Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- 1. Актуальность. Цели и задачи работы
- 2. Горно-геологические и горнотехнические условия ведения горных работ и применяемый при разработке пласта l4 комплекс мер по предупреждению газодинамических явлений
- 3. Теоретические и экспериментальные основы разработки торпедирования угольного массива
- 4. Параметры и технология торпедирования
- Вывод
- Список источников
1. Актуальность. Цели и задачи работы
Проблема газодинамических явлений (ГДЯ) является самой сложной и до конца не решенной проблемой в угольной промышленности.
Газодинамические явления, в особенности внезапные выбросы угля и газа, приводят к гибели людей и большим экономическим затратам. Выброшенным углем засыпаются горные выработки, выводится из строя горное оборудование, выбивается и деформируется крепь, происходит обрушение пород, выработки заполняются метаном. Это приводит к длительным остановкам работ и сопряжено с опасностью взрыва пылегазовой смеси в горных выработках. Ликвидация последствий выбросов угля и газа отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы шахт.
24 мая 1999 года – в результате взрыва погибли 50 человек, травмы получили 40 человек.
19 августа 2001 года – взрыв газо-воздушной смеси в сочетании с угольной пылью унес жизни 55 человек. Были травмированы 34 человека, пропали без вести 10 человек.
31 июля 2002 года – в результате взрыва погибли 20 человек, травмы получили два человека.
В результате трех взрывов в ноябре-декабре 2007 года погибло 106 человек, еще 156 шахтеров было ранено – это крупнейшая авария за всю историю Украины по количеству жертв:
18 ноября 2007 года на горизонте 1078 метров произошел взрыв метано-воздушной смеси. По данным МЧС, в момент аварии под землей находились 456 горняков, в том числе на аварийных участках – 186. В результате взрыва погиб 101 шахтер.
1 декабря 2007 года – в результате второго взрыва пострадало 52 шахтеров, состояние 35-ти человек – средней тяжести, 9-ти – тяжелое.
2 декабря 2007 года – погибло 5 горноспасателей, еще 66 пострадавших были госпитализированы.
С увеличением глубины разработки угроза внезапных выбросов угля и газа существенно повышается. Это касается и пласта l4, который с отметки 400 м начал считаться угрожаемым по внезапным выбросам. Кроме того потребности в угле постоянно возрастают, что способствует увеличению нагрузки на шахту [2].
В настоящее время шахта АП шахта им. А. Ф. Засядько
разрабатывает четыре выбросоопасных шахтопласта m3, l1, l4 и k8.
При разработке этих пластов на шахте произошло 15 внезапных выбросов угля и газа и 120 выбросов при сотрясательном взрывании.
В работе планируется исследовать и обосновать возможность применения в подготовительных выработках пласта l4 нормативного способа предотвращения внезапных выбросов угля и газа – торпедирование угольного массива без предварительного нагнетания воды в пласт [1].
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- Выполнен анализ горно-геологических и горнотехнических условий ведения горных работ на шахте и при разработке пласта l4.
- Проведен анализ применения при подготовке выемного участка пласта l4 комплекса мер по предупреждению газодинамических явлений.
- Изучен теоретические и экспериментальные основы разработки торпедирования угольного массива.
- Обоснованы параметры и разработать технологию торпедирования угольного массива в подготовительных и очистых выработках пласта l4.
- Выполнена технико-экономическая оценка предложенного способа торпедирования угольного массива.
2. Горно-геологические и горнотехнические условия ведения горных работ и применяемый при разработке пласта l4 комплекс мер по предупреждению газодинамических явлений
Пласт l4 Коксовый
. Мощность от 0,9 до 1,2 м, строение сложное и простое, уголь марки Ж, малозольный (1,4–26,9), среднесернистый (0,8–2,9),
средней крепости, f=1,0–1,5, объемный вес 1,31, сопротивляемость резанию – 210/235 кг/см, угол падения изменяется от 9 до 140, опасен по газу,
взрывчатости угольной пыли, суфлярным выделениям метана, не склонен к самовозгоранию, с отметки& – 400 м опасен по внезапным выбросам угля и газа.
Непосредственная кровля пласта сложена аргиллитом и алевролитом.
Непосредственная почва представлена алевролитом, аргиллитом и в двух точках – песчаником.
Пласт l4 разрабатывается под частичной защитой с применением в незащищенных зонах и зонах повышенного горного давления (ПГД) комплекса противовыбросных мероприятий.
При подготовке выемочного участка проведение подготовительных выработок по пласту l4 проходится сотрясательным врыванием или комбайном КСП-32 общим забоем.
Проведение вентиляционного штрека комбайном осуществляется вприсечку с ранее отработанным этажом после определения безопасной зоны разгрузки пласта по динамике начальной скорости газовыделения. В потенциально опасных зонах применяют гидрорыхление с контролем эффективности способа по динамики газовыделения.
Рисунок 1 – Схема проведения гидрорыхления (анимация: 7 кадров, циклична, 148 килобайт)
Проведение конвейерного штрека и монтажного ходка комбайном осуществляют после гидрорыхления и контроля эффективности гидрорыхления по динамике газовыделения или по параметрам акустического сигнала.
При неэффективности гидрорыхления в опасных зонах проведение выработки осуществляют сотрясательным взрыванием по углю. При этом опережение угольным забоем породного не менее 0,5 м и не более 2,5 м. Оставшуюся часть породы вынимают при помощи проходческого комбайна. Зачистка разрыхленного угля ручная. Выравнивание угольного забоя механическими и ручными инструментами запрещается.
По мнению специалистов шахты, применяемый комплекс противовыбросных мероприятий в подготовительных выработках пласта l4 достаточно сложен и трудоемок в выполнении, а главное из-за частых случаев неэффективности гидрорыхления связан с необходимостью перехода на сотрясательное взрывание.
3. Теоретические и экспериментальные основы разработки торпедирования угольного массива
Теоретической основой разработки способа торпедирования являлось решение задачи о влияния различных факторов на форму и размеры зоны разрушения пласта при взрыве скважинного заряда в краевой части угольного пласта. При решении задачи угольный пласт рассматривался как упругий однородный изотропный, а функция детонационного давления в скважине – как суперпозиция взрывных импульсов последовательной совокупности элементарных сферических зарядов (рисунок 2). В основу решения задачи было положено решение уравнения движения упругой среды для сферической полости радиуса R0, равномерно нагруженной давлением Р0 от взрывного импульса точечного заряда.
Рисунок 2 – Схема к постановке задачи
Схема к постановке задачи: 1 – свободная поверхность пласта; 2 – скважина; 3 – направление инициирования заряда; 4 – элементарный сферический заряд; σx(x), σy(x) и σz(x) – эпюры главных статических напряжений; Lc и η0 соответственно длина скважины и забойки; З – текущая координата элементарного заряда; P0 – давление внутри сферической полости радиуса; R0 – объемный вес вышележащих пород; H – глубина от земной поверхности.
По результатам решения задачи установлено, что свободная поверхность и напряженное состояние пласта определяют форму зоны разрушения близкую конусу, из чего следует, что разрушение пласта в пределах заданного радиуса эффективного влияния Rэф возможно не по всей длине скважины Lc, а только на участке так называемой эффективной длины скважины Lэф.
Оценка влияния различных факторов на размеры зоны разрушения и эффективную длину скважины Lэф достигалось изменением численных значений показателей напряженно-деформированного состояния пласта, работоспособности ВВ, длины скважины и забойки.
Основные результаты аналитического исследования взрыва скважинного заряда в краевой части пласта были использованы для определения основных направлений горноэкспериментальных работ по разработке параметров и технологии торпедирования.
Показано, что в реальных условиях интегральной характеристикой напряженно-деформированного состояния выбросоопасного пласта является величина безопасной зоны разгрузки lб, определяемая по динамике начальной скорости газовыделения.
4. Параметры и технология торпедирования
Все основные параметры торпедирования (длина скважин, расстояние между скважинам, неснижаемое опережение и др.), определяющие надежность и эффективность способа, установлены с использованием экспериментальных данных по изменению напряженно-деформированного и газодинамического состояния пласта при взрыве скважинных зарядов.
Торпедирование осуществляют в скважинах диаметром 55–60 мм. Длина скважин lс принимается в зависимости от установленной по динамике газовыделения величины зоны разгрузки пласта lо (таблица 1).
Таблица 1 – Параметры торпедирования в скважинах диаметром 55–60 мм
Величина неснижаемого опережения забоя скважинами lно для первого цикла торпедирования принимается равной 5 м, для последующих циклов с учетом суточного подвигания забоя lсут из выражения:
l но = lсут + 1 ≥ 3 м.
Расстояние между концевыми частями скважин в нишах не должно превышать 2 м, в комбайновой части лав и подготовительных выработках 2,5 м. Скважины, располагаемые в кутках забоя должны выходить за контур выработки не менее чем на 2 м.
Масса скважинного заряда определяют по формуле:
Q = q(lc − lз), кг,
где – масса метра заряда, кг/м; lз – общая длина забойки (не менее 3 м при длине скважины 8,5 м, 4 м при длине скважины 8,5–10 м и 5 м при длине скважины более 10 м).
Схемы расположения скважин для торпедирования и контрольных шпуров для контроля эффективности способа по динамике газовыделения или по параметрам акустического сигнала:
а) в подготовительном забое ; б) и в) в нижней нише и комбайновой части лавы.
Рисунок 3 – Схема расположения скважин
Выводы
Таким образом в ходе данной работы была представлена общая характеристика шахты, а также обобщенная теоретическая информация, необходимая для расчета
параметров гидровзрывания в условиях АП шахта им. А. Ф. Засядько
.
Список источников
- Правила ведения горных работ на пластах склонных к газодинамическим явлениям: Стандарт МинУглепром Украины – К.: 2005.
- Аварии на шахте имени Засядько «Электронный ресурс» — Режим доступа: Аварии на шахте имени Засядько.
- Яйло В. В. Диссертация на тему: Исследования и разработка способов предотвращения выбросов угля и газа, основанных на гидровзрывании/ Яйло В. В. – Д.: 1982.
- Кузнецов Ю. С. Физико-технические проблемы комплексной механизации горно-проходческих работ: К расчету эффективности гидровзрывания/ Кузнецов Ю. С., Дворниченко В. И., Бугаев Л. И., Кузнецова С. В. – М.: В кн., вип. 126., 1975.
- Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом. – М.: Госгортехіздат, 1962.
- Ханукаев А. Н. Снижение напряженности горного массива с помощью взрывов/ Ханукаев А. Н., Кусов Н. Ф., Пшеничный В. И. и др. – М.: Наука, 1979.