WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
На правах рукописи

УРАЗОВ Денис Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПОДГОТОВКИ И ОТРАБОТКИ КАЛИЙНЫХ ПЛАСТОВ НА УЧАСТКАХ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ С ОГРАНИЧЕННЫМИ РАЗМЕРАМИ

Специальность 25.00.22. - Геотехнология (подземная,

открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Зубов Владимир Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Воскобоев Фридрих Николаевич

кандидат технических наук

Согрин Борис Борисович

Ведущее предприятие - ОАО “СПб ГИПРОШАХТ”

Защита диссертации состоится 25 мая 2007 г.

В 17 ч 00 мин на заседании диссертационного совета
Д 212.224.06 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-линия, д. 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета).

Автореферат разослан 24 апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э. И. Богуславский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Задача повышения технико-экономических показателей работы калийных рудников РУП «ПО «Беларуськалий» в современных экономических условиях их функционирования может быть решена только при использовании высокопроизводительного очистного оборудования и систем разработки, позволяющих наиболее полно реализовать возможности данного оборудования.

При отработке сильвинитовых слоев Третьего калийного пласта Старобинского месторождения наиболее полно потенциальные возможности современных механизированных комплексов реализуются при оптимальных длинах столбов, равных 3000-4000 м. Большинство же перспективных для отработки участков на четырех действующих и строящемся (Краснослободском) калийных рудниках РУП «ПО «Беларуськалий» имеют размеры значительно меньше их оптимальных значений, причем доля таких участков постоянно возрастает. Следствием этого является возрастание затрат на выполнение монтажно-демонтажных работ и невосполнимых потерь добычи, повышение травматизма, снижение коэффициентов готовности очистного оборудования.

Решением проблем повышения эффективности отработки угольных и калийных пластов на участках шахтных полей с ограниченными размерами занимались многие научно-исследовательские организации, среди которых необходимо отметить работы СПГГИ (ТУ), ВНИМИ, БелГОРХИМПРОМ, СИПР и др. Результатом этих исследований явилось, в частности, внедрение в условиях рудников РУП «ПО «Беларуськалий» систем разработки с разворотом лав на границах панелей без демонтажа, позволяющие повысить эффективность очистных работ на участках с ограниченными размерами. Однако, как показал анализ опыта использования данных систем разработки, все они характеризуются значительными потерями полезного ископаемого (до 33%), большой протяженностью подготовительных выработок и значительными затратами на их поддержание. Так, число подготовительных выработок, обслуживающих одну лаву, достигает 8 и более.

Разработке технических решений по устранению указанных недостатков посвящена данная работа.

Цель работы. Создание технологических схем отработки калийных пластов на участках с ограниченными размерами, позволяющих уменьшить эксплуатационные потери полезного ископаемого и затраты на поддержание повторно используемых подготовительных выработок.

Идея работы. Отработку участков шахтных полей с ограниченными размерами необходимо производить с разворотом лав на границах панелей и охраной повторно используемых участковых подготовительных выработок целиками и породными полосами, создаваемыми в непосредственной близости от целиков со стороны выработанного пространства.

Основные задачи исследований:

  1. Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на параметры технологических схем отработки Третьего калийного пласта на участках с ограниченными размерами.
  2. Исследование процесса деформирования пород в окрестностях повторно используемых подготовительных выработок на различных стадиях ведения очистных работ при использовании систем разработки с разворотом лав на границах панелей.
  3. Исследование влияния очистных работ на процесс деформирования целиков, оставляемых для охраны повторно используемых выработок.
  4. Исследование влияния горнотехнических факторов на процесс деформирования породных полос, возводимых в выработанном пространстве.
  5. Разработка патентоспособных технологических схем выемки калийных пластов на участках с ограниченными размерами.

Методы исследований. Для решения поставленных задач был использован комплексный метод, включающий: анализ и обобщение данных, опубликованных в горнотехнической литературе; шахтные инструментальные исследования процессов деформирования и разрушения краевой части соляного массива и породных полос, возведенных в выработанном пространстве; аналитические исследования зон с повышенной интенсивностью трещин, возникающих в окрестностях подготовительных выработок; обработку полученных результатов с использованием методов математической статистики.

Научная новизна:

  • установлена зависимость несущей способности соляных целиков, оставляемых для охраны повторно используемых подготовительных выработок, от ширины породной полосы, возводимой со стороны выработанного пространства в непосредственной близости от целика, и динамики изменения величины ее усадки;
  • установлены закономерности процесса деформирования и разрушения соляных пород на контуре сечения повторно используемой подготовительной выработки, расположенной на различном расстоянии от границы с выработанным пространством.

Основные защищаемые положения:

  1. На участках шахтных полей, большие размеры которых меньше 80% оптимальной длины столба, определенной при системе разработки длинными столбами, отработку калийных пластов целесообразно вести с использованием предлагаемой технологической схемы, предусматривающей разворот лавы на границе панели и повторное использование подготовительных выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством.
  2. Устойчивость повторно используемых выработок при системах разработки с разворотом лав на границах панели существенно повышается при размещении их на расстоянии от выработанного пространства, превышающем глубину распространения в краевой части массива эксплуатационных трещин, возникновение которых связано с ведением очистных работ.
  3. При использовании технологических схем, предусматривающих разворот лавы на границе панели, ширину целика, оставляемого между столбами, отрабатываемыми до и после разворота лавы, можно существенно уменьшить путем возведения в выработанном пространстве в непосредственной близости от целика породной полосы, ширина которой в 3-4 раза превышает вынимаемую мощность пласта.

Практическая значимость работы:

    • разработана патентоспособная технологическая схема выемки калийного пласта с разворотом лавы на границе панели, позволяющая уменьшить удельную протяженность подготовительных выработок в условиях рудников РУП «ПО «Беларуськалий»;
    • разработан эффективный способ охраны повторно используемых подготовительных выработок, позволяющий уменьшить потери калийной соли на 40-80%;
    • установлено влияние горнотехнических факторов на величину усадки породной полосы, возводимой со стороны выработанного пространства;
    • установлен характер и степень влияния очистных работ на интенсивность проявления горного давления в повторно используемых выработках.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций. Достоверность защищаемых положений и основных выводов обеспечивается соответствием прогнозируемых качественных и количественных характеристик исследуемых процессов результатам, полученным при проведении шахтных наблюдений; экспертной оценкой основных выводов специалистами РУП «ПО «Беларуськалий»; использованием современных апробированных методов исследований; значительным количеством данных, полученных при проведении шахтных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на ежегодных научных конференциях молодых ученых СПГГИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2003 г., 2004 г., 2005г., 2006 г.); международной конференции молодых ученых «Проблемы освоения полезных ископаемых» (Санкт-Петербург, 2005 г.); научных семинарах кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» СПГГИ (ТУ).

Личный вклад автора. Сформулированы задачи исследований, разработана методика и проведены шахтные и аналитические исследования, выполнена интерпретация полученных результатов, сформулированы основные научные положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 157 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 100 источников, включает 64 рисунка и 10 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных данных, техническим работникам РУП «ПО «Беларуськалий» и ОАО БелГОРХИМПРОМ за помощь в сборе исходной информации и проведении шахтных исследований, сотрудникам кафедры РМПИ за полезные замечания и помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Общей теоретической базой при выполнении данной работы явились труды ведущих ученых в области совершенствования технологических схем подземной разработки угольных и соляных месторождений: К.А. Ардашева, А.А. Борисова, Ф.Н. Воскобоева, Н.К. Гринько, Ю.В.  Громова, Н.М. Дворецкого, В.П. Зубова, О.В. Ковалева, Г.Н. Козового, Ю.А. Коровкина, Ю.Н. Кузнецова, С.Т. Кузнецова, Б.А. Морзака, Б.И. Петровского, В.М. Симонова, А.Д. Смычника, Б.И. Федунца, В.М. Шика, Ю.В. Шувалова, О. Якоби и др.

Первая глава диссертации посвящена анализу перспектив использования известных технологических схем в условиях отработки Третьего калийного пласта на рудниках РУП «ПО «Беларуськалий».

Во второй главе исследовано влияние горно-геологических и горнотехнических факторов на технико-экономические показатели очистных работ при использовании технологических схем с разворотом лав на границах выемочных участков. Всего проанализировано более 50 случаев разворота лав.

В третьей главе приведены результаты шахтных исследований проявления горного давления в подготовительных выработках, расположенных в соляном массиве на различном расстоянии от выработанного пространства; влияние горнотехнических факторов на степень уплотнения породных полос; влияние породных полос, возводимых в непосредственной близости от целика, на его несущую способность.

В четвертой главе приведены результаты аналитических исследований влияния горнотехнических факторов на минимально допустимую ширину целика по фактору «горное давление» и параметры зон повышенной интенсивности трещин в краевых частях массива.

В пятой главе сформулированы основные требования к технологическим схемам отработки участков шахтных полей с размерами, меньшими оптимальной длины столба. Приведены технологические схемы, рекомендуемые для использования на участках с ограниченными размерами. Приведена оценка экономического эффекта, связанного с внедрением разработанных рекомендаций.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых научных положениях:

1.На участках шахтных полей, большие размеры которых меньше 80% оптимальной длины столба, определенной при системе разработки длинными столбами, отработку калийных пластов целесообразно вести с использованием предлагаемой технологической схемы, предусматривающей разворот лавы на границе панели и повторное использование подготовительных выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством.

В соответствии с перспективными планами развития горных работ на действующих и строящихся рудниках РУП «ПО «Беларуськалий» основным пластом, доля добычи которого будет составлять около 80%, является Третий калийный пласт.

В результате анализа опыта отработки калийных пластов Старобинского месторождения с использованием различных вариантов систем разработки длинными столбами установлено, что в 60-65% случаев длина столбов (отрабатываемых и подготавливаемых к выемке) не соответствует оптимальным значениям, составляющим для различного сочетания горно-геологических и горнотехнических условий 3000-4000 м. Данное обстоятельство негативно влияет на технико-экономические показатели очистных работ.

С увеличением производительности приобретаемого оборудования возрастает не только нагрузка на очистной забой, но и его стоимость, затраты на монтажно-демонтажные работы, требования к качеству их выполнения. Фактическая продолжительность монтажа очистного комплекса, отмеченные на рудниках РУП «ПО «Беларуськалий» составляют 120-180 суток (норматив – 75 суток), демонтажа – 60-90 суток (норматив – 45 суток). Невосполнимые потери добычи, связанные с отсутствием добычи в периоды монтажно-демонтажных работ, достигают в условиях отработки Третьего калийного пласта 150-300 тыс.тонн и более.

Pages:     || 2 | 3 |






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