Деформации пород в окрестности выработки. Влияние типа крепи и формы поперечного сечения выработки на характер разрушения пород. Распределение напряжений вокруг одиночной выработки. Способы управления горным давлением в подготовительных выработках.
Аннотация к работе
ДОНГТУ
2005
УДК 622.831.023
Клишин Н.К. Геомеханическое обеспечение горных работ: Конспект лекций. - Алчевск: ДОНГТУ, 2005. - 98 с.
В конспекте лекций приведен систематизированный материал по вопросам дисциплины "Геомеханическое обеспечение горных работ" для студентов по специальности 7.090301 "Разработка месторождений полезных ископаемых"
Табл. 4 Ил. 38 Библиогр. назв. 16
Лекция 1. Общая характеристика ГОГР
Горно-геологические условия отработки угольных пластов ухудшаются. Происходит качественное изменение условий работы очистных и поддержания подготовительных выработок. Это связано с увеличением глубины разработки угольных пластов.
В украинской части Донбасса на глубине до 300 м работают 14,4% лав; на глубине от 301 до 600 м - 35,6%; от 601 до 900 м - 18,8%; более 900 м - 31,2%.
Увеличиваются затраты на поддержание подготовительных выработок, главным образом изза увеличения пучения почвы. Породы с прочностью 30-50 МПА под влиянием очистных работ, когда увеличивается напряжение в 2-3 раза по сравнению с напряжениями в нетронутом горными выработками массиве, теряют свою прочность. Такого явления не наблюдалось на малой глубине, то есть мы как бы работаем в условиях менее прочных пород.
С увеличением глубины разработки значительно осложняется отработка свиты пластов. Уже нельзя оставлять целики для охраны выработок не только на отрабатываемом пласте, но и следует учитывать их влияние на ниже и выше отрабатываемые пласты. В эксплуатации ежегодно находятся 11600 км выработок, 10,2 % которых не соответствуют требованиям правил безопасности. Из всех подземных рабочих 23,4 тыс. составляют крепильщики. Трудоемкость ремонта выработок составляет 53 чел.-см./1000 т угля; "Луганскуголь", трудоемкость ремонта 1 м выработки - 1,58 чел.-см. В связи с прогнозируемым ростом смещений пород в выработку в три раза на глубине 1000 м по сравнению с глубиной 500 м, следует ожидать значительный рост объема ремонтных работ.
Уменьшение затрат на поддержание выработок может быть достигнуто геомеханическим обоснованием принимаемых решений, при котором предполагается тщательное изучение горно-геологических и горнотехнических условий, выбор наивыгоднейшего варианта проведения и охраны выработки с оптимальными параметрами, инструментальные наблюдения за проявлениями горного давления, разработка и осуществление мер воздействия на массив для обеспечения устойчивости выработок. Что из перечисленного выше мы знаем, что нового в курсе "Геомеханическое обеспечение горных работ"?
Известны закономерности механических процессов, происходящих в массиве горных пород (механика горных пород) методы расчета конструкций крепи подготовительных выработок (механика подземных сооружений), способы и средства регулирования параметров механических процессов для обеспечения устойчивого состояния очистных и подготовительных выработок (управление состоянием массива горных пород).
Нет решений для предотвращения пучения почвы, а если имеются для определенных условий, то они трудоемки, не технологичны и не применяются на практике. Известные решения разработаны для средних условий, но не учитывают особенности массивов в районах геологических нарушений, на большой глубине; недостаточно надежно определяются исходные данные, несвоевременно прогнозируются, измеряются проявления горного давления, несвоевременно применяются дополнительные меры. Применяемые способы управления горным давлением должны отвечать непрерывно изменяющимся горно-геологическим условиям, развитию техники и технологии горных работ, ужесточению требований к безопасности и экономичности горного производства. Все это предусмотрено в рассматриваемой ниже новой учебной дисциплине.
Геомеханическое обеспечение горных работ - научная дисциплина о проявлениях горного давления в выработках, способах и средствах изменения их параметров для обеспечения устойчивости выработок. Это прикладная механика горных пород или практическая геомеханика, она содержит систему знаний, основные элементы которой следующие: - сбор, хранение и обработка исходной информации;
- определение и прогноз базовых характеристик массива по результатам измерений проявлений горного давления;
- анализ и прогнозирование поведения массива и элементов крепи при изменении состояния природотехнической системы;
- принятие мер.
Таким образом, необходима замкнутая система мониторинга (слежения) за изменением горного давления, принятие мер и снова наблюдения за их эффективностью, т.е. непрерывный процесс контроля, прогноза и целенаправленного изменения состояния природотехничеоких систем. Для выполнения этой работы на шахтах должны быть созданы группы горного давления или ее выполнение поручено работникам технического отдела шахты.
Группа горного давления: специалист по вопросам геомеханики, геолог, два сотрудника. Согласно приказу 6. министра угольной промышленности № 315 от 24.06.1980 г.
Список литературы
1. Якоби О. Практика управления горным давлением: Пер. с нем. - М.: Недра, 1987. - 566 с.
2. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. - М.: Недра, 1982. - 270 с., (гл. 3 §§ 8, 9, 12).
3. Методичні вказівки для виконання практичних занять з дисципліни "Геомеханічне забезпечення гірничих робіт"/Укл. М.К. Клішин, Пятаченко А.А. - Алчевськ: ДГМІ, 2003. - 8 с.
4. Орлов А.А. Классификация состояния кровли в очистных выработках // Уголь. - 1967. - №4.
6. Копылов А.Ф., Назимко В.В. Повышение устойчивости надрабатываемых выработок//Уголь Украины. -1994. -№8. -С.23-24.
7. Черняев В.И. Расчет напряжений и смещений пород при разработке свиты пластов. - Киев: Техника, 1987. - 149 с.
8. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. - М.: Недра, 1980. - 360с.
9. Альбом схем вскрытия и систем разработки пологих пластов Донбасса на больших глубинах с расположением выработок в разгруженных зонах. - М.: ИГД им. А.А. Сочинского, 1990. - 168 с.
10. Клишин Н.К., Данилов А.А. Упрочнение горных пород на угольных шахтах // Материалы межд. конф. «Безопасность жизнедеятельности на пороге XXI века» (Алушта, сентябрь 1999 года). - Алчевск: ВО МАНЭБ, ДГМИ, 1999. - С. 44-47.
12. Клишин Н.К., Склепович К.З. Исследования скрепляющих составов на основе карбамидных смол // Вестник МАНЭБ. - С.-Пб.: 2001. - № 9 (45). - С. 35-37.
13. Клишин Н.К., Куленич Б.И., Герасько О.А. Напряженно-деформированное состояние кровли очистной выработки в зонах влияния выемки угля и передвижения крепи: // Сб. науч. тр. ДГМИ. - Алчевск: ДГМИ, 2001. - Вып. 14. - С. 17-25.
14. Клишин Н.К., Кашперский С.А., Гришан Н.К. Исследование влияния трещиноватости массива на напряженно-деформированное состояние вокруг подготовительной выработки в зоне влияния очистных работ // Сб. науч. тр. ДГМИ. - Алчевск: ДГМИ, 2001. - Вып. 14. - С. 78-82.
15. Клишин Н.К., Левин А.А. Исследование напряженно- деформированного состояния горных пород вокруг выработки в зоне влияния лавы // Сб. науч. тр. ДГМИ. - Алчевск: 2001. - Вып. 14. - С. 98-106.
16. Клишин Н.К., Пятаченко А.А., Гришан Н.К. Определение параметров технологии упрочнения кровли в очистных забоях // Вестник МАНЭБ. - С.-Пб.: 2000. - № 2 (26). - С. 35-37.