автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совершенствование подготовки и отработки выемочных полей пологих пластов Кузбасса, склонных к горным ударам

: • 0/3

Российская Академия наук 2 7 цч Сибирское отделение Институт угля

На правах рукописи

/

ТАЦИЕНКО Виктор Прокопьевич

УДК 622. 268: 622. 272

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ II ОТРАБОТКИ ВЫЕМОЧНЫХ ПОЛЕЙ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ КУЗБАССА, СКЛОННЫХ К ГОРНЫМ УДАРАМ

Специальность 05. 15. 02,—Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук в виде научного доклада

Кемерово 1994

Работа выполнена на шахтах АО „Лешшскуголь".

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор, академик РАИН, лауреат Государственной премии П. В. ЕГОРОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, член-корреспондент РАИН В. Н. ФРЯНОВ

кандидат технических наук, доцент, О. С. КУРЗАНЦЕВ

Ведущее предприятие: акционерное общество

„Северокузбассуголь".

Защита диссертации состоится 5 июля 1994 г. в 1/-00 часов на заседании специализированного совета Д 003.57.01 при Институте угля Сибирского отделения Российской Академии наук (650610, Кемерово, ГСП, ул. Рукавишникова, 21).

С диссертацией можно ' ознакомиться в библиотеке института.

Диссертация разослана 3 июня 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

Б. В. ВЛЛСПНКО

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРЛ5ЯЕР2!{ГП*ХЛ PABOTU

Диссертация, представленная в виде научного доклада, является научг!ым обобщением опубликованных -в 1SS3-1993 гг. работ автора по обоснованию и разработке рациональной технологии подготовга! и от-работга! удароопаоных пологих пластов, а такие отражает ревультаты внедрения комплексных научно-технических и проектно-конструкторских разработок на шахтах АО "Ленинскуголь".

Актуальность работы. Рентабельная и прибыльная работа шачты на осяозе соответствующего- технолопгческого ч технического обеспечения является главным направлением повышения эффективности горного производства, реализация, которого связана о осуществлением комплексной механизации всех производственных процессов.

Расширение области применения механизированных комплексов и проходческих комбанков приводит к необходимости внедрять их на .иахтопластах, характеризующихся значительными по амплитуде геологическими нарушениями, переменными углами падения, непостоянной мощностью, повышенной удароопзсностью, склонность» к динамическим и другим явлениям, окаэыизю<цим негативное влияние на процессы горного производства.

. Отказ от отработки нарушенных участков угольных пластов сопровождается потерями угля, возникновением • чловий для его самовозгорания и газодинамических явлений. Переход геологических нарушений комплексами связан с осложнениями по управлению секциями крепи, необходимостью присечки боковых пород, возведением дополнительней крепи в нарушенной роне, укреплением боковых пород, так как существующая технология комплексно-механизированной выемки не соответствует сложным горно-геологическим условиям. Становится насущной проблема совершенствования технологии подготовки и виемки нарушенных угольных пластов с применением механизированных комплексов,- так как суаее-таующие технологические схемы в значительной мере исчерпали свои возможности.

Решение проблемы требует не только выявления закономерностей формирования и пространственной изменчивости элементов геологической оСстанс.'вки, Прямо или косвенно влияющих на безопасность и фективность отработки нарушенных пляото», но и сответетвия применяемых технологических реаекий слолиым условиям взаимодействия элементов технологии и среды.

Рыявление ^«гпческих ¡"лкономирностей яз.. в/га.яейс^яй": элементов

технологически!: схем... о, горным • массива», ссобеука актуальны-.6 сииои с ь0враг»та?яща< вовлечением в,- обработку • еапаооа . о услсиуйющйщюя гирие-гзо-юг]:ч9ск№й? условиями и иепо'аааоэаниек для их. отработки hqboíi i ехньки к оборудования ■ большой единичной мощности. . .

f» етой ...овяаи обоснование к раара&отка рэдиояальных технологических ' схем, подготовительных • и • очиатлык fffCjv на ntaarm нарушен' иых 'ЭД^аолагных пластах, -псаволзвдих мэкэич&льао нейтрализовать вредкрё;:взиянй& осюовдюод«- ариродшх фаягсров, является актуальной научной вадачей/ имэдщэЗ .важное народнохозяйственное гначегаз.

.'Кспдадоеенцч шрмяялчс» в .рамках целевой комплеконой арогоам-ш СЖ'ТС? ГКНГ'ла 1S81-1S9Q годи по тематическое/ шишу МУЛ ССОР й Г.уеш; »'К Г?. 01^260534146,- 01is6007S0ai). Наааанкыз теш -выяолнядхоь автором в.качвотве-отьвтотввиного иоиодкителя и исполнителя.

'Далью .работы -;;:'.4аетоя ловыцеиие эффективности добычи угля На t-аге еоадакия г^циопавьясй Технологи!! свдостной подготовки и от-'paSonpt йывмсчньл'полей удароопаоных пологих пластов.

работы • гакяэчается'. в учете и комплексном азпсльаозакии • ев!»ЧОХвриэстей гес>ыехав~чеогах- процессов, . горао-геодогичеоких, ropjréwxHH -cía« и оргадае'ацасчшых факторе»' ври.обосновании рацко-иагцнык» параметров 'технологии скоростной -" подготовки и отработки Bueiíoi}(¿HX полей, ' , ;

Задачи иослеро.-здиий.- '■•.:'. . - ¡разрабг-ать- научно-проиаводотввнную методику оценки тектонической структуры массиву для оборяовавд планировочных ' решений подготовки aiaxTormacroB;

установить степень сложу... эти поддержания подготовительных выработок для обоснования' методики типизации шахто'цаотов по изменчивости Я" еа-егания;

хз^уа^еотвить своевременное прогнозирование проявлений горного дузлеИгя пси проектирований к ведении гарных работ- разработать технологию проведения выемочных выработок большой -длины; .

- обосновать пдацют" вгаимодейотвиа - углепластових . - блоков о ^ыевдащкми деформирующимися породами;

разработать конетруктивиыз, решения по совершенствование существующих технологий пбрехска передовик выработок очистными иеха-нивироваиными i мппег^оамк.

L тоды исследований. Б работе копольровач ксмпл^ко методов исследований, в.кдаггшщих научное, обобщение «энных проигведстзенн': •

" 1} • ■

го опита; лебсратоппь'е лсрледопшгиз' прочностнщ й. • дефгрмедкмыих характеристик углеплоотогык люков? ' шахтные ннструкецтгльтге лидешш л методы иатема'гической очаглстдаи/ внполиеншг? по алрабк-4ровз?яшм ¡¿столпим; опытно-лромшглешше испытания раерэбзтанк« '•прёктичьския рекош^ндедай. • ,'..,-•■'■'' Научьне пшгоженкл, /ззтощзем&о.. авторов;

- иктеноивноот*» ведения подготс-юпе-шгых и о-глотшх , рабог „обуикэвлрна' отеяевьи тектонической аясданоотк .для ишнируемух' пара--'метров• окец подготовки и .'отработка аахркЬс« 'палей!

- методика типизации к.чхтопластоь по Ломэлчизсс-ти их запоганив ..С^зьруегся. uB.jmifxh-Ts.f2x экглсршеяталгзьк иссизлоя'а^'й' к -•вг.и.г'в равравотки вьхооплазтог учетом отрицат ель кого алишшя гбрйо- г^о-лсмчесшс факторов на условия л отоимсягь подераызнил-- подготовив

.■тельных' выраоотск;. .;■-''..

..'* ' - -г-босновашге' рекоменда&и! по переход/ дигшоягайодле нерушений

• мехаакзнроааниь'ми_ кэмвдеиеаш. ооуш,го?агя«тоя о.учете«' эакйаейео-

• ноо1.5й поведения перодлото' й.'.уголааогс ^зосззр.;;

,' -• сво$вр§мгыю% прогногкроаазир грояалэ'пЛ , тсряого; йааяеияд основано на аакса.омзрисотйх йроивге? акоации ка^ряявякй;..& крез? ■ вой вайе «"сс?гэа. и ссоб^нноотях отреши угольного •хией'*14

- хохнодогкчзокив схеуы о<й?этнах. Г! 'ЛЬдготовиге.га&иых -работ доданы соотаьляться на -осно£а райгшфовлшя .уеоторогедешщ ко • ездшмй тектонической• сеогеости. л типи&зщш гахт'оклштов я -с-держата' роя-тамещ-ацяю •' опособов. управления- соотояшам массива.

• Доотозернс " .т. к обоснованность научна -шггаеяий*- рега<ет$а1Шй

• и зьшо.ч^ подтверждается:

■ - г.речотавшельнЫй'. сеемом длите» яьх ч"18. очистных и лодготг-. ьительшх .забоэь в чеченке десяти лет) иахтянх гаотрушнтадоньк хшзладеник. автора пря внедрении •тохнодогйчеогек сх-:м т»одсотав1да к , ^трабс-тки иаруеежж. удлрсопасных яластоы; •"• - .г-ршененЕем апробиразэмных метадоа яаСораггбря««, ааалягйч&от. ках.'и '..«аахтаык инструмента»«!«• пв&аэдений:к сбр&бох;ж результата методами мат ^зтотгоко^ статистик^- ( погрепшеоп не? ирармсает '5.5-20%);' ' ■ ' • ■■' ■':

- трешм пралгвлекшм внедрением ооясэкых ре?у.сатати& работы на сах?ах АЛ ■"Лек,»;1;с;;угол.ь".

Нзутааг к-ризна работы родгоиг:

■■ .ч ус-танозлеягог вдовит оспосних Горно-гйояЬгкчег«ик фзкторса >а устоьчкгося-. пЬдгбтсьиг&гйиш -выработок яри раараво!-«' 'ударно*

'¡аоных угольных пластов;

- в обосновании параметров рациональных планировочных решений подготовки' шахтопластов о учетом тектонической сложности;

- в установлении особенностей взаимодействия углелластовых блоков с вмешашимл породами;

- в обосновании параметров технологических схем перехода передовых выработок очистными механизированными.комплексами;

- в разработке способа прогноза удароопасности краевых вон угольных массивов;

- в обосновании выбора проектируемых технологических, схем очистных и подготовительньк работ на основе установленных закономерностей проявления горного давления о учетом регламентированного управления массивом для конкретных участков шахтного поля.

Личный вклад автора состоит:

- в установлении влияния горно-геологических и технологических характеристик для оценки тектонической структуры массива и степени сложности шахтопластов, позволяющего разработать основные положения методики типизации шахтопластов по изменчивости »о? залегания;

- в разработке рациональных планировочных решений подготовки шахтопластов с адской уровня геологической сложности нарушенных участков; ■ -

- в разработке способа перехода передовых выработок, и дизъюнктивных нарушений механизированными телексами, учитывающем ооо-беннос-и взаимодействия углепластавой закладки с змецзкздши породами;

- в разработке способа прогноза удароопасности краевых ' зон угольных массивов;

- в разработке технологических.схем отработки наруаенных пологих пластов, склонных к горным ударил, обвспзчивехкцих рациональное использование недр.

Практическое значение работы заключается в том, что полученные рчяультаты позволяют: , '

- разработать рациона. лше планировочные решения, обеспечиваю^ т? повышение эффективности горного производства;

•• предложить новый способ перехода дизъюнктивных нарушений ме-ачизиров. .¿нымн комплексами:

- предлспить методику типизации кахтоплаотов по изменчивости. п:< аадегяиия. с учетом опасности по гагоггаамлческих я-гениям;

- сбог;н--взть рэцкснальйые технздэгкчезкие схемы подготовит«».?!

яых к очистных {.-еоот для удвроспаоных пологих вахтспле'-тог, поьео-лтцдас нейтрализовать проявляющиеся ооетяг^е природные факторы и повыагага т&хшасо-эксаомическяв показателя работы шахт.

Реализация работы.. Результату даследозанай били исполадовьны при соотамении "Каталога горно-геологических факторов, ■ вдйнасвдтх на уотойчизооть подготовительных.выработок шант Кузбасса",- "Мето-' дкки оцешзд тектонической структуры массива угля для рационального плакирования горных работ".

Разработанные технокогкческда схемы подготовки и отработки пологих пластов и их отдельные элементы, нсвне схемы компоновки вентиляторных установок, 'способ контроля удароопаскости краевых йен •• ^ г оль ног о пласта применяются на шахтах Кузбасса.

Апробация работы.. Основные научные положения и практические выводы диссертации докладывались и -получили одобрение на: научно-технической конференции института КуаКШВахтострой (г.Кемерс зоДЗЗЗ г.); научно-технической конференции, посвященной 40-лети» со дня создали? КуаПй (г.Кемерово, 1990 г.); Воеоояаяой научной конференции по развитая производительтас сил Сибири. Угольный комплекс (г.Ленинк-Кузнецкий,1300 г.); научно-технических совещаниях производственных объединений "Лекинскуголь", "Веловоуголь", института КузНИУЙ (гг.Ленинск--Куэнецк:г\ Ееловп, Прокопь-гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 13 печатных работах,' включая 3 авторских свидетельства и 1 патент на иарбретение.

КРАТКОЕ ООДЕРААШЕ инушзитиАЮшх РАШГ

К наотоян^му времени накоплен большой материал по вопросам подготовки и отработки пологих угольных пластов, геомеханическим процессам в очистных и . подготовительных забоях, кспольэовэшао средств механизации, я том числе и нового технического уровня, что позволило разработать технологические окемм подготовки и отработки угольны;; пластов. Наиболее существенный вклад в развитие данного направления внесли коллективы водувда научных, "чебных и проект-но-конструкторских институтов: ИУ СО РАН, ИГД СО РАН, ирд им.А.Сочинского, БНИМИ, КуэНИУИ, ГОШУИ, ВоетНИИ, КуеГТУ, МП«., Кар!И и др. Ь.-лную роль сыграли работы крупи- : ученых: О. Г.Аверюи-нп, К.А.Ардаи^ьа, А.А.Борисова, А.О.Бурчакова, Ь.Вл-л:-г:-ч!к.о,

. - 8 -

Ь..Ц.йыл5Г«яииа, Г.М.Рркцко, А.Н.Гапановича, П.В.-Егорова, р. Й-Иль-•и»м», С.Ц.Калинина, Б.Н.Корналкова, А.С.Кузьмича, В,И.Мурашера, £.И.Рогсва, М.К.Середенко, В.А.Геодоровича, М.И.Устинова, В.Н.Фря-¡шва, И.П.Худина, И.Д.Черняка, В.И.Шалаурова, Е.й. Шемякина, Г, Г. Йту.ипфа и др._

1, Одоаисташш ршушнннашт тадшдогвчеоких решений ко

нарушении* удароописнид пластов [1-7,1и,13,141

Проотраьстьениое распределение природных факторов в различных оочетачяах иороздзет многообразие горно-геологических условий, которые о увеличением глубины разработки проявляются в интенсивности обрушений Угля и породы, горних ударов и других негативных явлений, '.усиливающих влияние на работоспособность применяемых технодо-гичеокип схем, слоя диапазон их аффективного применения,

. Для определения ''перспективных . решений по совершенствованию яидгатовки к внедрению рациональных планировочных ох ем раскройки «ихтовлаотоа было ооуцае эдено научение основных горно-геологичес-ках и. технологических характеристик. Крое еденные исследования по-казаки, что параметры- применяющихся технологических схем по своей структуре а период фуик: юиировалая практически сохраняются неиэ-меннши для всего многообразии природ,.их факторов. Поэтому сии работоспособны нить з узком диапазоне изменения горно-геологических условий. Для обеспечения соответствия алиментов технологии при взаимодействии ее оо средой необходимо выделение контуров в границах шахтного поля о определенными типами условий. В качестве одного из критериев, наиболее полно отражающего напряженное состояние массива и позволяющего осуществлять аффективную и безопасную подготовку и, отработку, можно использовать тектонические напряжений, приводящие к образованию шшкатиптк и-диэгюнктивных ферм.

На основании выявленной интенсивности тектонических деформаций шахтное поле равделя-^тоя на региональные и локальные тектонические блоки, которые позволяют осуществить рациональное деление шахтного паля И выбрать надежные способы поддержания горних выработок.

В основу методики оценки тектонической структуры массива поло-лены известные положения механики сплошной среды, а такле следующие параметры: изменчивость и интенсивность поверх тюти гипсометрии ночвы нлалта и поверхности тектонических деформаций; тип, амплитуда, ориентировка я падение сместителя арог.ноемых нарушений;

Соотношения угловых параметров линий очистного забоя с тсгетстчес-таяли осями. Отличием от я&в гпшх методических.' способов, применяе-шх для изучения тектоники, явилось построение поверхности тектонических деформаций угольных пластов и восстановление напряженного состояния исследуемого участка.- При'планировании горных работ следует учитывать на проектной площади тектоническую слохиооть угольного пласта. Тектоническая сложность шдагчодт пликатдание к дизъюнктивные де&срмации, а таккэ пространственную ориентировку фигур тектонических деформации, построенных на птесоме-ричеокой поверхности. Проаедекние исследования на. I хтех Ленинского района покарали, что больше влияние- на горные роботы сказывают мелкие деыр-кзшга (яягпбы, флексуры), определяющие иаменчивость. угла падения, з так»« угла встречи лишт очистного забоя о осями фигур тектонических деформаций и направление движения эабоя по отношению к ос-ям.-По результатам сопоставления пространственной ориентировки осей о величиной лавомесяш и яипий ДЕиления забоя определен*! четыре основные схемм распогтеййа линям очистного вабоя по отноие-шш к, осям тектонических напряжений: благоприятного, отяшительво благоприятного, относительно неблагоприятного и. неблагоприятного.

Разработанная методика апробирована т шзатвкх поля... '•Ком. .>-молец" (пласты Толмачевский,' Емельяковский; Еслзыреэский, Сереб-рениковския), им. Кирова (пласты Ереезский, Емеябяповскнй), "Октябрьская" (плаотн Иисккй I, Полысзевский II)^ "Кугнецкая" (пласты Инокии I, Несложный) при ведении проектных, подготовительных и очистных рабсч

Анализ работа азхт АО "Ленияскугояа" показал, что в хюааак ле годы (начиная с 1933 г.) прокеовдо сштаение объемов проведения вн* работок с механизированной иогруэкой и комбайнами» сиидамте среднемесячной производительности комбайнов и погруэочшх машин.Кромо того, применяемые способы проведения, средства крепления, способа охраньг и пространственное расположение горных выработок во многих •случаях не соответствуют условиям ведения горных работ и, как. ирг вило, не.обеспечивают безремонтное их поддорлшпда, рекомендуемое нормативными документами. Подобное положение-с подготовительными выработками объясняется отсутствием знаний <?аконсмэрноотей влияния горно-геологичеаккх и горнотехнических' факторов на устойчивоотг, подготовительных выработок, которые необходимо учитывать при иг, эксплуатации. Для облегчения- еадачи разработки технологических п^портов проведения и поддержания горных выработок била проиаве-

- 10 - . "',' -денз типизация ижтоплавтов по основным горно-геологическим- Факторам, ' окаауьаощим' отрйцахеллвое _ влиякио аз стозйсоохь поддержания подготовительных выработок, -пройденных го бтим пластам.

В тигогеаций шахтоплаотоз приняты оледуш^е горно-геологическке' факторы, оказывающие мзкоимашюе влияние на состояние подготовительных выработок: мощность, плаота и зго' иамеячивооть а пределах ' поля шахты,характеризующаяся когффкцгоитом вариации; угол падения пласта и.его иамэячизооть,- определяемая орёдаекзадратичеоккм отклонением; глубина раополонеиия выработки; дизъюнктивная нарушэн-аооть,' обводненность' и пораженное» .пласта, .размывки; величина-смеаещга пород кровля к коэффициент пученчя пород почзы (табяЛ), При этом .выделены групры аахтопдаотов, в которых характер и сте- • 'пень влияния .исоледуемых факторов, на. состояние -выработок присуща только этой гру»~.е. -Кар?.ктер влвяаая ткаиаирувиях факторов и их количественная Ьценка приняты -на основ; алии анализа .условий разработки шахтопластов КуэЗаЗса. '

По уиезаинум. гэаих' горно-геааоп-тчееккм факторам вое пахюз- , лаотм разделены на 4 класса сложности экоялуатэхци, проведенных »•.. них горнах выработок: простой-(I тип), средней сложности (2 тип), сложный (3 тип), . .сьма сложный (4'тип).

Каждый класо (тип) олекпооти имеет качественную характера ч~ ку, которая оценивается количеотвевным критерием. Для 'количественной оценки ткпкрзционных факторов . используется цифровая окотема индекг-чдоч,' иоаволящая .применить балльный стах б оценки степени , влияния горно-геологических факторов. каадоиу - из •' 'четырех типов присваивается определенное количество, баллов;дроотому типу-' 1,.. средней сложности - 3- сложнему - 6, веогма оложному' ; V,

Для отнесения шахтопласта к определенному типу слокнос-ги поддержания ' выработок' Офоме-сумш баллов) заеден показатель баяль- " .нооти Кв » определяемый -из выражения-. . .

'<6 = ^б/гъ,

где ;2зЕ Б - Оалло» -.чмопласта, по гаторым характеризуется,

сдаинооть поддержания выработок; п - количество учтенных типизируют»^ факторов. • •

Тип и лтопласта по сложности определяется в соответствий с' графиком. (рисЛ).

-ti-

я

s,

I

Oí и

CT t=f

аз «

P, H

h о

О о

й и

о

ra íá

а Й-

Ш

."•] о

8

о

п

й й

CJ -y <B «3» и C3

N щ $ ь » <ц í^ и: Г0 rj

d O € в o «

S а ¡13 . О o

Ci n M

¡n 1 Jp n C3 ! ¡>» O n 1 ¡ц fi l-l A

СО

.8 lO Q

m w M PS irj

d Ci 1 !>> Iß ÓJ i ГЧ t 1 t-l

o t-H

<N

Й

Q О

Oí

И

н

8

о

a tn

>~i !-! I-)

S !>, Im I I

a R

о

л

^ а

« а '

n о и о t- ( о но M ■ • ' fet I t O ! t ,-rf ÍÍ И

f. 4

IL

о

a

¡4

п

H

о

G

w

ir

UT ft S

'.í

ra «

£

a

a

o ¡4

M °

a,

я

el Й

r. 4;; гЧ л

и г; о

Iii

С» < i

ñ

Fi

В

ir í'.i

« а

aj ч

i: а

1} ' Й

14 A. o и

ti i

К к

a « h

S £ El

G)

У Я

' 1 о • ■

Л S <П s

. ч г ъ 4

; Р>ю.1. График определения группы сложности

3

4 группа сложности

йолучщтт хс~../.жтергогикл шахтокляотсв по слолностя поддержания выработск Сила дополнена значениями рчачетной прочности пород кравдй и почем. и»афФ»зд:ента пучения почвы, опасности гаахтопластоа по гда'ОДкн.тмичесю^) явлениям, что ' позволяет «слагаэодать ее при решении вопроса о выборе оадионадьного способа охра::и подготовительная ВД, Лоток.

йбадедованиямн установлено, что для повышения ' эффективности подготовки 'ььщмочных пгчей необходимо применений технологических охем, . .поввшшшда увеличить скорость одепгшп.я подготовительного «¡а&оя- '-дари от,повременном увеличении длины выемочного отолба. Выли подгвф.вдени денные ряда ипсл?дозателей- о влияний на окорооть проведения подготовительных выработок угла на<аана выработки, про-тяяенншти,' прочности вмссдеад пород, трудоемкости выполнения операций, проходческого цикля. Установлена, что скорость проведения выработрк выше при срг&шгэ&цш проходам окиеу вверх в 1,Ь раза, а увздачещхе длини шэдготоактольней выработки целесообразно осущэст-ьлять до м.

Для проведения оконтугиваяед.х выработок длиной 1Ш>*:000 м разработана постоянная схема Проведения без остановки габ-зив. иа моитая-домонта» транспортник средств. Для реализации схемы разработан к внедрен комплекс, соотсящкД «м. лриходчмкого ксдйшша, перегружателя длиной во-100 ы ин монорельсе, дентс-чного кгзавеА*ра. Транспортировка грузов в еаСой 'осущмталяется ча тележках на ш«а-мОходу. Часть ! мпле'коа согдяна впергие и »аиоидйкг» авторсмши сви-дете. ,ствамн. РаараСОтеннзя тош:логнчсск.-ш сяякп про£сД*шад ьыра-

- 13 -

бйток была внедрена на шахте "Октябрьская".

Увеличепке длины подгот ительнчх выработок, псхитаниз, гзвоо-бнльноогп овхтогашотой уоложнили условия проветриьания на шахтах района. Мялопроиэводитеяышэ цептройелииз и осевые аентилятс^ру не с-Сэспэчиваот качественного рекнма проветривания, Проаедонкыо'ксле-дсвания подтвердили необходимость. соверякдютсоваяи? шахтных i зентк-ляциошшх сиотом а Кугбазое. Совместно с ученуми КузЛИ Саля psapa-боталц л внедрены новые схемы компоновки тахтта вентиляторных установок. В основу новой компоновки полнено использование'верти' кального пер^1ш)чат9.ш потека ГИФ?, лрЗдстазлгюаего поворотное зюрдухояодисэ колено, одной стороной соединенное со стволом hsj..u, к другой - с ¿зоасываящим аоздуховодом рабочего вентилятора, реверо отруи осуществляется поворотам ' переключателя до соединения-его о нагн&тателйкш зоаруховодом о помощью привода или грунтую, Ъеа эо-тйноек" вентиляторов еа 20-30 о,

■ Рйгработшш и внедрены схемы компоновки oaxtma . вентиляторных уотаногск с расл1г?нами ремтгами яровэтриванил (нагнетания Л -сасы-гакт), -a-taw» рь&личкых тяпораамаров- мшиа и охеи. их включения.

2. Савердажп-гЕшмшта параметров тохиолегпн киемкл У» м паруеткчих удзроспасннх плаотся Ш,Б,8,0,11,12,101

. Существенное влияние на технико-экономические полагали отрз-

t . . - .

Сотки пластов с труднообрупаемзи кровлей стеззываят геологические ааууиекия, з ом числе диздактионна.' О у2сличением глубина ведения работ количество выемочиьу: отолбов с нарушениями рсеко- воэ{, у до и на шахтах Ленинского района составило 45а, 'а ¡¡а шахтах концерна''Кузнецкуголь"- 7БХ. Переход очкоткими механиоированньм! комплексами нарушений, '"а'таютв к передовых выработок, сопряжен о . решем снижением Зевопасиооти реОот и ' увеличением .рудоемкоотк. Начиная о определенною' расстояния между очистным забоем и 'передо: ьой выработкой (язрусением) угйльякй шюот по Хёрзклт-ру воспринят нагрузок от вышалекаэдч город ыолн«. рассматривать к.ьк. целик.

Для заявления характера проваленяя -гориого'даадеяия а , окреог-ностях передошл ' акрпбоиэд при подходе ечкотнкх рзСот .били яром-' декы теоретические к аахтные иезледовмша.

Экспеоикенталькые исследования на шахте ^Комсомолец'' (пдао? Толмачевский, лава 183?) позволили шчвить следующее ,(ру,э.2). Иг. саосточт'и очистного забсч от' прокгти, состач :.тюр,ем 5К-53 м, око-

^гксцнгше вовряпошо-доСрру-гог.чйиого спзгояигя

Е 39Г. ■ц-,;:ъат''. с г расста/иля дя с-ыауглго зй^.ая по

вршет. (. ti ).> { б. \ 'итраЕ^г:

I - .,з;ч-лшг - - -а«прею'¡ж.

3 - г pz ?.:Di¡

рсстъ смещения перед кровли в промпечи начага расти.от 3 мм'сут до 8-1Й мм/cyr при дальнейшем • о подвигаяют. При этег.; резкое, скачкообразное увеличение скорости смещения зафиксировано на расстояниях SB, 20 я И н от очистного забоя.

Косвенная оценка напряженно-деформированного состояния угольного целика по результата* электрометричесгак измерений методом ЕСЗП пскаэаяа гератное увеличение механических напряжений в . гене опорного давления. Скачкообразна» изменения механических напряжений по времени совпали со скачкообразными смещениями пород и проявлениями горного давления. Отмечет- э периодические мешые приг-руэкд угольного плаотз нокно отнести эз счет периодических осг...ок трудносбруюаемых пород кровли.

Аналитические исследована процесса'одвилеида позволяют списать движение пород выражением:

где ¿¿Cf,i}- смёцеякя пород кровли; А - масса пород на единицу длины; С - жесткость пород; коэффициент оатухзнил; -б -длина обломившейся кснсоли; Р(Ь), М(Ь) - соответственно, сила и кэгкбазций момент, действухэде со стороны обломившейся .»наоли породы над пластом.

Решение уравнения предстаэляетса в виде' разложения по ооб-л-твекки.1 функциям:

ufat)* fSx^lxMPo-x'je)}!^),

'1 П з /

где

функция, определяемая собственными частотами, |®аф5к-цкентом затухания'и временами релаксации.. '

.Решение.показывает, 'что смещение перод кррвап после облокз. консоли росит характер загухаааих колебаний. Расчет» для условий пласта Гоаиачевский покав?ли; что величина смещений пород в . гене опорного давления з момент осадки основной кровли может составит от 50о мм над очистным забоем до 1С 15 мм на расстоянии 40-60 м от очистного забоя. Период• ватухаоса« колебаний составляет 0,4 до 0,3 с, затухание происходит после Ь-4 полных колебаний. Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о том,' что воздействие вшеледаяих.пород.на угольный пласт после осадки основной кровли носит ударный характер, а возникакгате импульсные притрут«*.

- ^ ~ '

пласта могут, приводить к различным проявлениям .горного давления, включая горные у)(ары.' При .Наложении ю&дейотеий кровли на участок; ■ плаота, работающего как целик, интенсивность проявления горного, давления может значительно возрастать.

Необходиьетоть перехода очиогнши забоями передовых выработок и тектошгческкх -нарушений имеетоя на каждой шахте 'Ленинского рудый-" 1», постому была решена задача -разработки горнотехнических мероприятий, позволяющих полностью йоклмчить передоиуи выработку (нарушение) из технологического процессе Ка определенной стадии,

Для.этого была реалязоЕяка на практике идея заполнения передовой выработки закладочным материалом. В качестве' закладочного ма** теркала испода казался угл'еаласт , . э заполнение выработки осущест-' вяядосб либо опорными кубичесглми элементами, либо послойным ва-; яолнэкиэм,выработки углем о его пропиткой.скрепляющими составами. Для установления 'оптимааяего состава углепжста были проведены специальные исследования.' Опорные элементы выполнялись из угля и. фэЕолфсрмзльдэгидннх скрепляющих составов, 'Скрепляющий состав вносима-трем:: способами: . о поайоиньк. покрытием угл,- и тщательным кроштешашем: наливался сверху до полной пропитки емкости; о асю-тояннш опрыскиванием угольной мелочи вп время ее внесения. .Время' отверждений изменялось от ВО ыикуг дс 1-часа при температуре результаты йопыгбяий-.приведены в тзСя.'й. Расход скреп^ягащик ссста-; вил 25-20% от. &аколяяб«6го- объема, , время полной пропитки угля не нревцг >т 10 минут.

Испыг^пе способа на вахте им,С.М.Кирова показало, что оптимальной является двухкомпоЯенгкая схема вакрздки,' а объем йекдадки. составил около 900 м3. Оперативность закладки достигается за счет непрерывности процесса. Для этого'уголь с конвэйернсго атрека неп-' 'разлается в передовую выработку, которая делится'на секции. Процесс еекяшки осуществляется--послойно. Высота _оавэдик'.ога слоя и расход компонентов устанавливается экспериментально. . •

Развитие идеи перехода передовой вураСотки позволило разраЗэ-"бгь способ ..перехода • дк-' шктивнцх нарушений механизированным комплексов к оснсвнке • технологические принципы выемки нарушениях I ластов. , ■ '' .■'■•'.' . •'■',-

Суть . ¡особа заключается ь следящем. Устанавливают границы *>ны влияния нарукения и определяют' .общо длину перехода с учетом пратя»«гянссти зон здзшния нарушения в висячем. и. лежачем крыльях и итроьт ларамелстрачм перехода. Исходя из шющадй сечения выработок и пшззд паракел-,- рамма перехода опред&лгжт необходимой ко-

Тзвяйш~2.

Результата агакганиа обргвцоз' утлзпласед .

Краткзя характеристика'

образцов

пласкосгк рагрнвз

Предел ггрочноста на одноосное с&атиа, Ша'

УГОЛЬ ШЛКЦЙ, размеров 25x25x25 им« Время отааргдекая 20 минут при 3°С

Уголь грохот, размер кусков 5Ch;50x5Q \rj. к болзд. Врзьм отварадз-Н2Л ZC Í.SEJT при

Уголь зязгкый, ¿шявгЗ, размером ;«анее 50x50x50 ш. Врвмя ояааргдзЕия I чзс при

Уголь крупный, грпгзт, размзр кусков 60"ее 50x50x50 да. Bpejis отазрадзаия 20 eje 3dC

Пусто? мал»

Отые-хева отдальщге логосгк, звподгеннга Сфзшгшзи^. - • составов .'

Отзальнка пело cíe, aaxxoJs-esehüs скреплядаш составом

. 50 "* пяощада затдаено езгя плягтагм составов

9,0 - 15,4 10,9

¿,8 - II,Г . Э,2

10,9 -35,4

■ 13,25,0 - 16,0 10,3

*N I

личвстео кередоаых выработок, которыь проходят » пределах иарааяе-¿згрьша цер^хода пдраялалыю шескгелв «зрувеиня и еапэдшшг уг-лиилаотом. Проходку передовых выработок озуцеотвляиг поадвдова-только вирио&чку одна другой вне вони влияния очистного эабоа. Зри дштюмнш KexaaiisnipuaiuojM -каиашюом to«"v. начала перехода фор-ипруйт олорнуы поверхность перехода-» переходят передовые »ырзбот-«а укэеашшм коыпэзисом.

Иоаледоьанюши уетвноьлёао, что переход геологических и&руше-ii:.ii .Целесообразно осуществлять. под у глеи 3 8-20°, так как б атом одучаа нарукавная вона в виемочиом столбе будет иаимаиыаей. Пере-

Ш'ру«!С-пк1*1 следует производить кпмбкннгоашша« способом; ивл-коелгупеичшгш до подхода к гоив нарушения и при выходе по нов и с ргшворвтоы комплекса в вертикальной плоскости а аоне нарушения.

На пелагкх пластах ьеобходшо применение ■ систем разработки ддиниш». столба' -ч -по прсст.чрэнив ( и случай иространотвешиого раз-иоюдепшГ- геологических пырувений по проотираша пласта) и систем разработки по лздвяш, восстанию С в случав распололоииа нарушений по падение пласта). Это -ейволяет проиовеоти оконтурившие выемоч-кого; ушома, установить геамвгршзски» "»араг^тры геологических иарувший, оделить уотойчивооть пород в нарушенной гоне- и ос раа-ы&ры,: выбрать аффэктиану технологии по прёодолена' нарушений, определять основкме ТЗЛ забсч« "а няруаа-иой вон е.

Й: Кши-рака удкроопдоиовтн. «рошшз ион

утслйниг мш;«>-аши Ш,0,10,1153

Расширение области пршеиекия мехштаировшишх комплексов иа шестах, 'склошшх к горнш уд&рш, привело к необходимости рао-рабогки 'способов контроля напряхиииого ..-озтояния шихта и опрода-j.tiHsui ударсоиасности краевых вой угольных массивов и цегликив угля.

Для контроле йанрялонвего состояния на-,синь, ias покде.чли исследования, могут б'-ть испольгованы зде1тгр<лл.?трич«^ки«г методы приборами МК, KIM, Kil-ii конструкции КугРТУ, и^улгод которых длительное время -«ксилуатируют' ¡и к?, яаятнх Кузбасс*.

'Текуча1. I'OH'ipiUi, уда;* »опасности горних и:г-лб'"т;>к htjuui осуществляться »•• «jciiowy rarropf.-ro п.:де.т.«ни аакиноивриоотп

npOHf'OCo рчЛНг-. Hi'iitS Ш1ПрИМ*КМ1 h KPSVB-.H1. Ч&'Т;! MftCOHEa 11 олсЫ-и-

liQC.Tii OTpcew«i у голоноги пласта.

Остановлено, что постоянна.» релал.'лц:»! iu кре-мк.« ;>.->с-..-я «ч^став-

ляет 1,0-1,6 ч, в максимуме опорного давления г¡3-4'. ч. а результате релаксации ■ макаем яапрчяз я отодвигается в глубв пласта..- -?кспе-римеиталако было установлено, что для условий Кузбасса • 1,0 №Па/м. При больших значениях участок считается ударосдасдал. при меньших - неудароопаомм, Вроченто» , соответствует . Определяя и сравнивав его'о критическим -X", •' , при котором

»«работку следует считать удароопзпной, Ьяр&деляог омнеиь ударсо-пэснооти!' '• Х1 < Х/Г/" вирлботка ударсопаслая; X* > ~ ив-

удароопаЬвяя. Показатель удароопагпости определи«' ть г.а выргмганя

МАХ ~ в ЛИП. _____

£у ---ГГГ--- , МП*

где

б и'иг= - ТгьС? ~ о, Т<Г) ' л МПск. }

где X/- расстояние' до максимума опорного давления,к; } -коэффициент крепости пласта; Н - глубина 'ведения горных работ,м;

У. - удельный вес пород-основной кровли;'' Г0 - яаг обчувешш г.с род основной кровли,},!. ' ' ..'.",

По сравнению с известными- «юпобами/предлагаемое решение позволяет заранее определит:», опаогке интервалы и провести, технологические операции по предупреждению горных ударов.

ЗА К Л »ЧЕНЯН ,

В диссертации в виде научного доклада дало новое -реиение актуальной научной задачи по разработке рацяонашюй технологии ' ведег ния подготовительных и очистных работ на пологих нарушенных ударо-. . -опасных• угольных пластах Кузбасса,' ' поаватащек улучав-'-• техии-ко-акоиомические показатели работы .шахт и повысить безопасность, труда. ' /

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации, . полученные при выполнении •. ••ссдедований л внедрении раэрабо-. ток, заключаются в следующем:

1. Исчерпание пс-.-нциаллньи' возможностей существующих 'технологических' схем подготовительных и очистных работ-.о ростом глубины и вовлечением в отработку запасов о менее благоприятными условиями залегания пластов присолит к необходимости. создания новых тек:к ^

гячеоких схем, учитываюсь« геомеханические процессы в нарушаемом горными работали массиве в конкретной горно-геологической обстановке .

й. Существующие методы прогноза тектонической иерукевностл не в полной мере отвечают требованиям проектирования, планирования к ведения горных работ.

На основе выявленной .интенсивности тектонических деформаций угольных wiacsoB и построения их поверхностей разработана научно-производственная методика оценки тектонической структуры массива, пс&воляшря выделить четыре типа горио-геодогич^ких условий, определяющих рациональные параметры схем подготовки и отработка шахтоплаотов: благоприятные, относительно благоприятнее, относительно нвблаг оприяише, неблагоприятные. Критерием градации типа горно-геологичеисих условий служат соотношения углов встречи линии очистного забоя с осями -тектонических напряжений.

3. По бавлькой оценке гсрно-геологических условий по восьми •изученным природным факторам произведена оценка степени сдаяности поддержания -подготовительных выработок. Выделено четыре типа шах-топлаотоа, для каждого из которых установлена рациональная технология проведения л. поддержания подготовительных, выработок и рекомендована решения по нейтрализации или уменьшения вредного гчз-дейотгий •'ослойяяющйх факторов па рекомендуемую технологию. Тип изхташгаста по олсюдаооти определяется показателем балльности Къ : просто* S < К6< 16; средней сложности 16 < Хв < 22; сложный 32 < К"б < 48; весьма сложный Ks > 4S.

4. На ñaas проведенных научно-исследовательских рзйот разработан способ текущего контроля удароопаоиости горных выработок.

Установлено, что для условий KysSacoa показатель удароопаснос-ти üy'1'1 í,0 MIIa/м. При больших значениях 5у участок очитаегоя удароапасным, при меиывих - яеудароопаснш. Показатель удароопас-аооти вавшит от глубины ведения. горных работ, удельного веса пород, шага' обрушения пород, коэффициента крепости пласта и расстояния до максимума опорного .давления.

Б, Экспериментально, установлено, что чоздействиевышележащих поре« на угольный пласт после оседки основной кровля носит ударный характер, в возникающие импульсные пригруеки пласта могут приводить к горным ударам. Период еатухещих колебаний составляет 0,4-0,6 с, а смещения составляют от 600 мм над очистном забоем дс 10-15 мм в 40-60 м от очистного забоя.

6. Разработай способ перехода передовых выработок и дизъюнктивных нарушений механизированными комплексами, учитывающий особенности взаимодействия углеплеотовой закладки с вме<цгюшрмп породами, поэволш.;:£«") снизить вероятность горных ударов и повысить скорость ведения очистных работ. Способ заключается в том, что строят параллелограмм перехода о учетом протяженности зон влияния нарушения в висячем И лежачем крыльях. В пределах параллелограмма перехпда параллельно смесителю нарушения последовательно проводят передовые выработки ц заполняют их углепластом. При достижении. «е«!о.;аш1ексом точки начала перехода формируют опорную поверхность перехода и переходят передовые выработки указанным комплексом.

7, Разработаны рациональные технологические схеш подготовитель них и очиотных работ для удероспасяых пологих шахтоплалтов, позволяющие нейтрализовать вредное влияние дизтюнктнвной нарушен-кости и динамических явлений, повысить техник-о-экономические пгаш-затели работы ыахт.

Для проведения еконтуривающих выработок длиной 1500-2000 и раэрао^гзна и внедрена технологическая схеыз проведения без остановки забоев на монтаж-демонта* транспортных средств. Для обеспечения эффективного проветривания разработаны и внедрены новые схемы компоновки шахтных вентиляторных установок на основе ьартикаль-ного переключателя потока воздуха с различными режимами проветривания.

Переход геологических нарушений целесообразно осуществлять под углом 16-20° комбинированным способом: мелкоступенчатым до подхода к зоне нарушения и при выходе ив нее и с разворотом комплекса г> вертикальной плоскости в зоне нарушения.

Научные рекомендации, технические решения и результаты научно-исследовательских работ внедрены на шахтах Кузбасса с экономическим аффектом.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующие работах;

1. Тациенко В.П., Федоров й.В. Поддержание подготовительны* выработок в условиях шахты "Тайбинсквя" //Совершенствование техники, технологии и организации шахтного строительства: Тее. докл. изучи. конф.- Кемерово,1383.- С. 38.

2. Тациенко В.П., Федоров Ю.В. Анализ со^тоян.м .юцг:;товнтель--них выработок в условиях шахты "Раопадокая"/7СсьерисЬотвоьание

г «сайтах, Т0ХПОЛОГШ1. и., организации _шахтного отроитедасгаа:' • Те», докл.каучн. кокф.-Кемерово, 1933. - С., £'3-41,

3., Каталог горно-геолог'нчеоккх факторов, ' влияющих на yotoiwK-. soots прдготоыггелъяъл' ьырабохок вй>'1 Кузбасса /МУЛ СССР, ВШ "Ку8баооугйл&,,1-'КуаШ." Кёй9рОвр,ШЗ.- 70 О,

ч .Тациенко g.II.Гордвбико Р.Ф. Анадп.» состояния поддержания шх&отовых .-подготовительных выработок в yv ¡аыш psxiv ■ "Крзонока-weHOKaij" //Саъсряенствс-ваняе тё.чнодогли яодвешой. . разработки угольных- пластов; <36.иаучн.тр./Кузбасс.яра^техв.ин-i, -Кыфзво, 1SS4.:

- ,с. C-2-S4. ■. ' • ; ■',

5, ;Тацчекко 5.II.V Роут Г,Н. Вссироизво'дотво очштного фронта и 'пробле-ч ' иопольвозаиия. мекапдакрованны" комплексов //Восоос-дааиэ очистного. .'фронта на. ■ ц-д^ак:' Сб.ваучк.тр. /Кувбег-о.поли-техн л-ш-т,-Кемерово.1907,- г, ?£-79.

. в..Янрдии В.-В., Шиканов А.й,,'Антонов й.П., Тациенко В.Е. Ооо-бенкооуа проявлений горного давления в выработках при вторичных осадках. кровли -//Научно-технические -проблемы раэвития вахг/сб.на-'. учи.тр./Кувбэос.политехи.ин-т,-Кемерове, 19В9.- С. ¿9-53.

7. Методика оценки те тонической структуры массива для рационального шинирования горных работ .'МУЛ ССГ,Р. ГТУ "Главкуабаору-голь",'КуеШ.-Кемерово, 1ШЭ.- S4 с. '

Ö,.¡Егоров П.В., Дырди В.В., Шиг-лнов А.И. , Тациенко В,П. Перевод передовых выработок на пластах .. труднообрузаекой кровлей //Управление .острякием массива горных пород: Сб.научн.*гр./Ассоциация ."Кузбасоуглетехиолсп-я".-Кемерово, 19-20.- 0. 11-14,

9. Егоров П.В., Дырдмн В.8., Тациенко 8.П.,Шиканов А.И. Переход передовых выработок очистньп». мехаи'игкровакнш. комплексом в условии*.; повышенного 'горного давления //Вклад 'ученых- института и его вшхуейшков в раззитие производительных сил чузСасоа: Тез.докл.изучи .-»преда. конф. /куэбаос. политехи. ин-т.-К<--мерово, 19С*0. - С. 2<:-25.

. 10; Гзмэльштейн Л.П., Фрейдлих И.С., Закироа P.C., Тайней;» В.П. Развитие и ссвершенотшчание новых компоновок ыачтнък вентиляторных .установок ß 'ссоцнации "Лешшскуголь" //Уголь,1992.- N 0

- С.-49-01;

11. Результаты исследования прочности)« епойггв опорных элементов : из .угласластз //Совершенствование техн./-Л' .-пчегких процессов при подземной равработке месторсякденийгОб. ккучч.тр. КуЛ^^с.иоли-техн.ин-т.-Кеме1 so, 19-эа.- С. Ö7-91.

IL. А.о. N I5ll;i93. способ перехода даоть-и-.-сивных mipywe-mni

очиотным механизированны}-« комплексом. Опубл. 01.06.89. Бюл.М 35.

13. А.о. Н 1Б55520. П ;весной neperружатель.Опубл. 03.12.89. Еюл.И 43.

14. А.о. N 1578066. Отбойный щит конвейера. Опубл. 15X3.90. Бюл.М 26.

15. Патент N 17976688 (РФ). Способ текущего контроля ударсс-пзсности горных выработок. Опубл. 23.02.93. Бюл.М 7.

1S. Тациеико В.П. Обоснование рациональных технологических решений по подготовке и отработке наруаенных уде^оопзсных пластов //Совершенствование технологических. г оцессов при разработке месторождений полезных ископаямых:Сб.научн.тр. N 7 /Ассоциация "1., э-Оассуглетехиология".-Кемерово,1994.- С.1Б5-160.

Зш-.чз; .364. Тирад 100 iiwu-ri . т>сетнак.

. Cí'ha.- I/ài.n.. Qcpsr-: eoxBî/lG. ' \

Типография Кузбасского госУдара^векного Технического; "

унчвгфситгтл 05 . Kekcpoao,.;^«, Ир«нра|мс.йоаая, 115 1