автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование методов оценки эффективности подготовки свиты пологих пластов угля к выемке

1 5 г, 3 я 2'

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

На правах рукописи

РОГОВ Сергей Евгеньевич

обоснование методов оценки эффйпивносзи подготовки

свита подогах пластов угля к ВЫШЕ

05.15.02 - Подземная разработка месторождений полезных

ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алма-Ата 1992

Работа выполнена в Институте горного дела Академии наук Республики Казахстан»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ХАРЧЕШО В.А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

ВШ1ЕШШН В.Н.

доцент, кандидат технических наук

НИЯЗОВ О.Н.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела Республики Казахстан (г.Караганда).

Защита диссертации состоится

л/г^Гс/ 1992 г. в //О час. 00мин, на заседании специализированного совета K-008.I5.0I ИГД АН Республики Казахстан по адресу: 480046, .Алма-Ата, пр.Абая, 191.

С диссертацией пожну 19 злено ми ть с я в библиотеке ИГД АН Республика Казахстан.

, Ученый секретарь , специализированного сдве^та,

доки, техн. на^., ¿/-Ал^у С.И.ПЕТРОВИЧ

СБДАЯ ШМГГЕРИСТШ РЛБ0И1 Актуальность ¡иботн^

При разработке пологих пластов угля, залегашшх в слошшх горногеологических условиях и отличавшихся одним или рядом ослол-нкгаих признаков: внсокая газоносность, труднооОруиашиесл оснсп-кыо кровли, слабые непосредственные кровли и почва, обводненность, наличие кепераходшнх геологических нарушений, опасность возникновения Енеззш-пя: выбросов угля и газа, горшие ударов, вя-догекных покарав, необходимость сохранности подрабатываемой поверхности; применяются разнообразные способы подготовки их к виемке. К известим способам относятся: дегазация и гидрорасчла-нение пластов угля, под- и надработка пластов, разупрочнение и стратификация пород основной кровли, упрочнение пород непосредственной кровли и почвы, увлажнение и флеи/атизация угля в массиве н др. При широко И вариации технологических систем и параметров перечислешшх способов подготовки пластов до настоящего времени отсутствуют нпучио обосноьашшо методы оценки их эффективности с позиции работоспособности, адаптивности технологи!! выемки угольных пластов, нагрузки на висмочнне участки к безопасности горних работ. В этоП связи разработка теоретических положений и методов для оценки такой комплексно'! эффективности является актуальной научной и практической' задачей,

-РЁед^ст исследования: внемочние участки с длинными комл-лексно-иеханизировапними очистными забоями для разработки пологих или наклонньк пластов угля с признаками осложнениях условия, перечисленных в предцдушей рубрике.

"" обосновать методы оценки эффективности способов подготовки высокогазоноспьтх пологих пластов угля к выемке с выходом на новке технико-техиологичсскио решения восходящего порядка отработки свиты пластов.

состоит в повышении производительности и безопасности технологических систем вненки пологих пластов угля за счет ш,тоской степени их адаптации путем подготовки породного массипа и угольного пласта.

Для достижения доли поставлены следующие задачи: - дать анализ существующих методов оценки ¡эффективности

подготовки пластов угля'к выемке;

- разработать теоретические основы оценки эффективности подготовки пластов угля к Еыемке, включакаше комплекс математических моделей взаимодействия технологических систем с массивом пород и подсистемами шахты, методы их реализации для экспериментов на оптимизационных моделях;

- установить закономерности формирования нагрузки на комплексно-механизированные очистные забои, создать расчетные модели оптимизации параметров технологических систем выемочных участков с подготовкой пластов угля к оыемке;

- обосновать новые технические решения при выемке высокогазоносных пологих пластов угля с подработкой массива пород с закладкой выработанного пространства и без нее;

- создать расчетный метод оценки экономической эффективности способов подготовки пластов угля к выемке для условий тахт Карагандинского бассейна;

- разработать специальные методические положения для оцеь ки эффективности подготовки пластов угля к выемке Карагандинского бассейна.

.Положения, выносимые на защиту и их научная новизна:

- эффективность подготовки пластов угля к выемке оценивается комплексом математических моделей взаимодействия технологических систем выемочных участков с породним массивом и угольнкм пластом, включающих оптимизационные модели по частным критериям адаптивности, технически достижимой нагрузке на выемочный участок, приведенным затратам;

- технически возможная и фактическая нагрузки на выемочный участок находятся в нелинейной степенной зависимости от Частных критериев адаптивности, определяющих коэффициенты готовности технологических систем по 14 параметрам взаимодействия со средой (породным массивом), из которых превалирующими для шахто-

• Пластов Карагандинского бассейна являются газовыделение б очистной забой к взаимодействие мехкрепей с породами основной и непосредственной кровли;

- из известных и вновь предлагаемых, рассмотренных в работе способов подготовки пластов угля к выемке, наиболее эффективным является их подготовка по новым технологическим системам (аВт.св,}?> 1461943, 1518518) путем их подработки с оставлением иородНых мостов с закладной выработанного пространства и с

обрушением пород при минимальных нарушениях сплошности массива пород непосредственной кровли подрабатываемого пласта. Эффективность подготовки достигается.за счет предварительной дегазации подрабатываемого пласта, разгрузки его от повышенного горного давления, обеспечивающих внсокую степень адаптации технологических систем выемочного участка к массиву пород, и исключающего газодинамические проявления в очистных и подготовительных забоях.

. Методы исследования: анализ и обобщение опыта предыдущих исследователей, математическое моделирование процессов взаимодействия технологических систем разработки пластов угля с породным массивом и уголытм пластом, оптимизационное моделирование, методы теории адаптивных систем, статистические методы анализа машинного эксперимента, натурные наблюдения.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендации основывается на фундаментальных законах проявления физических И гсомехаиических процессов, про исходящих в нарушенном горными работами массиве пород и пластах угля, корректных математических моделях, достаточным объектам экспериментов на ЭВМ, совпадением расчетных и фактических данных по нагрузкам на очистные забои, результатах опытного испытания "Методики оценки эффективности подготовки пластов угля к шейке" (1990 г.), "Методики прогноза нагрузки на выемочный участок при разработке пологих пластов угля" (1906 г.).

Научное значение работа.

Установлены закономерности влияния различных способов подготовки пластов угля к выемке; определены расчетные модели технической и фактической нагрузки на выемочные участки через частные критерии адаптивности; оптимальные значения размеров выемочного столба; экономической эффективности способов.

Практическое значение работы. ;

Разработанные и утвержденные я установленном порядке "Методики установления нагрузки на комплексно-мсханйзироввнико очистные забои и оценки эффективности подготовки пластов углл к выемке" применимы для решения задач проектирования и управления на шахтах. Повью технологические системы выемки пластов с подработкой рекомендуются для условий Карагандинского и других бассейнов.

Реализация т-'ь;г.о."Р и р»бо""-].

Методические голове 1кя усгаиоилС'Ш'я (прогноза) нлгрузки па счкстнео эабои пологи'5 пластов угля :: оценки сЪ&х'мюссги их подготовки: к виеуке при.ояеш на ряде ■лг.хтол.гастоз ¡Гара^андипс-кого бассейна (пласты Ii-,, ¡'.тп, Д-, ,Н-Т вдчте a.w.Kveew-баева, им.Калинина, им.Коетонхо, иг..Ь'.*-лет;*я Сктябрвсг&К рзволв-ши, "Тьнтексаек", "Дубоьскал") с пстеттшпяс оконсидеескам эффектом 2349 тые.руб/гсд.

Anncffat'i-г. дг.бчгс. Ссюши потс:екик работы v: сезульюти ксследовамй докладывались к пслучк;.я одобрмые не. Feenviv,¡«¿.неких конференциях по прсблеыш эколог»:« гсрнодобчваюсих предприятиях (Ална-Ат&, Ш2, Усть-Кямсшгорск, 1989), на ХЛ Всесоюзном семинаре го геомехапике процессов в протгегенные горякх выработках (Ллка-Ате, 19??'), не X объединенном пленуме советского комитета по программе ¡Сш'.СКО "Человек и биосфера" (Алма-Ата, 1983), на семинарах, Ученом совете К.ГД АЛ КазССР.

Пубдгеяпкя. По теме диссертации опубликовано II работ, в том числе три авторских ссвдетельятва ка способы разработки пластов угля с подработкой массива пород.

Объем ■работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Содержит 155 страниц угаашогжеиэго текста, 24 рисунков, 13 таблиц, списка литературы из 81 наименований и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДГТКАНЕ РАБОТА

Анализ доступных отечественно« и зарубежных работ показал, что проблема заблаговременноЛ подготовки пластов угля к выемке впервые была поставлена и глубоко проработана в Московском горном институте под руководством академика В.В.Ржевского 'профессорами Ножкиным II.В., Бурчаковъм A.C., ВаегочкоЕым ¡0.5. и ДР.

Отдельны.: способам подготовки пластов угля к выемке посвящены многочисленные работы отечественных ученых: Айруни А.Т., Еаймухаметов С.К., Вылегжзнш В.Н., Грицко Г.И., Кузнецов С.Т., Лепихов А.Г., Мясников A.A., Мурашев В.И., Петухов И.Ы., Рогов Е.И., Чернов О.И.

Сттгимщия 9тлель<»л* парямс-троп и характеристик Технологических счстем подготоь'.'с;: пдгстс/в угля к г юкке обсуждалась локально в работах графрссот'св АЗруии Л.Т., Вуяеггпзьинз 5.К. Грпц-к о Г.И., Мязьккова А.Л., Го^кте-ч Ü.3., Рогова 2,11., Харчекко В,Л. и других.

lía базе pacewTpsprare анализа •«егсгес.такжос теоретических и прикладных работ на":г уст-гноагзио, пто иастаетгвуу врокз-ии отсутстЕу'Уг iri'ivnюкс::т!= тетпоютеекко ялзрчботви и :чигоду срашителыюЯ о^евгек з5Лг>:'.Т|?внос?и различна способов подготовки пластов угк на бчяо чатеуъткчоскжс »/"дело? зэ&гая-

дейстсня -С ЗУ с породит?' .'''.ccnsc.v и угольн-вд пластом; мет расчетных методов сц?ик!1 !!з:.'~кенн.я ке.груочй на KV.03 с подготовься пластов угля к sswxo э ог геот.'ехашгесекях процессов;

отсутствует экономнее;,-an с:;з;я:а роста нагрузки на 'С-'СЗ при при-кеиенки различных стос-Соч г.г-дготовхи уголътзе пластов к вномке, Поэтому нами c¡$3p*yratpo:wKi' ноль и кадачп ппотогцегэ исслздоча-иия, которые приводе:«! п!.г:е.

В глаче второй дят тооретч^оекиз основч oi'.cmw эффективности подготовки п.гдзтоп угля к вноске. Тсопоткч<гскяв исследования вкягоду»? обоекоакие векторного критерия оптакиэации, вклю-четего ^«¿"Y ■■ ,■£<*■']- частное крятетна адаптивности по оскотнкм параметром взаююдбГствкя ТС с уголь нъгн пластом и породным массивом % Аг- - нагрузку на БУ и С & - приведенный затратн по D7,

Сено гада лпрат/стрк, характеризующие качество взаимодействия ТС со срядо1, яв.гг;о';ся: угли падения и простирания угольных пластов, усилию резания вя» скола угля и порода, приток води в очястной япбоЙ, устоЛчкгго обнажение пород непосредственной крозли, интенсивность газопнделения в очистной забоЯ, параметры взаимодействия мехакизярог^ли.'ьпе кроной с боковина породами, прочность пород »гепосрядствокиоЯ кровли в зоне опорного давления и т.д. Па лорлт/отрк '1С иакладынаотся соответствуете рвгла-менткруетяио условия. Чясюто критерии адаптивности вычисляются по лрвддояоннкм нам! формулз*;\

По указанным критерием нами разработаны соответствующие математические модели, тгл-лчпвднс кпазиупорядоченные графы, функции челн и ограничения.

о -

Для иллюстрации приводим наиболее простые модели. На графе (Я определено множество допустимых путей формирующих технологические системы подготовки пластов угля к внеыке, каждомуу^ Мд поставлены в соответствие функции цели в виде у/,. ,

/У _

при

у - номер частного критерия адаптивности, подробно описаны б диссертации;

£ ф)^ - область допустимых значений для непрерывных управляемых переменных;

х • РА ~

(2)

В диссертации рассмотрено 14 частных критериев адаптивности и для всего множества даны аналитические функции цели.

Нами впервые аналитическим путем установлена зависимость коэффициентов готовности подсистем 1С ВУ от частных критериев адаптивности в виде

' {¿г- 1*

где у - статистически устанавливаемая величина и

вычисляемая для этого ке случая значение.

Исходя из указанных вьие положений^нами получена расчетная модель для определения технически достижимой нагрузки на ВУ в виде математического ожидания

-- - " 7 ~

где 41 ¿ЖМ/ _ .математические ожидания вынимае-

мой мощности пласта, цкрикн захвата еызмочкой маккны, скорости кокбайна вдоль лавы к крепи з и/шя. соответственно; -

внутренние коэффициенты готовности подсистем (агрегатов) ТС ЗУ, число которых 0. , 1060 - число минут в трех рабочих сменах.

Сахткческая нагрузка на БУ будет определена с учетом взаимодействия всех подсистем шахты и определена нами в веде таблицы градации.

Таблица I Градация нагрузки на очисткой забой

ЯИндекс^ак1™а™е0нагрузки!Аналитическая формула, т/сутки

'л x i___31ш_ 1с 111x1 xi1111111

1 4у Теоретическая ^ ^ /с#о 7к Ъг^/п/л/сГсе^ ¿Г^о]

2 Технически достижи-т^.- ОЗГУ/ЪГ с мая 17 у ^

3 С учетом потоков ^ Ф/^/^ ° термальных ресурсов ^ пг *• ^ уЛу с/ ' с / "

/

у*

4 Л С учетом матери а ль- ^^ пу кых и энергетических "т п° ¿г "

потоков

и трудовых ресурсов

■у*

6 С учетом всех взаимно //, =2Г./Сг ш ¿кг*'' ' V ° а S

П1 действующих подсистем щ ■> V Т и

шахты

^ /7% У*

'? /| ^ Фактическая нагрузка = ^ ^,'с.' ¿// ^

- о -

Далее в диссертации обоснованы оптимизационные модели по критерию нагрузка, вычисляемую по (4) и по приведенным затратам.

Для зксгресс анализа и более быстрой оценки эффективности различных способов подготовки пластов к выемке предложена матрица связей (табл.2),

Из итоговой оценки ясно, что наиболее эффективным является способ подработки пластов, затем разупрочнение трудноовручаемых город кровли и гидрорасчлененне пластов угля.

В третьей главе диссертации приведены разработанные нами метода реализации оптимизационных моделей по частным критерия-,! адаптации, нагрузка на ВУ и приведенным затратам, приведены основные результаты.

В частности строго аналитически установлено, что максимальное значение технической нагрузки достигается при максимальных значениях частных критериев адаптивности, т.е.. ^-х: й~= /охо /п. ■ £ Р <а [Л

__ * ' (5)

при

Следовательно, оптимальные решения по частным критериям адаптивности совпадают с оптимальным решением по нагрузке на ВУ. По критерию приведенные затраты получены конечные аналитические зависимости для определения оптимальных при различных способах подготовки пластоз угля значений длины лавы и столба при работе по простиранию, падению и восстании, предельной длины лавы по газовому фактору и времени отработки столбов. Вследствие громоздкости этих формул они в автореферате не приводятся, т.к. подробно описаны в диссертации.

В заключении указано существование формулы роста относительной величины нагрузки от частных критериев адаптивности в виде

Таблица 2

Матрица связей критериев адаптивности и способов подготовки пласюи к впоикс

1Й.Ч Способ предваритель-! пп!ной подготовки пдас-! ! та к вьгемке ! 1 4 ТН- Г 7 Кш Тв тории т д - ада |ю ПТИ! Гп ностк Тк тс г Цз' с/ 17 ~ !14 !т%Г | }1о- !---1 1 г ! I

I. Подработка пластов +1 +1 -I +1 +1 л +1 0 +1 +1 + 1 +1 II I +10

2. Надработка пластов 0 0 0 41 +1 0 0 0 +1 0 +1 0 0 - +5

3. Гидрорасчлепение + 1 0 0 +1 0 0 0 0 +1 +1 0 +1 +1 0 - +6

4. Дегазация с поверхности 0 0 0 +1 0 0 0 0 +1 0 0 +1 0 3 _ +3

5. Дегазация из выработок 0 0 ' 0 +1 0 0 0 0 +1 0 0 +1 0 3 +3

6. Упрочнение непосредственной кровли 0 0 +1 0 +1 +1 0 0 0 0 +1 0 +1 ъ

7. Разупрочнение основной кровли 0 0 0 +1 +1 +1 +1 0 +1 0 +1 0 +г 7 _ +7

8. Упрочнение непосредственной почш 0 0 0 0 +1 0 +1 0 +1 0 +1 0 +1 5

9. Увлажнение пластов угля 0 -I 0 +1 0 0 0 0 0 (I 0 +1 +1 4 I +3

+1 - увеличение значений частных критериев адаптивности; -I - уменьшение значений частных критериев адаптивности; О - данный способ не оказывает влияния на некоторый критерий.

В этой ке главе диссертации дане подробное описание информационного и программного обеспечения для ЭВМ при реализации всего комплекса модели.

В частности автором проведена обработка вхо^ой'информации по 57 параметрам для 13 иахтопластов Карагандинского бассейна,

В четвертой главе излагаются закономерности' влияния на цехнологическне параметры ТС ЗУ различных способов подготовки пластов угля к выемка.

По отдельны:.! сахтопластам нами получены расчетные значения математического оякдания нагрузок и средкеквадратических отклонений, приведенных в табл.3.

Таблица 3

Технически достинкмые нагрузки

Я® пп

Пласт

-ахта, участок

!Суточная нагрузка на забой !¿технически доеттаимдя^____

¡Среднее значе-^Среднеквадтати-¡н'ке , ¡ческсе отклоне-

¡т/сут. "п ¡ние ¿У , т/сут.

! 3 ! л I 5

им,50-хетая Октябрьской революции, уч.'? 3 719 195

"Тентекская", уч.)? 2 702 123

'"Тентекская", уч.№ б 1390 273

"Тентехская", уч.№ I 2695 531

им.Калинина, уч б 943 115

им.Калинина, учЛ? I 2956 483

"Дубовскап", ,уч.М 3 2542 398

"Дубэвская", I 942 143

им.Кузеыбаева, уч,№ 2 3523 7 98

им.Калинина, уч,№ 4 5348 ' 1151

км,Калинина, учЛ? 3 3191 566

им,Калинина, уч.'? 2 2420 552

им.Кузембаева, уч.К» I 3035 536

Л А. 1

I. щ

I* Ди

3. ^

4.

5. К-

13

6, кк

7, К12

8, К?

9, К12

ю, н10 II. к10 124 13. К

13

Нами проведено комплексное исследование по 14 частным критериям адаптивности наиболее продуктивных шахтопластов Карагандинского бассейна (табл.4.3 в диссертации).

В результате нами строго установлено, что для рассматриваемых аахтопластов определяемый являются частные критерии по газовыделению к ввеимодеЯстеиэ механизированных крепей с боковыми породами. Все остальные частные.критерии адаптивности для этих: условий равны единице. Это обстоятельство убедительно свидетельствует с том, пласян Карагандинского бассейна необходимо готовить к выемко и сникать потенциалы газоносности пластов и динамические нагрузки на гидросистемы механизированных крепей.

Далее на базе расчетных формул (6) нами проведен для всех указанных пахтопластов комплекс исследований отдельного и совместного влияния частных критериев адаптивности на относительную величину нагрузки на ¿У. Здесь нахи одкозн&чко установлено, что при отдельном влиянии частных критериев адаптивности с их ростом относительная величина нагрузки быстро возрастает, а при совместном - величина нагрузки растет гораздо медлекеэ (рисД), Следовательно, здесь проявляется синергетический з?оект совместного действия частных критериев адаптивности на величину нагрузки, лз отого однозначно следует, что, по крайней мере, при подготовке пластов к еыэукэ необходимо достичь значений единице как можно больного числа частник критериев адаптивности и в идеальном, ко достижимом случае все — ^ ^ ~ //

В пятой глазе диссертации приведены основные практические рекомендации и обоснована их шс'окая экономическая, экологическая и социальная эффективность.

Практические рекомендации складываются из новых технико-технологических рекений и методических рекомендаций по оценке эффективности предварительной подготовки пластов угля к выемке.

.Чами было установлено, что с позиции частных критериев адаптивности и нагрузки на К,(05 оптимальным (наиболее эффективным) является способ подготовки пологих газоносных пластов к вкемке путем их подработки. Для этой цели нами предлагается две новые технологические системы, защищенные авторскими свидетельствами - авт.св.1461943, 1513518,

Первая технологическая система выемки пластов угля подработкой без закладки выработанного пространства (авт.св.№ 1461943 от 1.11.1933 г.). В диссертации приведены обоснования необходимых параметров рекомендуемых технологических решений,

Закономерности изменения относительной величины нагрузки от раздельного к совместного влияния часгнкх критериев адаптивности для пласта Ktq

J>~- Jç ■ 4v

о €>i С, i Ûj3 Of Ö, G Of 0,t 0,3 J fi

Рис.

включая длину лавы, угли наклона дегазационных скватан из нижнего пласта в верхний, порядок отработки столбов и дегазации подрабатываемого пласта.

После полно.! отработки шемочногэ участка шиележашего пласта производится выемка вч-хележадего пласта н разгруленноП зоне. Последующая разработка нккележажего пласта осуществляется последовательно кыемочныш участками по предлагаемой технологии без оставления целиков мз:»д.у зуемочныма участка?«! до полной или частичкой отработки ккчелэяааегз пласта. По мере полной отработки одного или нескольких выемочных участкоз нижележащего пласта приступают к гдамкз енлелегк.ащего пласта в пределах границ разгрузки.

Вторая технологическая схема зыемхи сзиты пластов угля в восходящем порядке с закладкой выработанного пространства (авт, сз..',"1 1515518 от 1.07.12СЗ г.). Первоначально отрабатывается нижележащий пласт с нкякор. отметки свиты по восстанию. По намеченном к отработке пласту проходятся гсрнокепитзльнне выработки, ограничивая длину столбов отрабатываемого участка, Замечается порядок отработки пластов, как правило, от с^лакгоэ к стволу, Определяется ширина нечетных столбов (длина лагы) отрабатываемых в первую счзредь, по специальной формуле, затем определяется ширина четных столбов, после и в процессе отработки намеченных к выемке нечетных столбов пласта осуществляется их полная закладка, только после чего ведется отработка и закладка четных с?олбоз в аналогичном порядке.

Экономическая объективность подготовки пластов угля я выемке расчитывалась по специально обоснованной нами формуле через величины частник критериев адаптивности

^Г1Я л^рч^/ <м,/йг ■ (7)

где уЗ - ксэ^-фициент, С-сГ- стоимость предварительной подготовки I т угля к вые:,'ко.

Потенциальная экономическая си*/;<зктип:оеть подготовки к выемке наиболее продуктивных угольных пластов Карагандинского бассеГ'на, обоснованная нами на базе проведенных исследований

- 14 -

составляет 2349000 руб. в год и приведена в таблице 4.

Таблица 4

пп

.1лас!

у

! К сут ! *

! 3

; рубА

' А

6

Гбс

I. к,

о г

«г.

3. ^

4. ^

6. к13

6. Кт2

7. к:2

8. Ц

9. КТ2

ю. к10 и. к10

12 1 Кт£ 13.

Итого

0 ,94 ¿¿со Зъ'О 42ь00 С, 063

0 ,94 2275о 300 430000 0,063

г V ,94 22756 с г л 430000 0,063

0 ,93 22756 300 42x000 0,075

0 >94 2265 300 42300 0, СсЗ

0 ,65 2268 ¿00 1197СЭ 0,176

0, ,78 226В 300 тс-т^-.л 1^хО^^ 0,282

с, ,85 2268 300 119700 0,175

0, ,55 ' 2263 300 119700 0,176

0. ,86 £268 ьсо 110200 0,162

0; , со 2263 300 110200 0,162

с, ,81 2266 300 159200 0,234

0, ,94 2263 42800 0,063

2349900

3 диссертационной работе дано новое решение актуальной научной и практической задачи оценки эффективности способов подготозки пластов угля к выемке с вьяодом на новые технические решения, имеющей важное теоретическое и. практическое значение при разработке пологих пластов угля, залегакшх в осложненных условиях.

I. Обоснованы расчетные нелинейные формулы зависимости коэффициентов готовности подсистем ТС БУ в функции от частных критериев адаптивности, аналитическая модель определения нагрузки на очистной комплексно-механизированный забой через частные критерии адаптивности, модели нагрузок на очистной забой и БУ с учетом влияния подсистем шахты, потоков материальных, энергетических и трудовых ресурсов.

2. Обоснованы и разработаны оптимизационный математические модели ТС ВУ с подготовкой пластов угля к выемке по критерию "нагрузка на забой", частным критериям адаптивности и приведенным затратам, новый экспресс метод экспертных оценок эффективности любых способов предварительной подготовки пластов угля к выемке.

3. Разработан и обоснован метод реализации оптимизационных математшеских моделей целенаправленным перебором допустимых путей на квазиупорядочениом графе' возможных схем предварительной подготовки угольных пластов н выемке, включая дегазаций с поверхности и подземную, гидрорасчленение пластов, над- и подработку пластов, упрочнение непосредственных кровель и почв, разупрочнение и стратификацию пород основной кровли. Доказано, что оптимальные решения по частным критериям адаптивности ТС ВУ строго совпадают с оптимальным решением по нагрузка на КМОЗ.

По критерии "приведенные затраты" получены аналитические зависимости для установления оптимальных параметров столбов ТС ВУ в Функции от комплекса параметров, зависящих от способов подготовки к выемке.

4. Обоснованы статистические данные длп исследования параметров и характеристик ТС ВУ с подготовкой пластов угля к выемке, включающие около 100 параметров, характеризующих геомеханические процессы в зоне влияния очистных работ, технические, экономические и другие факторы, представляете в форме удобных для пользователя таблиц. Разработано программное обеспечение

0. Экспериментальным путем на ЗВМ установлено, ^то технически достижимые нагрузки на КМОЗ наиболее продуктивных Пластов Карагандинского бассейна Кг,, К|0, К^» %з> Дц существенно превышают фактические нагрузки. На всех указанных пластах факторами, снижающими нагрузку на КМОЗ, являются: повышенное газовыделение в забой л недостаточная адаптация механизированных крепей к геомеханическим процессам при их взаимодействии с боковыми породами. Из четырнадцати честных критериев адаптивности только два - по газовому фактору и нагрузкам на крепь - не равны единице; это обстоятельство ориентирует на предварительную подготовку пластов к выемке.

для реализации оптимизационных моделей на языке ЭВМ ЕС.

для

6. Разработан специальный метод оценки объективности подготовки пластов угля к выемке, базирующиеся на аналитических зависимостях относительней величины нагрузки от значений любых частных критериев адаптивности и их сочетаний. Обоснована аналитическая зависимость для вычисления технически допустимой нагрузки на КМ03 при полной адг.птации_ТС ЗУ к породному массиву и пласту угля ( JJ = I, J = 1,14).

7. Ка уровне изобретений (авт.св.Г5 I45IS43, T5I65I8) обоснованы две новые технологические системы разработки пологих газоносных пластов угля с их подработкой в восходящем порядке

и с закладкой выработанного пространства, обеспечивавшие максимальные нагрузки на 1-033 при полной адоптации ТС Г;У к породному массиву и пласту у, сохранением дневной поверхности под застроенными территориями.

8. Выведены аналитические формулы, позволявшие для любых условий отработки пластов угля с подготовкой их к выемке определить ожидаемый экономический эбс;:ект (прибыль) в зависимости от принятых: ТС подготовки пластов угля, достижимой нагрузки на КМОЗ и других влияющих факторов. Для исследуемой группы шахто-пластов определены коэффициенты готовности ВУ при взаимодействии их с Енепнеи средой, расчетный потенциальный годовой э^ект по пластам К^,, ICjq, К-£, Ктд, Д3, при полной адаптации ТС ВУ составит в размере 2,3 млн.руб.

9. Разработаны и утверждены в установленном порядке для шахт Карагандинского бассейна "Методика прогноза нагрузки на выемочный участок при разработке пологих пластов угля" и "Методика оценки эффективности подготовки пластов угля к выемке", позволяйте для конкретных условий действующих и проектируемых шахт в автоматизированном реясиме принимать оптимальные обоснованные решения и обеспечить реальный экономический и социальный эффект.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

I. Рогов С.Е., Родионов А.К. Метод оценки способов подготовки пластов угля к выемке. 1ШС, Р 5, 1233. С.31-36.

Z. Рогов С.Е., Родионов А..К, Повышение эффективности горных работ за счет взаимной адаптации технологии и породного массива. КЖС, № 10, 1559. С.15-18.

3. Po го а С.К. ;.>тоднка оценки объективности предварительной подготовка угольных плвстсз к гнемке. rü'V.C, :,*• 8, 1390.

•». Рогсз С.h., Рслегдаксв A.A. Методика прогноза нагрузки w r/>:c:î'стккГ: vTi-'CvnK разработке пологих пластов угля. Доп."1 "jIC-;:Î?0 or iO.C5.vl,

Г). Рогоз С.2. к др. Способ разработки сближенных пологих гл.:-с то в угля s зосходяис; порядке. Авт.св.!) I4ÔI943.

6. Р:>геп С.Р. и др. Способ разработки свиты пологих угольны* плгетоз. Льт.сз.'> I5IS5I3.

7. Рогов С.Р. и др. Агрегат для выочки угля. " заявки

4-149045

3. Рогоз E.Ii., Рогов d.E. Оптимальное распределение ресурсов при составлении экологических программ. 3 кн.: Нспользо-?йН'ле достклениЛ научно-технического прогресса в области охрани природа Казахстана. Тезигн респуб.конференции. Алма-Ата, 1990. С.141.

9. Рогоз Z.H., Рогов O.P. Критерия кочплексноЛ оценки вредного влияния горнодобызааэего предприятия на сяруиакЕуи сроду. Б кн.: Использование достижения научно-технического прогресса в области охраны природы Казахстана. Тезисы респуб.конференции. Алма-Ата, 1990. С.142.

ТО. Рогов С.Б. Экологически чистый способ разработки свиты пологопадающих пластов угля. 3 кн.: Использование достижений научно-технического прогресса в области охраны природы Казахстана. Тезисы реслуб.конференции. Алма-Ата, 1990. C.I43.

11. ForoB O.S., Рогов Е.И. Адаптивная автоматизированная система прогноза и управления нагрузкой на выемочные участки. ЮМС, 10,1991. С .25-28.

12. Рогов O.S., Рогов Е.И., Бвймухаметов С.К. Прогноз суточно.1 производительности угольной шахты. ИКС, № 8, 1983.С.29-31.

13. Рогов С.Е., Николаев Е.И. Математическое моделирование процессов закладочных работ. ККМС, 6, 1988. С.17-22.:

14. Рогов С.Е., Рогов Е.И. Комплексный метод прогноза и. оптимизации нагрузки на выемочный участок угольной шахты. КИМС,

10, 1988. С.8-12.

-IBIS, Рогов Е.И., Рогов С.Е. Прогноз работоспособности крепей по их адаптации к боковым породам. В межвузовском сб. Технико-экономический анализ и теория проектирования в горном деле. Часть П, Ллма-Дта, 1991. С.95-105.

заказ 72

ТИРАЖ JOO

Отпечатано wi ратолрклг».- ИГЛ АН Республики Км */im:tíhi