Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Диссертационная работа:

Горожанкин Вячеслав Борисович. Исследование и разработка способов ведения очистных работ в зонах влияния целиков угля на горные выработки смежных пластов : ил РГБ ОД 61:85-5/249

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. Состояние изученности вопроса, цель и задачи исследования II

1.1. Опыт и горно-геологические условия перехода очистными забоями зон повышенного горного давления в Донбассе II

1.2. Состояние изученности вопроса 20

1.3. Цель и задачи исследования 31

2. Методика проведения исследования 34

2.1. Натурные исследования состояния вмещающих пород. 34

2.2. Исследования на моделях из эквивалентных материалов .38

2.3. Экспериментально-аналитический метод исследования напряженного состояния массива пород 41

3. Экспериментальные исследования проявлений горного давления при очистной выемке в зонах влияния целиков угля на шахтах Донецкого бассейна 44

3.1. Общие сведения 44

3.2. Исследование влияния целика на состояние кровли в 25 восточной панельной лаве пласта кн5 шахты "Краснолучская" производственного объединения "Донбассантрацит" 45

3.3. Исследование влияния целика на состояние кровли на шахте "Снежнянская" производственного объединил "Торезантрацит" 58

3.4. Исследование влияния целика на состояние кровли в 3 западной лаве пласта шахты "Комиссаровская" производственного объединения "Ворошиловградуголь".

3.5. Исследование влияния целиков на состояние кровли в условиях пласта И шахты "Знамя коммунизма" производственного объединения "Донбассантрацит" 74

3.6. Исследование проявлений горного давления в зоне влияния целика на шахте "Украина" производственного объединения "Ворошиловградуголь" 79

3.7. Обобщение результатов шахтных экспериментов

4. Аналитические и лабораторные исследования геомеханических процессов при очистной выемке в зонах влияния целиков угля смежных пластов 101

4.1. Научная проблематика исследования структурно-деформационных свойств массива горных пород 101

4.2. Оценка структурных изменений массива горных пород под целиком угля 105

4.3. Исследование геомеханических процессов при подработке целика 119

4.4. Сопоставление аналитических и лабораторных исследований с результатами шахтных наблюдений. 138

5. Разработка способа ведения очистных работ в зонах влияния подрабатываемых целиков угля 156

5.1. Прогнозирование опасных проявлений горного давления. 156

5.2. Управление геомеханическими процессами очистной выемки при подработке целиков 175

5.3. Экономическая эффективность способа ведения очистных работ в зонах вредного влияния оставленных целиков угля на горные выработки смежных пластов 201

Заключение 210

Литература Приложения 

Введение к работе:

В одиннадцатой пятилетке продолжается дальнейшее наращивание объемов комплексной механизации угледобычи. Вместе с тем, в последние годы наметилась общая тенденция снижения сруднесуточ-ной добычи из одного комплексно-механизированного очистного забоя. Сложившееся положение требует расширения области эффективного применения механизированных комплексов. Одной из геомеханических задач, связанных с решением этой проблемы, является обоснование рационального порядка и параметров разработки свиты пологих пластов. Ее актуальность возрастает с увеличением глубины разработки, повышением плановых нагрузок и темпов подвига-ния очистных забоев. Наиболее остро она стоит в Донецком бассейне, где около 8С$ шахт разрабатывают несколько пластов.

При разработке свит угольных пластов неизбежной является подработка и надработка, вредное влияние которых обусловлено оставлением целиков угля и краевых частей, формирующих зоны повышенного горного давления. На шахтах Минуглепрома УССР, разрабатывающих пологие пласты, ежегодно зоны влияния целиков и краевых частей переходят 40-5С$ всех очистных забоев. В этих зонах наряду с возрастанием вероятности появления внезапных выбросов угля, породы и газа, горных идаров создаются условия для обрушения кровли, как правило, резко ухудшается состояние вмещающих пород, снижается их устойчивость, усиливается вывало образование.

Вопросами обоснования рационального порядка разработки свит угольных пластов длительное время занимаются многие научно-исследовательские и учебные центры. Основная направленность исследований в зонах влияния целиков состоит в предотвращении катастрофических динамических проявлений горного давления -горных ударов и внезапных выбросов, а также снижении затрат на поддержание подготовительных выработок. За последние годы разработаны методики определения опасных зон, апробированы способы уменьшения вредного воздействия. Значительно меньшее внимание уделялось исследованию механизма влияния целиков угля смежных пластов на структурно- деформационные свойства массива и процессы разрушения пород кровли в подрабатывающих очистных выработках. Для рассматриваемых условий до настоящего времени отсутствовали требования к способу управления кровлей и креплению в лавах пологих пластов. Вместе с тем, усложнение горно-геологических условий, увеличение частоты и интенсивности обрушений кровли сдерживает рост технико-экономических показателей очистных забоев, снижает уровень безопасности труда в указанных зонах. В связи с этим актуальной является разработка способов ведения очистных работ в зонах влияния целиков угля, оставленных на вышележащих пластах примерно перпендикулярно направлению очистной выемки.

Цель работы состоит в установлении закономерностей изменения структурно-деформационных свойств массива и процессов разрушения пород для разработки способа ведения очистных работ в зонах влияния целиков угля, оставленных на вышележащих пластах примерно перпендикулярно направлению очистной выемки, осуществление которого повысит безопасность и эффективность разработки тонких угольных пластов.

Идея работы заключается в том, что очистные работы в зонах влияния подрабатываемых целиков должны вестись с учетом изменения структурно-деформационных свойств массива и процессов его разрушения, оказывающих решающее действие на реализацию проявлений горного давления и состояние кровли в лавах.

Основные задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в диссертации сформулированы следующие основные задачи: - исследовать закономерности изменения структурного строения массива пород под целиками, вызванные влиянием повышенного горного давления (по подхода подрабатывающего очистного забоя);

- исследовать зависимость влияния изменения структурно-деформационных свойств и процессов разрушения массива пород при подработке целиков на реализацию проявлений горного давления, установить механизм их воздействия на состояние кровли и технологические процессы в очистном забое;

- уточнить параметры зон влияния целиков угля на состояние кровли в лавах и дифференцировать их по степени опасности;

- предложить рекомендации по управлению кровлей и креплению очистных забоев в зонах влияния подрабатываемых целиков угля, проверить их практическую работоспособность и эффективность;

- выбрать и уточнить основы способа оперативного прогнозирования проявлений горного давления в опасных зонах.

Методы исследований. При исследовании принят комплексный метод, включающий шахтные исследования проявлений горного дав -ления с использованием известных методов оценки структурно-деформационных свойств и напряженного состояния горного массива, лабораторные исследования на моделях из эквивалентных материалов, аналитические исследования поля напряжений под целиком при его формировании и подработке, анализ проявлений горного давления в зонах влияния целиков смежных пластов. Обработка результатов осуществлялась с использованием математической статистики.

Автор выносит на зашиту:

1. Закономерности структурного строения массива пород под целиком.

2. Основные закономерности изменения структурно-деформационных свойств и процессов разрушения массива пород при под работке целиков, их влияние на состояние кровли и технологические процессы в очистном забое.

3. Обоснование и разработку способа ведения очистных работ в зонах влияния целиков угля, оставленных на вышележащих пластах примерно перпендикулярно направлению очистной выемки, который включает в себя:

- уточненную методику построения зон влияния целиков угля с дифференциацией их по степени опасности;

- рекомендации по управлению кровлей и креплению очистных забоев;

- основы способа оперативного прогнозирования проявлений горного давления в опасных зонах.

Научные положения, разработанные лично диссертантом» и новизна:

впервые установлены зависимости влияния на состояние кровли очистных забоев изменений структурно-деформационных свойств ( обрушаемости и устойчивости ) при подработке "перпендикулярных" целиков, а также характера разрушения пород, которые вызваны техногенной неоднородностью структурного строения массива под целиком и дополнительным разрушением при переходе участков с различающимися структурно-деформационными свойствами ( целик - выработанное пространство ) в процессе его подработки;

получены закономерности изменения структурно-деформационных свойств и процессов разрушения горных пород в зонах влияния подрабатываемых целиков угля в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий, отличающиеся тем, что для их количественной оценки используются относительные показатели, выраженные через ширину зоны опорного давления, которая является комплексным геомеханическим параметром; впервые разработана система прогнозирования структурно-деформационных свойств массива при подработке "перпендикулярных" угольных целиков, включающая методику построения зон влияния с дифференциацией их по степени опасности, а также способ оперативного прогнозирования и оценки опасных состояний кровли в указанных зонах;

впервые обоснованы требования к способу управления горным давлением и применяемой при подработке угольных целиков крепи, вытекающие из исходных горно-геологических условий и прогнозируемого изменения структурно-деформационных свойств.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены:

удовлетворительной сходимостью результатов, полученных с применением апробированных методов натурных, лабораторных и аналитических исследований, выполненных в большом объёме ( шахтные наблюдения за изменением структурно-деформационных свойств были проведены на 27 выемочных участках в типичных условиях пологих пластов Донбасса, лабораторные исследования основывались на данных отработки пяти моделей из эквивалентных материалов, параметры опасных зон определялись на основании обобщения опыта отработки 82 очистных забоев );

фактическим снижением величин смещений боковых пород и коэффициентов их вариации, улучшением состояния кровли и отсутствием завалов призабойного пространства при ведении очистных работ в зонах влияния целиков угля согласно разработанным рекомендациям.

Значение работы. Научное значение работы состоит в установлении зависимостей влияния на состояние кровли и технологические процессы в очистном забое изменений структурно-деформационных свойств массива, регистрируемых при подработке угольных целиков, обосновании необходимых параметров управления кровлей и крепления в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий, которые могут быть использованы при обосновании параметров способа ведения очистных работ в опасных зонах.

Практическое значение работы заключается в разработке способа ведения очистных работ, включающего систему прогнозирования и предотвращения опасного воздействия на состояние кровли подрабатываемых целиков угля, что позволяет повысить безопасность и эффективность очистной выемки в зонах их влияния. Указанный способ ведения очистных работ включен в "Рекомендации по управлению кровлей и креплению очистных забоев на пластах с углом падения до 35° при переходе ими зон влияния целиков и краевых частей смежных пластов", которые утверждены Минуглепромом УССР в 1980г.

Реализация работы. "Рекомендации по управлению кровлей и креплению очистных забоев на пластах с углом падения до 35° при переходе ими зон влияния целиков и краевых частей смежных пластов" внедрены в пяти лавах шахт производственного объединения "Ворошиловградуголь", фактический экономический эффект от их внедрения составил 45,4 тыс.руб.

В соответствиии с планом повышения технического уровня производства Минуглепромом УССР и Донуги в I98I-I982 годах производилось промышленное внедрение указанных "Рекомендаций...". В настоящее время "Рекомендации..." используются на шахтах отрасли при составлении проектов отработки выемочных участков.

За разработку и внедрение способа ведения очистных работ в зонах вредного влияния оставленных целиков угля на горные выработки смежных пластов автор в составе коллектива удостоен премии ЦК ЛКСМ Украины и Укрсовета НТО в области науки и техники за 1980 г. и премии: Донецкого обкома ЖСМ Украины и облсовета НТО в области науки и техники за 1982 г. 

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на УП Всесоюзной конференции по механике горных работ (Днепропетровск, 1981 г.), на Всесоюзном семинаре "Аналитические методы и применение: ЭВМ в механике горных пород" (Новосибирск, 1982 г.), на Всесоюзной конференции "Геомеханические проблемы высокопроизводительной разработки тонких и средней мощности угольных пластов на глубоких горизонтах" (Донецк, 1980 г.)» на I Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов угольной промышленности (Москва, 1979 г.)» на республиканском научно-техническом семинаре "Совершенствование способов и средств управления кровлей и крепления очистных забоев в сложных горногеологических условиях" (Донецк, 1982 г.), на научно-производственном семинаре НТО-горное (Донецк, 1982 г.). 

Подобные работы
Чавчанидзе Гурам Григорьевич
Разработка и исследование рациональных конструкций крепи для подготовительных выработок глубоких шахт при обработке мощных угольных пластов наклонными слоями
Зборщик Михаил Павлович
Разработка технологий управления вымещающим массивом и устойчивостью основных подготовительных выработок пологих пластов на больших глубинах
Айдарова Мария
Повышение эффективности поддержания слоевых выработок при отработке мощных пластов на глубоких горизонтах (на примере шахт промышленного участка Карагандинского бассейна)
Кизилов Николай Петрович
Разработка способа поддержания выемочных выработок бесстоечной распорной крепью
Енютин Анатолий Николаевич
Обоснование способа управления кровлей при разработке маломощных пологих рудных залежей в крепких трещиноватых породах
Садовенко Иван Александрович
Механизм водопроявления в очистных выработках и обоснование способов снижения его влияния на технологию выемки угля (на примере шахт Западного Донбасса)
Бойко Герман Константинович
Исследование сейсмоакустической активности угольных пластов Донбасса и разработка метода прогноза выбросоопасности забоев подготовительных и нарезных выработок
Латыпов Рифгат Фаздалович
Исследование и разработка технологий дифференцированной водоизоляции продуктивных пластов при капитальном ремонте скважин
Солнцев Виталий Борисович
Разработка и исследование электрогидравлической цифровой системы автоматического регулирования исполнительных органов угольных комбайнов по гипсометрии пласта
Бодрякова Людмила Николаевна
Исследование и разработка способа улучшения упруго-пластических свойств кожевой ткани шкур морского котика

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net