автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров технологии отработки тонких пластов с закладкой присекаемых пород в выработанное пространство (на примере шахт Западного Донбасса)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ' ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

На правах рукописи СУЛАЕВ Виктор Иванович

в л

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГОМ ОТРАБОТКИ ТОНКИХ ПЛАСТОВ С ЗАКЛАДКОЙ ПРКСШШЫХ- ПОРОД В ВЫРАБОТАННОЕ ПРОСТРАНСТВО

(на примере шахт Западного Донбасса)

Специальность 0Ь.15г02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск - 1995

г4

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Государственной горной академии Украины.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, доцент

ж

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кандидат технических наук

Ведущее предприятие

КИШ1К0 Иван Андреевич

САВОСТЬЯНОВ Александр Васильевич

ГЮНОЫАРШКО Павел Иванович

ЬУРНОСОВ Анатолий Тимофеевич

Производственное объединение "Лугансцуголь" (г.Луганск)

Зашита состоится п5Р " сЛХЛ^ТО-^ 1995 г. в п/£_"ч&с. на заседании специализированного совета Д 03.06.02 прИ Государственной горной' академии Украины по адресу: 320027, г.ДнепроЛетровск-27, пр.Карла Маркса,19.

С диссертацией «окно ознакомиться в библиотеке в Государственной горной академии Украины.

¿вторе4ерат разослан г.

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

-УхАРЧЕНКО В.В.

доцент /к П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема охраны окружающей среды в последние горы приобрела важнейшее значение. На протяжении десятилетий происходило накопление негативных проявлений б окружавшей среде, которое к настоящему времени достигло угрожающих размеров.

Горнодобывающие предприятия Украины являются мощными источ-) никами загрязнения окружавшей среды, наносящими народному хозяйству страны значительный экологический, социальный и экономический ушерб. В результате их деятельности экологическим нарушениям подвергаются земельные угодья, водные и воздушные бассейны. При подземной разработке угольных пластов основными факторами, существенно ухудшающими экологическую обстановку угледобывающих регионов, является Еыдача из шахт больших объемов породы и подработка значительных площадей земель и поверхностных сооружений. В результате' того, что в эксплуатации находится большое количество тонких л весьма тонких пластбв, которые отрабатываются с прксечками бо-срвых пород, часть породы выдается из шахт по угольным транспортам линиям, Еыэывая тем самым ухудшение качества добываемого уг-гя, увеличение расходов на обогащение и транспортирование горной <ассы.

Известным, но до сих пор недостаточно изученным направлением, :пособным снизить эти негативные последствия, является применение '.елективной технологии отработки пластов с закладкой выработанно-'о пространства. Причем, если вопросы селективной выемки и заклад-:и в некоторой степени по отдельности изучены, то проблема зак-адки присекаемых пород очистного забоя в выработанное пространст-о, особенно в условиях Западного Донбасса, осталась не решенной, тсутстрие достаточных научных обоснований технологических пара-етров и принципиальных схем размещения породы препятствует широ-ому внедрению такой природоохранной технологии для отработки тон-их пластов. Поэтому решение этих вопросов является актуальной адачей, имевшей больное народно-хозяйственное значение.

Цель работы - установление закономерностей и зависимостей, зобхолимых для обоснования основных параметров технологии отра-этни тонких пологих пластов с закладкой присекаемых пород в выра-зтанное пространство.

Идея работы заключается в использовании при разработке тон-IX и весьма тонких пластов приспкаемъчс пород очистного забоя в шестпо закладочного материала.

Научные положения, выносимые на зашту:

- при закладке выработанного пространства в условиях шахт Западного Донбасса деформации основной кровли в 1,7 - 2 раза меньше, чем при полном обрушении кровли и не превышают б - б мм/м,

что позволяет устранить вывалообразование в рабочем пространстве лавы и в месте возведения закладочного массива;

- изменение длины лавы при закладке выработанного пространства в диапазоне полной подработки надугольной толши приводит к несущественному изменению (не более 10 процентов) величин опусканий и деформаций пород кровли в рабочей пространстве лавы, что позволяет увеличить длину очистного забоя до вкономически целесообразной величины;

присекаемые породы очистного забоя пригодны для использования в качестве закладочного материала при влажности не.более 18>процентов.

Новизна работы заключается в установлении:

- закономерностей изменения напрякенно-деформированного состояния надугольного массива при закладке.» выработанного пространства от технологических параметров;

- зависимостей скорости подачи комбайна при выемке породы и коэффициента машинного времени лавы от мощности присечки боковых пород .для различных типов очистного и закладочного оборудования, отличавшихся учетом особенностей закладки в выработанное пространство присекаемых в очистном здОое пород и позволяющих с большей точностью определить параметры технологии;

- зависимости изменения приведенных затрат очистного забоя от длины лавы, отличавшейся учетом особенностей раздельной выемки пласта и закладки выработанного пространства и позволявшей определить экономически целесообразную длину очистного забоя для конкретных технологических схем очистных и закладочных работ;

- зависимости количества воды, подаваемой для орошения закладочного материала от его естественной влажности, отличавшейся тем, что в ней учтены адгезионные свойства и ситоьый состав присе-каемой породи, что позволяет снизить пьшевьщеление при закладке и повысить эффективность пневмотранспортирования закладочного матери ала.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались аналитические, натурные и лабораторные исследования, математическое мопелирсвание с использованием ЭВМ.

Достоверность результат с г пау-'них исследований подтверждает-

ея:

- экспериментальной проверкой теоретических положений и зависимостей в процессе шахтных исследований, выполненных в представительных для Западного Донбасса очистных забоях с применением типовых методик;

- незначительным расхождением результатов расчетов с данными экспериментальных исследований, которое не превышает 16 процентов.

Практическая ценность:

- разработаны технологические схемы отработки тонких пологих пластов с закладкой, предусматривающие возможность размещения в выработанном пространстве присекаемых пород очистного забоя;

- обоснованы конструктивные особенности выеиочно-закладочных комплексов машин, базирующихся на применении как серийно выпускаемого, так и создаваемого оборудования.

Реализация результатов работы. Основные положения работы использованы при разработке и внедрении технологии селективной отработки пласта С^ с закладкой выработанного пространства в условиях шахты "Благодатная" ПО "Павлоградуголь". В 1986 г. институту ЧДон-гипроуглеыаш" передано ^Научно-техническое обоснование на выеноч-но-закладочный комплекс машин", которое учтено при создании комплекса 1ЩЗ-90. В 1989' г. разработаны и переданы институту "Гипро-углемаш" "Исходные данные к разработке на базе К1СО очистного комбайна для валовой и раздельной выемки тонких и весьма тонких пластов в составе комплекса 1ОДЗ-90 или другого типа".

Апробация работы. Основные пмокения диссертационной работы докладывались на УШ и IX республиканских научно-технических конференциях молодых ученых (г.Кохтла-Ярве, 1986, 1989 гг.), на'Всесоюзной научно-технической конференции "Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений" (г.Москва, 198^ г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование технологии горного производства для снижения негативного воздействии на окружающую природную среду" (г.Кривой Р<<г, 1991 г.), на технических совещаниях специалистов ПО "Павлоград-уголь" (г.Павлоград, 1988 - 1990 гг.).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы ь II печатных работах. Но теме диссертационной работы получено Й авторских свидетельства на изобретение.

Обьем и структура диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах машинописного текста, состоит из вьенишя, читирех глав

■ аашшчения, содержит 47 рисунков, 14 таблиц, список литературы Bs 108 наименований и 6 приложений. 1

Автор глубоко признателен сотрудникам кафедры подземной разработки месторождений ГГЛ Украины, Днелрогипрошахта, ПО "Павлограду голь" за помощь я сотрудничество в проведении исследований и внедрении их результатов.

Автор искренне благодарен научным руководителям профессору, доктору технических наук Кияико И.А., доценту, кандидату технических ндук Савостьянову A.B., а также академику АИН Украины, профессору, доктору технических наук Колоколоду О.В. за методически помопь и научные консультации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Большой вклад в решение проблемы создания природоохранных технологий, предусматривают« закладку выработанного пространства длр условий Западного Донбасса Енесли .ученые Украины: Быстороп В.В Дуров В.Е., Заря A.B., Кияшсо И.А., Колоколов О,В., Кузнецов Н.В., Лисица И.Г., Каквревич Ю.С., Мищенко Н.В., Садовенко И.А., Салицкий К.Ф., Стыцин В.И., Шендерович D.M. и др. Сотрудниками ДонУГИ, ДЛИ, ДГО обоснована вффективность применения таких технологий, разработан ряд технологических схем, основанных на применен» комплексно-механизированной, коротко-забойной или бурошнеко-вой технологии. Однако, несмотря на острую необходимость применения закладочных работ на шахтах Западного Донбасса, широкого практического внедрения они не получили. Причиной этому служит отсутствие достаточных научных обоснований параметров отработки тонких пластов НО "Павлоградуголь" с закладкой, неприспособенность магистральных горных вь-работок для транспортирования закладочного ма-» терпела, а также существовавшее мнение, что вмешавшие породы этого региона непригодны для пневмотранспортирования, а неустойчивые кровли, обруваясь вслед за передвижкой механизированной крепи не позволят заложить породу в выработанное пространство.

Анализ рассмотренных работ позволил определить главное нап-(шменяе исследований - научно-техническое обоснование основных параметров технология отработки тонких пологих пластов с заклад-коА присекаемых пород в выработанное пространство и разработка на их основе принципиальных технологических схем.

ПервоВ ажлачей, которая решено в настоящей работе ясляегся устаноменяеа&кономерностей изменения калряженно-деформированного рсе*о<шад=»1||ссива гсркы город от технслогических параметров при

б

закладке выработанного пространства. Эта задача решена путем математического моделирования на ЭВМ, для чего использовался метод, разработанный в Государственной горной академии Украины доцентом А.В.СаЕОстьяновым.

В результате расчета установлено, что опускания и деформации основной кровли при закладке почти в два раза снижаются. В частности, Ееличин'а максимальных деформаций пород составляет 5-6 т/и, в то время как при полном обрушении - 10 -17 мм/м. Это позволяет утверждать, что за счет закладкл выработанного пространства .уменьшается вероятность нарушения сплошности кровли я образования в ней вывалов н обрушений пород. Это позволит возвести закладочный массив при комплексно-механизированной выемке до обрушения пород кровли, а таже вызовет Уменьшение водопрптока в рабочее пространство очистного забоя.

Зависимости, приведенные на рис.1 наглядно показывают, что при закладке происходит снижение опусканий как у забоя, так и у границы рабочего пространства лавы, причем длина лэеы при закладке сушественного еяилнип на изменение этого параметра не оказывает. При варьирования длины лавы в диапазоне 100 - 200 и величины оцусконий и деформаций пород кровли изменяются не более, чем на Ю процентов. Скорость подвигами очистного забоя при закладке также в меньшей степени влияет на изменение этих'параметров, чем 1ри полном обрушении кровли (рис.1)>.Позтоиу.прп определении оптимальной длины лавы предпочтение следует отдавать экономическим [акторам.

Установленные закономерности позволили решить вторую зада-СУ, которая заключалась в научном обосновании основных парамет-юв технологии отработки гонких пластов с закладкой выработанного :ростргкство, -Эта задача решена на основании аналитических йссле-ований. К определяемым параметрам отнесены: ширина закладываемой олосы при закладке в выработашое пространство присекаемых пород чистного забоя, скорость подачи комбайна при выемке породы, коэ<$~ ициент машинного 'времени ласы, длина очистного забоя.

Предложенные для определения этих параметров выражения учи-:jbs!ot особенности закладки в выработанное пространство прнсека-tirx пород очистного забоя. Так, в выражении для определения шн-п-ш паклапк,ваемой полосы учтено, чго из-за несовершенства погру->чшгх' устрпйств Быемочний клшип" некоторое количество угля бу-(Т попадать в закладочный кгссиг, а твкко тот 4акт> что раздель-1Я Б!.-емка ко может б?ггь г.полнена по всей длине лавр, а именно •'

Зависимости величины опусканий пород кровли от длины лавы и скорости подвигания очистного забоя

а}

\!~1м/сут. _

""""^У'Ъм/сдт. 'су/п.

х У=3м/суп

100

160

¿00

Длина лабы,м

5)

Ш .350

500 280 гво

МО

У=Гм/сцт. ^

**

Злг/С^лг.

^ 1/=2 м/суп.

100

- при злклалке;

150

200

Длит лабы, А/ - при полной обрушении;

а) у эябск; б) уграккцг писчего гсостраьства лавк - . Г;,ч.'

ь нишах и на участках, где осуществляется зарубка комбайна. Выражение имеет вид

где С - длина лаЕы; и\ Сц - суммарная длина ниш, м; ¿¡ар- длина участка лавы, на котором осушествляется зарубка комбайна,и ; ТПпр - мощность присекаемых пород, м; кип - коэффициент, учитывающий неполноту погрузки угля; 777/ - вынимаемая мощность пласта, м; Д Ь - конвергенция боковых пород в рабочем пространстве лавы, ы; - коэффициент заполнения выработанного пространства; ппз - коэффициент плотности закладочного массива.

Коэффициент к. на установлен на основании шахтных исследований. При применении комбайна 1КЮ1 составляет 1,16, при использовании комбайна 1К103 - 1,11.

Установлено, что при отработке пластов мощностью 0,7 - 0,8 м с присечкой около 0,2 м присекаеыой в ласе породы будет достаточно для закладки 35-45 процентов выработанного пространства, а при применении комбинированной системы разработки - около 50 процентов. Для полной, закладки выработанного пространства недостающий объем-породы (около 50 - 60 м3 на каадый выемочный цикл) необходимо доставить от других источников, например, от подземного хробильно-сортировочного пункта, на который поступает порода от 7роведения и ремонта подготовительных выработок.''

Таким образом, использование присекаемых пород очистного за->оя для полной закладки позволяет почти в 2 раза уменьшить пот->ебность в закладочном материале и, следовательно,'.упростить ин-:раструктуру закладочного хозяйства.

Скорость подачи комбайна при выемке породы может ограничиться производительностью закладочных средств, поэтому этот параметр уччен в предложенном выражении

Мр

- 1 ТПпр 2 кнч крп J '

пе Р - суммарная потребляемая двигателями комбайна мощность, Зт; tf>es - шаг между рабочими линиями резания, см; 2 - шири-а захвата комбайна, м; Апер - сопротивляемость породи разругав-ю резанием, кН/м; ЬЦе* - коэффициент ослаблениям породного усту-

па; Vpt3 - скорость резания, м/с; Vpai.* - максимальная рабочая скорость комбайна, м/мин; йзо - минутная производительность эак- , ладочного оборудования, м3/мин; hpn - коэффициент разрыхления породы.

В результате анализа предложенной зависимости установлено, что скорость подачи комбайна ограничивается производительностью эакладочного оборудования лишь при применении закладочных махин малой производительности, например,. дрйбильно-эакладочного комплекса "Титан-I" при мощности лриеечки более 0,14 - 0,19 м.

■ Предложенное выражение для определения коэффициента машинного времени'лавы, в отличии от известных, учитывает затраты времени на выемку поро,оного уступа с учетом коэффициента готовности эакладочного оборудования, а также затрать; времени на управление боковыми выцусками породы или на демонтвж закладочного трубопровода.

k"" (3>

где- kroi- коэффициент готовности очистного оборудования;

T/so - затраты времени на концевые операции, мин; /Зо - время устранения эксплуатационных неполадок (простоев), не связаннее непосредственно с работой комбайна, мин; - коэффициент го-

товности закладочного оборудования; ¿~мг - затраты времени на управление боковым выпуском или на демонтаж секции эакладочного обоснования, мин;,er - расстояние между выпусками породы, м;

V - скорость подачи комбайна при выемке угля, м/мин.

Определение экономически целесообразной длины лавь; выполнено по специальной методике, в которой критерием оптимальности принят, минимум приведенных затрат.

В предложенной методике, в отличие от известных, учтены расходы на закладочные работы, в том числе при закладке в выработанное пространство присехаеыых пород очистного забоя. В выражении для определения суточной производительности очистного забоя, которая изменяется в зависимости от длины лавы, использованы разработанные нами выражения (I) - (3).

На огмове анализа полученшас зависимостей изменения приведению натра? от длины лагы можно утверждать, чти при применении комплекса Ш^З-90, работавшего с полной закладкой выработанного про-етрлнетга яяряш лаги пеглна состаыять 170 - 160 ы, а в случье применен«??' селехтвьной п емк» пласта экономически целесообразно У>«Л1ЙЙ»ТЬ длину ваш На 10 - 15 nj с об по срашеиив с аликей

очистного забоя, работающего по валовой технологии.

В ряде работ, посвященных вопросам закладки в Западном Донбассе отмечено, что применение боковых пород этого региона для пневматической закладки весьма проблематично ввиду их рвзмокаемо-сти и большой липкости. Поэгоцу в работе решена третья задача, которая заключалась в обосновании возможности использования боковых пород Западного Донбасса в качестве закладочного материала. Зля решения втой задачи использовались шахтные и лабораторные ис-зледования.

В результате рассева горной массы установлено, что содержа-ше породной мелочи (класс 0-6 им) в закладочном материале составляет почти 35 процентов, что является источником значительного [ылеообразования в лаве. Кроме этого, большое содержание породной ¡елочн создает предпосылки для налипания закладочного материала а стенках трубопровода. В результате натурных наблюдений установят, что налипший на внутренне^ поверхности трубопровода слой редставлен частицами крупностью до I мм, поэтоцу именно этот ласс отбирался для исследования адгезионных свойств закладочного атериала. Для измерения липкости породы использовалась одна из одификацлй прибора Охотмна - прибор ИПГ-1. В результате получена игезнонная кривая - зависимость липкости породы от еа влакнос-п (рис.2).

Зависимость липкости пород от их влажности

•ч

I

1

С!

Ю

-я- "О у 9» / \ щ

Ц у / ||

•I / у / щ * м

щ I

£ I

В/леность, %

Рис.2

Из анализа полученной кривой следует, что боковые породы Западного Донбасса пригодны для использования в качестве закла- i дочного материала при влажности до 18 процентов.

По разности между начальной липкостью породы и ее естественной влакностью можно определить количество води, которое необходимо подать в закладочный материал для борьбы с пылевыделением. Для этого пре,пложено выражение

U6--г-:- » (4)

кип

где Об ~ максимальное количество воды, которое можно подать в закладочный трубопровод, м3/т; С^щр - содержание мелкой фракции (0-3 мм) в закладочном материале; проценты; Wh/i - начальная липкость породы, проценты; U4 - естественная влажность породы, проценты; flun - коэффициент непрерывности подачи закладочного материала.

Предложенное выражение позволяет повысить эффективность пы-леподаЕления и одновременно устранить вероятность залипания закладочного материала в трубопроводе.

Для проверки правильности основных теоретических положений и гю-лучення фактических параметров технологии отработки тонких пологих пластов с закладкой выработанного пространства проведены шахткыэ исследования предлагаемой технологии в двух лавах пласта Сг, иахты "Благодатная". Поле 746-бас лавы отрабатывалась по столбовой системе разработки, 719 лавы - по комбинированной. Экспериментальные лаги были оборудованы механизированными комплексами 1Ш 08 с комбайнами 1КЮ1У. Перекрытия механизированной крепи в месте возведения закладочного массива оборудовались жестко закрепленными обратными консолями. Часть породы от присечки почвы в 8тих лавах закладывалась в выработанное пространство дробильно-8акладоч)п31 комплексом "Титан -I", а в 719, где бортовой штрек промдидся вместе с очистным забоем, опережая его на 30 м, в выработанном пространстве располагались также породы от проведения бгой выработки. Ширина закладываемой полосы в первой экспериментальной sr.be составляла 25 - 30 м, а ьс второй достигала 40 м.

В результате шахгньх исследований устанохлено, что сближение бсжоььэс перед в рабочем пространстве льны в зоне закладки на 13 -14 процентов меньше, чем в воне с пелн'м обрушением пород кроелм. У садкв аькзадочнего массива составила около 35 процентов, а сум-

нарная величина конвергенции боковых пород - около 49 процентов от вкнимаемой мощности пласта.

При закладке выработанного пространства вывалообразование в рабочем пространстве лавы существенно снижается. Используя известнее критерии, позволяющие количественно оценить этот параметр, установлено, что удельный объем вывалов уменьшился в 14 раз в 746-бис лаве, а в-719 лаве, где ширина закладываемой полосы в ряде случаев не достигала проектного значения - почти в 3 раза.

Измерения фактического сопротивления гидростоек механизированной крепи показали, что удельная нагрузка на крепь при закладке выработанного пространства снижается ,до 35 процентов.

В результате шахтных испытаний доказана работоспособность предлагаемой технологии как при столбовой, так и при комбинированной системе разработки. Несмотря на неблагоприятные горногеологические условия.экспериментальных участков, а также большой эбъем научно-иеследоЕательских и экспериментальных работ среднесуточная нагрузка в 746-бис лаве составила £55 т, а в 719 - 204 т. ) отдельные дни суточная добыча достигала 500 - Б50 т. За счет применения раздельной выемки зольность добываемой горной массы ¡низилась с 44 до 18-22 процентов.

Шахтными исследованиями также подтверждена правомерность ус-ановленнмх нами .теоретических положений. Расхождение между рае-[етныш и фактическими значениями не превышает 16 процентов.

Шахтные исследования технологии позволили решить четвертую оставленную задачу, которая заключалась в установлении основных онструктивных особенностей выемочно-закладочкого комплекса манн и разработке технологических схем отработки тонких пологих ластов с закладкой выработанного пространства.

Необходимость применения закладки на шахтах Западного Дон-асса может быть вызвана различными факторами: охраной земной по-зрхности, утилизацией пустых пород, повышением устойчивости под-этовительных выработок и др., причем как одним так и несколыш-!. В зависимости от задач, которые необходимо решить в результа-! применения закладки к технологическим схемам и к виемочно-щдадочном.У комплексу предъявляется ряд специфических требований, наибольшей мере этим требованиям отвечает' создаваемый институ-м Донгищ'о.углемат выемочно-закладочный комплекс МВДЗ-90. При знании этого оборудования учгсгн разработанные нами исходные

требования к выемочно-эакладочноцу комплексу машин, которые позволили адаптировать комплекс к условиям Западного Донбасса. Согласно нашим рекомендациям, в этом комплексе предусмотрена возможность использования комбайна типа IKI03, что позволит использовать комплекс для селективной отработки пластов и несколько уменьшить ширкну рабочего пространства яавы.

До начала серийного производства комплекса ЩЦЗ-90 возможна другая схема выеиочно-закладочного комплекса, которая базируется на применений серийно выпускаемого оборудования, аналогичная апробированной в экспериментальных лавах шахты "Благодатная".

Сделан вывод, что наиболее целесообразной технологической схемой прн отработке пластов мощностью 0,66 - 0,8 м с полной закладкой выработанного пространства является технологическая схема, которая предусматривает применение комбинированной системы разра-бЬткв и раздельной выемки угля и породы. Отработка пласта производится комплексом МВДЗ-90 с комбайном типа IKI03. В выработанное пространство закладывается порода от присечкн в лаве в от проведения вентиляционной выработки. Измельчение породи осуществляется иробилной типа ДО, а закладка - закладочной машиной барабанного типа ( 2S - 240, ПЗБ п др.), которая устанавливается в вентиляционной выработке. Недостающая для полной закладки порода может подаваться к этой же закладочной машине ленточными конвейерам* от подземного дробильно-сортирсвочного пункта. Суточная нагрузка ha очистной забой при применении такой технологии составит 500 -550.т с зольностью, превышающей- природную не более, чем на 5 - 6 процентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ -

Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой решена актуальная научная и практическая задача обоснования основных параметров технологии отработки тонких пологих пластов с закладкой выработанного пространства в условиях шахт Западного Донбасса.

В ходе исследований получены следующие наиболее существенные результаты.

I. На основании исследований напряженно-деформированного со- • стояния пассива горных пороц установлено, что:

- закладка выработанного пространства приводит к уменьшению ширины опорной зогы на 20 - 40 процентов по сравнению с полным обрушением и снижению опсркгх нагрузок на угольный пласт;

- ¿три яскляак« н$я6»ж>№Зго нростр'-кстг.а деформации .основной

кровли в 1,7 -2 раза меньше, чем при полной обрушении кровли и не превышают 5-6 ии/и, что, дозволяет устранить вывалообразование в рабочем пространстве лавы и в месте возведения закладочного массива;

- изменение длины лавы при закладке выработанного пространства в диапазоне полной подработки недугольной толши, но не более 200 м приводит к несущественному изменению (не более 10 процентов) величин опусканий и дефориагдай пород кровли в рабочем пространстве лавы, ч?о позволяет увеличить длину очистного забоя до экономически целесообразной величины.

2. Установлены зависимости ширины закладываемой полосы, скорости подачи комбайне при выемке породы, коэффициента машинного времени лавы от мощности присецки боковых пород при различном очистном и закладочном оборудовании, в которых учтены особенности закладки в выработанное пространство присекаеиых пород очистного забоя. Это позволяет повысить ¡точность расчета параметров технологии отработки пластов с закладкой.

3. На основании установленной зависимости изменения приведенных затрат очистного забоя от длины лавы сделан вывод, что при использовании выемочно-закладочного комплекса ШУЗ-90, работающего с полной заклддкой.выработанного пространства длина лавы должна составлять 170 - 180 и при работе по валовой выемке. В случае применения селективной технологии длину лавы экономически целесообразно увеличить на 10 - 15 процентов.

4. В результате-шахтных исследований установлено, что:

- сближение бокэвых пород в рабочем пространстве лавы при закладке на 13 - 14 процентов меньше, чем при полном обрушении;

- закладка выработанного пространства приводит к уменьшению удельной нагрузки на крепь до 35 процентов;

- усадка закладочного массива, представленного присекаемыми породами очистного забоя составляет около 35 процентов, а суммарная конвергенция боковых пород - 40 - 49 процентов от вынимаемой мощности пласта.

5. В результате лабораторных и шахтных исследований установ- " 1ено, что пресекаемые породы очистного забоя пригодны для исполь-¡ования в качестве закладочного, материала при влажности до 18 процентов. Установлена зависимость количества води, подаваемой для шошения закладочного материала от его естественной влажности.

»та зависимость позволяет уменьшить пиле выделение при закяадде и

повысить эффективность пневмоТранспортирования закладочного материала. 1

6. Обоснованы основные конструктивные особенности иыемочно-закладочных комплексов, которые могут базироваться как на использовании серийно выпускаемого оборудования, так и на применении создаваемого комплекса МВДЗ-90. Установлено, что в качестве выемочной машины должен использоваться комбайн типа IKI03, что позволит успешно применить комплекс для селективной отработки пластов.

7. Разработаны принципиальные технологические схемы отработки тонких пологих пластов с закладкой выработанного пространства, которые предусматривают использонанио присекаемых пород очистного забоя в качестве закладочного материала. Сделан вывод, что для отработки пластов мощностью 0,65 - 0,в ц наиболее целесообразно применить технологическую схему, которая прецусматривает применение комбинированной системы разработки и использование присонае-мых пород очистного забоя и пород от проведения вентиляционной выработки для закладки. Суточная нагрузка при применении такой технологии составит 500 - 550 т с зольностью, превышающей природную не более, чем на 5 - б процентов.

Результаты исследований учтены при создании комплекса ЬЩЗ-90 и при разработке технологии в 746-бис и 719 лаЕах шахты "Благодатная" 110 "Павлограцуголь".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Селективная отработка пластов с закладкой присекаемых пород в выработанное пространство // Тезисы доклада на УШ республиканской научно-технической конференции молодых специалистов и ученых. - Крхтла-йрге, 1986. - С.&7. (соаитор А.Г.Кошка).

2. Исследование технологии отработки тонкого пласта с закладкой приеекаемых пород в ьгрпботонноч пространство// Тезисы доклада на Всесоюзной научно-технической конференции. - М., 1969. -

С.90-91. (соавторы И.А.Кияшко, А.И.Уяьянич).

3. Исследование 1'ликиип различи! х технологий отработки тонких И гееьыа тонких пологих пластов на производственную мощность шахты// Тезисы доклада на Ьсессюзиой ноупю-техническсй конференции.-М., 1989. - С.50. (comторк А.Н.Улькннч, Н.И.Оьчинникоь).

4. PfspefoTKa технологических сх->м отработки тонких пологих плисгси с декладксП щисекаемгх пгрод ь выработанное пр >странство

// Тезисы доклада на IX республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. - Кохтла-Ярве, 1989. -С,32-33. (соавторы А.Г.Кошка, А.Н.Ульянич, И.А.Кияшко).

5. Шахтные исследования технологии селективной отработки тонких пологих пластов// Тезисы доклада на IX республиканской неучно-гехнической конференции молодь« специалистов и ученых. - Кохтла- ^ 1рве, 1989,- С.47-48.(соавторы А.Г.Кошка, В.П.Сердюк, И.А.Кяяико).

6. Обоснование возможности использования присеваемых бокбвых юрод очистного забоя в качестве загадочного материала// Тезисы юклада на IX республиканской научно-технической конференции Моло-1ых специалистов и ученых. - Кохтла-Ярве, 1989. - С.50-51. (соав-■ор И.А.Кияшко). (

7. Технология раздельной отработки весьма тонких пологих ластов-с Закладкой выработанного пространства // Известия вузов, орннй журнал.- 1990,- № 2. - СЛ7-20. (соавторы И.А.Кияшко,

.П.Овчинников, В.П.Сердюк, А.Г.Кошка, В.П.Расстрига, А.Н.Ульянич).

8. Природоохранная технология отработки тонких пологих плас-ов при различных системах разработки// Тезисы доклада на Всесо-зной научно-технической конференции. - Кривой Рог, 1991 - С.38-Э. (соавторы С.И.Ккяшко, Н.П.Овчинников, В.П.Расстрига).-

.9. Опыт применения закладки выработанного пространства на 5хтах Западного Донбасса// Тезисы доклада на Всесоюзной научно-;хнической конференции.- Кривей Рэг, 1991. - С,42-4Э. (соавторы П.Овчинников, В.П.Расстрига, В.С.ФальштынскиЙ).

10. А.с. 1513145 СССР, МКИ3 22ТС41/04, В65С15/00. Устройство [я транспортирования породы в выработанное пространство. - Оцубл. '.10.89. Бюл. ДО 37. (соавторы И.А.Кияшко, Н.Л.Овчинников,

Г.Кошка, Г.А.Сидоренко, В.Н.Шабрацкий).

11. А.С. 1694932 СССР, МКИ3 Е21И5/08. Устройство для дистан-онного соединения секций закладочного трубопровода.-' Оцубл.

.II.91.Бюл.№ 44.(соавторы И.А.Кияшко, Н.П.Овчинников, В.П.Рас-рига).

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве: ,3.4,8/ - разработка технологических схем отработки тонких пла-ов с закладкой присекаешх пород в выработанное пространство и основание параметров технологии,/2,5,9/ - участие в проведении ■ стних исследований параметров технологии и обработке результатов :ледованиЙ, /6/ - выполнение шг-хтных и лабораторньх исследоЕа-! свойств присекаемг.х боксвух пород, /10,11/ - разработка конст-сции отдельных узлов предлагаем1 тс устройств.

Summary

Sulavev V.1. Substantiation of the parameters of thin seam working tecnology based on filling worked - out space with Interrupted rocks (in western Donbas mines), manuscript.

Thesis for the candidate of technlal sciences degree, speciality 05.15.02 "Undergrond mining", State Mining University of Ukraine. Dnepropetrovsk, 1995.

As a result of analltical, laboratory and mine researh there has been established passibllity to carry out filling work in thin seam mining of the Western Donbas and to utilize Interrupted rocks for filling. There have been substantiated the main parameters of thin gentle seam mining technolody based on filling worked - out space with Interrupted rocks and thus developed principal techno-lodlcal diagrams for refinement and filling work.

тонких пластов с закладкой присекаемых пород в выработанное пространство (на примере шахт Западного Донбасса), рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.02 - "Подземная разработка^ месторождений полезных ископаемых", Государственная горная академия Украины, Днепропетровск, 1995.

В результате аналитических, лабораторньх и шахтных исследований установлена возможность ведения закладочных работ при отработке тонких пластов Западного Донбасса и использования-присекаемых в лаве пород для закладки. Обоснованы основные параметры технологии отработки тонких пологих пластов с закладкой присекаемых пород в выработанное пространство и на этой основе разработаны принципиальнее технологические схемы ведения очистных и закладочных работ.

ЮШЧОВ! СЛОВА:

ТОНКИЙ ПЛАСТ, ПРИС1'Н1 ПОРОДИ, ЗА101АДКА ШРОБЛЕНОГО ПРОСТОРУ, ЗШЛДШЙ MATEPtAJl, ШШАЛЫ10-ЗЛ101ЛД1МЙ КОМПЛЕКС, ПАРЛШРИ, ТШ0Л0Г1Я

Аннотация

Сулаев В.И. Обоснование параметров' технологии отработки