автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Выбор и обоснование технологических схем выемки мощных самовозгорающихся пластов угля с целью интенсификации очистных работ

о '•->п 9 4 ФЕИ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 622.822.22:622.277

Акрамов Жасур Косимович

Выбор и обоснование технологических схем выемки мощных самовозгорающихся пластов угля с целью интенсификации очистных работ

Специальность 05.15.02. - «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Навои -1997.

Работа выполнена в Ташкентском государственном техническом университете им. Абу Райхана Беруин

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Раимжанов Б.Р.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Лелеко А.И. кандидат технических наук Кузнецов А.Н,

Ведущая организация: шахта «Шаргуньская»

Защита диссертации состоится « / у> 1997 г.

в Д? часов на заседании специализированного совета К.067.46.01.по адресу: город Навои, ул. Южная, 27, НавГГИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НавГГИ.

Автореферат Разослан « у> 1997 г.

Учёный секретарь специализированного кандидат технических наук, доцент-Насридинов И.Б.

С7

совета.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Потребность народного хозяйства Узбе-ястана в энергоресурсах растёт с каждым годом и немаловажным гановится увеличение добычи угля за счёт широкого использова-ля прогрессивных технологических решений. Вместе с тем, даль-эйшая интенсификация добычи угля на базе внедрения новых тех-элогий и технических средств во многом сдерживается из-за чудшения горно-геологических условий разработки угольных плас-эв.

Как известно, угольные шахты Республики Узбекистан харак-зризуются низкими технико-экономическими показателями, малой роизводственной мощностью, невысоким уровнем механизации горах работ, труднодоступностью месторождений, высокими зксплуа-зционными потерями и склонностью углей к самовозгоранию. Необ-эдимость исследований технологических вопросов обеспечения эн-эгенной пожаробезопасности подземной разработки угольных плас-ов обусловлена именно последним из этих факторов.

Причиной эндогенных пожаров в шахтах Узбекистана, разраба-ывающих мощные угольные пласты, являются значительные эксплуа-ационные потери угля, складывающиеся из потерь в целиках и гольных пачках по мощности. Используемая на шахтах технология азработки угольных пластов вследствие специфических особеннос-ей, вызванных сложностью горно-геологических условий и обус-авливающие эти потери, не могут обеспечить эффективность и бе-опасность ведения горных работ. Следовательно, одним из требо-аний к эндогенной пожаробезопасности очистных работ является еобходимость совершенствования технологии и оптимизация пара-етров очистных работ.

Подземные пожары на угольных шахтах относятся к наиболее пасным авариям вследствие их быстрого распространения и разви-ия под воздействием шахтных вентиляционных потоков воздуха. Их ушение сопровождается изоляцией выемочных полей, и как прави-о, приводит к большому экономическому ущербу от потери обору-ования, снижения уровня добычи, консервации подготовленных за-асов и др. Если учесть, что в условиях концентрации горных ра-от и интенсификации производства за счёт внедрения высокопро-

_ о _

изводительных механизированных комплексов величина ущерба от пожаров может быть особенно велика, то проблему снижения пожа-роопасности разработки угольных пластов следует признать актуальной научной задачей повышения эффективности и безопасности добычи угля.

Целью работы является выбор технологических схем и обоснование параметров выемки мощных самовозгорающихся угольных пластов, обеспечивающих эндогенную пожаробезопасность очистных работ.

Идея работы заключается в определении зависимостей параметров технологических схем очистной выемки от различных стадий процесса самовозгорания угольных пластов.

Научное значение работы состоит в установлении зависимостей интенсивности протекания процесса самовозгорания угля от параметров технологических* схем при разработке мощных пластов.

Практическое значение заключается в разработке и рекомендации принципиально новых технологических схем и установлении оптимальных параметров выемки мощных самовозгорающихся пластов.

Научные положения, разработанные янчно соискателем и их новизна:

1. Экспоненциальная зависимость температуры самовозгорания скоплений рыхлого угля от времени его соприкосновения с кислородом воздуха, отличающаяся учётом горно-технических факторов и свойств самого угля.

2. Методика расчёта параметров технологических схем очистной выемки по пожаробезопасному фактору, отличающаяся учётом склонности углей к самовозгоранию.

3. Экономико-математическая модель для оптимизации технологических схем, отличающаяся учётом взаимосвязи процессов самовозгорания с параметрами очистной выемки.

Обоснованность и достоверность научных положении "вшшдаа— и рекомендаций подтверждаются: удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных экспериментов с расчётными данными литературных источников, применением апробированных расчётных методов и учётом наиболее значимых факторов б расчётных моделях.

Реализация виводов и рексмс!1ДсциЛ работы: разработанные научные положения и рекомендации по обеспечению пожаробезопасной скорости подвигания очистного забоя приняты для условий шахты N9 Ангренского Суроуголыюго месторождения АО "Уголь".

Апробация работы: основные положения работы доложены и обсуждены на Республиканской конференции студентов и учащейся молодёжи, (г.Ташкент 1992г.), на конференции "Ёшларнинг изланиш-лари ва ишлай чикаришнинг истикболи", (г.Ташкент 1995г.), научно-теоретических и технических конференциях "Истиклол-4" и "Ис-тиклол-5", (г.Навои 1995,1996гг.), на техническом совете АО "Уголь" (1993,1994гг.), в Навоиском государственном горном институте, (г.Навои, 1996).

По результатам выполненных исследований автором опубликовано 6 работ.

Структура и объём работы: диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 161 странице маиино-писного текста и содержит 23 рисунка, 19 таблиц, список использованной литературы из 77 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность канд. техн. наук, доц. Насридинову И.Б. за научные консультации и советы при выполнении диссертационной работы.

Основное содержите работа

Интенсификация добычи угля на базе внедрения новых, надёжных технологий и технических средств во многом сдерживается ухудшением горно-геологических условий разработки угольных пластов и неуклонным ростом глубины горных работ. Современный уровень разработки мощных пластов в Средней Азии характеризуется большим удельным весом шахт, отрабатывающих склонные к самовозгоранию пласты. Применяемые в них технологические схемы в ряде случаев неэффективны и не могут обеспечить необходимой интенсификации добычи угля и концентрации горных работ. Немаловажное влияние при этом оказывает возникновение в шахтах эндогенных пожаров.

Для разработки новых и совершенствования существующих способов профилактики этих пожаров важное значение имеет установление зависимости параметров технологических схем и возгораемости, определиеющих как условия формирования отдельных стадий, так и продолжительность процесса самовозгорания угля в целом.

В этой связи автором в данной работе были поставлены следующие задачи исследований:

- теоретическое исследование технологий выемки мощных пластов и механизма самовозгорания углей.

- разработка методики и основных принципов формирования технологических схем выемки мощных самовозгорающихся пластов.

- зкпериментальные исследования механизма окисления и установление продолжительности инкубационного периода самовозгорания угля.

- установление теоретической зависимости процессов самовозгорания угля и параметров технологической схемы выемки.

- выбор пожаробезопасных технологических схем интенсивной разработки мощных самовозгорающихся пластов.

- технико-экономическое обоснование рекомендованных технологических схем.

Решению этой проблемы бьши посвящены труды Л.П.Белавенце-ва, Е.И.Болбата, Л.П.Виноградовой, Е.Й.Глузберга, В.Г.Игишева, В.И.Касаточкина, Ю.Либиха, Н.И.Линденау, В.М.Маевской, В.Ф.Орешко, М.С.Оренбаха, В.Поттера, А.А.Скочинского, Н.Н.Семёнова, В.В.Тронова, Л.Д.Шевякова и др.

Значительный вклад в разработку и развитие теории самовозгорания внесли проф. В.С.Веселовский и его последователи. Согласно этой теории, основу процесса самонагревания и возгорания составляют химические реакции окисления и термического разложения, происходимые во времени. Эти процессы могут принимать самые различные формы:

-низкотемпературное окисление (НТО);

^среднетемпературное-окисленке-ССТО)-;-----

-возгорание;

-горение;

-взрыв.

Основными факторами, влияющими на возникновение эндогенных пожаров считаются: нарушенность угольных пластов; склонность

углей к самовозгоранию; сближенность пластов в свите; высокая газообильяость; оставление технологических целиков угля, увеличивающих его потери в недрах; отработка мощных пластов с обрушением кровли; незначительная скорость подвигания очистных забоев; наличие аэродинамической связи горных выработок с дневной поверхностью через образовавшиеся провалы и трещины при нагнетательной схеме проветривания.

Проведённый теоретический анализ показал, что регулируя ?на«ения параметров технологических схем, можно оказывать непосредственное влияние на самовозгораемость разрабатываемого пласта.

С момента соприкосновения разрушенного угля с кислородом воздуха до его возгорания проходит определённый промежуток времени, который называется инкубационным периодом самовозгорания угля. Если до истечения этого срока кислород перестаёт поступать к измельчённому углю, возгорания не происходит.

У разных углей продолжительность инкубационного периода разная. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования для определения инкубационного периода Ангренских углей. Лабораторная модель была сконструирована согласно методике ВостНИИ. Эти исследования дали возможность изучить механизм окисления угля и установить продолжительность инкубационного периода.

В результате исследований был получен график зависимости температуры самовозгорания от продолжительности процесса.

Для получения эмпирической формулы графика самовозгорания углей кривая линия была разделена на две части. Первая, в интервале 0<Т1<12, и вторая в интервале 13<Х1<30.

Первач часть представляется как трехчлен второй степени:

Ь = Ит) = а*т2 + Ь*х + с, (1)

а вторая часть в виде экспоненциальной зависимости:

Ь = а*еь*с , (2)

Для первого случая:

n 0

S (a.b.c) = ^[ti-Ca^tj2 + b*tj + с)Зг (3)

Эта функция трех переменных а,b.c. Система уравнений при этом имеет вид:

jijftj-(a*tiZ+b*ti+c)*tiZ]=0

^Cti-iaAt^+bAti+cJ^tilO (4)

,£„[ti-(a*ii2+b*Ti+c)3=0 î-i

Иди в развернутом виде:

^ti4 + b^S^i3 + c^ti2 =1£1ti*ti2

a^tt2 + b^ti + c*n »j^ti

Решение этой системы уравнений приводит' к определению следующих коэффициентов:

а = -0,635; b = 8,38; с = 17,0. При зтоы эмпирическая формула имеет вид:

t = -0,635*i2 + 8,38*t + 17, при 0<Ti<12.

Для второй части (2) кривой интенсивности самовозгорания угля, нами получены коэффициенты: а = 3,08; b = 0,147. Экспоненциальная функция, вычисленная по экспериментальным данным, в таком случае будет следующая:

t = 3,Û8*e°-a47*'î' , при ГЗСХ^ЗО,

где а - коэффициент, зависящий от величины притока воздуха; b - коэффициент, зависящий от факторов, влияющих на

процесс самовозгорания угля.

Исследования показывают, что каждой стадии процесса самовозгорания соответствует оптимальная величина притока воздуха, при которой процесс протекает с максимальной интенсивностью. Немаловажное значение здесь имеет также и объемная доля кислорода С в воздухе, который соприкасается с углем. Пожароопасным считается якглет-г/р С, при котором максимальная температура самонагревания может достичь или даже превысить критическую температуру самонагревания.

Е.И.ГлузОерг предложил выражение для определения доли кислорода в воздухе:

1Г3*а1*Су*(60-1о) ° д*12*[4Уо+я*Е*(60-Ьо)]'

где а1 - температуропроводность угля, м2/с;

Су - удельная теплоемкость угля, Дж/(кг*К); - начальная температура угля, °С;

Ч - тепловой коэффициент окисления;

1 - моащость (радиус) скопления угля, м;

У0 - константа скорости сорбции кислорода углем, мл/(л*ч);

Е - температурный коэффициент скорости сорбции кислорода углем м3/(кг*с*К).

Пожароопасным считается • значение С в интервале 0,05 < С < 0,209.

Самовозгорание возможно там, где имеется движение (фильтрация, конвекция) воздуха через разрыхленный уголь. А движение воздуха вызывается разностью газовых давлений и зависит от проницаемости скоплений измельченного угля и целиков, применимых средств изоляции и др.

Разность газовых давлений в скоплениях разрыхленного угля создается, в основном, схемой и режимом вентиляции, но может зависить также от разности температур и колебаний атмосферного давления. Необходимо, чтобы в наиболее пожароопасных местах были минимальные перепады давлений.

Проницаемость выработанных пространств и целиков более всего зависит от разрушений в горном массиве, вызываемых горны-

- в -

ми работами. Только в частных случаях имеют значение природная проницаемость рыхлых горных пород, трещиноватость каменистых пород вблизи земной поверхности и в зонах тектонических нарушений, а также проницаемость буроугольных целиков. Разрушения, вызываемые горными работами тем больше, чем больше оседание вмещаюищх пород. Величина этого оседания пропорциональна мощности вынимаемого пласта и обратно пропорциональна косинусу угла его падения. Этим объясняется тот факт, что наибольшая опасность самовозгорания создается при отработке пластов крутого падения.

При оценке проницаемости выработанных пространств по воздуху надо иметь в виду фактор времени: скорость развития нарушений и скорость слеживания нарушенных пород. Сначала горные работы усиливают приток воздуха, а затем он уменьшается вследствие слеживания разрушенных пород. Очевидно, что этот фактор связан с устойчивостью и уплотняемостью оседающих пород и со скоростью очистной выемки угля.

Таким образом, можно отметить, что значение коэффициента а имеет прямую зависимость от принятой схемы вентиляции, системы разработки, технологии ведения очистных работ. Чем выше пожаро-опасность технологической схемы, тем больше значение а и тем скоротечнее происходит процесс самовозгорания.

Коэффициент Ь является функцией многих переменных, характеризующих как чисто технические, так и факторы, относящиеся к условиям протекания процесса возгорания. Решающее влияние здесь оказывает безразмерный критерий:

к = IV с*д*Е/(а1*Су) » (7)

где 1 - радиус области первоначального разогрева шш мощность скопления, м. Скопление угля считается пожароопасным, если в нём образуется—критическая-температура-самонагревания._Она_определяется_

следующим выражением:

„ , 60 - ^

1кр = 4,73*10 2*/- , (8)

1,275*и0+Е(6СЫ:0)

где tQ - начальная температура угля в момент его обрушения в выработанном пространстве, °С;

V0 - константа скорости сорбции кислорода углем, мл/(л*ч);

Е - температурный коэффициент константы скорости окисления, мл/(л*ч*°С).

Чтобы свести к минимуму скопление угля в очистном пространстве, существуют следующие способы:

- сведение к минимуму целиков, необходимых для производства эксплуатационных работ;

- выемка (погашение) целиков после минования надобности в них;

- полевая подготовка выемочного блока;

- выемка или изоляция углистых пород с повышенной химической активностью;

- замена целиков бетонно-бутовыми полосами.

Кроме этого, склонность углей к самовозгоранию можно оценить по значению коэффициента скорости сорбции кислорода Е. С учетом критических значений этого коэффициента при развитии локальных очагов интенсивного самовозгорания скоплений угля, характерных для шахтных условий, можно отметить, что: при значении Е < 0,56*1СГ9 м3/(кг*с*К) уголь относится к категории малосклонного к самовозгоранию (III); при значении 0,56*1СГ9 < Е < 1,39*10~9 м3/(кг*с*К) уголь считается склонным к самовозгоранию (II);

а если Е > 1,39*10-9 м3/(кг*с*К)> то уголь следует считать весьма склонным к самовозгоранию (I).

Тагам образом, явной становится зависимость коэффициента b в выражении (2) от коэффициента скорости сорбции кислорода углем Е. Эта зависимость имеет характер прямой пропорциональности и чем большее значение принимает Е, тем вертикальнее кривая динамики самовозгорания угля.

Проведённые теоретические исследования позволили определить параметры технологических схем, обеспечивающие пожаробезо-пасность очистных работ.

К примеру, на наиболее благоприятных участках шахтных полей предложенной нами технологической схемой отработки мощных пожароопасных пластов является выемка угля механизированным

комплексов "0КИВ-70" (А).

Комплексом 0КПВ-70 мощный самовозгорающийся пласт вынимается в один слой без использования традиционных, в таких случаях, гибких перекрытий и искусственной кровли. Поэтому для снижения разубоживания обрушаемыми породами кровли и "потерь угля объём его выпуска регулируется оградительным щитком, с помощью которого также производится разрушение крупных кусков. Такая раздельная схема выемки угля из забоя и кровли, а также очерёдность выпуска его из кровли наиболее соответствует пропускной способности участковой конвейерной линии.

Мощный пласт при этом вынимается без традиционного разделения на слои, что дает следующие преимущества по сравнению со слоевой отработкой: пласт вынимают сразу на всю мощность, чем достигается высокая концентрация горных работ; уменьшаются потери угля и снижается опасность его самовозгорания; в 2-3 раза уменьшается объем подготовительных выработок; используются силы горного давления для разрушения подкровеяьной толщи, что значительно снижает энергетические затраты на добычу угля; сокраща-- ются в несколько раз затраты на оборудование очистных забоев, средства транспорта в пределах выемочного поля; снижаются себестоимость угля и численность рабочих; повышаются нагрузка на очистной забой и производительность труда рабочего.

Предупреждение эндогенных пожаров в выработанном пространстве обеспечивается соответствующей инкубационному периоду скоростью подвигания очистного забоя.

Кроме того, анализ прочностных свойств углей показывает, что использование технологических схем слоевой выемки требует создание искусственной кровли мощностью до 0,5 м. В этих условиях потери угля в выработанном пространстве достигают до 30 I, увеличивая позкароопасность очистных работ. Рекомендуемая же технологическая схема уменьшает потери угля до 10 % и имеет оп-тималькые!—с—точки -зрения-предупреждения эндогенных пожаров в выработанных пространствах, параметры очистных работ.

Для сложных, в геологическом и горно-техническом отношении, участков мощных угольных пластов в диссертационной работе предложены две новые с точки зрения механизации очистных работ технологические схемы. Одна из них предполагает выемку мощных пластов при помощи бурошнековой установки (технологическая

схема Б). Подкровельная толща угля при этом обрушается посредством буровзрывных работ под углом к направлению движения лавы.

Данная технологическая схема относится к разряду безлюдных способов выемки угля, так как присутствие рабочих в очистном забое не предусматривается. Все работы,связанные с управлением бурошнековой машиной, с выпуском потолочины и другие, проводятся со штреков.

Одновременно с бурением ведутся подготовительные работы для взрывания подкровельной толщи: из выемочного штрека бурят вейерообразно 7 скважин для отбойки слоя угля толщиной 2,0 -2,5 м. Длина скважин колеблется в интервале 21 - 30 м.

После взрывания и проветривания начинают выпуск обрушенного угля, который под углом естественного откоса скатывается на шнековый бур. Он в свою очередь осуществляет выдачу угля на выемочный штрек. Добыча угля производится до тех пор, пока не станет поступать вмещающая порода.

Для предотвращения самовозгорания на участке предпринимается быстрая отработка пласта до истечения инкубационного периода возгорания угля.

При выемке мощных самовозгорающихся пластов может быть целесообразным также использование камерно-столбовой системы разработки (В).

В качестве наиболее подходящего оборудования, для механизации выемки угля в очистном забое предлагается применять проходческий комбайн. Хорошая маневренность комбайна и его рабочего органа, небольшие габариты, высокая скорость проходки делают его незаменимым в процессе выемки угля. Характерной особенностью проходческого комбайна является и то, что он своим погрузочным устройством может выполнять также погрузку угля в вагонетку или на конвейер.

Технологическая схема предлагаемого варианта системы разработки такова: проходческий комбайн рабочим органом разрушает уголь, при этом одновременно зачищая призабойное пространство. Вслед за ним устанавливается рамная крепь, наращивается скребковый конвейер, при помощи которого добытый уголь доставляется в откаточную выработку. Проветривание камеры производится при помощи вентилятора местного проветривания.

Цикл работ начинается выемкой угля комбайном в камере и за *

ним ведется крепление призабойного пространства. При обратном ходе комбайна камера расширяется и одновременно с этим осуществляется выпуск угля из потолочины пласта с использованием буровзрывных работ.

Как уже отмечалось, в данном варианте системы разработки крепление камеры осуществляется в целях обеспечения безопасности рабочих в забое. Хотя крепление потребует некоторое количество лесоматериалов, при обратном ходе комбайна имеется возможность извлекать крепёжные рамы для последующего их использования. При выпуске потолочины камеры также удается извлекать часть угля, находящегося в оставленных межкамерных целиках. Эти работы выполняют бурением и взрыванием наклонных шпуров, направленных в сторону целиков.

При данной технологической схеме неизбежны потери угля, потому как сама камерная система разработки предусматривает эти потери. Нет при всех недостатках технологическая схема позволяет значительно повысить эффективность очистных работ за счет интенсивной разработки самовозгорающегося пласта.

Данный вариант короткозабойной системы разработки имеет также преимущество - практически все операции выполняются в закреплённом пространстве, кроме того, технологическая схема не требует больших затрат для внедрения на шахтах Средней Азии.

Для вышеописанных предлагаемых технологических схем необходимо определить их пожаробезопасные параметры. Зная глубину выработанного пространства, при которой утечки воздуха равны нулю и продолжительность инкубационного периода, несложно определить ту минимальную скорость подвигания очистного забоя, при которой не будет происходить самовозгорания углей:

к LBn

Vos = - , (9)

Тин

где LBn - глубина зоны активной воздухопроницаемости выра--ботшшого-пространствам -.

Тик - продолжительность инкубационного периода окисления угля, устанавливаемая экспериментально ,сут. Для ангренских углей минимальная скорость подвигания очистного забоя составила 1,68 м/сут.

Следующий этап исследований был посвящен определению опти-

мальной длины очистного забоя, которая обеспечивала бы минимальную скорость подвигания лавы, оборудованной механизированным комплексом 0КПВ-70.• Результаты этих расчётов* приведены в т'абл.1.

Таким образом, длина лавы, при которой достигается минимальная скорость подвигания очистного забоя, обеспечивающая эндогенную пожаробезопасность очистных работ не должна превышать 80 м.

Для установления и оценки взаимосвязи параметров технологических схем со стадиями самовозгорания в работе предложена экономико-математическая модель. Алгоритм её реализации представлен на рисунке.

На основе алгоритма составлена и реализована на ЭВМ программа экономико-математической модели техника-экономического обоснования технологических схем.

Выполнение расчётов по программе производится по описанному выше алгоритму в следующем порядке. Вначале производится оценка горно-геологических условий шахтопласта. Для удобства расчётов эти условия разделены на два типа: благоприятные для комплексной механизации выемочного участка и сложные горно-геологические условия. Далее для этих условий выбирается технологическая схема. Для благоприятных участков - технологическая схема А, для остальных - Б и В.

Если выбрана технологическая схема А, то управление передаётся блокам 6,7,и 8, где при помощи модулей производится расчёт нагрузки на очистной забой, длины лавы, скорости её подвигания для технологической схемы А.

Если приняты технологическая схема Б или В, то после расчёта в блоках 11-14 нагрузки на короткий очистной забой и скорости подвигания очистных работ, производится вычисление удельно-приведённых затрат по участку в блоке 15. По итогам экономического сравнивания, выполняемого в блоке 16, выбирается наиболее приемлиыая технологическая схема.

Результаты произведённых расчётов выводятся в печать при помощи блока 17.

Результаты расчётов на ЭВМ для предлагаемых технологических схем А, Б и В при условиях шахты N 9 Ангренского буроуголь-ного месторождения приведены в табл. 2.

Укрупнённая блок-схема технико-экономического обоснования технологических схем экономика-математическим моделированием

(НАЧАЛО

Оценка горно-геологических условий 3=1,2

о

Формирование технологических схем 1=1,2,3

л

Модуль определения длины лавы 1д для технологической схемы А

Модуль определения нагрузки на очистной забой Аоз Для технологической схемы А

г-11

Модуль определения нагрузки на очистной забой Аоз Для технологической схены Б

-12-

Модуль определения скорости подвигая, очистного забоя Уоэ для технологической схемы Б

10

-13-х-

Модуль определения нагрузки на очистной забой Аоз для технологической схемы В

-в—— Модуль определения скорости подвига-ния лавы У03 для технологической схемы А

-=и=

Модуль определения скорости подвиган. очистного забоя Уоз Для технологической схемы В

Модуль определения удельно-приве денных затрат Суд

¡-16-

Модуль сравнивания и выбора технологических схем

/Печать результатов расчёта/

191-

КОНЕЦ

15

15

Таблица 1

Результаты расчётов по установлению длины очистного забоя

Длина лавы, м Затраты времени, мин Продолжительность цикла, мин ЧИСЛО циклов В сутки Подви-гание лавы, м/сут

на ликвидацию отказов зависящих от дл. лавы на ликвидацию всех отказов на выемку одной полосы угля

50 7,8 13 171 214 4,8 3.0

60 8,3 17 208 255 4.0 2,5

70 8,8 21 247 298 3,4 2.2

80 9,3 25 285 340 3,0 1.9

90 9,8 29 323 382 2,7 ' 1,7

100 10,6 34 361 425 2.4 1.5

110 11,1 36 399 465 2,2 1,4

Таким образом, разработанная экономико-математическая мо--дель технико-экономического обоснования технологической схемы позволяет установить целесообразность её использования, а также выбрать оптимальлные параметры вариантов технологических схем для проектируемого или подготавливаемого к эксплуатации выемочного участка.

В результате, нами предложены три варианта технологических схем выемки мощных самовозгорающихся пластов. Первая из них, (А) - технологическая схема выемки механизированным комплексом ОКПВ-70 может быть применена на участках с благоприятными горно-геологическими условиями для комплексной механизации, а другие, (Б) и (В) - на сложных участках шахтных полей, где применение традиционных технологий выемки полезного ископаемого не представляется возможным или малоэффективно.

Таблица 2

Удельные затраты технологических схем

Затраты Технологические схемы

А Б В

Всего затрат, сум/'т: в т.ч. по заработной плате по электроэнергии по материалам по амортизации 1л=б0 м 1с=20 М 1к=25 М

141,7 70,0 58,9 12,8 125,6 35,2 55,4 24.4 10,6 198,3 1~> ! С,О 87.2 20.3 18,5

Всего затрат, сум/т: в т.ч. по заработной плате по электроэнергии по материалам по амортизации 1л=70 м 1с=25 м ]к=30 м

165,3 81.7 68.8 14,8 157,0 42,7 69, а 31,7 13,3 238,0 87,1 105,0 24.4 21.5

Всего затрат, сум/т: в т.ч. по заработной плате по электроэнергии по материалам по амортизации 1 д=80 м 1с=30 м 1к=35 М

183,9 93,4 78,6 ■16,9 188,4 51,2 83,2 38,0 16,0 277,7 101,9 122,9 28,5 24,4

Всего затрат, сум/т: в т.ч. по заработной плате по электроэнергии по материалам по амортизации 1л=90 М 1с=35 м 1к=40 м

212,5 105,0 88,4 19,1 219,8 59,8 97,0 44,4 18,6 317,3 115,8 139,7 32,5 29,3

Всего затрат, сум/т: в т.ч. по заработной плате по электроэнергии по материалам ш амортизации- 1л=100 М 1с=40 М 1к=45 м

236,1 116,8 93,3 --гио_ 251,2 68,3 109,9 50,7 ?? Я 357,0 130,7 157,5 36,6 3*) 2

Заключение

В диссертации дано решение актуальной для угольной промышленности научной задачи - выбора и обоснования эффективных технологических схем и их параметров для пожаробезопасной разработки мощных самовозгорающихся угольных пластов.

Основные выводы и практические результаты работы заключаются:

1.Исследованиями установлено, что принимаемые традиционные системы разработки, технологические схемы выемки способствуют возникновению пожаров на шахте и не вполне учитываю способность углей к самовозгоранию.

2.В результате лабораторных и натурных исследований процесса окисления и самовозгорания углей определена продолжительность инкубационного периода самовозгорания для углей Ангренс-кого месторождения - 22 сутки.

3.Установлена экспоненциальная зависимость температуры самовозгорания от времени его протекания, позволяющая прогнозировать влияние отдельного горно-технического фактора на эндогенную пожароопасность технологической схемы.

4.Разработаны и обоснованы новые технологические схемы выемки мощных самовозгорающихся угольных пластов бурошнековой установкой и проходческим комбайном с буровзрывным обрушением подкровельной толщи в сложных горно-геологических условиях и оптимизированы их параметры, обеспечивающие пожаробезопасность очистных работ.

5.Установлена минимальная пожаробезопасная скорость подви-гания очистного забоя - 1,68 м/сут, при которой не происходит самовозгорания на шахте N9 АО "Кумир".

6.Разработанная экономико-математическая модель позволяет установить взаимосвязь параметров технологических схем очистных работ с рекомендациями по обеспечен™ эндогенной пожаробезопасное™ выемки угля.

Основные положения диссертации изложены в следующих опубликовании! работах:

11. Акрамов Ж.К. "Оптимизация параметров добычи угля при разработке склонных к самовозгоранию пластов". Материалы сту-

денческой научно-технической конференции ТашГТУ, 18-23 мая 1992.

г;. Наимжанов Б.Р., Акрамов Ж.К. "Разработка технологии бурошнековой выешси мощных угольных пластов с буровзрывным обрушением подкровельной толщи" /Сборник научных трудов "Ёшлар изланишлари ва ишлаб чикариш истикболи", Ташкент, 1995, ч.1, с.55.

3). Насридинов И. Б., Акрамов Ж. К. "Методика расчёта параметров бурошнековой выемки угля с буровзрывным обрушением кровли" /Сборник научных трудов "Ёшлар изланишлари ва ишлаб чикариш истикболи", Ташкент, 1995, ч.1, с.65.

4). Акрамов Я.К. "Повышение интенсивности разработки мощных самовозгорающихся угольных пластов" /Материалы научно-теоретической и технической конференции "Истиклол-4", Навои, 1995, с. 84-85.

5). Раимжанов Б.Р"., Насридинов И.Б., Акрамов Ж. К. "Расчёт технологической схемы бурошнековой выемки угля с буровзрывным обрушением подкровельной толщи", /Материалы научно-теоретической и технической конференции "Истиклол-4", Навои, 1995, с.100-101.

6). Акрамов Ж. К. "Выемка мощных пластов камерами с разделением их на слои", /Материалы научно-теоретической и технической конференции "Истиклая-5", Навои, 1996, с.18-19.

Хулоса

Рисола уз-узидан ёнувчан кдлин ь;атламли кумирларни казиб олишда уларнинг экдоген' ениш хавфини камайтиришга багишланган.

Бунда казиб олиш технологик схемаларининг уз-узидан ёнув-чанлик жараёнига бевосита таъсир кдлувчи параметрлари аник,ла-ниб, уларни 9згартиршп йули билан ениш хавфининг олдини олиш тавсия этилган. Ков жойининг хавфсиз сппхт гезлиги аник^аниб, унга асосан лаванинг оптимал узунлиги ва юкламаси тавсия этилган.

Кон-геологик шароити мураккаб булган шахта майдонининг участкалари учун технологик жихатдан янги булган кдока забойли схемалар тавсия ^илиниб, уларнинг ёнишдан хавфсиз улчамлари аниклаб берилган.

Тадкик,отлар .асосвда кумир конларининг эндоген ёниш хавф-сизлигини таъминловчи ва технологик тизим параметрлари орасида-ги богликушкнинг индисодий-математик модели тузилган ва технологик тавсиялар ишлаб чикилган. ^

Бу тавсиялар ишлаб чщаришга жорий килиш учун таклиф этил-

ган.

The conclusion

In the dissertation the decision of' a scientific problem urgent for coal industry - choice and substaritation of the effective technological circuits and their parameters for fire safety of development of powerful coal stratum, subject'to spontaneous ignition is given.

Is established, that on the accepted technological circuit of a hollow In many respects breeding fire danger of coal fields depends, therefore they should completely meet the requirements fire safety of improvement.

Laboratory researches on determination of a initial period of a spontaneous ignition and modeling of process of a oxidation on a example coal of Angren are conducted.

Exponential dependence of temperature of a spontaneous ignition on duration of this process is installed, which permits to predict influence of that or bther mine technical factor to breeding fire danger of the technological circuit.

Technological circuits of a hollow of powerful coal stratum, subject to spontaneous ignition are developed, in adverse mining-geological conditions and are optimized their parameters from the point of view of maintenance of fire safety.