Русский   English

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Актуальність. Мета і завдання роботи

Проблема газодинамічних явищ (ГДЯ) є найбільш складною і до кінця не вирішеною проблемою у вугільній промисловості.

Газодинамічні явища, особливо раптові викиди вугілля і газу, призводять до загибелі людей та великих економічних витрат. Викинутим вугіллям засипаються гірничі виробки, виводиться з ладу гірниче обладнання, вибивається і деформується гірниче кріплення, відбувається обвалення порід, виробка заповнюються метаном. Це призводить до тривалих зупинок робіт і пов'язане з небезпекою вибуху пилогазової суміші в гірничих виробках. Ліквідація наслідків викидів вугілля і газу негативно позначається на техніко-економічних показниках роботи шахт.

24 травня 1999 – в результаті вибуху загинули 50 чоловік, травми одержали 40 чоловік.

19 серпня 2001 – вибух газо-повітряної суміші в поєднанні з вугільним пилом забрав життя 55 чоловік. Були травмовані 34 особи, пропали безвісти 10 людей.

31 липня 2002 – в результаті вибуху загинули 20 чоловік, травми отримали двоє людей.

В результаті трьох вибухів в листопаді-грудні 2007 року загинуло 106 чоловік, ще 156 шахтарів було поранено – це найбільша аварія за всю історію Україна за кількістю жертв.

18 листопада 2007 на горизонті 1078 метрів стався вибух метано-повітряної суміші. За даними МНС, у момент аварії під землею знаходилися 456 гірників, у тому числі на аварійних ділянках – 186. В результаті вибуху загинув 101 шахтар.

1 грудня 2007 – в результаті другого вибуху постраждали 52 шахтарів, стан 35-ти осіб – середньої тяжкості, 9-ти – тяжкий.

2 грудня 2007 – загинуло 5 гірничорятувальників, ще 66 потерпілих були госпіталізовані.

Зі збільшенням глибини розробки загроза раптових викидів вугілля і газу суттєво підвищується. Це стосується і пласта l4, який з позначки 400 м почав вважатися загрозливих за раптовими викидами. Крім того потреби у вугіллі постійно зростають, що сприяє збільшенню навантаження на шахту [2].

В даний час шахта АП шахта ім. А. Ф. Засядька розробляє чотири викидонебезпечних шахтопласта m3, l1, l4 і k8. При розробці цих пластів на шахті сталося 15 раптових викидів вугілля і газу та 120 викидів при струсному підриванні.

У роботі планується дослідити та обґрунтувати можливість застосування в підготовчих виробках пласта l4 нормативного способу запобігання раптових викидів вугілля і газу – торпедування вугільного масиву без попереднього нагнітання води в пласт [1].

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувалися наступні завдання:

  1. Виконано аналіз гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов ведення гірничих робіт на шахті і при розробці пласта l4.
  2. Проведено аналіз застосування при підготовці виймальної ділянки пласта l4 комплексу заходів щодо попередження газодинамічних явищ.
  3. Вивчено теоретичні та експериментальні основи розробки торпедування вугільного масиву.
  4. Обґрунтовано параметри і розроблено технологію торпедування вугільного масиву в підготовчих і очисних виробках пласта l4.
  5. Виконана техніко-економічна оцінка запропонованого способу торпедування вугільного масиву.

2. Гірничо-геологічні та гірничотехнічні умови ведення гірничих робіт і застосовуваний при розробці пласта l4 комплекс заходів щодо попередження газодинамічних явищ

Пласт l4 Коксовий. Потужність від 0,9 до 1,2 м, будова складна і проста, вугілля марки Ж, малозольний (1,4–26,9), середньозернистий (0,8–2,9), середньої міцності, f = 1,0–1,5, об'ємна вага 1,31, опірність різанню – 210/235кг/см, кут падіння змінюється від 9 до 140, небезпечний по газу, вибуховості вугільного пилу, суфлярними виділеннями метану, не схильний до самозаймання, з позначки – 400 м небезпечний через раптові викиди вугілля і газу.

Безпосередня покрівля пласта складена аргілітом і алевролітом.

Безпосередній грунт представлений алевролітом, аргілітом і в двох точках – пісковиком.

Пласт l4 розробляється під частковим захистом із застосуванням в незахищених зонах і зонах підвищеного гірського тиску (ПГТ) комплексу противикидних заходів.

При підготовці виїмкової ділянки проведення підготовчих виробок по пласту l4 проводиться струсним вриванням або комбайном КСП-32 загальним забоєм.

Проведення вентиляційного штреку комбайном здійснюється впресічку з раніше відпрацьованим поверхом після визначення безпечної зони розвантаження пласта по динаміці початкової швидкості газовиділення. У потенційно небезпечних зонах застосовують гідророзпушування з контролем ефективності способу по динаміці газовиділення.

Схема проведення гідророзпушування

Малюнок 1 – Схема проведення гідророзпушування (анимация: 7 кадрів, циклічна, 148 килобайт)

Проведення конвеєрного штреку і монтажного ходка комбайном здійснюють після гідророзпушування і контролю ефективності гідророзпушування по динаміці газовиділення або за параметрами акустичного сигналу.

При неефективності гідророзпушування в небезпечних зонах проведення вироблення здійснюють струсним підриванням по вугіллю. При цьому випередження вугільним забоєм породного не менше 0,5 м і не більше 2,5 м. Частину породи виймають за допомогою прохідницького комбайна. Зачистка розпушеного вугілля ручна. Вирівнювання вугільного забою механічними і ручними інструментами забороняється.

На думку фахівців шахти, застосовуваний комплекс противикидних заходів у підготовчих виробках пласта l4 досить складний і трудомісткий у виконанні, а головне через часті випадки неефективності гідророзпушування, пов'язаний з необхідністю переходу на струсне підривання.

3. Теоретичні та експериментальні основи розробки торпедування вугільного масиву

Теоретичною основою розробки способу торпедування було вирішення задачі про вплив різних чинників на форму і розміри зони руйнування пласта при вибуху свердловинного заряду в крайовій частині вугільного пласта. При вирішенні задачі вугільний пласт розглядався як пружний однорідний ізотропний, а функція детонаційного тиску в свердловині – як суперпозиція вибухових імпульсів послідовної сукупності елементарних сферичних зарядів (малюнок 2). В основу рішення задачі було покладено рішення рівняння руху пружного середовища для сферичної порожнини радіуса R0, рівномірно навантаженої тиском Р0 від вибухового імпульсу точкового заряду.

Схема до постановки задачі

Малюнок 2 – Схема до постановки задачі

Схема до постановки задачі: 1 – вільна поверхня пласта; 2 – свердловина; 3 – напрям ініціювання заряду; 4 – елементарний сферичний заряд; σx(x), σy(x) и σz(x) – епюри головних статичних напруг; Lc и η0 відповідно довжина свердловини і забійки; З – оточна координата елементарного заряду; P0 – тиск усередині сферичної порожнини радіуса; R0 – об'ємна вага вищерозміщених порід; H – глибина від земної поверхні.

За результатами рішення задачі встановлено, що вільна поверхня і напружений стан пласта визначають форму зони руйнування близьку конусу з чого випливає, що руйнування пласта в межах заданого радіусу ефективного впливу Rеф можливо не по всій довжині свердловини, а тільки на ділянці так званої ефективної довжини свердловини Lеф.

Оцінка впливу різних факторів на розміри зони руйнування і ефективну довжину свердловини Lеф досягалося зміною чисельних значень показників напружено-деформованого стану пласта, працездатності ВР, довжини свердловини і забійки.

Основні результати аналітичного дослідження вибуху свердловинного заряду в крайовій частині пласта були використані для визначення основних напрямків гірничоексперементальних робіт з розробки параметрів і технології торпедування.

Показано, що в реальних умовах інтегральною характеристикою напружено-деформованого стану викидонебезпечного пласта є величина безпечної зони розвантаження lб, що визначаться за динамікою початкової швидкості газовиділення.

4. Параметри і технологія торпедування

Всі основні параметри торпедування (довжина свердловин, відстань між свердловинами, незнижуване випередження т. ін.), що визначають надійність і ефективність способу, встановлені з використанням експериментальних даних щодо зміни напружено-деформованого і газодінамічного стану пласта при вибуху свердловинних зарядів.

Торпедування здійснюють у свердловинах діаметром 55–60 мм. Довжина свердловин lс приймається залежно від встановленої по динаміці газовиділення величини зони розвантаження пласта lо(таблиця 1)

Таблиця 1 – Параметры торпедирования в скважинах диаметром 55–60 мм

Таблиця 1.

Величина незнижуваного випередження забою свердловинами lно для першого циклу торпедування приймається рівною 5 м, для наступних циклів з урахуванням добового посування забою lсут з виразу:

lно = lсут + 1 ≥ 3 м.

Відстань між кінцевими частинами свердловин в нішах не повинно перевищувати 2 м, в комбайновій частині лав і підготовчих виробках 2,5 м. Свердловини, розташовувані у кутках забою повинні виходити за контур виробки не менше ніж на 2 м.

Маса свердловинного заряду визначають за формулою:

Q = q(lc − lз), кг,

де q – маса метра заряду, кг/м; lз – загальна довжина забійки (не менше 3 м при довжині свердловини 8,5 м, 4 м при довжині свердловини 8,5–10 м і 5 м при довжині свердловини більше 10 м).

Схеми розташування свердловин для торпедування і контрольних шпурів для контролю ефективності способу по динаміці газовиділення або за параметрами акустичного сигналу:

а) в підготовчому забої; б) и в) в нижній ніші і комбайновій частині лави.

Схема розташування свердловин

Малюнок 3 – Схема розташування свердловин

Висновок

Таким чином в ході даної роботи була представлена загальна характеристика шахти, а також узагальнена теоретична інформація, необхідна для розрахунку параметрів гідровзриванія в умовах АП шахта ім. О. Ф. Засядька.

Список використаних джерел

  1. Правила ведення гірничих робіт на пластах схильних до газодинамічних явищ: Стандарт МінУглепром України – К.: 2005.
  2. Аварії на шахте імені Засядько «Електронний ресурс» — Режим доступа: посилання Аварии на шахті імені Засядька.
  3. Яйло В. В. Дисертація на тему: Дослідження и розробка способів Запобігання вікідів вугілля и газу, заснований на гідровибусі/ Яйло В. В. – Д.: 1982.
  4. Кузнецов Ю. С. Фізико-технічні проблеми комплексної механізації гірничо-прохідницьких работ: До розрахунку ефективності гідровзриванія/ Кузнецов Ю. С., Дворниченко В. И., Бугаєв Л. И., Кузнецова С. В. – М.: В кн., вип. 126., 1975.
  5. Ханукаев А.Н. Енергія хвиль напруг при руйнуванні порід вибухом. – М.: Госгортехіздат, 1962.
  6. Ханукаев А. Н. Зниження напруженості гірського масиву за допомогою вибухів/ Ханукаев А. Н., Кусов Н. Ф., Пшеничный В. И. та інші. – М.: Наука, 1979.