автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка и обоснование технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности выемки тонких пластов

6 НАРОДНОЮ ОБРАЗОВАНИЯ ШЯМ-ЗИпИ КАЗАХСТАН

п шли ^£ЛЗДШСК1!Й орда|А ТРУД(.ЬОГО КЫС11\.ЧО : ¡ШКНИ ■ 1ЮИОДНК'«ШЙ ИНСТИТУТ

На правах рукопш.и

удк ьгг.ггг

.\:ШМЕДЖА1ЮВ ЖолукСет

РАЭРАШ'ЫА И 0Ьи(.!ЮВАН;Е ТЕХНОЛОШ'Г.ШХ РЖНИЯ, ОБЕСПЕЧИВШИ К ЖШШЕНЖ МгММЯЬНОСТИ ВЫЕУКИ тонких ПЛАСТОВ

<:г: пгимргп Дплимпкой онитн ь'чригая нинскоео

Скв •иалнысть 05.15,02

"Год ра'^Айотк* млото[-,удоияй гк'.1«аных

ископает«"

Л И С С £ Р Т А Ц И Я

ни .-.оиокыние ученой степени кандидата технических наук в форме научного докпвда

г-\

Адрцг;л!:да

Работа выполнена в производственном объединении "Клраган-дауголь", lia para ндинском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.

Шучныл руководитель:

акадекщ: АН Республики Казахстан

д-р техн.наук, профессор САГШЮБ Абылкас Сагинович

0;кишалышо оппоненты:

доктор технических наук, профессор KIÎ.1 Ольгерд Васильевич кандидат технических наук ЭДЕМАГОВ Калдыбзк Каднрович Бздущео предприятие - Государствешил; проектный институт "Карагавдапшроаахт".

Защита состоится " </° " U^MJ_1903 г. в 14 час на

заседании специализированного Соеотз Карагандинского ордена Трудового Красного знамени политехнического института.по адресу 47С075, г. Караганда, Бульвар Мира, 56. Главшп"; корпус, конуре зал (ауд. 221).

Диссертация в форме научного доклада разослана M SiUffJJ 1933 г.

Отзквц ка диссертацию в двух экземплярах, заворешше печатью организации, просим направлять по эдросу Сиениалнзировг ного Сонета.

С диссертацией в йорт.-о научного доклада можно ознаког.:итьс в библиотеке института.

Учош" секретарь спеилалпзирог.а иного Совета канд.твд;.но„г., доцо«т

В.В.Суслов

оБцАН ^Р'А!сг:л'::;л"1:{А РАЬО'Ш

.-¡^дсгь&зеди&л ь форме научного доклтда, не л ,чо т о я сп;/^ /.•го=ан1'г!х работ аьтора по

соеегш°иотванна еуаествушкх и {£:>расотке »юецх технологи-»'гогс. «хрч* Р1 г^'.'.-и ,<>гольнкх лдастзь и ¡юрерйонствовакню чго-иес.:.Л', связанных о подземной доС^ей упя, а также включа-,|ыс, ь. Ьькалг.ътот с у»ас?иеч автора комплекса ?ех-н и ко -г; ко но ми (с с к их решений и проектно -конструкторских разработок, внедренных на шахтах Карагандинского СассеПна.

Подземная добыча угля е Кагагьлднн ^'ком баосе:":|;е со став-ляе';' 60л. от ооиор. добычи. У г о «ень тамплексной механизации гадосмной до£дои досрочно высок и ^аезд'На шахтах ГО "Карлганц&уголь" в основном пригоняются высокоэффективные сорремонн:-е системы разработки. В разработку и совершенствование технологии и техники подготовки п отраЬоткг. , угольных пласгов большой вклад вносят творческие коллективы институтов НН11УИ, КарЛТИ, ШД им.А.А.Скочинского, МГ'4 и др. Вместе с тем, резервы повышения производительности труда и улуч1мгия других показателей работы шахт еше велики. он&.чш ел^ные возможности заключены в направлениях совершенствования беспеликовых технологических схем'выемки угля, рабочих процессов при очистиой выемке, подземного конвейерного транспорта. Такиг образа;.:, данные направления, в которых велись исследования, показанные в представленной работе, являются актуальными. Работа выполнялась в ооотьетствки с пла-тми НИР КНЖ го «смай М> ГР 720С562Э, 72005831, 74050690.

ti

Цель работы - создание эффективной технологии разработка пологих угольных пластов в сложных горно-геологических условиях шахт Тенте некого patona Карагандинского баооь-ипа.

1\дея работы заключается в tow, что аффективная технология создается путем исследования и совершенствования бесиелико.юй отработки пластов, рабочих процессов при очистной выемке и совершенствовании конвейерного транспорта.

Методы исследований. При проведении исследований использовались аналитический метод конечных элементов для определения напряженно-д сформированного 'состояния массива горных пород с применением ЭВМ, натурные эксперименты в шахтных условиях и методы математической статистики для обобщения результатов научных исследований.' ч'

Научные положения, защищаемые в работе и их новизна: ' - установленные количественные характеристики надежности работы пластинчатых конвейеров являются основой для определения эффективности их работы в подземных выработках со сложными трассами в плане и позволяют рекомендовать их для работы в указанных условиях;

- установленные рациональные параметры технологической схемы бесцеликовой выемки угольных пластов с поддержанием выработки за лавой обеспечивают устойчивость выработок в течение периода их эксплуатации;

- показатель напряженности вмещающих пород оказывает определявшее влияние на величины конвергенции кровли и почвы поддерживаемых за лавой выработок;

- напряженно-деформированное состояние угля и боковых пород в краевой части отрабатываемого участка предопределяет рациональное место заложения полевой выработки относительно пласта

и выработанного пространства.

До сто рорноо ть научных _ положений 1ыдтвс|вцаасгия:

- „дзглотноритечьноП сходимостью результатов аналитических

и пкоип) имиггаиш!« исследований с фактическими данными (10-1Гг.$);

- результатами шедренпя б произиодитпо раз-гаг-ог.*<»1Ний те\'Ц()Л')ги>(1^:»);*! сх'.мь; бпс.слшюпой выомки;

- снижышем ось».•>*» гцм ведения ьыемочных выработок в 2 раза ¡4-1! р!с<работаниой уи ¡следованной технологической схомы;

- снижением потерь угля по площади при применении бесцели-копмх технологических схем.

Практическое значение работы заключается: -в определении надежности работы и области эффективного применения пластинчатых конвейеров п подземных выработках,обес-П'-'Чш'лших почыиекио добг.чи ка ечкетньк забоев и в целом шахты;

- п разработке схеуы безнишегюМ вьюмки при применении о"истн'« комбаг.но!' с односторонним исполнительным органом,поз-во.чябщий снизить трудоемкость очистной выечки;

- в разработке беспеликороп технологической схемы выемки угля с поддержанием участковой выраоотки за лабой, снижающей затраты на проведение участковых выработок, повышающей оффек-тирность прэиетрирания выемочного участка и нагрузку на очистной забой;

- р создании эффективных средстп охраны и поддержания участке т.к наработок, расшлагащихся на границе с выработанной пространстгом, гоэтляхэдих сохранить от;-, выработки п рабочем состоянии.

Реализация работы. .....

Рекомендации по применению пластинчатых конвейеров п

и

подземных выработках пнедрены на шахтах "Казахстанская","Карагандинская", им.Костенко.

Схема безнишевой выемки при применении комбайнов с односторонним рабочим органом Енедрена на шахте "Казахстанская" ГО "Карагандауголь".

Бесиеликовая технологическая схема выемки угля с поддержанием участковой выработки за лавой и с повторным ее использованием внедрена на 13 вахтах ГО "Карагандауголь".

Рекомендации по применению средств охраны и поддержания участковых выработок,оставляемых за лавоП и затем повторно используемых, внедрены ка 5 шахтах Тентекского района Карагандинского бассейна.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 8400 тыс.руб. Доля личного участия автора составляет 524 тыс.руб.

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на семинаре кафедры "Разработка месторождений полезных ископаемых" Карагандинского политехнического института (г.Караганда,1992г.) и ка техническом сопете Ш "Карагандауголь" (г.Караганда, 1992г.).

Публикации.

Основное содержание работы изложено в 18 печатных работах, из которых 2 изобретения. .

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПЩИКОВАННЫХ РАЕСТ

Уровень добкчи угля и другие показатели работы шахты зависят существенным образом от эффективности применяемых систем разработки, степени и эффективности механизации основ-

них и вспомогательных технологических процессов.}! новых эа-ппднцх га1'::чах Карьгпнпинокого бассейна гор но -геологические 5'елория залегания угольтя пластов значительно более елохш:з, чем нч давно о с военном протхлыном учнстке.В связи с этим ь ¿дпядяьх (•лЯ.1Кйх не ы: ;гда достаточно эффективны системы рп )рас.,)тки V. 1-редстра мехшиз.г:ик, применяемые на шахтах промыиленного участка.

Б шахтных пзллх шахт Тзнтоксксго района, преобладает пласты небольной мощности такие как д^; д.,,; д^; д?; Дд.Эго тоже определяет специфику этого района.

Учитывая специфику западных райснов,необходими специальные исслодования,направленные на повышение добычи и эффективности основных и вспомогательных процессов в шахтах, на которюс разрабатываются пласты Долинской свиты.

Представленная работа имеет целью восполнить пробел в

^следованиях.направленна на ппвичение эффективности работ ¡ахт Тентекского района на примере шахты "Казахстанская".

Исследования проводились в трех направлениях: подземный анвейерный транспорт; технология очистной выемки; подготов-а и системы разработки угольных пластов.

УСТАНОВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ КОНВЕЙЕРОВ ДЛЯ ТРАНСПОРТА УГЛЯ ГО ГОДЗЕШШ ВЫРАБОТКАМ

При сдаче в эксплуатацию шахта "Казахстанская" имела элную конвейеризацию гюдзе-иого транспорта угля от забоев » ствола. Транспорт угля ш протяженным горизонтальным высоткам осуществляется пластинчатыми конвейерами Л65.В иа-1ло эксплуатации шахты в работе были 13 пластинчатых кон-!йеров общей протяженностью 9 км. В течении значительного

и

периода времени (с 1969 до конца 70 годов) эти конвейеры успешно работали и обеспечивали аффективную работу транспорта угля.

Эффективность конвейеров П65 обеспечивалась отчасти и благодаря исследованиям, проведенным на шахте и направленным на определение рациональных параметров и области их применения /2,3,4/.

Пластинчатые конвейеры были установлены е десяти выработках. Четыре выработки- обводнены. Шесть выработок криволинейны в плане и имеют по несколько разносторонних поворотов, рцциусы которых в большинстве равны около 20 м. Кроме того почти все выемочные штреки характеризуются волнистостью профиля - имеют значительное количество изгибов в вертикальной плоскости. Так, в восточном выемочном штрекз пласта

2? вертикальных изгибов, В шести штреках максимальные вертикальные углы изгибов около 20°.

Проводились наблюдения за работой пластинчатых конвейеров - определялось время работы конвейеров,фиксировались отказы, время, затрачиваемое на их устранение и другие данные /4/.

На основе проведенных наблюдений установлены показатели надежности работы конвейеров - наработка на отказ - 190 час.; коэффициент готовности - 0,99.

Основная часть аварийных простоев конвейеров происходит из-за неисправностей пластинчатого полотна, как по количеству отказов (65$), так и по времени их устранения ('71%) .Особенно часто наблюдаются неисправности пластин (7Ь% всех 01 капов), но время их устранения составляет ас о го £7,6$. От-ка-

а

зн яя-.)п порывов т я го во 't цепи оостяеияют ессго лишь 10$ от обще-[•■i 1Л!!Чгг-1 г я y-f rfn.io г., но í-.t.ih и:< :> ci ранении - 42,'¿%. Бремя на j ранение одного порыва tioini oo'vi являло в среднем В,1 часа.

иначитслып зо^зтн времени на устранение порывов цепи о','я"Нл.:;(■•!■ ото;, ity; míoприспособлений для стягивания цепи.По-

ю:ц»;с" :!рлменг!!ие стягивающих лебедок позволило сократить Dpe-:<« на ликипдациа аорыка lcüu да 2,ó- 3,0 чао.

Анализ условий причинения пластинчатых конвейеров показал, что нч их надежность большое влияние оказывает степень обводненности гмработок. Наблюдениями установлено, что надежность конвейеров, ут-тююрнных п сышх выработках значительно ниже, чем в сухих.

Количество пткпаог у конвейеров, установленных и обводконшх

ищингпKtix по«r,j с;\nof,a время на устранение этих отказов B'ipoe больше, чеч < KoiH'f.^ro!» , установленных и сухих выреботкях.Это обьноннетои ирр-кде n~ero, носовершеис!вон уплстнптрльных устройств ходогых родикл». ¡i полость подшипников роликов проникает вода и грязь и вычитается смазка.

Приводные стихии и электрооборудование пластинчатых конвейеров оказались надежными. Слабым местом в редукторе привода ока-омлч':ь о'олыиян коническая шестерни первой пары перодж, которая выходила из е.гроя два роса в течении' всего периода наблюдений.

Потери времени из-аа неисправностей конвейерного транспорта г опт я г и:; и neceo чишь 1,13- 1,92% от общего времени работы очистных забоев.

¡Зысокал H'i;ir>;'.,о':ть пастиичатых конвейеров объясняется в знп'-шготьноЛ ст'.пснп «нчкой организадипй их обслуживания /4/. Все копвейершо линии (вкл-очпя и ленточные конвейеры) в каждую добычную с/ону обслуаинзвт шесть операторов и восемь - одиннадцать дежурных злетгтрослесарей.

В ремонтной смене работали три техника и 20-22 ремонтных слесаря. Б задачу операторов входит наблюдение за перегрузкой, включение и остановка конвейеров при необходимости, [асштыСсмжа головок.

На обслуживание и ремонт всех конвейеров затрачивались 1618 чел.-сыен на 1СОО т суточной добычи.

Проведенные исследования и опмт эксплуатации свидетельствуют, что пластинчатые конвейеры являются эффективным и достаточно надежным средством транспорта угля по необводненным выработкам с искривленными трассами. Для надежной работы пластинчатых ' конвейеров в обводненных выработках необходимо провести работу по совершенствованию уплотнительных устройств ходовых роликов.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ НА ШАХЕ "КАЗАХСТАНСКАЯ"

С целью псвшения нагрузки на очистные забои, улучшения технико-экономических показателей работы шахты и ускорения освоения проектной мощности на вахте "Казахстанская" под руководством автора были проведены исследования, направленные на совершенствование технологии очистных работ /1,?',6,Ь, 10,17/.

Проведенные хрономатрасные наблюдения показали, что полезные затраты времени в очистное забое составляют 34,Зй продолжительности смены. Технологические простои.свяэанные в основном С приемкой и сдачей смены (3,27$), зачисткой лавы комбайном (16,6/2), подготовкой и передвижкой.конвейера (5,1?0,рапны 2о%.. Простои, не связанные с технологией работ, составляют 24,5$ (остановка внутришахтного транспорта - С,2%, отсутствие электроэнергии- - 0,515?, неисправность комбайна - 1,5$ и конвейера -'?%), На шахте были внедрены механизирорянии-; очистные комплексы типов ОМКТ и ОКП к безнишовак выемка угля комбайном ГСП-1 кг.Для безшгазюй выемки ширина конвейерных и ¡вентиляционных бромсбор-

ген была увеличена до 3,5 - 4,0 м. Благодаря этому концевые головки лашого конвейера вшосятся на бремсберги.Комбайн р:и вернут шкек/ши к конвейерному ходку. Само з арубкч коибаГни у юл I ведерного бремсберга производится в период передвижки хонаейера.При подходе комбайна к вентиляционному- бремсбергу осгьыцийся уступ ,;гля ти^-шой около I м вдавливается стой».)*, упирающейся в теки комбайна при выключенном исполнительном органе и включенной

I к 1Я ми г:.

Применение безнишевой выемки на пластах мощных и средней мощности позволило снизить трудоемкость очистных работ на Г> Ч1»л„~ смен в сутки при увеличении добычи из лавы. Проблема выемки юи-ких пластов бша решена внедренном механизиро¡¡аннък очистных комплексов КМК-97 и 1МК. При выемке пласта д^ мощностью, 1,0 -1,1 ¡1 комплексом Ю£С~37 среднесуточная добыча составила 6ТЗ т, что в 1,0-2 рала едав , чем в лагах с индивидуальной

а^тшяотовме систем разработки и нуго'л;^

УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ ШХТи "ш«хстк.ш>"

В настоетг > рремя в объединении "Кара г зад луг .эль' з оспоъ. о а нд беспеликогую отр&ботку пяастзг, ¿Фвльх'&м одним из магистральных направлений технического прогресса в у.: Л пра>шЯ1-«:>10 сто.

Из бесцалйковнх схем наиболее аффективной является тг-хноло-гпя вкемки с прямоточным прзветрившшем и сохранением одной из

гт-аг-"-;: для гпеторизго и тользойолг1:. "гч лто" >: -;;о:чП' л.)чти ьдссв «кипзетси объем проведения ^¡•ж, ши^чатоя ктчеицецгн рабог и лагрузка на стеной .т-й'Л1, ¡,'ка м ,?4>|ективное лроьегрнвднпе ощю-пии »¿Го.-р

г-л счел- прг.мс-ие:;!!^ прямоточной схеш п подсвексиия исходящей струя, об^спечиваотзя своевременной терроизводетто фронта

очистных работ, ликвидируются потери в целиках между выемочными участками.

Автор настоящей работы принимал участие в разработке и испытаниях упомянутой выше технологии на шахте "Казахстанская" и Б дальнейшем ее внедрении и совершенствовании на шахтах Карагандинского бассейна /7,9,11-15,18/.

В начале, после сдачи шахты в эксплуатацию применялась предусмотренная проектом института "Карагандагипрошахт" система разработки длинными столбами по простиранию "Лава-ярус" с оставлением целиков между ярусами.

Эффективность Данной системы разработки оказалась низкой в условиях шахты. Наличие целиков обуславливало повышенное давление на крепь очистных и подготовительных выработок на нижележащих пластах, что приводило к большим затратам на их поддержание. Велики были потери угля. Выемочные штреки ввиду относительно неспокойной гипсометрии были криволинейны, что влекло за собой необходимость частого наращивания или укорачивания механизированных очистных комплексов из-за изменяошейся длины лавы. В 1973г. для отработки пласта д^ рабочей мощность» 1,1-1,3 м была предложена система разработки длинными столбами по падению с поддержанием конвейерного бремсберга за лавой на границе угольного массива и выработанного пространства и с повторным использованием этой выработки в качестве вентиляционной (вэаду-хоподашей) при отработке следующего столба. Был под-

готовлен столб длиной 600 м в западном крыле шахтного поля.Длина лавы составляла 150 м.

Кэнвайерний бремсберг закреплен бестоечнов закладной крепью (БЗК) и деревянными рамами (неполна!! дверной оклад), устанавливаемыми через I м. Сечение бремсберга в свету - (3,5 м1", высота - 2,6 м.

Дли охраны бремсберга о™ влияния очистных работ со стороны сработанного пространства выкладывались костры размером 2x2м и^ старт го лес . Сначала высота костров равнялась 2,0-2, '¿к, поскольку в нише лавч у конвейерного бреисберга обрушалась ложная кровля. В таких условиях конвергенция была велика и высота выработки уменьшалась до 1,6-1,7 м. Затем ложную кройлг стали удерживать с помощью анкерной крепи. Высота костров стала равной в^г.Л'чс*.^" сти ллеетэ и почргд и кровлу умень-

шилась до 0,3-0,4 м. ,

•Были испытаны несколько способов~усиления крепи выработки, поддерживаемо Р. за лавой.

Сначала крепь усиливали анкерами, устанавливаемыми в кровлю через деревянные верхняки рамной крепи. В каждую раму устанавливали по три анкера: центральный анкер- - ггртягсашго, • г. боковые - под углем Ь5° к горизонту.

Данный сюсоС усиления крепи не обеспечил гозхожьооти отказаться от перекреплрния выработки. При отработке следующего столба решено было устанавливать по четыре анкера на яерхняк и располагать их под .углом 70-60° к плоскости кровли. Донный вариант выявил возможность отказаться от дополнительного крепления сопряжения лавы с конвейерным бремсбергом камерными прогонами и секция«.« крепи "Воркута". В последнем милейте применялась крепь усиления в виде гидравлических и деревянных стоек, устанавливаемых под верхняки постоянной крепи с плотностью 2 стсйки на I и.

Таким образом, первые испытания новой технологии бесцелико-бой отработки тонких пластов, с повторным использованием участковых выработок в условиях весьма неустойчивых боковых пород долинской свиты показал возможность поддержания выработки на границе массива угля и выработанного пространства без значи-

тельных дополнительных затрат.

Применение данной технологической схемы позволило снизить затраты на подготовку почти в 2 раза и на поддержание выемочных выработок - на 30 %.

[toело этих первых опытов описанная технологическая схема стала широко и усиленно применяться на шахтах Карагандинского бассейна. Объем ее применения постоянно растет. Так,за период с 1960г. по 1390г. добыча угля из очистных забоев, работающих по бесцеликогой технологической схеме с прямоточным проветриванием возросла в пять раз (рис.1), среднесуточная добыча из одной лавы составила IOOO-IOGQ т, что выше, чем при бесцеликовой схеме с юз вратно-точным проветриванием (с повторным проведением выработок в присечку к выработанному пространпту) в 1,2 раза. Ш данной технологии в 1990г. работало 35 лав, что составило 31,8?$ от общего количества комплексно-механизированных забоев.

В и ас то слое время повторное использование выемочных выработок при их бесцеликовой охране применяется при системах разработки длинными столбами с подпиганиом очистных забоев как по подоки*>,' так и по простирания, при разработке пластов не только тонких, но и ередней мощности и даже мощных. Диапазон вынимаемой мощности равен 1,0-4,2 м. Средняя глубина ведения очистных работ coov.mmk'jt 407 м (от 200 до 660 м), углы падения пластов - от oJ до Га/'. Не по средет конная кровля и почка пластов представлена. nrien^yyocTiicimo неустойчивыми аргиллитами, алевролитами и ;/г,г-/.п"'/л",! (1;>;тяяи7.чми косностью 0,3-16 м с продолом прочности-íía cv¡ i-кч b -'¡5 i-'Па, причем no чей в большинство склонны к инген-c:ij;¡';,vy r;ywoiiv:,u,

Íuxwa угля в ииъ:хл осуществляется мохониаироваипеми комп-Л'.'ГсУгфаатепйО Hpí.wli - полиса обруьпико."

"г., кг./г:де.к-ни-г! у'!лс«»й и (>г,лас.'к п;л:м"кепия тзхнояогичс-

1 - ÄÄ'VU ¿V-.V, rt/w T

2 -%om качг.:г-"с-10-м£ла/-ии.рС' ?j - o<f «ьх^до,

су. г.

vi- иг i -m

А — Orr, HGipyiKu с npoâirr.puSilhUPI"

5 - ХС/7-СО ffvr/anm* i iaöceö

Pac.I .Динадигга кзкслеиия добыча угля,соеднесуточкой нагрузки 'и количества очистных забоев,работающих по бесплановой технологии с повторным использованием выработок.

7.6

ских схем отработки пластов с повторным использованием выработок _ важнейшим требованием является обеспечение их рабочего состояния в течении всего срока службы.

Возможность поддержания рабочего состояния выработки зависит от суммарной величины смещений пород почвы и кровли (конвергенции), которая коррелируотся о показателем напряженного состояния вмещающих пород определяющим степень тяжести поддержания выработки

а = А

UrfC

Rc

где Н - глубина заложения выработки от поверхности, м;

Rc - среднее расчетное сопротивление пород сжатию, МПа. Корреляционные зависимости расчетных величин смещений кровли, почвы и общей от величин показателя напряженного состояния пород для пластов с вынимаемой мощностью больше 2,5 м имеют вид:

о

L£P = -133,3+137,91^ - 2,СОТ-нскр;

(4= 555,8+43,5^,, - 0,1411^;

^■462,5+161,4^ -2,Г8П2нсоб;

для пластов с вынимаег.-ой мощность до 2,5 м; , i/p = -123,0+96.01^ " 1<5П2нскр

Um 275,0+33,1[^спч -0,Ш2НСПЧ

Uo6 - 152,8+129,11^ - 1,6П2нсоё

ib отим 4'зсмулам построены графики (рис.2), из которых видно, чта с увеличением вырастает смещение U .

Снижения величин смещения кровли мокно добиться увеличение?/ плотности основной крепи и крепи усиления, а также применение.: апиыых способов управления горным давлением.

1Ь

Максимально допустимые смещен::« пород кроили при различных видах крепи при услор.ии сохранения вщ-аботки в рабочем состоянии можно определить на выражения

£/ =--_АШ1---;

"ЬР Кос 'У

где - конструктивная податливость крепи; для КМ11-АЗ из

СВП-22 с замками 31М А..- ^ <100 ил;

кр *

~ коэффициент снижения скидай»»:х смещений ¡юрод кровли за счет увеличения плотности основной крепи; при несшие!* способности одной рамы 260 кН и плотности крепи - 2 рамы на I и Ц1С-0,7;

КуС - коэффициент спадения ожидаемых смещений пород кроили за счет установки крепи усиления; при установка трех отоен на I м выработки К,/с - 0.5;

Какт - коэффициент снижения ожидае%:ьз< смещений пород кровли при применении анкерной крепи;при .упрочнении кровли установкой одного анкера на I м*" К кг,= 0,Н м.Из графика видно, что с помощью только основной крепи КЖ-ЛЗ можно обеспечить поддержание выработок при вшимаемой мощности пласта до 2,5 м (ключ I на рис.2) в условиях,характеризующихся показателем 5-С (нащи-кер, при Кс = 50 ЫПа, на глубине до 240 »). При применении крепи усиления расчетное смещение кровли может быть до 1100 ии при ПнС--18, т.е. при 8с=30~Щ1а на глубине до 540 м (клеч 2).При дальнейшем ухудшении уояолий подагркания требуется принятие дополнительных ивр,например,ттерошшк кроили.Тогда расчетное сыздгнпе может бить до ИЗО мм (при 5^|С=-30 !Л1а,на глубине до £0См).

Допустимое смсгелна пород почвы в конвейерных вкрасоиках дп.4=еоо им ножот бьгь обеспзпено без прмне.пенин спецнальниу мероприятий только при Г^р--? (например при сопгогкнхении пзрзд Кс-30 Iiiia.ua глубше до £10 и) .При больше« П,,. 1 гебуетси при нение способов и средств аитмшого упрыпп«»./. сэспо.'иШч горного ыоисипа.пэзволяеаих обвешать рабсила сао-го.-ьше ь гор-

не-г.юлогичрских условиях. Та к, при максимальной глубине очистных работ в Карагандинском бассейне 660 м и I? — 30 МПа (Г^ ^22) смешение состалнт 1070 мм. Снижал* я пучения до допустимых продело г-н случае можно добиться либо применением отсечного торпеди-

ро рани я, либо применением замкнутой кропи и химического упрочнения почвы.

Е 1991-95гг. бесцеликовую технологии с прямоточным проветриванием и с повторным использованием выемочных выработок намечается использовать на 14 шахтах в 255 лавах. Проведенный анализ показал, что эта технология может использоваться на всех шахтах (кроме шахты "Северная") с доведением объема применения в 413 лавах или до 57,1$ от общего количества лав. Расчетный годовой экономический гчЭДект от снижения в.'.трат на подготовку запасов и от роста нагрузки на очистной зчбой в среднем на лаву составляет 240 тыс.руб. При принятой и г;л"/рнясдай на шахте "Казахстанская" системе разработки д/.кннъм: столбами по падению возник вопрос расположения главных транспортных и вентиляционных штреков.В большинстве случаев отдастся предпочтение полевым штрекам.При половой подготовке возникает вопрос рационального расположения полевых штреков по отношению к разрабатываемому пласту с точки зрения оС'-оп^чцния снижения деформаций крепи до минимума, Геомеханическое обоснование расположения полевой выработки относительно разрабатываемого угольного пласта произведено на основе результатов вычислите;;иных экспериментов, для проведения которых вс-пояьзпрелаеъ программа- МКЭ КарГГГИ, топволятая рассчитывать напряженно -д ефэ рмчро ванна о состояние массива горных пород с учетом ползучести и разрушения /16/. Данная программа позволяет оценить состояние массива горных пород в различные моментк времени. Полевой вггрок пшговятоя в пеечяигке (С.) -ББ,6!/Пп.О =2,0МПд).

'Л- - ч .

УгояыыП пласт , Г~ -.0,4411а(п0ясП• •одаи.^тьч* да

5 м и г-;.ни чае мрП 4.С м.

В связи с тем, что по технологическим причинам н,'; всегда возможно расположить выработку в зоне разгрузки под г-мработчннмм пространством,то для лучшего ее сохранения выработка дол.тна'располагаться под целиками угля,или массивом угля вне зоны активного опорного давления. Пээтог/у пслью работы явилось изучение состояния при контурно ? части массива горных юрод при разди'-н.х положениях очистного забоя.

При расположении кромки угольного пласта над выработкой по истечении первых суток происходит разрушение в почве пласта и на 50% контура выработки.По истечении пяти суток разрушения в почве пласта углубляются до 12 ы и наряду с этим происходит распространение разрушения от контура выработки вглубь массива.IIa десятые сутки разрушается 4-х метровый слой алевролита в почве пласта, и,как видно из результатов вычислительного эксперимент.-!,происходит разрушение кровли выработки на высоту 7,5 м.Практически кровля перестает существовать.При оставлении целика на расстоянии 30 м от оси выработки суть геомеханических процессов принципиально не меняется, они лишь протекают с меньшей интенсивностью. Однако,как свидетельствует динамика развития геомеханических процессов, в данном случае тагске неизбежно разрушенге кровли выработки в течении первых 25-50 суток (рис.3).

Иная геомеханическая ситуация складывается при увеличении целика до 60 м ( ¿= 60м]и более.Разрушение массива в докном случае происходит в основном в зоне опорного давления. Приконтурная часть выработки остается в осноеном не нарушенной &а исключением небольших частей нижних углов выработки.Растрескиванию подвергаются с;;ои слабых пород (аргиллита,алевролита) как в почве, так к в кроЕле выработки.

Расчеты показали, что конвергенция штрека вследствие ползучести в неблагоприятных условиях составляет 1Ь см в течении одного года. С учетом разрыхления пород при ползучести смещения

Зоны paipL/шеиия : t- при ido 5 с tjrv)OK ä-прц ido 20 суток 3-прц i до 35 суток.

'i.- .ci.

l'l't .'i .fcijiiwivrc 1"'йС:ПО./.0/',,:НИЛ noj.oiiorû wTfKjKa.

гг

возрастают до 1,2 м (при коэффициенте разрыхления 1,05).На такие смещения следует ориентироваться при выборе податливости крепи.

Таким образом, наиболее выгодно располагать полевые штпеки под угольным целиком или массивом на расстоянии от выработанного Пространства более 30 м (поз.З на рнс.^).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации в форме научного доклада изложены научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит существенный вклад в научно-технический прогресс при подземной разработке угольных пластов в Карагандинском бассейне.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

-установлены количественные характеристики надежности работы пластинчатых конвейеров в подземных выработках со сложными горногеологическими условиями;

- установлены параметры технологической схемы бесцелкковой отработки угольных пластов с сохранением выработки за лавсй и с повторным ее использованием;

- определены рациональные средства .позволяющие сохранять выработку за лавой в рабочем состоянии для дальнейшего повторного ее использования при разработанной технологической схеме;

- разработана методика с помощью которой можно определить набор мероприятий,необходимых для обеспечения сохранности рабочего состояния выработки,поддерживаемой за лавой и затем повторно используемой в разных конкретных горно-геологических условиях;

- сделано геомеханическое обоснование рационального расположения полевых подготовительных выработок относительно разрабатываемого угольного пласта;

- определена рациональная область применения пластинчатых конвейеров ь подземных горных выработках;

- при участии автора разработана и внедрена на шахтехКараган-динского бассейна технологическая схема бесцеликовой выемки пластов с поддержанием выработки за лавой и с повторным ее использованием, позволяющая резко снизить затраты по проведению участковых выработок,повысить эффективность проветривания и увеличить нагрузку на лаву;

- определена рациональная область применения упомянутой выше технологической схемы бесцеликовой выемки па шам'ах Кар.чг.кплш-

динского бассейна;

- найдено наиболее выгодное с точки зрения минимальных деформаций расположение полевых подготовительных выработок относительно угольного пласта .границы угольного массива и выработанного

пространства;

- годовой экономический оффект от внедрения результатов исследований составляет Ü40Q тыс.рублей. Доля личного участия автора составляет 924 тыс.губ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО .

D СЛсДУЩЯХ РАБОТАХ:

1. Опыт управления кровлей о применением гидравлических стоек

ГС-4 в условиях верхнего слоя пласта Дб ТДолинской свиты)."Вопросы технологии в го иной промышленности. Научные труды КНИУИ", вып.2Ь - Караганда, 19бУг. ,стр.173-175 (соавторы Соковых Я. С., Атыгасв К.О.).

2. Опыт эксплуатации пластинчатых конвейеров на шахте "Тентек-икая-Вертикальная" »1/2 //Уголь.-1970.-№12,с.33-35 (соавторы Безуглов H.H.,Терехов A.A.).

3. Организация работы- подземного транспорта на шахте "Тентек-ская-Вертккальнат" PI/2: "Экономика угольной промышленности" (чНИЭИуголь-У, 1971г.-','3,стр. 12-13 '(соавторы Безуглов H.H., Терохо в A.A.).

г. Эксплуатаь'.'оннар надежность пластинчатых конвейеров П-65 в ус-лсбигх шахты "Тенгекская-Всртикальная" №1/2 //Экономика угольной промышленности /Ц1!ИЭИ.уголь,М. ,1971. №4.-с. 33-35 (соавторы Безуглов И ЛI., Терехов A.A.).

5. Опыт работы сахты "Казахстанская" в сложных горногеологических условиях //Уголь.-1972.-}? II.-с.26-27 (соавторы Щерба-нев И.И.,Тихомиров В.Г.).

6. Автоматизированная система на шахте "Казахстанская" "Народнее хозяйство Казахстана"-1972г.-'Ш,-с.28-31 (соавтор Оспанов К.).

7. "Спит отгаботки пластов лавами по падению на шахте "Казахстанская'' //Технология добычи угля подземным способом / ЦКИЭИ-уголь. -Л., 1973. -.V'I. -с. 6-7.

8. Совершенствование технологии очистных работ на шахте "Казахстанская" //'Технология добычи угля подземным способом/ ЦНИЭИ-уголь. -М., 1973. -Уе. -с.8-9 (соавторы Макаренко Н.Г. .Тихомиров В.Р,

9. Рациональные схемы горных работ в условиях шахты "Казахстанская" //Пооектирование и реконструкция угольных предприятий / ДНИЭИуголь. -M. , 1974. -с.9-11.

10. Учение V. шахтеры изистеигяют ссзепвн (шахта "Казахстанская")

//Народное хозяйство Клзахстпна-1974.-\г'2.-с.25-24.

11. Опчт отработки. тонкого пласта по птден:'» с п^дрряанием конвейерного ходка на границе массива угля и обрущгнн'к пород //Технология а,обн»и угля подземным способом/ ЦННЗ'Иуголь'. -М., 1974.-II.-с.23-24 (соавторы йунусов К.M.,Тихомиров В.Р. ).

I?.. Исследование смешения го'рчых пород в подготовительные выработки при выемке пласта т, //Технология разработки месторождений полезных ископаемых:сб.статей КярПТИ, лып.<1 -Караганда,1976.-с.2:-24 (со я ¡поры ПЬгельбаев Т. Е. .Ефимов B.D.).

13. Опыт отработки тонких пластов столбами по паг.гчим п папдг'Г'?:."*-нуеч в;.хаСоток на грешто маогрич угля и обрушениях торол'н-ч с»хтв "глэахотанская" //Технология добыли угля год?гп'.<•.' спо-ъъЪох/ЦЮУугопъ.-А. ,П76.*П.-с.ЗС-3.-: (сопгтор Тихоугрор «.'.Г.)

14. ¿'окоренное освоение ¡вахтами проектной чоииости /Лтроктельп?-ро предприятий угольно? громшиенности/ голь.-/.,, ¡it.-c.j-o (соавторы Ирачко с', и. .Балавдь ¡!.Ь. ,ипснглсг ... -¡. 1.

ХЬ, 0'ленка -фиктивности применения технологии вые.нт о поиторнмм исгэт льэогением выработок на шахтах |1арагандичского СлссоГ-.чп //Исследования го совераенстгованио технологии добычи угля на сахт.а ¡¿рагаядинехого бассейна.На*,мн.'п тр.ды пШ'иК,- лра-гандя, 1991р. (соавторы Погиков Ь.Л.,1Ьпов :'.,И.).

16. Геоадеханическое обоснование рас полотен к л горной ри^бот :си //Совершенствование технологии ры«чки тгерднх полезных ископаемых.- Шорник научных трудов ¡лрШ;1.-Кв1агш«да.

(соавторы 1Ьпов А.Ь. .Исагулов СЛ.). ,

17. А.с.457илл СХ-СР ЙпИ, Е 21д II До. Крепь подготовительных м.>ра-боток. Заявлено Сиое.73;0пуб л.2Ь.01.7'о.-Бплл.!ГЗ //Открытия. Иэобоэтония.-¡¿7Ь.-Т'3 (соавторы ГЬмомлрев Ь.Л.Дихо^-иров Б.Г., Степаненко Г.Г. ,*«ишвр А.Д.).

1Ь. А.о.Ь63497 СССР М.СИ Е ¿1а 41/С-1. Способ розгаботки моемых поло-гиг угольных пластов.-оаявлено 10.07.74;0п>0л.х.06.77.-ьюл.!х£4 //Открытия.»йооретения.-1977.-)?24 (соавторы Сагино? Л.С., Крон и.С.-Г, Ефимов Ь.й. .ШогельСавв Т. К. ,*ишер А.Д.).

Личный вклад соискателя в опубликованных работах,которые выполнены в соавторстве:

1) Разработка летодики и-слодовани? рпботч теим^шого транспорта.

2) .Определена эксплуатационная нплотность и раяиочалънач обметь примепляия пластинчатых кочрчрерв;

31. Анализ технико-зконо«веских показателе!1 работы шахты.

5'). Предложен способ безкгаевой вгемки в лаге.

8).Разработаны способы охраны выработки за лаюР.

9).Уст£норленй закономерность скорости конвергенции боковых в выработке в зарясчлости от расстояния до лавы.

1С) ..'л ал из олкть С: сыолккоюР отработки пластов.

II) .Разработаны мерощиятия,направленные на ускорения освоения проектной уощчостл шат:.-