Реферат за темою випускної роботи
- Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. ВНИМИ, 1986 – 222 с.
- Мельников Н.И. Анкерная крепь [Текст] / Н.И. Мельников. – М.: Недра, 1980. – 252 с.
- Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. – Изд. 4‐е, дополненное. Л., 1986. – 222 с.
- Стовпник С.Н. Анкерное усиление рамных крепей на шахтах западного Донбасса [Текст] / С.Н. Стовпник // Уголь Украины. – 2007. № 7 – 25 с.
- Евсеев В.С., Утрихин А.Н., Мурашев В.И. Определение предельной глубины применения анкерной крепи в подготовительных выработках // Уголь. – 1984 . – № 6. – С. 18‐20.
- А.Ф. Борзых, Е.П. Горовой, В.И. Радченко. Охрана наклонных подготовительных выработок путем их проведения вприсечку // Уголь Украины – 2001. – № 6. – С. 7‐9.
2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
3. Огляд досліджень та розробок
Вступ
У Україні основним корисним копалини на сьогодні являється вугілля.
Промислові запаси до глибини 1800 метрів, кондиційні по потужності і зольності, складають більше 108 мілярдів 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
Кріплення і підтримка гірських вироблень в стійкому стані в період експлуатації є одним з найбільш відповідальних і ресурсоємних технологічних процесів гірського виробництва. Вибір крепи з недостатньою здатністю, що несе, призводить до зростання ризику раптових обвалень, вірогідності незапланованих простоїв. Установка крепи із зайвою здатністю, що несе, стає причиною зростання непродуктивних витрат. При розробці родовищ корисних копалини рудного вузла вживані типи крепей до теперішнього часу розраховувалися і конструювалися виходячи з представлень, що навколо підземних вироблень діє симетричне відносно вертикалі поле напруги. Кріплення гірських вироблень відповідно до нормативних документів, розроблених на основі описаного підходу, в основному забезпечувало необхідну стійкість їх контура. Проте мали місце випадки руйнування рекомендованих крепей, наприклад, в зонах тектонічних порушень на контактах геологічних блоків. На одній і тій же глибині в одних випадках деформації проявлялися у вигляді вывалов і руйнувань покрівлі, в інших – в руйнуванні і осипанні стінок вироблення, здутті грунту. Це, а також що відмічається частенько асси–метричная форма вывалов в закріплених виробленнях, вже ставило під сумнів правильність поширення існуючих теоретичних підходів на усі можливі умови розташування гірських вироблень.
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)
Стало очевидним, що для підвищення стійкості вироблень в складних гірничо–геологічних умовах, коли підпірні типи крепи не справляються з поставленим завданням необхідно максимально використати здатність найпоріднішого масиву, що несе. Тому в подальші роки робляться спроби застосування комбінації рамної і анкерної крепи. Ці крепи істотно відрізняються один від одного за принципом роботи і характером дії на порідний масив. Рамно–арочна крепь безпосередньо не змінює деформаційні властивості гірських порід, а виконує функції підтримувальної крепи і при цьому обмежує деформації порід і перешкоджає їх дозволу. Лікерна ж крепь здатна збільшувати прочностные властивості масиву і підвищувати його здатність, що несе. Зміцнена товща порід перешкоджає розвитку деформацій масиву навколо вироблення.Своєчасне те, що анкерує протистоїть розшаруванню порід покрівлі, процес руйнування заанкерованной товщі під дією підвищеного первинного гірського тиску, що значно покращує умови роботи рамної крепи. С.Н. Стовпник провів дослідження на шахтах Західного Донбасу по використанню анкерної крепи як посилення рамних конструкцій. Він дійшов висновку, що можна удосконалити підхід проектування вироблень, вибираючи параметри рамної крепи і забезпечуючи здатність конструкції, що несе, відповідає гірському тиску в період зрушення, що встановився. Під час активних зрушень необхідно передбачити можливість анкерного посилення приконтурної частини масиву для збільшення здатності системи, що несе, крепь–массив до рівня навантажень, що діють при підвищеному гірському тиску.При цьому підкреслено, що анкерне посилення досить ефективно, якщо загальна здатність анкерів, встановлених на кожній рамі, що несе, відповідає величині прояву гірського тиску в період інтенсивних зрушень і забезпечує зниження фактичного навантаження на раму. Такий підхід економічно себе виправдовує, проте виникають проблеми, пов'язані з якістю закріплення анкерів в умовах нестійких порід, зокрема, порушення зчеплення в системі стержень "анкер–смола–порода". Процеси, що відбуваються в системі "анкер–смола–порода", на даний момент недостатньо вивчені, попри те, що саме вони визначають характер роботи анкерної крепи. Надійне закріплення стержня анкера в шпурі забезпечує можливість системи "анкер–смола–порода" протистояти руйнівним діям податливо, не втрачаючи своєї здатності, що несе, одномоментно, що є важливим чинником для підвищення стійкості вироблення в цілому.
Висновки
Завдяки експериментам, проведеним в шахтних умовах, можливо виявити рівень впливу посилення рамної крепи жорсткими анкерами в процесі формування зони зруйнованих порід навколо вироблення і дати кількісну, і якісну оцінку цим взаємодіям. Специфічності розвитку деформаційних процесів в масиві, що вміщує виробітку, встановлені раніше, будуть застосовані для аргументації теоретичного завдання і обгрунтування розрахункової схеми за визначенням раціональних параметрів комбінованих кріплень.
При написанні цього реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2012 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.