WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБЬИИ УГЛЯ НА БАЗЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СОЧЕТАНИЙ ДЛИННЫХ И КОРОТКИХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ ...»

На правах рукописи

ПАЛЬЧЕВСКИИ Алексей Юрьевич

УДК 622.332

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБЬИИ

УГЛЯ НА БАЗЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СОЧЕТАНИЙ

ДЛИННЫХ И КОРОТКИХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология

(подземная, открытая и строительная)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2007

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель доктор технических наук МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КРАШКИН Иван Семенович кандидат технических наук СМИРНОВ Михаил Иванович

Ведущая организация - ОАО «Подмосковный научноисследовательский и проектно-конструкторский угольный институт (ПНИУИ)» (г. Новомосковск)

Защита диссертации состоится « 8 » июня 2007 г в 13 час на заседании диссертационного совета Д-212.128.03 при Московском государственном горном университете по адресу 119991, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6 .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета .

Автореферат разослан « 8» мая 2007 г .

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических н а ^ ^ 2 & М^Ььник Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие подземной добычи угля вплоть до 1998г .

характеризовалось уменьшением объемов и удельного веса в общем балансе угледобычи. Только в течение последнего времени наметилась тенденция к увеличению объемов подземной добычи угля, которая в 2006г составила 109 млн. т Несмотря на увеличение нагрузки на очистной забой с 485 до 1744 т/сут (в том числе на комплексно-механизированный с 719 до 2550 т/сут) и производительности труда рабочего по добыче с 66,3 до 146,4 т/мес, а также на наличие 30 бригад, обеспечивающих нагрузку на очистной забой более 1 млн т в год (из них 9 по 1,5 млн т), и одной бригады, добывшей в 2006 г 4,1 млн т угля, оснований для оптимистических прогнозов развития подземной угледобычи, к сожалению, нет Причинами такого положения являются значительный износ основных фондов шахт и недостаточная технологичность подземной угледобычи, обусловленные чрезмерной ориентацией отрасли на комплексно-механизи­ рованную добычу угля (78,9% в 2006 г) Кроме того, выбытие мощностей угольных шахт превышает их ввод в 3-5 раз, значительно растет объем незавершенного строительства Одним из направлений прогрессивного развития подземной угледобычи является повышение технологичности и полноты отработки запасов угля, обеспечивающих извлечение ранее списанных запасов как в участках, признанных нецелесообразными к выемке длинными очистными забоями, так и в целиках различного назначения Реализация научно-технических разработок в этом направлении, а именно рациональное сочетание технологий отработки длинными и короткими очистными забоями - позволит продлить срок эксплуатации угольных шахт и максимально извлекать запасы, в том числе в сложных условиях как действующих, так и закрывающихся шахт Исследованиям, направленным на повышение технологичности отработ­ ки запасов угольных пластов на современном этапе развития угледобычи, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ПНИУИ, ВНИИгидроугля, УкрНИИгидроугля, ДонНИИ, ДонГТУ, МГГУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА и многих других организаций .





К сожалению, в этих работах недостаточно исследованы технологические разработки, позволяющие реализовать научный потенциал эффективных и надежных сочетаний известных на сегодняшний день технологий и способов добычи угля .

Таким образом, можно констатировать, что исследования, направленные на формирование рациональных сочетаний технологий разработки угольных пластов длинными и короткими очистными забоями, с полным основанием могут быть признаны как весьма актуальные Целью диссертации является установление зависимостей эффективности различных технологий подземной угледобычи от комплекса природных и горнотехнических факторов для обоснования прогрессивных вариантов технологий на базе рациональных сочетаний длинных и коротких очистных забоев, обеспечивающих повышение технологичности, безопасности и полноты извлечения запасов угля Основная идея работы заключается в реализации объектноориентированного подхода к оценке вариантов технологий подземной угледобычи для научно обоснованного выбора рациональных сочетаний высокопроизводительных комплексно-механизированных длинных и коротких очистных забоев, агрегатно-гидравлической технологии, камерных и камерностолбовых технологий очистных работ с учетом влияния на технологичность и полноту отработки запасов угля комплекса факторов среды функционирования

Основные научные положения, разработанные лично соискателем:

1. Рациональность сочетаний технологий отработки запасов выемочных участков высокопроизводительными длинными комплексно-механизиро­ ванными лавами, короткими комплексно-механизированных лавами, отработки запасов выемочных участков короткими забоями с гидромеханизированными агрегатами, отработки запасов участков шахтных полей, непригодных для эксплуатации длинных и коротких очистных забоев, определяется уровнями технологичности, безопасности и полноты отработки запасов угля 2 Многоштрековая подготовка запасов выемочных участков при рациональном сочетании технологий отработки их, отличающаяся одновременным воспроизводством очистного фронта для эксплуатации длинных комплексно-механизированных лав и коротких очистных забоев, обеспечивает наиболее благоприятные геомеханические и технологические условия отработки запасов выемочных участков и возможность эффективной реализации потенциала прогрессивных технологий подземной угледобычи 3 Методика обоснования рациональных сочетаний технологий разработки угольных пластов отличается учетом специфики базовых и синтезируемых вариантов технологий подземной угледобычи и позволяет научно обоснованно генерировать пространственно-планировочные решения, обеспечивающие эффективную и безопасную отработку запасов угольных пластов с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- достаточным объемом информации о геологических особенностях участков шахтных полей (24 шахты, 45 участков) и об эффективности использования базовых вариантов технологических схем очистных работ (12 технологических схем),

- использованием при синтезе вариантов прогрессивных технологий, апробированных в условиях угольных шахт в качестве элементов, рацио­ нальных сочетаний комплексно-механизированной, агрегатно-гидравлической, камерной и камерно-столбовой технологий очистных работ,

- значительным объемом (более 500 вариантов) численных экспериментов в широком диапазоне горно-геологических и горнотехнических параметров (глубина ведения очистных работ 200-бООм, мощность угольного пласта 1,5м, ширина целиков различного назначения 8-80м) при обосновании рациональных сочетаний технологий добычи угля Научная новизна работы .

1. Разработаны концепция и методические принципы формирования рацио­ нальных сочетаний технологий разработки угольных пластов для повышения технологичности и полноты извлечения запасов участков шахтных полей 2 Разработана методика обоснования прогрессивных пространственнопланировочных решений, обеспечивающих эффективную и безопасную отра­ ботку запасов угольных пластов при минимальных потерях угля в недрах 3 Скорректирована методика определения нагрузки на длинный комплекс­ но-механизированный очистной забой с учетом параметров предохранитель­ ных целиков у подготовительных выработок Научное значение работы заключается в разработке методики обос­ нования прогрессивных технологий разработки угольных пластов на базе рациональных сочетаний длинных и коротких очистных забоев с учетом влияния комплекса природных и горнотехнических факторов на техно­ логичность и полноту отработки запасов участков шахтных полей .

Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по повышению эффективности отработки запасов выемочных участков на базе рациональных сочетаний длинных и коротких очистных забоев, внедрение которых обеспечивает реализацию возможности более полной отработки запасов угольных пластов, в том числе в списанных и в целиках различного назначения Реализация выводов и рекомендаций. Варианты рационального сочетания технологий разработки угольных пластов на базе высокопроиз­ водительных длинных и коротких комплексно-механизированных лав, агрегатно-гидравлической технологии, камерных и камерно-столбовых техно­ логий очистной выемки использованы при составлении программ развития горных работ на шахтах ОАО «ОУК Южкузбассуголь» и ОАО «Воркутауголь»

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2005гг.), Научно-техническом совете ОАО ОУК «Южкузбассуголь» (Ново­ кузнецк, 2007гг), ОАО «Воркутауголь» (Воркута, 2006г), научном семинаре кафедры ПРПМ Московскогогосударственногогорного университета (Москва, 2005-2007гг) Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 научные статьи Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, содержит 37 рисунков, 25 таблиц, список литературы из 109 наименований Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Михееву О В за консультации при выполнении работы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследованиям, направленным на повышение технологичности разработки угольных пластов, на современном этапе развития угледобычи, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ПНИУИ, ВНИИгидроугля, УкрНИИгидроугля, ДоиНИИ, ДоиГТУ, МГГУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА и многих других организаций Существенный вклад в развитие теории и практики повышения технологичности разработки угольных месторождений внесли А.А. Атрушкевич, В.Е. Брагин, А.С. Бурчаков, В.Н .

Вылегжанин, Л.Н. Гапанович, Н.К. Гринько, Г.И. Грицко, П.В. Егоров, СИ .

Калинин, И.С. Краткий, В.Ф. Крылов, Ю.Н. Кузнецов, А.С. Кузьмич, В.Г .

Лурий, А.С. Малкин, Ю.Н. Малышев, Н.В. Мельников, О.В. Михеев, B.C .

Мучник, Л.А. Пучков, А.В. Ремизов, В.В. Сенкус, М.И. Смирнов, Б.В .

Цыплаков, В.Н. Фрянов, В.А. Федорин, В.Д. Ялевский и др .

В исследованиях перечисленных авторов отмечается перспективность направления развития технологий разработки угольных пластов на основе применения высокопроизводительных длинных и коротких комплексномеханизированных лав, агрегатно-гидравлической технологии, камерных и камерно-столбовых технологий очистной выемки угля, однако специальных широкомасштабных исследований по синтезированию указанных технологий до настоящего времени, к сожалению, не проводилось Поэтому в соответствии с целью диссертации были поставлены и решены следующие задачи анализ современного состояния и приоритетных направлений развития подземной угледобычи на шахтах РФ, разработка концепции, механизма и принципов рационального сочетания технологий разработки угольных пластов, разработка вариантов рационального сочетания высокопроизводительной отработки запасов шахтных полей длинными и короткими комплексномеханизированными очистными забоями;

формирование вариантов рационального сочетания технологий при применении механогидравлических агрегатов;

формирование вариантов рационального сочетания технологий при применении гидравлических агрегатов с различными подвижными органами разрушения: одноструйными, работающими в режиме врубообразования и обрушения, двухструйными, трехструнными и тонкоструйными, работающими в режиме перекрещивающихся струй, геомеханическое обоснование параметров технологических схем рационального сочетания технологий разработки угольных пластов, разработка требований к параметрам синтезируемых технологий очистной выемки угля с применением различного добычного оборудования, обоснование области ее применения В соответствии с поставленными задачами осуществлен анализ современного состояния и приоритетных направлений развития подземной угледобычи на шахтах РФ Анализ распределения добычи по мощности и углам падения отрабатываемых пластов из действующих очистных забоев шахт отрасли в целом и по Кузбассу в частности, показал, что область применения сегодняшней подземной угледобычи — это наиболее благоприятные природные и горнотехнические условия. При этом следует отметить, что объем промышленных запасов только в тонких пластах ОАО «ОУК Южкузбассуголь»

составляет порядка 244 млн.т, а в целиках различного назначения НПО УК «Прокопьевскуголь» - 950 млнт, шахтах Ленинского и Беловского районов Кузбасса - порядка 36 млн т, для которых отсутствуют высокопроизво­ дительная технология и техника Существовавшие в 70-х годах альтернативные традиционная короткозабойная и гидравлическая технологии были практически полностью ликви­ дированы В то же время в США объем добычи из коротких забоев составляет 63%, Австралии - 50%, ЮАР и Индии - 90% С учетом предложений ученых ведущих институтов и производственников отрасли в диссертации сформулированы следующие приоритетные направле­ ния развития подземной угледобычи на шахтах Кузбасса 1 Совершенствование традиционных комплексно-механизированных технологий подземной добычи угля. При этом годовая добыча из длинного комплексно-механизированного очистного забоя должна составлять 3-5 млн т, производительность труда рабочих должна быть не ниже 400-450 т/мес Этого возможно добиться в соответствующих горно-геологических и горно­ технических условиях при инженерно проработанных пространственнопланировочных решениях и применении надежного и высокопро­ изводительного очистного оборудования 2 Применение технологий добычи угля камерными, камерно-столбовыми системами и короткими забоями Оптимальное сочетание высокопроизводи­ тельных КМЗ с короткозабойными технологиями позволит достичь нового технологического уровня подземной угледобычи

3. Развитие бурошнековой, гидравлической, агрегатно-гидравлической, б скважинной гидротехнологии и их комбинаций В Кузбассе на гадрошахтах «Инская», «Юбилейная» и «Полосухинская» были проведены опытные испы­ тания агрегатно-гидравлической технологии выемки угля в коротких забоях и лавах

4. Строительство угледобывающих предприятий для отработки свиты угольных пластов комбинированным открыто-подземным способом на основе гидромеханизации На основании системного подхода разработаны концепция, и методи­ ческие принципы рационального сочетания технологий разработки угольных пластов, заключающиеся в синтезировании высокопроизводительных длинных и коротких комплексно-механизированных лав, агрегатно-гидравлической технологии, камерных и камерно-столбовых технологий очистной выемки для повышения технологичности и полноты извлечения запасов угольных пластов Концепция рационального сочетания технологий разработки угольных пластов заключается в научно обоснованной пространственной и временной связи в развитии горных работ в высокопроизводительных длинных и коротких комплексно-механизированных лавах, в забоях с агрегатно-гидравлической технологией, в забоях камерных и камерно-столбовых технологий очистной выемки для повышения технологичности отработки и полноты извлечения запасов шахтных полей Механизм разработки вариантов рационального сочетания технологий включает следующие этапы формирование банка данных синтезируемых технологий, формирование вариантов высокопроизводительной отработки запасов шахтных полей длинными и короткими комплексно-механизи­ рованными очистными забоями, формирование вариантов технологических схем очистных работ при применении механогидравлических агрегатов, разработка вариантов технологических схем очистных работ при применении гидравлических агрегатов с различными подвижными органами разрушения одноструйными, работающими в режиме врубообразования и обрушения, двухструйными, трехструйными и тонкоструйными, работающими в режиме перекрещивающихся струй, проведение аналитических исследований подсистем разработанных синтезируемых технологий разработки угольных пластов, обоснование (геомеханическое и технологическое) параметров технологий разработки угольных пластов при рациональном сочетании длинных и коротких очистных забоев Опираясь на концепцию и механизм разработки вариантов рационального сочетания технологий, возможно сформулировать следующие основные принципы разработки угольных пластов- повышение технологичности отработки запасов, безопасность, повышение полноты извлечения запасов угольных пластов, высокопроизводительная добыча углей в различных горнотехнических условиях, максимальная адаптивность к изменяющимся горно-геологическим условиям, малооперационность и поточность;

сочетаемость синтезируемых технологий разработки (табл 1) Таблица 1 Степень соответствия синтезируемых технологий основным сформулированным принципам № Степень соответствия Наименование принципов пп Средняя Низкая Высокая

• А о« • 1 Повышение технологичности отработки запасов © ©Ао« •• 2 Технологическая безопасность Аа 3 Полнота извлечения запасов угольных пластов © О •• Высокопроизводительная добыча угля в различных

• Ао • 4 • © горнотехнических условиях Максимальная адаптивность к изменяющимся ©о* • 5 •А горно-геологическим условиям о ©• • А»

6 Малооперационность и поточность Сочетаемость синтезируемых технологий

• А• о • подземной угледобычи Степень соответствия синтезируемых технологий, а именно длинных комплексно-механизированных очистных забоев (ДКМОЗ - • ), коротких ком­ плексно-механизированных очистных забоев (ККМОЗ - А), коротких механи­ зированных очистных забоев (КМОЗ - • ), коротких гидромеханизированных очистных забоев (КГМОЗ - о), скважинной гидродобычи (СГД - •), рацио­ нального сочетания технологий (©) - основным сформулированным принципам представлена в табл 1 Из анализа табл 1 следует, что синтезируемые в диссертации технологии обладают различной степенью соответствия основным принципам, и только технологии, основанные на рациональном сочетании длинных и коротких очистных забоев, обладают высокой степенью соответствия Кроме того, установлена степень влияния основных горно-геологических и горнотехнических факторов на синтезируемые технологии подземной разработки угольных месторождений (табл 2)

–  –  –

Из анализа табл 2 (обозначения синтезируемых технологий соответствуют данным табл 1) следует, что высокую степень влияния основные горно­ геологические и горнотехнические факторы оказывают на длинные комплексно-механизированные забои, среднее и незначительное влияние - на короткие комплексно-механизированные очистные забои, короткие механи­ зированные очистные забои, короткие гидромеханизированные очистные забои, и минимальное - на технологии скважинной гидродобычи На основании аналитических исследований установлено, что бесцеликовые способы охраны подготовительных выработок обеспечивают работу комплексно-механизированных длинных очистных забоев на глубине до 150 м с нагрузками не более 40-50% от проектной величины, что обусловлено в первую очередь трудоемокостью поддержания выработок При увеличении глубины ведения горных работ более 150 м практически всегда необходимо переходить на охрану выработок угольными целиками Ширина охранных целиков Ь у вентиляционных штреков на глубине до 150 м составляет (1-3)гл ( т - мощность пласта) и обеспечивает работу комплексно-механизированных длинных очистных забоев с нагрузками 60-80% от проектной величины, что обусловлено недостаточной надежностью оборудования забоя. Особенно значительно надежность снижается при увеличении длины очистного забоя L от 100 до 200-250 м На глубине от 150 до 250 м ширина целиков увеличивается до (4-5)т, но интенсивность проявлений горного давления приводит к росту трудоемкости поддержания выработок, особенно на сопряжении с очистным забоем В результате совместного влияния факторов горного давления и надежности оборудования нагрузка на очистной забой составляет 50-70% от проектной. На глубине более 250 м ширину целиков увеличивают до (5-6)т, однако это не снижает интенсивности проявлений горного давления Нагрузка на очистной забой составляет 50-70% от проектной величины или снижается до 30-40% Это объясняется тем, что подготовительная выработка располагается в зоне максимума опорного давления Для снижения влияния опорного давления на подготовительную выработку необходимо в проектах предусматривать ширину целиков, равную протяженности зоны опорного давления, которая с увеличением глубины ведения горных работ может составлять несколько десятков метров Высокопроизводительные комплексно-механизированные длинные и короткие очистные забои при работе с неизвлекаемыми целиками, ширина которых сопоставима с протяженностью зоны опорного давления, будут иметь высокую нагрузку, однако эксплуатационные потери угля в выемочных столбах возрастут от 5 - 10% (при целиках шириной (5-6)т) до 20-40% (при целиках шириной (10-20)т) Кроме того, технология на базе комплексно-механизиро­ ванных длинных и коротких очистных забоев сопряжена со значительными потерями запасов угольных пластов, обусловленных пространственнопланировочными решениями по раскройке угольных пластов со сложной гипсометрией и криволинейными границами под прямолинейные выемочные столбы. Общие потери запасов при отработке угольных пластов длинными и короткими комплексно-механизированными забоями достигают 20 - 40% В связи с этим на основании системной характеристики влияния основных горно-геологических и горнотехнических факторов, а также степени соответствия синтезируемых технологий сформулированным принципам разработана принципиальная схема рационального сочетания длинных и коротких очистных забоев, позволяющая повысить эффективность и безопасность подземной добычи угля (рис 1) Рис. 1. Принципиачьная схема рационального сочетания технологий отработки угольного пласта ДКМОЗ - длинные комплексно-механизированные очистные забои, ККМОЗ - короткие комплексно-механизированные очистные забои, КМОЗ - короткие механизированные очистные забои, КГМОЗ - короткие гидромеханизированные очистные забои .

L, В, Ь — соответственно: длина лавы, ширина выемочного столба и целика п Рекомендуется многоштрековая подготовка запасов выемочных участков при рациональном сочетании технологий отработки их, отличающаяся одновременным воспроизводством очистного фронта для эксплуатации длинных комплексно-механизированных лав и коротких очистных забоев, обеспечивающая наиболее благоприятные геомеханические и технологические условия отработки запасов выемочных участков и возможность эффективной реализации потенциала прогрессивных технологий подземной угледобычи Однако для реализации рекомендуемых технологических решений необходимо осуществить геомеханическое обоснование параметров многоштрековой подготовки .

В работе выполнено геомеханическое обоснование параметров техно­ логических схем рационального сочетания синтезированных технологий разработки угольных пластов Из анализа особенностей короткозабойных способов выемки угля следует, что эффективность их применения и выбор параметров технологических схем находятся в зависимости от принятого способа управления горным давлением, способности кровли угольного пласта создавать устойчивые пролеты и от характера поведения опорных угольных целиков под нагрузкой При этом для оценки устойчивости угольных целиков необходимо определить несущую способность целика, величину нагрузки, действующей на целик, и коэффициент запаса его прочности В результате аналитических исследований установлено, что для определения несущей способности целика, величины нагрузки, действующей на целик, и коэффициента запаса его прочности, с наиболее полным и адекватным учетом горно-геологических и геомеханических условий целесообразно оценивать устойчивость целиков по методике, разработанной в институте ВНИИгидроуголь В основу данной методики положен метод расчета напряженного состояния пласта в зоне опорного давления от выработанного пространства с помощью палетки, учитывающей структурные и физикомеханические свойства подработанной толщи пород Расчет прочности целиков предлагается осуществлять с учетом формирования несущего ядра и краевых зон неупругих деформаций .

С использованием методики возможно определять нагрузки на целики и их прочностные свойства для разработанных технологических схем отработки угольных пластов при рациональном сочетании длинных и коротких очистных забоев Исследования показали, что целики, надежно охраняющие вентиляционные штреки длинных очистных забоев, начиная с глубины ведения горных работ 200 - 250 м, должны соответствовать протяженности зоны опорного давления, определяемой по «Указаниям ВНИМИ» и рекомендациям ВОСТНИИ Для коротких очистных забоев, работающих с оставлением барьерных целиков, размеры ширины выемочных полос должны составляют 6-10 м, а подзавальных угольных целиков -1,0-2,0 м .

В соответствии с поставленными задачами в диссертации выполнены формирование вариантов и разработка требований к высокопроизводительной отработке запасов шахтных полей длинными и короткими комплексно механизированными очистными забоями или короткими очистными забоями с механизированной или гидромеханизированной выемкой .

Аналитические исследования влияния пространственно-планировочных решений на базе сочетания технологий разработки угольных пластов длинными и короткими очистными забоями показали, что устойчивость подготови­ тельных выработок может быть обеспечена целиками шириной b не менее протяженности зоны опорного давления. При этом нагрузка на очистной забой ограничивается только надежностью оборудования и его производительностью и может составлять 80-100% от проектной величины. Охранные целики целесообразно отрабатывать короткими очистными забоями механизиро­ ванным или механогидравлическим способом В этом случае суммарные потери при отработке выемочного столба длинным очистным забоем и целика короткими очистными забоями составят не более 10-15% .

Отработка непригодных для длинных очистных забоев запасов короткими очистными забоями механизированным или механогидравлическим способом, а также скважинной гидродобычей может производиться с потерями 20-40% Таким образом, общие потери запасов при отработке угольных пластов с рациональным сочетанием технологий длинных и коротких забоев могут быть снижены до 15-25% (рис 2) В диссертации разработаны основные требования к параметрам синтези­ руемых технологий очистной выемки угля с применением различного добыч­ ного оборудования Основные требования к механизированным крепям заключаются в следующем конструктивная схема - щитовая двухстоечная однорядная, имеющая четырехзвенный механизм для обеспечения ее поперечной устойчивости К ним относятся крепи отечественного производства М144Б, М174, КМ800, КМ1000, КМ1400, К700/800, М138/2, МКТ и зарубежного производства - ДБТ220/480, «Джой», «Глиник», «Фазос» В сложных горно­ геологических условиях следует применять перекрытия с управляемыми и выдвижными козырьками а)

–  –  –

Рис.2. Схемы отработки запасов угольного пласта:

а - традиционная с длинными очистными забоями;

б - с рациональным сочетанием длинных и коротких забоев .

Условные обозначения:

• • • - ylO.IMM.lii Г""*^ - подготовительные выработки;

&&УЦ - запасы, извлекаемые длинными забоями;

f~T~J - запасы, извлекаемые короткими забоями;

- запасы, извлекаемые скважишгой гидродобычей И Для уменьшения давления на носок основания на забойном портале необходимо установить домкрат подъема Ограждения и перекрытия рекомендуется оснащать выдвижными бортами, обеспечивающими перекрытие межсекционных зазоров и продольную корректировку положения секции в пространстве Механизмы удержания забоя необходимо выполнять в виде ограждающего щита, либо более сложной системой, выполненной на базе четырехзвенного механизма, который позволяет разворачивать щит на 180°. Для неустойчивых кровель рекомендуются выдвижные консоли, обеспечивающие быстрое крепление кровли вслед за проходом комбайна Скорость передвижки крепи, которая обеспечивается соответствующими параметрами объемного гидропривода и увеличением шага установки секций крепи до 1,75-2 м должна быть менее 10-12 с В лавах с труднообрушаемыми кровлями необходимо обеспечение удельного сопротивления крепей не менее 1200 кН/м и поэтому рекомендуется применение двухрядных щитовых четырехстоечных крепей типа Ml38, Ml42, Ml84, обеспечивающих более рациональную компоновку конструкции (уменьшение удельной массы) В диссертации осуществлено формирование вариантов сочетания технологии очистных работ на базе гидравлического агрегата с различными подвижными органами разрушения однострунными, работающими в режиме врубообразования и обрушения, двухструйными, трехструнными и тонко­ струйными, работающими в режиме перекрещивающихся струй В результате аналитических исследований агрегатно-гидравлической технологии с подвижными органами разрушения установлены рациональные параметры двух- и трехструйного разрушения угольного пласта начальное давление воды 25,0 МПа, диаметр двух насадок 0,022 м, расстояние между ося­ ми насадок 0,27 м, начальное расстояние от насадок до забоя 0,32 м, величина вынимаемой стружки угля 0,8 м, выемка угля с предварительной врубовой щелью глубиной 3,2 м и величина плеча обрушения 0,28 м .

При ведении очистных работ гидравлическим агрегатом с тонко­ струйным подвижным органом разрушения, работающего в режиме пере­ крещивающихся струй, рекомендуются следующие параметры начальное давление воды 25,0 МПа, 20 тонкоструйных насадок диаметром 0,007 м, расстояние между насадками 0,32 м, начальное расстояние между тонкоструй­ ной насадкой и угольным забоем 0,027 м, угол воздействия струй в горизон­ тальной и вертикальной плоскостях соответственно 90 и 45° при вертикальном расположении плоскостей резания Для отработки угольных пластов короткими забоями механогидравлическим способом рекомендуется технология ВНИИгидроугля с подземным замкнутым циклом водоснабжения и обезвоживания горной массы перед перегрузкой ее на общешахтную транспортную систему На основании результатов аналитических исследований скорректирована методика определения нагрузки на длинный комплексно-механизированный очистной забой, учитывающая особенности ведения очистной выемки при наличии предохранительных целиков различных размеров у подготовительных выработок (табл 3) В общепринятую зависимость по определению нагрузки на длинный комплексно-механизированный очистной забой введен коэффициент повышения производительности очистных работ Кпш который составляет 1,0 при изменении ширины предохранительных целиков в диапазоне 0 - 80 м (формула 1 табл 3) Коэффициент К„п учитывает влияние геомеханических и технологических условий отработки запасов выемочных участков при наличии предохранительных целиков Таблица 3 Нагрузки на очистные забои при рациональном сочетании технологий отработки запасов угольных пластов Длинный комплексно-механизирован­ Г *&„+TH+Tt)KHbrmyc, (1) А=К ™L LM(l/Vp+l/VM+te) + t ный очистной забой Короткий комплексно-механизирован­ ^, (2) А = (А6 ± а М ^ К ^ К ^ К ^ ный очистной забой Короткий очистной забой, оборудо­ (3) [т -Т„-Т'н-Т„ Угту ванный гидравлическим агрегатом ftctm OioiV lit,от teen *кр *nep]*Т.*Тш i Камерно-столбовая система с (4)

- •"*-* * Л.нц1 мц оборудованием фирмы «Joy»

К„„ - коэффициент повышения производительности очистных работ К„„ =1,0 - 1,4; и- количество смен по добыче угля в сутки; Т - длительность смены, мин, Тт - время на подготовительно-заключительные операции в сутки, мин, Тп- суммарное время учитываемых технологических перерывов в смену, мин, Т0 - время на отдых, мин, Кн - коэффициент надежности технологической схемы, L - длина лавы, м, г - ширина захвата исполнительного органа выемочной машины, м, m - мощность пласта, м; у - средняя плотность угля т/м, с - коэффициент извлечения угля в лаве, LM - длина машинной части лавы, м, Vp

- рабочая скорость подачи комбайна, м/мин, VM - скорость подачи комбайна при зачистке, м/мин; t„ - время на вспомогательные операции по длине лавы, мин, t

- продолжительность концевых операций, мин; А6 - базовый уровень нагрузки на очистной забой, а - поправка к базовому уровню нагрузки; Д/л- разность длины очистного забоя, Y— плотность горной массы в массиве, т/м3, К раз коэффициент на разубоживание; К впс — коэффициент, учитывающий вязкопластичность угля, Кгеол - коэффициент, учитывающий сложные горно­ геологические условия, Си,- коэффициент извлечения угля, N- количество смен по добыче угля в сутки, Г- продолжительность смены, мин, Тт- суммарные нормативные затраты времени на выполнение подготовительнозаключительных операций, мин/смену, Т '„ - время на устранение неполадок машин и механизмов агрегата, мин/смену; Т „ - суммарная продолжительность учитываемых организационно-технических простоев, мин/смену, /-длина лавы, м, / - ширина захвата различных струйных подвижных органов разрушения, м, тп- мощность пласта, м, у- средняя плотность угля, т/м3, t,*„- нормативные затраты времени на выполнение основной операции по выемке угля с учетом сдерживающих факторов, мин/м, t sc„ - нормативные затраты времени на выпол­ нение вспомогательных операций, мин/м, t кр - нормативные затраты времени на выполнение операции по креплению агрегатного забоя, мин/м, t mp нормативные затраты времени на перемещение одно-, двух- и трехструйного органа разрушения в исходное положение, мин/м; Тс - нормативные затраты времени на сокращение трубного става и желобов, мин/м, Т м - нормативные затраты времени на подготовку машин и механизмов агрегата к выполнению следующего цикла, мин/цикл; Ak - нагрузка на забой при проведении камер, т/сут, Tk - время на проведение одной камеры, сут, Aw - нагрузка на забой при погашении междукамерного целика, т/сут, Тт - время отработки междукамерного целика, сут Разработана методика обоснования рациональных сочетаний технологий разработки угольных пластов, которая отличается учетом специфики базовых и синтезируемых вариантов технологий подземной угледобычи, и позволяет научно обосновано генерировать пространственно-планировочные решения, обеспечивающие эффективную и безопасную отработку запасов угольных пластов с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах Обоснованы параметры механогидравлической технологии отработки тонких пластов агрегатом АСМ-1 и АСМ-2 Длина камеры рекомендуемой технологической схемы составляет 120 м, а высота 0,6 м при прямом ходе и 1,2 м при обратном (очистной выемке) Суточная нагрузка на очистной забой составит для агрегата АСМ-1 при ширине захвата 3,6 м - 429 т/сут, 5,0 - 596 т/сут, 7,5 м - 823 т/сут, 10 м - 1053 т/сут. Суточная нагрузка на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1153 т/сут ЗАКЛЮЧЕНИЕ Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические разработки и пространственно-планировочные решения по рациональному сочетанию длинных и коротких очистных забоев, внедрение которых обеспечивает повышение технологичности, безопасности и полноты отработки запасов угля на шахтах России Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующей:

1. На основе анализа результатов функционирования угольной отрасли России установлено, что одним из направлений повышения эффективности подземной угледобычи (уровней технологичности, безопасности и полноты отработки запасов угля) является рациональное сочетание технологий отработки запасов выемочных участков высокопроизводительными длинными комплексно-механизированными лавами, короткими комплексно-механизиро­ ванных лавами, отработки запасов выемочных участков короткими забоями с гидромеханизированными агрегатами, отработки запасов участков шахтных полей, непригодных для эксплуатации длинных и коротких очистных забоев 2 Разработаны концепция и методические принципы формирования рацио­ нальных сочетаний технологий разработки угольных пластов для повышение технологичности и полноты извлечения запасов участков шахтных полей 3 Обоснованы параметры многоштрековой подготовки запасов выемочных участков при рациональном сочетании технологий отработки их, отличающемся одновременным воспроизводством очистного фронта для эксплуатации длинных комплексно-механизированных лав и коротких очистных забоев и обеспечивающем наиболее благоприятные геомеханические и технологические условия отработки запасов выемочных участков и возможность эффективной реализации потенциала прогрессивных технологий подземной угледобычи 4 Скорректирована методика определения нагрузки на длинный комплекс­ но-механизированный очистной забой с учетом параметров предохранитель­ ных целиков у подготовительных выработок

5. Разработана методика обоснования рациональных сочетаний технологий разработки угольных пластов, отличающаяся учетом специфики базовых и синтезируемых вариантов технологий подземной угледобычи и возможности научно обоснованного генерирования прогрессивных пространственнопланировочных решений, реализация которых обеспечивает эффективную и безопасную отработку запасов угольных пластов с минимальными потерями полезного ископаемого в недрах .

6. Установлены рациональные параметры двух- и трехструнного разрушения угольного пласта при агрегатно-гидравлическои технологии с подвижными органами разрушения начальное давление воды 25,0 МПа, диаметр двух насадок 0,022 м, расстояние между осями насадок 0,27 м, начальное расстояние от насадок до забоя 0,32 м, величина вынимаемой стружки угля 0,8 м, выемка угля с предварительной врубовой щелью глубиной 3,2 м и величина плеча обрушения 0,28 м 7 Обоснованы параметры прогрессивных вариантов агрегатногидравлическои технологии очистных работ с использованием тонких струй, отличительной особенностью которых являются использование перекре­ щивающихся струй для разрушения угольного массива и равномерное их расположение по длине очистного забоя, постоянное прижатие струеформирующих устройств к угольному забою, обеспечение благо­ приятных условий безнапорного транспорта пульпы 8 Обоснованы параметры механогидравлической технологии отработки тонких пластов агрегатом АСМ-1 и АСМ-2 Так, длина очистной камеры должна составлять 120 м, а высота - 0,6 м при прямом ходе и 1,2 м при обратном (очистной выемке) Суточная нагрузка на очистной забой для агрегата АСМ-1 рекомендуется при ширине захвата 3,6 м на уровне 430 т/сут, 5,0 - 600 т/сут, 7,5 м - 830 т/сут, Ю м - 1000 т/сут Рекомендуемое значение суточной нагрузки на очистной забой, оборудованный агрегатом АСМ-2, составит 1153 т/сут

9. Определена область применения вариантов рационального сочетания технологий разработки угольных пластов Основное содержание диссертации отражено в следующих опубликованных работах автора

1. Мельник В.В., Пальчевский А.Ю. Приоритетные направления развития подземной угледобычи на шахтах Кузбасса // Уголь. - 2007.- №4 -С 54-56

2. Мельник В.В., Пальчевский А. Ю. Принципы проектирования тех­ нологии комбинированной выемки запасов участков шахтных полей с изменяющимися контурами и размерами //Горный журнал. - 2007 - №4 - С. 57Мельник В.В., Пальчевский А. Ю. Обоснование рациональных вариантов комбинированной технологии выемки запасов шахтных полей //Горный информационный аналитический бюллетень. - М «Горная книга» С 38-44.



Похожие работы:

«РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ УСТАНОВОК КОМПРЕССОРНЫХ ПОРШНЕВЫХ Condor MDR 2/11, MDR 3/11 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 1. Общие сведения об изделии 1.1 Руководство по монтажу и эксплуатации, объединенное с паспортом, является документом, содержащим техническое описание...»

«I I 1 I "ИННОВАЦИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ" СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ СТО НИ "ИНВЭЛ" 70238424.27.140.024 200х ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НОРМЫ И ТРЕБОВАНИЯ Проект Настоящий проект стандарта не подлежит...»

«ВЗАИМОСВЯЗЬ ГЕОМЕТРИИ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТЕНТОВОЙ КОНСТРУКЦИИ И ЕЕ ФУНКЦИЙ Овчаренко Е.А.1, Клышников К.Ю.1, Саврасов Г.В.2, Нуштаев Д.В.3, Глушкова Т.В.1 ФГБУ "НИИ Комплексных проблем сердечно сосудистых забо...»

«МАШИНОСТРОЕНИЕ И СМЕЖНЫЕ ОТРАСЛИ Mastercam в производстве миниатюрных изделий Адаптация “под лупой” CAM-стратегий для микрообработки David Conigliaro Dave.Conigliaro@mastercam.com David Conigliaro – менеджер по продукту Mastercam Mill компании CNC Software Inc., дисло...»

«Приложение №1 к Запросу предложений №14.02-142 Техническое задание на оказание услуг по мытью наружных поверхностей фасада административного здания, расположенного по адресу: г. Москва, ул. Новый Арбат, д. 36/9 Объем оказываем...»

«Болотин Владимир Зиновьевич Повышение эксплутационных характеристик гидроцилиндров динамических испытательных стендов Специальности 05.02.08 Технология машиностроения 05.07.07 Контроль и испытания летательных аппаратов и их систем Автореферат диссертации на...»

«МЕЛЬНИКОВА АННА ВАЛЕРЬЕВНА ОЦЕНКА ДОПУСТИМОСТИ СТРЕСС-КОРРОЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТРУБ В СОСТАВЕ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ Специальность: 25.00.19 – "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводо...»

«Техническое описание Тонкий клиент Fujitsu FUTRO S920 Техническое описание Тонкий клиент Fujitsu FUTRO S920 Расширяемый многофункциональный Гибкость индивидуальной настройки тонкого клиента Fujitsu FUTRO S920 достаточна для эффективной организации серве...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.