ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Данная работа посвящена разработке стоимостных параметров по дегазации угольных пластов и вмещающих пород.

Основным направлением экономического развития Украины предусматривается увеличение добычи угля в усложняющихся горно-геологических условиях. Поэтому остро встает проблема безремонтного поддержания горных выработок. В большей степени это касается выемочных выработок, поддерживаемых в выработанном пространстве позади лав и подвергающихся интенсивным проявлениям горного давления от ведения очистных работ. Поэтому разработка эффективных, безотходных и недорогих искусственных охранных сооружений, предусматривающих использование минимального объема рядовой породы совместно с ограничивающими элементами, является весьма актуальной задачей.

1. Актуальность темы

Дальнейшая разработка пластовых месторождений полезных ископаемых в условиях увеличения глубины ведения горных работ сопряжена с проблемой обеспечения эксплуатационного состояния выемочных выработок. В связи с этим всё большее распространение находят схемы отработки выемочных участков с поддержанием подготовительных выработок вслед за очистным забоем, и все больше внимания уделяется разработке эффективных способов и средств охраны подготовительных выработок. Наиболее дешевыми по материальным затратам являются способы, предусматривающие использование рядовой породы. И, несмотря на то, что являются одними из наиболее трудозатратных, они и самые распространенные.

Цель магистерской работы:

  1. Определения характера деформирования пород почвы под жесткими опорами;
  2. Установление зоны влияния охранного сооружения на подстилающие породы;
  3. Разработка конструкции жесткого охранного сооружения, при которой силы от действия веса вышележащих пород будут перенаправлены в сторону от выработки.

Для решения поставленных задач необходимы:

2. Основные этапы реализации поставленных задач

При решении задач горной геомеханики широкое применение получили методы моделирования: поляризационно-оптический метод, центробежный метод, метод структурных моделей, метод электроаналогий и метод моделирования с использованием эквивалентных материалов.

Среди этого множества методов моделирования, наиболее подходит метод моделирования с использованием эквивалентных материалов, так как он дает возможность с наибольшей полнотой и простотой воспроизводить в моделях необходимый комплекс горно-геологических условий и наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к лабораторным исследованиям процессов деформаций и разрушений горных пород при производстве горных работ. Метод основан на замене натуральных горных пород искусственными материалами при соблюдении условий геометрического, кинематического и динамического подобий.

Геометрическое подобие соблюдается, если размеры модели в определенное число раз отличаются от размеров исходной системы.

Кинематическое и динамическое подобия выражаются, соответственно, заданием масштабов времени и сил.

Для соблюдения механического подобия физико-механические свойства материала модели должны соответствовать в определенных соотношениях аналогичным свойствам материала натуры.

Моделирование состоит из нескольких последовательных этапов (рис. 1).

Последовательные этапы моделирования

Рисунок 1 – Последовательные этапы моделирования

Общий вид стенда для плоского моделирования методом с использованием эквивалентных материалов

Рисунок 2 – Общий вид стенда для плоского моделирования методом с использованием эквивалентных материалов (1 – постель, 2 – лежень, 3 – боковая стойка, 4 – верхнее перекрытие, 5 – шпильки, 6 – опалубка)

Отрабатывались модели с одной опорой для установления зоны распространения пучения и с двумя для определения взаимного влияния рядом расположенных жестких сооружений.

Общий вид модели с одной опорой

Рисунок 3 – Общий вид модели с одной опорой

Размеры параллелепипеда были приняты в соответствии с масштабом моделирования и составляли, в переводе на натуру: по ширине - 1,6 м, длиной – 32 м.

Для достоверности результатов моделирования нами было отработано по 5 одинаковых моделей. При нагружении параллелепипеда давлением Р = 0,04 МПа произошла потеря устойчивости пород, подстилающих сооружения, после чего они устремились в сторону от опоры, вследствие чего наблюдалось пучение пород сбоку от нее (рис. 4). Пучение происходило в виде складкообразования породных слоев почвы при их смещении в плоскости напластования под действием «штампа».

По величине деформирования пород в боку от опоры была установлена величина влияния жесткого охранного сооружения на подстилающие породы и определена величина их пучения в рассматриваемых условиях. Результаты замеров по одной опоре позволили установить, что зона влияния жесткого сооружения составляет до 2а (где а - ширина опоры), причем максимальная величина пучения составила 1,13m (где m - мощность пласта) и была отмечена на удалении от опоры 1,2а (рис. 4).

Характер деформирования подстилающий пород с модели с одной опорой

Рисунок 4 – Характер деформирования подстилающий пород с модели с одной опорой

3. Научная новизна работы

Данные результаты позволили установить параметры установки жесткого охранного сооружения, при которых возможно предотвращение выдавливания пород почвы из-под штампа в выработку.

Таким образом, будет закономерным утверждение, что жесткое охранное сооружение стоило бы располагать на удалении не менее 2 ширин охранного сооружения. В этом случае пучение будет происходить в полости между выработкой и опорной полосой.

Выводы

Таким образом, по результатам моделирования можно сделать вывод о том, что применение жестких опор с компенсационными полостями в слабых породах почвы эффективно и, что при правильном подборе их параметров возможно поддержание выработок в эксплуатационном состоянии. А при необходимости возведения изолирующей стенки последнюю необходимо устанавливать со стороны выработанного пространства.

Список источников

  1. Руководство по проектированию угольных шахт. – Киев – 1994.
  2. Ушаков К.З. Бурчаков А.С. Пучков Л.А. Медведев И.И. Аэрология горных предприятий. М., «НЕДРА», 1987. – 421 с.
  3. Черняк И. Л. Упрочнение пород в подготовительных выработках / И. Л. Черняк – М.: Недра, 1993. – 256 с.
  4. 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.
  5. Заявка 57–119850, Япония, МКИ В 02 С 19/18, Е 04 С 23/08. Композиция для разрушения бетона, дорожного покрытия и т.п. / Нисихара Акио, Мива Мотому, Тада Сюити; Асахи дэнка коге к.к. № 56-5779 заявл. 16.01.81,. опубл. 26.07.82.
  6. 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.
  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. 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.
  10. Белоконь В.Г. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР-Москва, «НЕДРА» – 1980 – 217 с.
  11. Зберовський В.В. Розвиток геотехнологій видобутку метану вугільних родовищ. Вугілля України, 2004, № 7, с. 16–18.