WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

где бпл - прочность пласта угля на сжатие, МПа;

mв - вынимаемая мощность пласта, м.

При этом прочность пласта угля на сжатие в сравнении с прочностью стандартного образца угля принята 25 %. Прочность на сжатие стандартных образцов угля в зависимости от глубины для условий Челябинского бассейна определялась, МПа:

усж = 2,7 + 0,033Н. (3.5)

Для оценки влияния фактора времени на параметры давления на почву выработанного пространства и опорного давления, нами проанализированы сведения: о зонах остаточного опорного давления; об изменении зоны временного опорного давления и давлении подработанных пород в выработанном пространстве при отработке вторых слоев мощных пластов; о продолжительности процесса сдвижения подработанной толщи.

При отработке вторых слоёв tg в 1,5 … 2,0 раза больше, чем при выемке первого слоя в ранее подработанном массиве. Аналогичные результаты получены и в других бассейнах.

Величина параметра, характеризующего снижение давления в опорной зоне от расстояния, по прошествии большого периода времени, определенная расчетами, составляет 0,75 b для зоны временного опорного давления.

Полученные значения параметров tg и b являются предельными. Исходя из анализа наблюдений за сдвижением горных пород, деформациями подготовительных выработок, сохраняемых позади очистного забоя, изменения этих параметров от времени Т (мес.) определялись в виде экспоненциальных функций:

tg t = tg /( 0,6 + 0,4 е – 1, 5 t / Т ), (3.6)

b t = b ( 0,75 + 0,25 е – 1, 5 t / Т ). (3.7)

где Т – общая продолжительность процесса сдвижения в зависимости от глубины, мес.

Таким же образом учитывалось изменение параметров зоны предельного состояния краевой части угольного пласта на основе зависимости снижения прочности пласта во времени:

бсж. пл. t = бсж. пл. ( 0,4 + 0,6е – 1, 5 t / Т ). (3.8)

Распределение давления в упругой области целика (если он имел таковую), принималось на основе характера распределения давления в упругой области зоны опорного давления краевой части пласта.

Затем, согласно плоской теории упругости, рассчитаны компоненты напряжений бу, бх, tху и б1, б2 под целиками и краевыми частями угольных пластов ( бу, - напряжения нормальные к напластованию, МПа; бх - напряжения по нормали к падению пласта, МПа; tху - касательные напряжения, МПа; б1,

б2 - главные напряжения, МПа).

Для оценки влияния повышенного напряжённого состояния пород в зоне влияния целиков и краевых частей угольных пластов принят коэффициент К.

Данный коэффициент представляет отношение максимальных коэффициентов концентрации на контуре условной круглой выработки в зоне ПГД и в обычных условиях при геостатическом поле напряжений в той же точке. Коэффициент К определяется выражением:

К = (3б1 – б2) / 2 Н. (3.9)

где 2Н – максимальное тангенциальное напряжение на контуре условной круглой выработки в упругой среде в естественном поле напряжений, принятому близким к гидростатическому, МПа;

(3б1 – б2) – максимальное тангенциальное напряжение на контуре той же выработки, но в поле напряжений под целиками и краевыми частями угольных пластов, МПа.

На рис. 3.3 приведена схема, поясняющая определение коэффициента

увеличения давления в зависимости от главных напряжений.

В ординарных условиях, при коэффициенте бокового распора

1, выполняется соотношение

1 = 2 = Нв ; max = 2Нв.

Под краевой частью пласта

Рис. 3.3. Схема к определению коэффициента

увеличения давления в зонах ПГД

В результате анализа установлено, что размеры и конфигурация зон ПГД, определенные по экспериментальным данным, хорошо согласуются с изолиниями по показателю К, определяемому по формуле (3.9). На рис 3.4 приведены натурные данные о состоянии выработок под краевой частью пласта и конфигурации зон ПГД на основе расчёта коэффициента К.

Рис. 3.4. Сопоставление границ зон ПГД, построенных по коэффициенту

К с натурными наблюдениями за состоянием подготавливающих выработок:

по зоне временного опорного давления Lод, по уровню

1,15 Н, t = 0 мес;

по зоне остаточного опорного давления Lод ост, по уровню 1,15 Н, t = 3 года.

4. Разработка рекомендаций по рациональному расположению, охране и поддержанию подготовительных выработок

На основе выполненной оценки напряженности пород под целиками и краевыми частями пластов, сопоставления результатов расчетов с проявлениями горного давления в подготовительных выработках разработана методика прогноза проявлений горного давления в этих условиях.

На рис. 4.1 приведены схемы построения зон ПГД под целиками и краевыми частями угольных пластов для глубин 300…600 м, дальности влияния даны в долях от ширины зоны временного опорного давления.

Рекомендации по ведению горных работ заключаются в рациональном планировании горных работ.

На основе коэффициента К определяется, во сколько раз расчётная глубина в зонах ПГД будет больше, чем в обычных условиях, т. е. при геостатическом равнокомпонентном поле напряжений. Далее, по известным методикам принимаются соответствующие технические решения по креплению выработок.

При составлении проектов вскрытия и подготовки выемочных участков шахтных полей рекомендуется:

применять бесцеликовую технологию или допускать оставление таких целиков, которые в соответствии с прогнозом находятся полностью в предельном состоянии, при этом коэффициент влияния надработки К не должен превышать значения 1,2 с учетом фактора времени;

разрыв во времени между оформлением краевой части или целика угля на влияющем пласте и временем заложения подготовительных выработок для производства горных работ под ними должен быть не менее периода общей продолжительности процесса сдвижения горных работ, при этом размеры зоны влияния ПГД уменьшаются в 1,5 раза;

расположение подготовительных выработок (этажных, панельных, блоковых штреков, уклонов и бремсбергов) относительно очистных работ (положение относительно границ выработанного пространства, расстояний от разрабатываемых пластов) следует принимать из условия, чтобы обеспечивалось безремонтное рабочее состояние выработок при креплении их, как правило, незамкнутой податливой крепью без или с различными мероприятиями по уменьшению смещений пород на контуре выработок;

основные подготовительные выработки (штреки, уклоны, бремсберги) для разработки мощных и свит сближенных пластов следует, как правило, проводить полевыми и располагать их в породах почвы (лежачего бока) мощного или нижележащего пласта свиты.

При технической возможности для обеспечения наиболее благоприятных условий поддержания подготовительных выработок их следует проводить в зоне разгрузки под выработанным пространством. Расстояние от выработки до отработанного вышележащего пласта следует принимать не менее 5 м, а до нижележащего – не менее 6mв.

а б


в г







д

Рис. 4.1. Схема распространения зон ПГД:

под краевой частью угольного пласта (а);

под целиками различной ширины: б – 1,5 < Lод 2,0; в – 1,0 < Lод 1,5; г – 0,5 < Lод 1,0; д – 0,2 < Lод 0,5

18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, по результатам проведённых исследований, получено новое решение актуальной научно-практической задачи по расположению, охране и поддержанию подготовительных горных выработок, находящихся в зоне влияния целиков и краевых частей угольных пластов, имеющее существенное значение при подземной разработке угольных месторождений.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

  • усовершенствована методика оценки параметров напряжённо–

деформированного состояния массива пород в зонах влияния целиков и краевых частей угольных пластов, учитывающая зависимость углов давления от относительной напряжённости пород в естественном состоянии и их прочности;

  • разработана методика прогноза состояния основных подготовительных

выработок, расположенных в зонах влияния целиков и краевых частей угольных пластов, учитывающая величины и направления главных напряжений;

- в зависимости от величин главных напряжений определен коэффициент влияния повышенного горного давления под краевыми частями и целиками на выработку, характеризующий, во сколько раз увеличивается давление вблизи подготовительной горной выработки в зоне ПГД в сравнении с ординарными условиями;

- разработаны рекомендации по рациональному расположению и креплению подготовительных горных выработок с использованием коэффициента увеличения давления, учитывающего величину и направление главных напряжений, что позволяет определить размеры зон предельного состояния пород вокруг выработок;

- разработаны предложения по дополнительному усилению крепи основных подготовительных выработок, попадающих в зоны предельного состояния, путём анкерования и упрочнения с помощью вяжущих материалов (полимерных смол, магнезиальных составов);

  • внедрение результатов диссертационной работы на шахтах Челябинского бассейна и Буланашского месторождения, сопоставление их с полученными результатами и на других месторождениях подтвердило правильность принятых решений по данному вопросу; полученный эффект от внедрения рекомендаций на шахтах Челябинского бассейна составил 50 тыс. рублей в год (в ценах 1990 года);

- рассмотренные в диссертационной работе методология оценки воздействия целиков и краевых частей пластов угля на горные выработки, технические решения по их рациональному расположению и креплению могут быть использованы в других угледобывающих районах, с аналогичными горно-геологическими и горнотехническими условиями; при проведении сравнительно небольшого объёма дополнительных исследований могут быть реализованы практически на любых угольных месторождениях.

19

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:


Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах,

входящих в перечень ВАК:

  1. Белов В. А., Голотвин А. Д., Матвеев А. В. Оценка возможной глубины зоны разрушения пород почвы пласта при выемке его лавой // Изв. вузов. Горный журнал. – 2004. - № 5. – С.18-19.

2. Белов В. А., Голотвин А. Д. Оценка параметров опорного давления впереди очистного забоя // Известия вузов. Горный журнал. – 2005. - № 1.

  • С.18 – 21.

Статьи, опубликованные в научных сборниках, журналах и материалах конференций:

  1. Белов В. А., Голотвин А. Д., Кутепов Ю. П. Экономическая оценка расчёта смещений контура подготовительной выработки в зоне временного давления // Энергоанализ и эффективность – 2005. - №2. – С. 50-51.

2. Белов В. А., Голотвин А. Д. Вопросы снижения потерь в охранных целиках при подземной разработке полезных ископаемых // Энергоанализ и эффективность. – 2004. - №3. – С. 50-51.

3. Белов В. А., Голотвин А. Д. Рациональное расположение и поддержание подготовительных выработок в сложных горнотехнических условиях

// Энергоанализ и эффективность.– 2004. - №4. – С. 51-52.

4. Белов В. А., Голотвин А. Д., Барсуков И. В. Прогноз сдвижений и деформаций земной поверхности при её неоднократных подработках

//Экономика и экология. – 2004. - №1. – С. 20.

5. Белов В. А., Голотвин А. Д., Матвеев А. В. Оценка устойчивости кровли очистных забоев // Энергоанализ и эффективность.– 2005. - №2. – С. 51.

6. Белов В. А. Матвеев А. В. Распределение давления на столб угля оставленный среди обрушенных пород // Известия УГГУ. Материалы Уральской горнопромышленной декады. Екатеринбург, 2005.

Подписано в печать 06.07.2006. Бумага писчая. Формат 60х84 1/16. Печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 1.

-----------------------------------------------------------------------------------------

Множительная техника ВНИМИ г. Екатеринбург, ул. Чебышева 6.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»