Геомеханiчне обґрунтування раціональних технологічних схем відробки кінцевих дільниць виїмкових стовпів на інтенсивно порушених дільницях шахтних полів - Автореферат

У той же час орієнтування підготовлюючих виробок привязується до елементів залягання пласту, таких як простягання або падіння. Звідси виникають додаткові проблеми: погіршення стану покрівлі очисних вибоїв при їх роботі у безпосередній близькості у підготовлюючих виробок; погіршення стану самих підготовлюючих виробок. Ідея роботи складається у врахуванні комплексу взаємовпливових геомеханічних, технологічних та економічних факторів, що визначають ефективність виймання запасів у складних умовах планування гірничих робіт при відробці частин виїмкових стовпів, що безпосередньо примикають до підготовлюючих виробок. Встановлені закономірності зміни напруженого стану гірничого масиву при доробці кінцевих частин виїмкових дільниць, які відрізняються тим, що середні значення коефіцієнту концентрації напружень попереду лави за мірою її посування змінюються від 1,64 при відході поодинокої лави верхнього пласту від кордону виїмкового стовпа до 3,15 при накатуванні лави, що примикає до раніше виробленого простору з розгорненням на кордон регіональної зони розвантаження. При цьому середній кінцевий приріст коефіцієнту концентрації напружень у зоні підтримання підготовлюючих виробок змінюється від 0,01 при відході поодинокої лави верхнього пласта до 0,35 при фронтальній надробці лавою що примикає до виробленого простору з малим відходом від осі підготовлюючих виробок.У звязку з цим було вирішено провести дослідження напруженого стану гірських порід, виробити критерії які: 1) найбільш повно характеризували стійкість покрівлі у очисному вибої при роботі останнього у підготовлюючих виробок; 2) висвітлювали раціональність ведення робіт з точки зору стійкості підготовлюючих виробок та 3) враховували доцільність залишення вугілля у ціликах. 2 наведені приклади кінцевого просторового розподілу коефіцієнту напруження щодо варіантів місячного скорочення лави що примикає до виробленого простору (варіант 6), та фронтальної надробки виробок лавою вищележачого зближеного пласту, що примикає до виробленого простору, з малим відходом від розрізної печі (варіант 16). У процесі перерахування гірського тиску за мірою посування очисного вибою встановлено, що у затискуємому цілику варіанту 6 коефіцієнт концентрації напруження досягає значення 3,9 у тій крайовій частині цілика, що з усіх сторін оточена виробленим простором. Звідси витікає, що місця, що примикають до підготовлюючих виробок та мають слабку покрівлю, потрібно відробляти поодинокими лавами, з відходом їх від підготовлюючих виробок. Другий критерій раціональності відробки ціликів у підготовлюючих виробок був орієнтований на розгляд стійкості самих виробок.Вибрані варіанти розвитку гірничих робіт були піддані детальному геомеханічному аналізу щодо вибору раціональних технологічних схем відробки кінцевих частин виїмкових стовпів. Встановлено, що середні значення коефіцієнту концентрації напружень попереду лави за мірою її посування змінюються від 1,37 при фронтальній надробці виробок поодинокою лавою з малим відходом від розрізної печі до 3,15 при накаті лави, що примикає до раніше виробленого простору з розгортанням на кордон регіональної зони розвантаження. Середній приріст коефіцієнту концентрації напружень у зоні підтримання підготовлюючих виробок змінюється від 0,1 при відході поодинокої лави верхнього пласту до 0,35 при фронтальній надробці лавою, що примикає до виробленого простору з малим відходом від осі підготовлюючих виробок. Зіставлення діючих напружень у покрівлі з її міцністю показали, що кращий критерій стійкості покрівлі спостерігається при фронтальній надробці виробок поодинокою лавою з малим відходом від розрізної печі, та дорівнює у середньому 2,19. Аналіз витрат на підтримання підготовлюючих виробок, що попадають у зону впливу суміжної лави, засвідчує про те, що прямі збитки від погіршення стану підготовлюючих виробок змінюються по варіантам від 0 при відході поодинокої лави верхнього пласту до 32 гривень на погонний метр при фронтальній надробці лавою, що примикає до виробленого простору, з малим відходом від осі підготовлюючих виробок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації отриманий науково обґрунтований комплексний критерій раціональності доробки крайових частин виїмкової дільниці у підготовлюючих виробок, на підставі якого вирішена актуальна науково-прикладна задача вибору раціональних технологічних схем ведення очисних робіт поблизу підготовлюючих виробок щодо підвищення повноти відробки підготовлених запасів в умовах порушених шахтних полів. Основні результати роботи полягають у наступному: 1. На підставі аналізу можливих технологічних схем було виділено шістнадцять варіантів планування гірничих робіт, що забезпечують високу ступінь повноти виймання запасів при відробленні порушених виїмкових полів на шахтах похилого падіння.

2. Вибрані варіанти розвитку гірничих робіт були піддані детальному геомеханічному аналізу щодо вибору раціональних технологічних схем відробки кінцевих частин виїмкових стовпів. Встановлено, що середні значення коефіцієнту концентрації напружень попереду лави за мірою її посування змінюються від 1,37 при фронтальній надробці виробок поодинокою лавою з малим відходом від розрізної печі до 3,15 при накаті лави, що примикає до раніше виробленого простору з розгортанням на кордон регіональної зони розвантаження. Середній приріст коефіцієнту концентрації напружень у зоні підтримання підготовлюючих виробок змінюється від 0,1 при відході поодинокої лави верхнього пласту до 0,35 при фронтальній надробці лавою, що примикає до виробленого простору з малим відходом від осі підготовлюючих виробок.

3. Зіставлення діючих напружень у покрівлі з її міцністю показали, що кращий критерій стійкості покрівлі спостерігається при фронтальній надробці виробок поодинокою лавою з малим відходом від розрізної печі, та дорівнює у середньому 2,19. У загальному випадку кращими є варіанти ведення робіт одинокими лавами у недоторканому масиві та варіанти відходу лав.

4. Аналіз витрат на підтримання підготовлюючих виробок, що попадають у зону впливу суміжної лави, засвідчує про те, що прямі збитки від погіршення стану підготовлюючих виробок змінюються по варіантам від 0 при відході поодинокої лави верхнього пласту до 32 гривень на погонний метр при фронтальній надробці лавою, що примикає до виробленого простору, з малим відходом від осі підготовлюючих виробок. Питомі збитки від втрат вугілля у ціликах набагато більші від витрат на підтримання виробок та досягають 10,5 тис. гривень на погонний метр очисного вибою.

5. За комплексним критерієм кращим серед перших восьми варіантів є відхід лави з розгортанням, яка працює у недоторканому масиві. Серед останніх варіантів кращими за комплексним критерієм є фронтальна надробка лавою у любому напрямку.

6. У підсумку проведених досліджень вдалося розробити підхід до комплексної оцінки технології відробки ціликів та кінцевих частин виїмкових стовпів та дільниць при вільній орієнтації їхніх кордонів. У цій роботі вперше показана суперечність часткових критеріїв раціональності доробки кінцевих частин виїмкових дільниць та їхнє складне взаємосполучання. Це має велике практичне значення, бо за складних сучасних економічних умов тактичні пріоритети можуть часто змінюватися (ціни на різні марки вугілля, наявність резерву робочої сили та інші). Тому вибір раціонального варіанту повинен проводитися з урахуванням конкретної ситуації. Розроблені часткові та комплексний критерії раціональності призначені якраз для оперативного рішення такої проблеми.

7. Шахтними інструментальними спостереженнями встановлено ступінчате підвищення опорного тиску у цілику, що доробляється, при ступінчатому скороченні лави. При цьому концентрація опорного тиску збільшилася у 1,5 рази при наближенні лави до місця заміру на 10 м, а потім, після скорочення лави 90 м та оформлення витягнутого цілика робочою частиною лави, концентрація збільшилася у 2,5 рази. Данні шахтних замірів та математичного моделювання перерозподілу гірського тиску співпали з точністю 25%, що є свідченням достовірності висновків, що отримані на підставі прийнятої геомеханічної моделі.

8. У промислових умовах проведена перевірка варіанту ступінчатої доробки виїмкового стовпа на пласту с13 та впроваджене планування гірничих робіт з надробкою польових штреків у кордону дизюнктивного порушення на пласті с11. Результати промислової перевірки підтвердили високу ефективність цих планувань, тому що, було додатково видобуто відповідно 15 тис. та 60 тис. тонн вугілля. При цьому забезпечена задовільна стійкість основних магістральних штреків гор. 480 м та двох похилих виробок, підвищена фондовіддача основних споруд та обладнання, підвищена безпека робіт за рахунок зняття концентрацій гірського тиску у свиті пластів. Загальний прибуток від реалізації вищевказаних планувань дорівнює 2145 тисячі гривень.

1)Назимко В.В., Вишневецкий В.В., Грядущий Ю.Б., Бугара М.И. Критерий устойчивости пород кровли в очистном забое// Уголь Украины. -1996. -№8. -С. 20-23.

2)Бугара М.И., Иванов И.Е. Влияние скорости оседания породна вывалообразование в очистных забоях// Известия Донецкого горного института. -1997. -№1(5). -С. 8-10.

3)Бугара М.И., Грядущий Ю.Б., Назимко В.В. Прогноз устойчивости непосредственной кровли в сложных горно-геологических условиях// Уголь Украины. -1997. -№4. -С. 15-17.

4)Бугара М.И., Иванов И.Е. Выбор рациональных способов доработки целиков в сложных горно-геологических условиях// Известия Донецкого горного института. -1997. -№2(6). -С. 5-9.

5)Бугара М.И., Коломиец В.А., Слипко А.А., Щербаков В.А., Звягильский Е.Л. Комплексное решение отработки выемочных столбов и обеспечения устойчивости выработок путем их надработки// Известия Донецкого горного института. -1999. -№1(9). -С. 38-41.

6)Бугара М.И., Красько Н.И. Минимизация потерь угля подготовленных запасов в нарушенных шахтных полях// Перспективы развития горных технологий в начале третьего тысячелетия. -Алчевск: ДГМИ. -1999. -с.152-153.

Размещено на .ru