WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Вместе с тем, как показали результаты исследований, главным фактором, определяющим устойчивость подготовительных выработок надрабатываемых слоев, являются не вертикальные напряжения, а напряжения, действующие в плоскости нижнего слоя. Под воздействием этих напряжений происходит разрушение выработки со стороны целика или краевой части угольного массива.

Выполненные исследования с использованием метода конечных элементов позволили установить влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на устойчивость подготовительных выработок.

В результате был сделан вывод о необходимости расположения выработок за пределами зоны повышенных горизонтальных напряжений. Основными горно-геологическими факторами, определяющими расстояние между выработками 1-го и надрабатываемого слоев, являются: глубина горных работ, свойства угля и вмещающих пород.

Основными горнотехническими факторами, оказывающими существенное влияние на величину требуемого смещения выработок надрабатываемых слоев под выработанное пространство, являются: длина лавы, принятый порядок отработки шахтного поля, мощность слоя.

Для определения рационального места расположения участковых подготовительных выработок надрабатываемых слоев разработана номограмма (рис.2), учитывающая основные горнотехнические и горно-геологические факторы, оказывающие влияние на состояние участковых подготовительных выработок. С использованием данной номограммы обеспечивается определение рационального по фактору “затраты на проведение и поддержание” расположения выработок надрабатываемых слоев.

Рисунок 2 - Номограмма для определения расстояния А (Б) между проекциями подготовительных выработок 1-го слоя и 2-го слоя на плоскость напластования

Расположение выработки надработанного слоя: а – у краевой части массива; б – у краевой части устойчивого целика (оставленного по 1-му слою); в – у краевой части целика, отделяющего разрабатываемый участок от участка, отработанного на полную мощность; f – крепость угля слоя; А – рекомендуемое расстояние при кровле средней устойчивости; Б – при труднообрушаемой кровле.

2. Отрицательное влияние краевых частей угольного массива и целиков угля, оставляемых между выемочными столбами первого слоя, на подготовительные выработки надрабатываемого слоя практически полностью исключается при создании в период отработки первого слоя между подготовительными выработками и краевыми частями целиков полостей глубиной, превышающей 2/3 вынимаемой мощности нижнего слоя.

В качестве решения задачи обеспечения устойчивого состояния выработок предложен способ, который заключается в использовании эффекта разгрузки массива за счет создания искусственных полостей и изменения, конечном итоге, параметров зоны опорного давления (зоны негативного влияния), а именно - уменьшения протяженности этой зоны, и снижения величины опорного давления в краевых частях под выработанным пространством в окрестностях выработок надработанного слоя. Рекомендуемый способ охраны подготовительных выработок надрабатываемых слоев поясняется схемой, представленной на рисунке 3.

Рисунок 3 – Принципиальная схема одновременной отработки слоев с использованием рекомендуемого способа охраны подготовительных выработок

Создание искусственных разгружающих полостей 5 осуществляется из выработок надрабатывающего слоя 1, 3 на расстоянии d от действующей лавы, превышающем протяженность зоны опорного давления впереди нее.

При этом необходимо отметить, что геометрические параметры полостей (глубина, ширина или диаметр при бурении скважин, а также их ориентация в пространстве) должны обеспечивать как минимизацию затрат на их создание, так и требуемый разгружающий эффект, для проведения-поддержания участковых подготовительных выработок 2, 4. Предлагаемые разгружающие полости могут создаваться, например, с использованием врубовой машины или бурением скважин. Необходимым условием эффективности разгружающего действия полостей является задание начального распора в созданных полостях, например, расположением в них деревянных распорных клиньев, или снижение прочности массива угля, которое может быть обеспечено бурением скважин с оставлением между ними целиков угля. Таким образом, будет обеспечен длительный разгружающий эффект, охватывающий как период воздействия опорного давления надрабатывающей лавы, так и период воздействия лавы, отрабатывающей надработанный слой.

Для минимизации негативного влияния опорного давления в окрестностях выработок надрабатываемого слоя, при отработке пологих пластов разгружающие полости следует располагать под углом =15-250 к вертикальной плоскости. Такая ориентация полостей обеспечит разгрузку массива от воздействия как вертикальной, так и горизонтальной составляющей опорного давления. По предварительным оценкам, глубина разгружающих полостей может быть принята равной 2/3 мощности надрабатываемого слоя. Таким образом, при реализации предлагаемого способа охраны, выработки надработанного слоя могут быть проведены на расстоянии a (равном ширине выработки в проходке) от проекции краевой части пласта по надрабатывающему слою на плоскость напластования.

Использование способа охраны выработок разгружающими полостями в условиях шахты «Распадская-Коксовая» обеспечит снижение затрат на поддержание участковых слоевых выработок надрабатываемых слоев. Получаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составляет около 17 млн. рублей на 1 млн. тонн добычи.

3. При слоевых системах разработки пологих угольных пластов расстояние от участковой подготовительной выработки надрабатываемого слоя до краевой части межъярусного целика по вышерасположенному слою необходимо определять с учетом затрат на поддержание данной выработки и потерь угля в целике.

В результате исследований установлено, что при прочих равных условиях, в надрабатываемых слоях минимальный уровень конвергенции в выработках (и затраты на поддержание) обеспечиваются при их расположении под выработанным пространством на некотором расстоянии от краевых частей массива (целиков) по первому слою (рис. 4, б); при меньших расстояниях от краевых частей (целиков) по первому слою (рис. 4, а) поддержание выработки в заданных горно-геологических условиях техноло-гически невозможно.

Однако на глубинах 400-500 м и более величина смещения выработок под выработанное пространство может достичь 15-20 м, что приведет к увеличению размеров межлавных целиков по надработанным слоям в 1,4 - 1,8 раза и снижению, как правило, длины лавы в этих слоях на 5-10 %. Следствием увеличения размеров целиков является рост потерь подготовленных запасов полезного ископаемого, что при отработке углей ценных марок приводит к значительному экономическому ущербу.

Учитывая сложившуюся рыночную ситуацию, а именно динамику цен углей на мировом рынке, величина ущерба от потерь может достигать сотен миллионов рублей в год. При этом необходимо отметить, что величина указанного ущерба должна уточняться с учетом как стоимости продукции шахты в текущей рыночной ситуации, так и реальной себестоимости добычи-переработки угля.

Рисунок 4 – Изолинии полных деформаций в окрестностях выработок 2-го слоя

Для определения рационального расположения выработок надрабатываемых слоев была предложена методика, позволяющая минимизировать сумму, включающую затраты на проведение-поддержание выработок и ущерб от потерь подготовленных запасов полезного ископаемого.

Сущность предлагаемой методики заключается в следующем:

1. По разработанной номограмме (рис. 2) определяется месторасположение выработок, при котором затраты на их проведение-поддержание являются минимальными. Указанное положение выработок принимается как базовое.

2. Оцениваются дополнительные затраты, связанные с расположением выработок на расстоянии менее базового расположения.

3. Выполняется оценка объемов прибыли от реализации шахтой дополнительно извлеченных запасов угля из целика.

4. Определяется рациональное место расположения выработки, обеспечивающее минимизацию потерь полезного ископаемого и затрат на поддержание подготовительных выработок (рис. 5).

Рисунок 5 – Графическая интерпретация методики определения рационального расположения выработок надрабатываемого слоя

а – расстояние от выработки надрабатываемого слоя до краевой части массива вышерасположенного слоя; C – сумма затрат на поддержание выработок и экономического ущерба, связанного с потерями угля в целике.

Необходимо отметить, что с позиции минимизации потерь запасов рациональным будет являться такое расположение выработок, при котором фактические дополнительные затраты на проведение-поддержание выработок будут равны полученной выгоде от реализации дополнительно извлеченных запасов угля. При отработке углей ценных марок, таких, например, как Г, К, ГЖ и др., экономический и хозяйственный эффект от использования представленной методики возрастает.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи снижения затрат на поддержание участковых подготовительных выработок надрабатываемых слоев с одновременным снижением потерь подготовленных запасов при выемке мощных пологих угольных пластов.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

  1. Определяющее влияние на выбор месторасположения подготовительных выработок надрабатываемых слоев оказывает глубина горных работ. Так, при отработке пласта III Томь-Усинского района Кузнецкого угольного бассейна на глубинах до 200 м положение выработок надработанного слоя относительно краевых частей массива практически не влияет на их устойчивость. На глубинах, превышающих 300-400 м, технологически удовлетворительное состояние указанных выработок может быть достигнуто только при их расположении под выработанным пространством.
  2. При ведении горных работ на глубинах более 300 м, в качестве основной крепи выработок надрабатываемого слоя, расположенных под выработанным пространством, следует принимать рамные крепи. Использование технологически эффективных и дешевых анкерных крепей здесь практически невозможно по следующим причинам: межслоевая пачка (мощность которой определена в соответствии с действующими нормативными документами) разрушается в период отработки лавы 1-го слоя; отсутствуют условия надежного закрепления анкеров в породах кровли, обрушившихся при отработке 1-го слоя.
  3. Применение анкерной крепи в качестве крепи подготовительных выработок надрабатываемого слоя на глубинах менее 300 м возможно при увеличении мощности межслоевой пачки до 2,5 м и более, что может быть достигнуто за счет уменьшения мощности верхнего слоя над трассой проведения выработок надрабатываемого слоя.
  4. Использование разработанной методики определения рационального расположения участковых подготовительных выработок надрабатываемого слоя при слоевой системе разработки мощных пологих пластов, учитывающей, в отличие от известных методик, потери полезного ископаемого в межстолбовых целиках, позволяет уменьшить сумму затрат на поддержание подготовительных выработок и ущерба от потерь подготовленных к выемке запасов. С увеличением ценности добываемых углей эффективность предложенной методики возрастает.
  5. Внедрение предложенных способов охраны выработок надрабатываемых слоев, включающих опережающее создание разгружающих полостей под краевыми частями верхнего слоя, позволит в условиях отработки пласта III Томь-Усинского района Кузбасса снизить участковые потери полезного ископаемого на 515 %.
  6. При использовании в качестве разгружающих полостей выработок типа просеков, их следует располагать под выработками верхнего слоя и проводить с неснижаемым опережением подготовительных выработок надрабатываемого слоя, равным ширине целика, оставляемого между просеком и охраняемой выработкой.

7. Условия поддержания подготовительных выработок надрабатываемого слоя, расположенных под выработанным пространством, в значительной степени определяются очередностью отработки выемочных столбов верхнего и нижнего слоя. Наиболее благоприятные условия поддержания выработок обеспечиваются при последовательной отработке смежных выемочных ярусов с отставанием работ по нижнему слою на столб. Наихудшими условиями характеризуется схема с отработкой через столб (при опережающей отработке на полную мощность прилегающих ярусов).

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанных рекомендаций в условиях отработки угольных пластов на одной только шахте «Распадская-Коксовая» составляет 55  120 млн. рублей в год.

Новые технические решения, разработанные в процессе выполнения исследований, защищены патентом на изобретение и положительным решением по заявке на изобретение.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

  1. Сидоренко С.А. Определение рационального места расположения участковых подготовительных выработок при слоевых системах разработки. / Сидоренко С.А., Сидоренко А.А. // Записки Горного института. «Полезные ископаемые России и их освоение». Т 167(1), 2006 г., СПб.: СПГГИ(ТУ), с.103-105.
  2. Сидоренко С.А. Разработка эффективных технологических схем выемки склонных к самовозгоранию мощных пологих пластов угля. / Сидоренко С.А., Сидоренко А.А. // Записки Горного института. «Полезные ископаемые России и их освоение». Т 170(1), 2007 г., СПб.: СПГГИ(ТУ), с.128-130.
  3. Сидоренко С.А. Повышение технико-экономических показателей слоевой отработки мощных пологих пластов Кузнецкого угольного бассейна. / Сидоренко С.А., Сидоренко А.А., Никишин Д.Ю.// Записки Горного института. «Полезные ископаемые России и их освоение». Т 172(1), 2007 г., СПб.: СПГГИ(ТУ), с.109-112.
  4. Сидоренко С.А. Обоснование рациональных параметров перспективных технологических схем слоевой отработки мощных пологих угольных пластов. / Сидоренко С.А., Сидоренко А.А.// Записки Горного института. «Полезные ископаемые России и их освоение». Т 173, 2007  г., СПб.: СПГГИ(ТУ), с.51-53.
  1. Патент № 2283430 России, МПК7 Е 21 С 41/18. Способ разработки мощных крутых пластов полезных ископаемых. / Зубов В.П., Сидоренко А.А., Глушенков Е.В., Сидоренко С.А. - Опубл. 10.09.06.
  2. Сидоренко С.А. Влияние отработки первого слоя на напряженно-деформированное состояние надрабатываемого слоя. / Никишин Д.Ю., Сидоренко А.А., Сидоренко С.А. // Международный научно-технический сборник «Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых», Вып. №7, 2005 г., Новокузнецк: СибГИУ, с.130-132.

Положительное решение по заявке на изобретение № 2008118266. Способ слоевой отработки мощных пологих пластов полезных ископаемых на больших глубинах. / Сидоренко С.А., Сидоренко А.А.

Pages:     | 1 ||






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