авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«Раздел 1. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ УДК 622.23; 622.831 УСЛОВИЯ ОБРУШЕНИЙ СЛОИСТОЙ КРОВЛИ ...»

-- [ Страница 3 ] --

Вентиляционный штрек Откаточный штрек Угол падения сместителя Рис. 1. Схема наблюдательной станции Для измерения конвергенции контурные реперы закладывались по парно: один в кровле, другой в почве – на одной вертикали. На каждой за мерной станции закладывалось 3 пары таких реперов – две на контуре вы работки (со стороны падения и восстания) и одна по оси.

Для получения абсолютных вертикальных смещений с периодично стью 2 - 4 раза в месяц, в зависимости от скорости подвигания очистного забоя, производилось измерение конвергенции вмещающих пород.

Интенсивность смещений в подготовительных выработках в зоне влияния разрывных тектонических нарушений зависит от множества гор но-геологических факторов, таких как: глубина залегания выработки;

угол падения пластов;

мощность породных слоев и угольных пластов;

прочно стные и деформационные свойства вмещающих пород;

амплитуда разрыв ного нарушения;

угол падения сместителя разрывного нарушения;

угол встречи выработкой (линией очистного забоя) линии простирания смести теля разрывного нарушения.

Для установления степени влияния этих факторов на конвергенцию вмещающих выработку пород замерами определены величины смещений пород выемочных штреков. По полученным данным построены графики конвергенции в выемочных штреках в зависимости от расстояния до забоя лавы, построены графики скоростей конвергенции.

В результате анализа графиков установлено, что величина и интен сивность смещений контура выработки в процессе перехода лавой участка дизъюнктивного нарушения зависит от геометрических параметров текто нической трещины.

На устойчивость вмещающих пород выемочного штрека в зоне влия ния разрывного дизъюнктивного нарушения и опорного давления очистного забоя совместно влияет значительное число факторов. Подбор данных с одним влияющим фактором при постоянных значениях остальных не представляется возможным. В связи с этим в качестве математического аппарата исследования был принят метод множественной корреляции.

Так как на устойчивость пород выемочных штреков большое влия ние оказывает способ их охраны от воздействия очистных работ, результаты шахтных исследований сначала были разделены на группы с одинаковыми способами охраны выемочных штреков: а) массив - целик;

б) массив - буто вая полоса;

в) массив - бутокостры;

г) массив - железобетонные тумбы.

Затем результаты были обработаны на ЭВМ с помощью программы множественной корреляции.

В качестве фактора функции принята конвергенция выемочного штрека (Y = Ymax) после прохода очистного забоя и наступления периода стабилизации.

Основными факторами - аргументами, влияющими на конечную ве личину конвергенции, были приняты: X1 = l - пролёт выемочного штрека в гН проходке, м;

X2 = m - вынимаемая мощность пласта, м;

X3 = - крите у сж.

рий устойчивости пород кровли;

X4 = b - ширина угольного целика или бу товой полосы (м), количество рядов железобетонных тумб или бутокост ров, штук;

X5 = А - амплитуда разрывного нарушения, м;

X6 =, угол встречи выработкой (линией очистного забоя) плоскости простирании дизъюнктивного нарушения, град.;

X7 =, угол падения плоскости смести теля, град.;

X8 = L - расстояние до лавы, м.

Анализировалась модель вида:

n Y = ao + a f ( xi ), (1) i = ;

e k x ;

ln (x);

].

f (xi) = [x;

x2;

x3;

где ;

x x Вид функций, входящих в уравнение (1), находился путем логическо го анализа результатов экспериментальных исследований, а также литера турных данных о характере влияния рассматриваемых факторов в других угольных бассейнах. В итоге из ряда выражений, полученных в результате математической обработки при различных сочетаниях видов функций влияющих факторов, выбиралась наиболее адекватная зависимость.

Корреляционные зависимости для прогноза конвергенции в выемочных штреках с различными способами охраны приведены в табл. 1.

Таблица Корреляционные зависимости для прогноза конвергенции в выемочных штреках, пораженных тектоническими разрывными нарушениями Способ Полученные адекватные зависимости охраны гН Umax = 0,078 · l2 + 48,48 · m2 +4567· - 27,6 · b2+ у сж..

Целик – 27380 массив угля +81,41· A + + +40,94 · ln(L) - 191 гН Umax = 4,17· l2 - + 4624 · - 30,5 · b + 56,83 · A+ + Бутовая у сж..

m полоса – 20110 - - массив угля L гН Umax = 11,47· l2 + 28,63 · m2 +699,8 · ln( ) - 146 · b + 52,98· ln(A) – Бутокостры - у сж..

массив угля 0,142 · 2 – 45,1 · + 70,07 · ln(L) + гН Железобетон- Umax = 0,833· l2 + 47,24 · m2 +4510 - 381 · b + 29,32· ln(A) у сж..

ные тумбы 0.0914 · 2 – 100 · + 60.84 · ln(L) + 996. массив угля Для определения степени влияния каждого фактора - аргумента на изменения фактора функции были построены графики уравнений чистой регрессии. Пример построения графика уравнений чистой регрессии фак тор – аргументов для способа охраны «бутокостры – массив угля» показан на рис.2.

В результате анализа графиков уравнений чистой регрессии факто ров – аргументов дизъюнктивных тектонических нарушений для различ ных способов охраны были выявлены следующие закономерности:

1. Влияние амплитуды дизъюнктивного нарушения При увеличении амплитуды нарушения (А, м) увеличиваются смещения вмещающих выработку горных пород. Это можно объяснить тем, что при увеличении амплитуды нарушения соответственно увеличивается протя женность зоны раздробленных, сильнотрещиноватых и расслоенных по род, что резко снижает устойчивость нарушенного участка выемочного штрека.

Конвергенция, мм 1000 Значение фактор аргументов Пролет выработки,м 3,3 3,5 3,7 3,9 4,1 4,3 4,5 4,7 4, Мощность пласта,м 0,63 0,76 0,90 1,00 1,16 1,29 1,42 1,55 1, критерий устойчивости пород, доли ед.

0,05 0,08 0,11 0,14 0,16 0,19 0,22 0,25 0, Количество рядов бутокостров 2 3 4 5 Амплитуда разрывного нарушения, м 0,2 0,8 1,4 2,1 2,7 3,3 3,9 4,6 5, Угол встречи сместителя лавой,гр 33 36 40 43 46 49 53 56 Угол падения сместителя,гр 42 48 53 59 64 70 75 81 Расстояние до лавы,м 86 98 110 121 133 145 157 168 Рис. 2. График уравнения чистой регрессии (способ охраны: бутокостры - массив угля) При парном анализе «амплитуда нарушения – конвергенция» связь четко прослеживается. Наиболее адекватная зависимость при всех спосо бах охраны – квадратическая, а при охране штрека бутокострами и желе зобетонными тумбами адекватна логарифмическая зависимость конвер генции пород от амплитуды нарушения.

Наиболее значим этот фактор при способе охраны бутокострами.

Так, при увеличении амплитуды нарушения с 0,2 до 5,2 м конвергенция возрастает на 173 мм.

Несколько слабее влияние этого фактора при охране выемочного штрека целиками угля и бутовыми полосами. Так, при изменении амплиту ды нарушения на 4,1 м, увеличение конвергенции составило 98 мм. При ох ране по схеме «железобетонные тумбы - массив угля» увеличение амплитуды нарушения с 0,25 до 0,7 м влечет увеличение конвергенции на 30 мм.

2. Влияние угла встречи очистным забоем плоскости сместителя разрывного нарушения Действие фактора угла встречи лавой плоскости сместителя (, град.) обратно пропорциональное, т.е. с уменьшением угла между линией очист ного забоя и линией простирания плоскости сместителя конвергенция по род увеличивается.

Это можно объяснить тем, что непосредственная и основная кровли пласта отсекаются сместителем разрывного нарушения. В обычных усло виях (при отсутствии разрывного нарушения) опорное давление лавы рас пространяется далеко за пределы груди очистного забоя, равномерно пере давая нагрузку на угольный пласт. При подходе лавы к разрывному нару шению опорное давление очистного забоя не распространяется за линию сместителя, таким образом, все давление нависающей кровли воспринима ется только целиком угля, заключенным между грудью очистного забоя и тектонической трещиной.

При уменьшении угла между линией очистного забоя и плоскостью сместителя, приближаясь к параллельному взаимному расположению, тек тоническая трещина отсекает распространение опорного давления вглубь массива угольного пласта по всей длине лавы. В результате чего горное давление на механизированную крепь очистного комплекса и угольный пласт резко возрастает (подобная ситуация может привести к жесткой по садке стоек мехкрепи и остановке лавы). Как следствие, увеличивается на грузка на охранную конструкцию выемочного штрека и возрастает конвер генция пород.

При увеличении угла между линией очистного забоя и плоскостью сместителя концентрация напряжений на угольный пласт происходит не по всей длине лавы, а на некотором участке. На этом участке отсеченная тек тонической трещиной консоль пластов кровли передает нагрузку на массив пород кровли соседнего участка, значительно удаленного от плоскости сместителя. Нагрузка на охранную конструкцию выемочного штрека и конвергенция пород меньше, чем в предыдущем случае.

При парном анализе «угол встречи – конвергенция» связь четко про слеживается. Наиболее адекватная зависимость при всех способах охраны – квадратическая, а при охране штрека бутовыми полосами и угольными целиками адекватна гиперболическая зависимость конвергенции пород от угла встречи линией очистного забоя плоскости сместителя.

Наиболее значим этот фактор при способе охраны угольными цели ками. Так, при уменьшении угла с 57 до 32, конвергенция возрастает на 375 мм. Несколько слабее его влияние при охране выемочного штрека бу товыми полосами, бутокострами и железобетонными тумбами. Так, при уменьшении угла на 16, увеличение конвергенции выемочного штрека, охраняемого бутовой полосой, составило 197 мм. При охране по схеме "железобетонные тумбы - массив угля" уменьшении угла на 8 влечет уве личение конвергенции на 61мм.

3. Влияние угла падения сместителя тектонической трещины При увеличении угла падения сместителя (, град.), смещения вмещающих выработку горных пород уменьшаются. Это можно объяснить тем, что при увеличении угла падения сместителя соответственно умень шается протяженность зоны ослабления (дробления, расслоения) пород по длине выработки.

Действие фактора угла падения сместителя обратно пропорциональ ное, т.е. с увеличением угла конвергенция пород уменьшается. Наиболее адекватная зависимость – гиперболическая при способах охраны целиками угля и бутовыми полосами, а при охране выемочной выработки бутокост рами и железобетонными тумбами прослеживается квадратическая зави симость Наиболее значим этот фактор при способе охраны железобетонными тумбами. Так, при уменьшении угла падения сместителя на 46, конвер генция возрастает на 295 мм. Несколько слабее его влияние при остальных способах охраны. Так, при уменьшении угла на 48, увеличение конвер генции выемочной выработки, охраняемой бутовой полосой, составило мм. При охране «целик угля – массив угля» прослеживается связь, которая при уменьшении угла на 46 влечет увеличение конвергенции на 191 мм.

При охране «целик угля - массив угля» обнаружена не значительная связь, которая при изменении угла на 44 влечет увеличение конвергенции на 126 мм.

Анализ проведенных шахтных исследований изменения геомехани ческой обстановки в подготовительных выработках шахт Российского Донбасса в сложных горно-геологических условиях при различных спосо бах их крепления и охраны позволяет сделать следующие выводы:

1. Причиной неудовлетворительного состояния горных выработок является то, что в настоящее время применяются несовершенные методы прогнозирования проявлений сложных горно-геологических условий при проектировании средств и способов обеспечения устойчивости подготови тельных выработок. Существующие нормативные документы по проекти рованию крепления и охраны подготовительных выработок устарели и ну ждаются в пересмотре.

2. На устойчивость пород подготовительных горных выработок в зоне влияния дизъюнктивных нарушений влияют следующие параметры:

- амплитуда разрывного нарушения;

Наиболее значим этот фактор при способе охраны бутокострами. Так при увеличении амплитуды нарушения с 0,2м до 5,2м конвергенция воз растает на 35 %;

- угол падения сместителя разрывного нарушения;

Наиболее значим этот фактор при способе охраны железобетонными тумбами. Так, при уменьшении угла падения сместителя с 86 до 46 кон вергенция возрастает на 80 %.

- угол встречи выработкой (линией очистного забоя) линии прости рания сместителя разрывного нарушения.

Наиболее значим этот фактор при способе охраны угольными цели ками. Так при уменьшении угла с 57 до 32 конвергенция возрастает на 100 %.

3. Конвергенция горных пород, вмещающих подготовительную вы работку, пройденную по пласту угля в сложных горно-геологических ус ловиях, подчиняются определенным закономерностям, которые описыва ются уравнениями (см. табл. 1). Полученные уравнения зависимости с дос таточной точностью позволяют учесть влияние основных параметров мел коамплитудных дизъюнктивных нарушений на конвергенцию горных по род, окружающих подготовительную выработку, что дает возможность спрогнозировать величину смещений боковых пород на участке влияния разрывного нарушения и оперативно принять меры по изменению способа крепления и охраны выработки, для обеспечения ее нормального эксплуа тационного состояния.

Литература 1. Бородин Р.А. Способы крепления выработок в зоне влияния мел коамплитудных нарушений на шахтах Восточного Донбасса // Совершен ствование технологии разработки антрацитовых пластов Юга России: Сб.

науч. тр. ЮРО АГН, 1999.

2. Бородин Р.А. Оценка нарушений антрацитовых пластов, разраба тываемых шахтами ОАО «Ростовуголь» // Уголь. – 1999. – №7.

3. Дружко Е.Б., Заславский Ю.З., Перепичка Ф.И.. Устойчивость ос новных горных выработок. – Донецк: Донбасс, 1975. – 144 с.

4. Указания по рациональному расположению, охране и поддержа нию горных выработок на угольных шахтах СССР. Минуглепром СССР.

Л.:ВНИМИ, 1985. – 222 с.

5. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. Охрана и ремонт горных выработок. – М.: Недра., 1990. – 218 с.

УДК. 622.1:622. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАНОВ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ДОБЫЧИ УГЛЯ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ М.Н. Бондарева, Л.В. Кохановская ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты Рассмотрен вопрос применимости горной графической до кументации угольной шахты к изучению различных технологиче ских факторов добычи угля.

При разработке угольных пластов подземным способом эффектив ность работы каждого предприятия и участка зависит от технологии веде ния горных работ. Технология, в свою очередь, неразрывно связана с це лым рядом горно-геологических и горнотехнических факторов. План гор ных выработок, являющийся носителем значительного количества инфор мации по большинству указанных факторов, отражает количественно и ка чественно правильность принятия технологических решений в тех или иных условиях. Таким образом, с помощью плана горных выработок мож но установить закономерности применения различных технологий.

В настоящей работе нами рассматриваются горные работы шахт Южная и им. Л.Б. Красина на участках, соответственно, уклонов №15 пла 1в н ста i3 и № 2 пласта к2.

На начальном этапе работы выявилось значительное различие в ин формативности и качестве самих планов в зависимости от периода ведения горных работ. Так, например, старые горные работы отображены либо на плохо сохранившейся основе, либо перенесены на новую основу со значи тельной потерей информации (рис.1).

Рис.1. Выкопировки из планов горных работ довоенного периода Однако и оставшаяся информация позволяет определять условия разработки. Например, группировать способы подготовки и системы раз работки, степень извлечения угля, угол падения пласта, границы горных работ, подработанные объекты и некоторые другие.


На современных планах горных работ, согласно требованиям техни ческой инструкции, содержится практически вся технологическая инфор мация. Это иллюстрирует рис.2.

Рис. 2. Выкопировка из плана горных работ уклона № Результаты исследований представлены в табл.1.

Таблица Технологические факторы, установленные по планам горных работ Установленный фактор Довоенный 1953 – 1960 – 1970 – период 1960 гг. 1970 гг. 1980 гг.

Ш. им. Л.Б.Красина Ш. Южная Средняя длина лавы, м не устан. 100-130 155 ок. Изменение глубины работ, м незначительно до 100м 70 – 210 200 – Угол падения пласта, град 7–9 7–9 25 – 15 15 - Средняя выемочная мощность, м 0,7 0,7 1,40 1, Система разработки не устан. сплошная длинные длинные или столбы столбы столбы по простир. по про- по про стир. стир.

Ср. скорость подвигания забоя, м/мес. - 20 - 25 30 более Кроме того, по плану, представленному на рис.2, можно определить строение угольного пласта, направление и величины трещиноватости и кливажа пород, способ охраны выемочных штреков, механизацию горных работ, подрабатываемые объекты земной поверхности и другие параметры.

Основываясь на результатах проведенных исследований, можно сделать вывод о возможности применения планов горных работ в качестве части исходной информации при исследованиях технологических факторов под земной добычи угля.

УДК 622.1:622. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН, СНИЖАЮЩИХ ПОЛНОТУ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЯ В ШАХТЕ В.В. Теренчин ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты Приведены результаты анализа различных видов потерь полезного ископаемого и их влияния на полноту выемки. Рас смотрены меры по снижению потерь угля в недрах.

При отработке шахтного поля основную и значительную часть по терь балансовых запасов полезного ископаемого составляют общешахт ные – потери в предохранительных и барьерных целиках.

Предохранительные целики предотвращают вредное влияние гор ных работ на охраняемые искусственные и природные объекты на поверх ности или на горные выработки. К искусственным объектам относят раз личные здания и сооружения, трубопроводы, железные и автомобильные дороги, породные отвалы и другие. Интенсивная подработка этих объектов может серьёзно повлиять на их безопасную эксплуатацию, так как в боль шинстве случаев ведёт к разрушению как отдельных несущих конструкций зданий и сооружений (стен, перекрытий, фундаментов), так и к их разру шению в целом. Например, транспортных сооружений и коммуникаций в связи с тем, что они имеют вытянутую форму. К природным объектам от носят заповедники, уникальные ландшафты, водоёмы (реки, озёра). К гор ным выработкам, охраняемым предохранительными целиками, относят вертикальные и наклонные стволы, от безопасной эксплуатации которых зависит работоспособность всей шахты.

Барьерные целики изолируют шахтные поля, предохраняют дейст вующие горные выработки от прорыва в них поверхностных и подземных вод.

Эксплуатационные – потери в целиках, оставляемых у подготови тельных выработок, в очистном пространстве, на границах выемочных участков, около геологических нарушений, а также потери уже извлечен ного угля (на транспорте, на складе и т.д.).

Исследуем соотношение целиков участков шахтного поля на примере шахт им. Л.Б. Красина (подработка г. Шахты, панели уклонов № 5, №5бис) и «Южная»

(бремсберговое поле до коренных штреков № 3, № 4) и составим табл.1.

Таблица Потери полезного ископаемого в целиках Назначение целика Площадь целиков, Потери угля, тыс.т тыс.м им. им.

Южная Южная Л.Б. Красина Л.Б. Красина Для охраны объектов поверхности 606,5 868,1 729,3 1920, Для охраны капитальных выработок 284,5 727,6 349,4 1607, По геологическим причинам 32,9 1420,5 39,4 72, Для охраны участковых выработок 1 109,3 1,2 254, Итого 924,9 3125,5 1119,3 3855, Часть запасов шахты Южная переведена в забалансовые (по горно техническим условиям), поэтому не вошла в учет потерь. Таким образом, суммарные потери угля на рассматриваемых участках равны почти 5 млн. т.

Соотношение причин потерь угля иллюстрируется рис.1.

Рис.1. Потери угля в целиках Исходя из вышеизложенного, одной из основных задач при отработ ке месторождений полезных ископаемых подземным способом является снижение объёмов потерь балансовых запасов, связанных с оставлением полезного ископаемого в целиках. Это возможно при эффективной опти мизации размеров предохранительных целиков, разработке и внедрении соответствующей технологии ведения горных работ, позволяющей произ водить закладку выработанного пространства очистных выработок поро дой, получаемой при проведении подготовительных выработок, с цемен тирующим раствором, что позволит обходиться без оставления целиков.

Такая технология в настоящее время практически применяется во многих зарубежных угольных шахтах.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.