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:

Сидорчук Виктор Куприянович. Обоснование технологии разработки угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями и ограниченными запасами : диссертация ... доктора технических наук : 05.15.02.- Тула, 2000.- 353 с.: ил. РГБ ОД, 71 01-5/98-1

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

  1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОСНОВНАЯ ИДЕЯ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 12

1.6 Основная цель, идея, задачи и методы исследований 37

        1. ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИЛОВЫХ, КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ НА БАЗЕ КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА РАСЧЕТА СИСТЕМЫ "КРЕПЬ- УГЛЕПОРОДНЫЙ МАССИВ" 44

          1. Постановка задачи, обоснование метода расчета и разработка расчетной схемы 44

          2. Математическая модель комплексного метода расчета напряженно- деформированного состояния геомеханической системы "крепь- угле- породный массив" 51

          2.3. Исследования особенностей распределения опорного давления на угольный пласт и перекрытие секций механизированных крепей при изменении их силовых, конструктивных и технологических параметров ..63

                    1. Аналитические исследования напряженно-деформированного состояния "крепь-углепородный массив" во времени 103

                    1. Конструктивные особенности механизированных крепей с выдвижным поддерживающим элементом и системой гидравлического подпора. 109

                    2. Разработка конструкции безразгрузочной механизированной крепи

                    со скользящей лентой 113

                    1. Разработка новых технических решений по созданию безразгрузочного комплекта передвижных гидроопор с роторным транспортным средством их перемещения 124

                    4. СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛОВЫХ, КОНСТРУКТИВНЫХ, КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ И НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ 148

                    4.1. Программа и методика проведения стендовых испытаний механизированных крепей различных конструкций 148

                    1. Особенности конструкций испытательных стендов и измерительная аппаратура для проведения исследований 152

                    2. Исследование кинематических, силовых и технологических параметров комплекта передвижных гидроопор с роторным транспортным средством 170

                    3. Испытания монтажного навесного оборудования (ОМН) для доставки и установки комплекта гидроопор 178

                    5. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ, КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ ДЛЯ ОТРАБОТКИ ПЛАСТОВ ДЛИННЫМИ СТОЛБАМИ 189

                    1. Методика шахтных исследований и аппаратура для измерения параметров механизированных крепей 189

                    2. Исследование взаимодействия с боковыми породами механизированных крепей, оборудованных выдвижным поддерживающим элементом 193

                    5.3. Шахтные исследования взаимодействия с боковыми породами механизированных крепей, оборудованных выдвижными скалывающими

                    козырьками 205

                    6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОРОТКО- ЗАБОЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОТРАБОТКИ УЧАСТКОВ ОГРАНИЧЕННЫХ РАЗМЕРОВ И СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ..225

                    6.1. Исследования параметров технологии выемки угля короткими очистными забоями с применением отечественного горношахтного обору

                    дования 225

                    Исследование особенностей разработки выемочных участков камерно-столбовой системой оборудования фирмы "Джой" 245

                    7. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗИРОВАННОГО КРЕПЛЕНИЯ КРОВЛИ

                    ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБЕ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, ЗАЛЕГАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ НЕУСТОЙЧИВЫХ И ТРУДНООБРУШАЮЩИХСЯ КРОВЕЛЬ 263

                    Технологические особенности выемки угольных пластов при комбинированном способе разработки 263

                    Обоснование технологических схем и параметров механизированного крепления очистного забоя в условиях неустойчивой кровли 267

                    Обоснование технологии и параметров крепления кровли при выемке угольных пластов сложной конфигурации и ограниченными запасами

                    с применением БКПО 289

                    Выбор технологических схем выемки угольного пласта камерно- столбовой системой при крепления кровли шагающей и гусеничной автономными самоходными крепями 299

                    ПРИЛОЖЕНИЕ 338

Введение к работе:

Особенности разработки угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями, характеризующимися залеганием труднообрушающихся пород в основной и неустойчивых в непосредственной предопределяют необходимость решения целого комплекса проблем, связанных с обоснованием рациональных параметров технологии подготовки и отработки выемочного участка, выбора высокопроизводительного оборудования, способного к быстрой адаптации при изменении горно-геологических условий. При этом особо важное значение приобретает выбор способов и средств крепления и поддержания кровли горных выработок на основе изучения проявлений горного давления и исследования напряженно-деформированного состояния пород кровли.

Несмотря на весомые успехи, достигнутые в этой области исследований, технологические системы разработки угольных пластов должны совершенствоваться с целью достижения более высоких технико-экономических показателей работы угольных шахт в Российской Федерации. Для реализации этого положения одной из основных целей проводимой в России реструктуризации угольной отрасли является внедрение ресурсосберегающих технологий, способствующих улучшению экономической и социальной инфраструктуры угольных предприятий.

Анализ технико-экономических показателей работы угольных шахт различного технического уровня в настоящее время показал, что нагрузка на очистной забой в среднем составляет 681 т/сутки при средней себестоимости 1 тонны добываемого угля 165,1 рубля, что значительно хуже показателей таких угледобывающих стран, как США, ЮАР, Австралия, Китай.

Доля механизированного и труда по Кузнецкому и Печорскому м бассейнам составила 38,9 и 48,8 соответственно. Наметилась тенденция к усложнению горно-геологических условий отработки угольных пластов.

Анализ горно-геологических условий залегания пластов в основных угольных регионах страны показывает, что 76 % угольных пластов в Кузнецком бассейне имеют трудноуправляемую кровлю, а в Печорском эти цифры достигают 93 %. При этом особо важно отметить, что в Кузбассе 54 % угольных пластов имеют неустойчивую непосредственную кровлю, в Печорском угольном бассейне - 72 %.

На разрабатываемых участках при неустойчивых кровлях эффективность механизированных комплексов снижается в 2 и более раз за счет больших непроизводительных затрат времени на крепление кровли деревом для предотвращения вывалов и дополнительных обнажений кровли, образовавшихся в результате интенсивного отжима угля, а также зачистке оснований секций от просыпавшейся породы. Трудоемкость этих работ в 1,5- 2,5 раза превышает трудоемкость работ, связанных с непосредственной добычей угля.

В настоящее время в АО "ПНИУИ" созданы и широко внедряются на шахтах РФ высокопроизводительные механизированные комплексы третьего поколения: УКП5, КМК500, КМК700, КПМ, КМ950 и целый ряд других, которые могут обеспечить достижение нагрузок на лаву от 2500 до 5000т / сутки. Для обеспечения эффективной работы данных комплексов с высокой нагрузкой на очистной забой необходимо иметь размеры выемочных столбов равные 200x1500 м и более. При этом ширина подготовительных выработок должна быть не менее 5,0 м, а высота от 2,5 до 3,0 м. Если разделить имеющиеся в Российской Федерации шахгопласты на выем очные столбы указанных выше размеров, то с их помощью можно будет извлечь не более 65-70 % запасов угля, что приведет к значительным его потерям на участках ограниченных размеров

Согласно проведенной совместно АО"ПНИУИ" и "ННЦ ГП ИГД им. А.А.Скочинского " оценки запасов угля на участках ограниченных размеров на 47 шахтах России в целиках различного назначения, выемка которых механизированными комплексами неэффективна и нецелесообразна и, которые могут быть извлечены с применением короткозабойных технологий, сосредоточено 369 млн. тонн в основном высококачественного угля. Наиболее значительные запасы угля сосредоточены в Кузбассе - 253 млн. тонн, из них в целиках - 240 млн. тонн и Печорском угольном бассейне - 89 млн. тонн. Отработка этих запасов механизированными комплексами не эффективна и нецелесообразна из-за значительных капитальных и эксплуатационных затрат.

В связи с этим исследования, направленные на обоснования параметров технологии выемки угольных пластов короткими очистными забоями на базе комплексов мобильного оборудования, несомненно являются актуальными. Не менее важным фактором, определяющим эффективность системы разработки является корректное определение на основе геомеханических закономерностей технологических параметров, предопределяющих способы управления кровлей, безопасность ведения работ и объемы извлечения полезного ископаемого.

Поэтому целью настоящей работы является повышение эффективности отработки участков шахтных полей с трудноуправляемой кровлей и сложной конфигурацией на основе установления закономерностей развития геомеханических процессов при выемке угольного пласта, позволяющих обосновать параметры гибких технологических схем и адаптированных к данным условиям механизированных крепей

Идея работы заключается в полноценном извлечении запасов угля на участках сложной конфигурации за счет управления геомеханическими процессами в углепородном массиве обоснование технико- технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности отработки участков шахтных полей с трудноуправляемыми кровлями, ограниченными запасами и сложной конфигурацией.

Научная новизна работы заключается в следующем: - на основе аналитических исследований и имитационного моделирования на ПЭВМ научно обоснованы требования к параметрам механизированного крепления кровли и технологии выемки угольного пласта в условиях трудноуправляемых кровель;

' - установлены закономерности проявлений горного давления при осуществлении основных технологических процессов: выемки угля, передвижки крепи, простоях лавы;

  1. установлены закономерности нагружения краевой части угольного пласта под действием сил горного давления, на основе которых разработана методика расчета ее устойчивости, позволяющая дать количественную оценку напряженного состояния призабойной зоны с учетом состава, строения, размеров пласта и длительности воздействия;

  2. обоснованы рациональные параметры механизированного крепления пород непосредственной кровли в условиях трудноуправляемых кровель, позволяющие быстро адаптироваться к изменениям внешней и внутренней сред функционирования;

  3. предложены и разработаны оригинальные конструкции роторной, гусеничной и комплектной механизированных крепей, не имеющих аналогов в отечественной угольной промышленности;

  4. разработаны методические принципы формирования гибких технологических систем разработки угольных пластов за счет применения комбинированного способа разработки выемочного участка сложной конфигурации;

Научное значение работы состоит в разработке на базе геомеханических исследований научных основ выбора параметров механизированного крепления и технологических систем разработки, адаптированных к сложным горно-геологическим условиям и гибко реагирующих на их изменения при выемке угля на участках шахтных полей с трудноуправляемой кровлей, ограниченными запасами и сложной конфигурации.


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