїмки нижележащего пласта. Ослаблення або знеміцнення відбувається за рахунок руйнування межслоевой зв’язків, а також освіти або розвитку тріщин в породах в процесі деформування і переміщення підроблених товщі. Ступінь разупрочнения порід знижується з видаленням виймаємого пласта від підроблюваної і зі зменшенням його потужності. Площа зони разупрочнения в площині нашарування скорочується в міру віддалення від підробляє пласта. Вона визначається кутами разупрочнения його по простиранню, повстання і падіння [7–10].

Вибираючи спосіб і засіб управління важкої покрівлею в очисних вибоях, слід враховувати вплив підробітку, проведеної з метою боротьби з гірськими ударами, викидами вугілля і газу на поліпшення умов підтримки виробок і водоносних горизонтів. Область застосування способу обмежена конкретними гірничо-геологічними та гірничотехнічними умовами.

Розглянутий спосіб в порівнянні з іншими є найпростішим, легковідтворюваною і досить широко використовується в практиці. Обмеженням є вироблення, пройдені у вмісних породах.

3.2 Передове торпедування


Сутність способу – локальне (місцеве) ослаблення міцних гірських порід основної покрівлі попереду очисного вибою по довжині або ділянці виїмкової поля шляхом підривання зарядів ВР в довгих свердловинах. Утворені в результаті вибуху штучні концентратори напружень у вигляді зон радіальних тріщин і зруйнованих контактів у площинах нашарування в міру наближення очисного вибою до площини торпедування і подальшого її переходу в змінюваному силовому полі напружень масиву порід проростають в магістральні тріщини. Останні розчленовують масив порід основної покрівлі на блоки по висоті і нашарування, забезпечуючи плавне її опускання в міру відпрацювання.

В результаті разупрочнения труднообрушающіеся породи розчленовуються на блоки менших розмірів. Це призводить до різкого зниження інтенсивності і важкості прояви первинних і вторинних осад основної покрівлі, до зменшення величини активних зовнішніх навантажень на кріплення очисних вибоїв та розвантаження їх крайових частин.

Передове торпедування – універсальний спосіб для будь-яких гірничо-геологічних умов залягання пластів з труднообрушающіміся породами покрівлі при будь-якій їх потужності і міцності для шахт при стовпової та комбінованої системах розробки, при бурінні і підриванні свердловин з виробок, провітрюваних за рахунок загальношахтної депресії [6–9].

3.3 Гідрообробка


Гідрообробка масиву основної покрівлі проводиться також як і торпедування, через довгі похилі свердловини в режимі гідророзриву. Використання цього способу попереду очисного вибою дозволяє знизити міцнісні властивості порід за рахунок ослаблення масиву по тріщинах і межслоевом контактам, а також за рахунок розвитку в додатковій тріщинуватості і розшаровуваності при нагнітанні рідини.

При гідрообробці покрівлі дуже важко отримати рівномірне насичення рідиною масиву в зв’язку з тим, що породи, його складають, як правило, мають досить низькою проникністю. Ефективний радіус обробки основної покрівлі при гідроувлажненіі в залежності від фільтраційних властивостей породного масиву може змінюватися в межах від 4 до 11 м. При нагнітанні рідини в свердловину в режимі гідророзриву разупрочнение масиву відбувається також нерівномірно. Гідророзрив порід протікає некеровано, розвиваючись на випадкових ділянках свердловини і в першу чергу через наявні в масиві тріщини породного або техногенного походження [11].

3.4 Гідромікроторпедування


Сутність способу полягає в наступному. В свердловинах підривають невеликі заряди ВВ в оболонці спеціальної конструкції у водному середовищі під тиском з подальшою гідрообробкой породного масиву. Заряди ВВ розташовують у місцях залягання ослаблених контактів і прошарків. Перед підриванням першого заряду в свердловину нагнітають рідину для заповнення пір і тріщин. Після першого вибуху в тій же свердловині в такому ж режимі проводяться подальші підривання. Надалі в свердловину нагнітають рідину.

Цими заходами досягається разупрочнение масиву за рахунок утворення тріщин розшарування і зволоження порід. Шари обрушаются в кілька стадій і не створюють підвищених навантажень на кріплення очисних виробок.

Гідромікроторпедірованіе застосовується при будь-яких типах покрівлі та системах розробки на шахтах, небезпечних по газу і пилу, а також за раптовими викидами вугілля і газу.

3.5 Взривогідрообробка


Сутність способу полягає в комбінації передового торпедування для попереднього створення тріщинуватості в масиві труднообрушающіхся монолітних порід покрівлі підриванням свердловинних зарядів діаметром 36-38 мм, масою ВВ 35–40 кг і подальшого зволоження від шахтного протипожежного трубопроводу з напором 0,5-1,0 МПа.

Після впливу вибуху і зволоження порід опади основної покрівлі при роботі очисних вибоїв не проявляються. Взривогідрообработка застосовується в основному на пластах з основною покрівлею, представленої пісковиками невеликий міцності (60–70 МПа), схильними до размоканию [12].

Анімація 1

Рисунок 1 – Картина розподілу в моделі еквівалентних напружень, розрахованих за енергетичної теорії

3.6 Примусове обвалення покрівлі свердловинними зарядами


Сутність способу полягає в посадці труднообрушающіхся порід над виробленим простором на висоту до 10 м шляхом підривання зарядів ВР у свердловинах, пробурених паралельно лінії очисного вибою. Покрівля під дією вибуху розділяється на шари з подальшим її обваленням. Це виключає повітряні удари і формування великих активних навантажень на кріплення. Примусова первинна посадка підриванням свердловинних зарядів ВР у виробленому просторі застосовується тільки на шахтах, не небезпечних по газу і вибуху пилу.

Розроблені способи мають обмежену сферу застосування на викидонебезпечних пластах і пластах великий газоносності, вимагають значних матеріальних і трудових витрат для реалізації. Тому необхідна розробка способу спрямованого руйнування порід основної покрівлі без динамічного впливу на породи і з дотриманням безпечного режиму роботи.

Схема дегазації розроблюваного пласта

Рисунок 2 – Схема дегазації розроблюваного пласта
(1 – вентиляційний штрек, 2 – відкатний штрек; 3 – газопровід, 4 – дегазаційні свердловини; 5 – очисний вибій; 6 – камера )

Висновки

Поточні і плановані результати по темі досліджень. Основний перспективою досліджень є можливість використання результатів роботи на підприємствах вугільної промисловості України.

Перелік посилань

  1. Найданов, К.Ц. Разработка щадящих технологий добычи ювелирного и поделочного самоцветного сырья (на примере Восточной Сибири): Автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.22/ГОУ ВПО «Читинский гос. ун-т». – Чита, 2007. – 21 с.
  2. Черняк И. Л. Упрочнение пород в подготовительных выработках / И. Л. Черняк – М.: Недра, 1993. – 256 с.
  3. Кошелев К.В. Охрана и ремонт горных выработок / Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. – М.: Недра, 1990. – 218 с.
  4. Негрей С.Г. Обоснование параметров механического отпора породам почвы выемочных выработок при отработке лав обратным ходом друк. Дисс. канд. техн. наук: 05.15.02. – Донецк, 2007. – 296 с.
  5. Борзых А.Ф. Содержание, ремонт и ликвидация выработок угольных шахт / Борзых А.Ф., Зюков Ю.Е., Княжев С.Н. – Алчевск: ДонГТУ, 2004. – 614 с.
  6. Галкин, В.В. Невзрывной способ разрушения строительных конструкций при реконструкции зданий / В.В.Галкин, А. Г. Потапов // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1983. – № 6. – С. 21–22.
  7. Пшеничная, Е. Г. Обоснование рациональных параметров технологии добычи гранитных блоков с применением невзрывчатых разрушающих средств: Автореф. дис. канд. техн. наук: 25.00.22, 25.00.20 / Магнитог. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова, Магнитогорск, 2004, 20 с.
  8. Артамонов, С.М. Добыча блоков природного камня недробящим способом / С.М. Артамонов, С.Г. Агеев // Строительные материалы. 1985. – № 7. – С. 9–10.
  9. Шевцов, М.Р. Стан технології та обґрунтування умов руйнування суцільного середовища гірських порід і будівельних конструкцій / М.Р. Шевцов, С.О. Калякин, І.В. Купенко, О.М. Шкуматов, О.І. Рубльова // Проблеми гірського тиску. 2009. – № 17.– С. 226–249.
  10. Пат. № 96816, МПК(2011.01) E21D 11/00, E21D 21/00, E21D 11/00 Спосіб кріплення гірничих виробок / М.М. Касьян, І.Г. Сахно (Україна). – a201000705; заявл. 25.01.2010, опубл. 12.12.2011, бюл. № 23. – 8 с.:ил.
  11. Рекомендации по применению невзрывчатых разрушающих составов в условиях подземных горных выработок угольных шахт Донбасса / Н.Н. Касьян, И.Г. Сахно – Донецк: ДонНТУ, 2011, – 30 с.
  12. 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». 2009. – Вип. 10. – С. 70–73.