WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Никольский Александр Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДНООБРУШАЕМОЙ

КРОВЛЕЙ НАПРАВЛЕННЫМ ГИДРОРАЗРЫВОМ ПРИ ПОДХОДЕ

ЛАВЫ К ДЕМОНТАЖНОЙ КАМЕРЕ

Специальность 25.00.22

“Геотехнология (подземная, открытая и строительная)”

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск – 2010

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Клишин Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кулаков Геннадий Иванович доктор технических наук, профессор Фрянов Виктор Николаевич

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН.

Защита состоится 5 мая 2010 г. в 13 00 часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН.

Автореферат разослан 4 апреля 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Попов Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время при разработке пологих угольных пластов высокая интенсивность развития фронта очистной выемки достигается своевременным воспроизводством механизированных линий добычных забоев. В этих случаях монтажно-демонтажные работы становятся основными процессами, обеспечивающими поточность разработки, что значительно влияет на экономические показатели шахт. Одним из перспективных вариантов в отечественной и зарубежной практике с точки зрения минимизации затрат времени на подготовку механизированного комплекса к демонтажу является предварительная проходка демонтажной камеры. В условиях труднообрушающихся кровель выявляется ряд нерешенных вопросов, связанных с обеспечением безопасности ведения горных работ в подготовительных выработках и предварительно пройденных демонтажных камерах. При движении очистного забоя на убывающий целик в последнем возникают критические напряжения, вызывающие его динамическое разрушение, что требует применения специальных мероприятий для разупрочнения кровли.





В ИГД СО РАН разработан способ разупрочнения труднообрушающейся кровли направленным гидроразрывом (НГР). Метод позволяет получить равномерное и направленное изменение механических свойств массива, исключить площадное зависание кровли и резкое динамическое воздействие ее на механизированный комплекс в период первичной и последующих осадок, и обеспечить сохранность горных выработок и безопасное ведения горных работ.

Существующие нормативные документы, составленные на основе многолетних исследований, регламентируют технологические приемы по разупрочнению кровли на период первичных и последующих посадок. Однако при подходе очистного забоя к демонтажной камере возникают проблемы безопасности, связанные с разрушением убывающего целика, размеры которого резко уменьшаются. В связи с этим, совершенствование технологических приемов для снижения динамических явлений в районе демонтажной камеры является актуальной задачей.

Исследования выполнены в соответствии с планом НИР и внедрения ИГД СО РАН по проекту 7.7.2.3 «Развитие научных основ освоения углеводородного сырья на месторождениях Сибири, создание ресурсосберегающих экологически безопасных технологий их разработки».

Целью работы является обоснование параметров технологии управления труднообрушаемой кровлей при подходе лавы к демонтажной камере, обеспечивающих безопасность очистных работ в сложных геомеханических условиях.

Идея работы состоит в использовании метода направленного гидроразрыва для разупрочнения труднообрушаемой кровли в районе демонтажной камеры, обеспечивающего безопасные условия горных работ.

Задачи исследований:

• выполнить анализ и обобщение практического опыта подготовки демонтажных камер при отработке пологопадающих угольных пластов;

• разработать параметры и технологические схемы разупрочнения труднообрушаемых кровель методом направленного гидроразрыва;

• выполнить экспериментальную оценку параметров технологических схем направленного гидроразрыва в лабораторных и шахтных условиях.

Для решения поставленных задач в качестве объекта исследований была выбрана технология направленного гидроразрыва труднообрушаемой кровли, осуществляемая при вводе механизированного комплекса в заранее пройденную демонтажную камеру.

Методы исследований: анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта проведения демонтажных работ и разупрочнения труднообрушаемых кровель, физическое моделирование на фотоупругих материалах, численное моделирование, шахтные эксперименты.

Основные научные положения, защищаемые автором:

1. Уменьшение ширины целика от 30 до 2 м и вынимаемой мощности пласта от 5,0 до 1,5 м вызывают повышение нагрузки на целик в зоне опорного давления соответственно в 2,8-3,6 и 1,6-2,0 раза, что вызывает его разрушение.





2. Создание горизонтальных трещин по напластованию в кровле пласта на высоте 3-х мощностей пласта снижает нагрузку в целике, прилегающем к демонтажной камере на 20 %, а отсечных трещин созданных навстречу очистному забою – на 40 %.

3. Безопасность и эффективность работ в очистном забое в условиях труднообрушающихся кровель при подходе лавы к демонтажной камере, обеспечивается направленным гидроразрывом кровли, выполняемым из демонтажной камеры, по слоистости и вкрест простирания навстречу и под углом к очистному забою.

Достоверность научных результатов обеспечивается представительным объемом шахтных, лабораторных и аналитических исследований, сходимостью теоретических, практических и экспериментальных данных, полученных в шахтных экспериментах, физическим и математическим моделированием.

Научная новизна:

1. Определены размеры целика, изменение которых вызывает повышенный рост нагрузок на него при подходе очистного забоя к демонтажной камере в зависимости от мощности вынимаемого пласта и глубины горных работ.

2. Выявлены закономерности изменения нагрузок в уменьшающемся целике, в зависимости от параметров заложения направленных трещин гидроразрыва по величине и направлению.

3. Установлены параметры метода направленного гидроразрыва, обеспечивающие безопасность работ в очистном забое в условиях труднообрушаемых кровель при подходе лавы к демонтажной камере.

Личный вклад автора заключается в: обобщении технологических схем подготовки демонтажных камер в отечественной и зарубежной практике; анализе способов разупрочнения труднообрушаемых кровель; организации и проведении натурных (шахтных) и лабораторных экспериментов; сравнительной оценке результатов исследований.

Практическая ценность работы заключается в: обосновании необходимости предварительной подготовки камеры для демонтажных работ добычных комплексов;

разработке технологических схем направленного гидроразрыва; целесообразности применения технологии направленного гидроразрыва в условиях труднообрушаемых кровель для обеспечения своевременной ее посадки и снижения опорного давления на забой лавы.

Реализация работы в промышленности. Результаты работы включены в проект по осуществлению направленного гидроразрыва кровли и широко реализуются на шахте «Березовская» ОАО УК «Северный Кузбасс» компании "АрселорМиттал";

приняты в проект ОАО УК «Нерюнгриуголь» для освоения на Денисовском каменноугольном месторождении, расположенным в восточной части Южно-Якутского бассейна; используются в проектном институте ОАО «Сибгипрошахт» при разработке проектной документации.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка», Москва, МГГУ, 2008 и 2009 гг.; Межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые – наукам о земле», РГГУ им. Серго Орджоникидзе, Москва, 2008 г.; I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере», УрО РАН, Сыктывкар, 2008 г.; Конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», Новосибирск, 2008 г.; IХ Международной конференции «Новые идеи в науках о земле», РГГУ им. Серго Орджоникидзе, Москва, 2009 г.; технических советах в ОАО УК «Нерюнгриуголь» и ОАО «Сибгипрошахт»; семинарах ИГД СО РАН, 2007-2010 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в девяти печатных работах, в том числе 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объём и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, четырех глав и заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков, 14 таблиц, список литературы из наименований и 3 приложения.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю д.т.н., профессору В.И. Клишину, в память бывшему научному руководителю д.т.н., профессору О.В. Михееву, а также к.т.н. А.А. Неверову и сотрудникам лаборатории подземной разработки угольных месторождений ИГД СО РАН за помощь, научные консультации и ценные замечания при выполнении и обсуждении результатов исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе изучены технологические схемы подготовки демонтажных камер, как в отечественной, так и зарубежной практике, проведен анализ способов разупрочнения кровли для снижения горного давления на предохранительные целики в зоне влияния очистных работ, сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.

Большой вклад в развитие теории практики разработки угольных пластов внесли такие учёные, как: С.Г. Авершин, В.Е. Ануфриев, А.С. Бурчаков, В.Н. Вылегжанин, Ф.П. Глушихин, Л.М. Гусельников, А.Н. Динник, П.В.Егоров, В.И. Клишин, Г.Н. Кузнецов, С.Т. Кузнецов, Ю.Н. Кузнецов, Г.И. Кулаков, М.В. Курленя, Ю.Н. Малышев, О.В. Михеев, Б.Г. Никишечев, В.Н. Опарин, И.М. Петухов, М.М. Протодьяконов, Л.А. Пучков, А.А. Ренев, А.Д. Рубан, К.В. Руппенейт, А.А.Скочинский, В.Д. Слесарев, В.А. Федорин, В.Н. Фрянов, В.В. Ходот, П.Н. Цимбаревич, О.И. Чернов, Л.Д. Шевяков, В.Д. Ялевский и др.

Обобщение отечественного и зарубежного опыта показало, что на шахтах широкое распространение получили две основные схемы подготовки механизированных комплексов к демонтажу:

• первая схема – подготовка демонтажной камеры механизированным комплексом (рис. 1);

• вторая схема – ввод механизированного комплекса в заранее подготовленную демонтажную камеру (рис. 2).

Из опыта эксплуатации шахт установлено, что наибольший объем трудозатрат в демонтажной камере приходится на работы, связанные с их перекрепкой. С увеличением глубины ведения отработки угольных месторождений возрастает горное давление и количество труднообрушаемых кровель. В угольной отрасли России разрабатывается около 100 угольных пластов с подобными кровлями, для повышения эффективности управления которых применяют несколько способов разупрочнения:

способ подработки; разгрузка скважинами большого диаметра; передовое торпедирование; гидрообработка; гидромикроторпедирование; взрывогидрообработка; принудительное обрушение кровли взрыванием скважинных зарядов; принудительное обрушение кровли взрыванием шпуровых зарядов; скважинная взрывоподбутовка;

клиновое разрушение; направленный гидроразрыв (НГР). Целью применения этих способов является снижение динамической нагрузки на механизированную крепь и опасности разрушения угольного целика.

Существующие методы разупрочнения, несмотря на опытную длительную проверку, не дают в большинстве случаев положительных результатов, так как они обладают, помимо частных, общими недостатками – неравномерностью и неуправляемостью процессом разупрочнения. Прежде всего, эти ограничения связаны с вопросами безопасности ведения взрывных работ (доставка и закладка зарядов взрывчатых веществ в скважины, вывод людей из зоны взрываемых скважин, особые требования к проветриванию и т. д.). При взрывных работах возникающая взрывная волна воздействует и на угольный массив, разрушая его. Поэтому при подходе лавы к линии торпедирования нередко происходят вывалы породы в забой, вследствие чего возникает необходимость применения дополнительных мер для их исключения.

В этих условиях наиболее перспективным является метод НГР, позволяющий качественно управлять разрушением пород труднообрушающей кровли и обеспечивать высокую степень безопасности очистных работ. На ряде шахт метод НГР был успешно реализован в разных нестандартных ситуациях. Дальнейшее его освоение позволит эффективно влиять на перераспределение горного давления в массиве пород с целью снижения нагрузок на секции механизированного комплекса, крепи горных выработок, целики угля и краевые части угольного пласта, создавая высокую безопасность работ.

Во второй главе производится научное развитие технологических схем НГР, средств для их реализации и обоснование его параметров для демонтажных камер.

Способ направленного гидроразрыва может применяться при всех типах кровли и категориях шахт по газу и пыли, что делает его более универсальным методом по сравнению с другими. Он используется как для предварительного разупрочнения монолитных кровель, так и для оперативного обрушения зависших пород, при подготовке шахтного поля и в процессе ведения очистных работ. Предварительное и оперативное расслоение прочных монолитных кровель обеспечивает снижение высоких концентраций напряжений в массиве и безопасность выемки, а также способствует уменьшению нагрузки на крепь и предотвращению динамических явлений в виде горных ударов и внезапных выбросов угля и газа.

Метод НГР основан на применении однотипного и простого в эксплуатации оборудования (рис. 3). Основным оборудованием для его реализации является буровой станок, щелеобразователь (рис. 4а), герметизатор (рис. 4б) и насосная установка, которые являются достаточно компактными и не требуют значительных затрат на их приобретение.

Схема расположения зародышевых щелей по слоистости пород, либо вкрест напластованию определяется в каждом конкретном случае, исходя из горно – геологических условий залегания пласта, прочности вмещающих пород, мощностей ложной, непосредственной и основной кровель, а также естественной трещиноватости вмещающих пород и направленности этой трещиноватости в пространстве. Для получения наибольшей эффективности зародышевые щели нужно располагать в горном массиве, по возможности менее нарушенном естественной трещиноватостью.

Рис. 4. Оборудование для реализации метода НГР: а - щелеобразователь; б - герметизатор Накопленный опыт по применению НГР обусловил разработку инженерной методики расчета. Основными параметрами способа НГР при наклонных схемах являются величины, описывающие геометрию расположения скважин и зародышевых щелей в горном массиве.

Высота обрушения пород кровли (количество слоев), при которой обеспечивается подбучивание труднообрушающейся толщи, определяется в соответствии со схемой, представленной на рис. 5, и рассчитывается по формуле:

где mв – вынимаемая мощность пласта, м; hло – мощность легкообрушаемой кровли, м; kло, kто – коэффициенты разрыхления пород соответственно легко- и труднообрушаемых пород; – угол падения пласта.

камера; 2 – конвейерный штрек; 3 – вентиляционный штрек; 4 – отсечные скважины (шпуры); 5 – основные стратификационные скважины (шпуры); 6 – инициирующие щели; 7 – очистной забой; 8 – механизированный комплекс;

Необходимая высота обрушения пород определяется местом заложения шпуров (скважин) и нарезанием инициирующих щелей.

Высота заложения инициирующей щели от поверхности обнажения кровли или пласта определяется по следующему выражению:

Глубина скважины находится из выражения:

где – угол наклона скважины к плоскости залегания угольного пласта.

При этом расстояние между скважинами составит:

Ширина убывающего целика, прилегающего к демонтажной камере в период проведения НГР отсечными скважинами, находится из выражения:

где =180 – (+90) – угол наклона инициирующей трещины по отношению к угольному пласту;

Lc – поддерживаемая часть кровли секцией механизированной крепи, м;

Lп – призабойное пространство между секцией механизированной крепи и забоем лавы, м.

Разработанные технологические схемы НГР обеспечивают безопасное, своевременное, предварительное и оперативное разупрочнения всех типов кровель в шахтах опасных по газу и пыли без длительной остановки очистного забоя. Опытнопромышленными испытаниями установлено, что техническое оборудование и средства для реализации НГР являются эффективными, экологически чистыми и простыми в эксплуатации.

В третьей главе изложены результаты физического и численного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) массива пород в районе демонтажной камеры при реализации метода направленного гидроразрыва.

Физическое моделирование осуществлялось поляризационно-оптическим методом. Весь комплекс моделей анализировался на распределении главных максимальных (1), минимальных (2) и максимального касательного (max) напряжений.

Анализ полученных результатов (рис. 6) позволил выделить следующие основные моменты. Максимальная концентрация сжимающих напряжений (зона опорного давления) формируется на расстоянии 1-3 м от груди очистного забоя вглубь массива (рис. 7). Рост глубины горных работ с 200 до 400 м в зависимости от ширины убывающего целика (Вц) сопровождается повышением нагрузки 1 в зоне опорного давления: при Вц = 30 м – от 22,0 до 38,0 МПа (в 1,72 раза); при Вц = 10 м – от 27,0 до 48,0 МПа (в 1,78 раза). Уменьшение Вц с 30 до 10 м в зависимости от Н характеризуется ростом напряжений 1 и max в призабойной зоне на 25-30 %.

Рис. 6. Оптическая картина изохром изолиний равных максимальных касательных напряжений (Вц = 30 м, m = 2,5 м): а – при Н = 200 м; б – то же Н = 400 м Обобщение изохром изолиний в кровле и почве лавы показало, что повышенная концентрация max наблюдается в угловых зонах очистного забоя. Непосредственно в кровле и почве лавы напряжения max изменяются от 2 до 5 МПа при Н = 200 м, Вц = 30 м и от 3 до 9 МПа при Н = 400 м. Снижение Вц до 10 м сопровождается ростом max на этих участках ближе к угловым зонам на 30-40 %.

Таким образом, наиболее опасные концентрации напряжений 1 и max формируются вблизи очистного забоя убывающего целика, что вызывает отжимы угля. Последнее свидетельствует о существенном влиянии параметров выемки на напряженно-деформированное состояние массива пород и соответственно на безопасность очистных работ.

Наличие труднообрушаемых кровель в шахтах, которые характеризуются способностью зависать на значительные расстояния, вследствие высокой прочности пород и повышенной концентрации напряжений в призабойной зоне, свидетельствует о необходимости разработки специальных мер, позволяющих исключить данные явления. В данной работе предлагается для обеспечения своевременного и управляемого обрушения налегающих пород вслед за продвижением лавы и снижения опорного давления на призабойную часть очистного забоя использовать искусственно созданные трещины методом НГР.

Рис. 7. Распределение напряжений в центральном горизонтальном сечении целика угольного пласта (m = 2,5 м), прилегающего к демонтажной камере: а – при Вц = 30 м, Н = 200 м;

На рис. 8 приведены результаты моделирования ситуации подхода лавы к демонтажной камере с учетом трещины, созданной методом направленного гидроразрыва. Создание трещин гидроразрыва в породах кровли угольного пласта качественно повлияло на перераспределение напряжений в массиве пород (рис. 9, 10). Так, при наличии горизонтальной трещины, расположенной на расстоянии 8 м от кровли пласта, наблюдается снижение нагрузки 1 вблизи очистного забоя в сравнении с вариантом без трещины на 18-20 % (с 22 до 18 МПа, max с 10 до 8 МПа). В условиях наклонной трещины, расположенной под углом 450 – на 40 % (1 = 14 МПа). В кровле и почве очистного забоя напряжения max снизились в 1,2-1,5 раза.

Рис. 8. Оптическая картина изохром изолиний равных максимальных касательных напряжений (Вц = 30 м, m = 2,5 м, Н = 200 м): а – при наличии горизонтальной трещины;

б – то же наклонной (450) Рис. 9. Распределение напряжений в центральном горизонтальном сечении целика (Вц = 30 м, m = 2,5 м) угольного пласта прилегающего к демонтажной камере: а – при наличии горизонтальной трещины; б – то же наклонной (450) Результаты исследования НДС массива численным моделированием методом конечных элементов позволили отметить следующие особенности (рис. 10). Область повышенного опорного давления, как и при физическом моделировании, формируется вблизи очистного забоя (1-3 м вглубь целика). Наиболее существенно повышается уровень главных напряжений 1 с глубиной ведения горных работ (рис. 11). Снижение мощности угольного пласта с 5 до 1,5 м ведет к росту max практически в 2 раза (таблица 1).

Приближение лавы к демонтажной камере (уменьшение Вц с 30 до 2 м) вызывает рост нагрузки на убывающий целик с 18 до 31 МПа.

При этом концентрация 1 превышает исходное поле напряжений более чем в раза. Уменьшение ширины целика (от 30 до 2 м) и мощности плата (от 5 до 1,5) сопровождается ростом нагрузки в зоне максимума опорного давления соответственно в 2,8-3,6 и 1,6-2,0 раза.

Рис. 10. Распределение максимальных главных напряжений (1) в целике, прилегающем к демонтажной камере в зависимости от ширины целика (Вц) при Н = 200 м: а – при Вц = 30 м; б – то же Вц = 10 м Рис. 11. Величина 1 вблизи очистного забоя (1-3 м) в зависимости от ширины целика при m = 3,0 м: 1 – при Н = 200 м;

При создании в кровле горизонтальной и наклонной трещин напряжения 1 в зоне максимального опорного давления составляют соответственно 3,4Н и 2,6Н, что на 10-15 и 30 % меньше чем в массиве, не нарушенном трещиной (рис. 12).

Рис. 12. Характер изменения напряжений max в целике при наличии горизонтальной (а) и наклонной (б) трещины для условий – m = 3,0 м, Н = 200 м, Вц = 30 м При угле наклона трещины 450 обеспечивается не только снижение опорного давления на забой лавы, но и своевременное обрушение пород кровли в выработанное пространство. Это позволит безопасно управлять процессом посадки пород труднообрушаемой кровли вслед за подвиганием очистного забоя, не вызывая ее зависания на значительной площади (рис. 13).

Рис. 13. Величина 1 вблизи очистного забоя (1-3 м) в зависимости от ширины целика при m = 3,0 м и Н = 200 м: 1 – без трещины; 2, 3 – при наличии трещины с углом наклона 300 и 450 соответственно Опережающее создание трещин направленного гидроразрыва по слоистости и навстречу под углом к очистному забою обеспечивает соответственно защитный слой над крепью с одновременным обрушением кровли за ней.

Проведенный комплекс исследований физического и численного моделирования полей напряжений в массиве показал качественную сходимость результатов.

В четвертой главе представлены результаты шахтных экспериментов, выполненных в условиях шахты «Березовская», входящей в состав ОАО УК «Северный Кузбасс» на угольном пласту XXVI в заранее подготовленной демонтажной камере № 43. Заход механизированного комплекса DBT в предварительно пройденную демонтажную камеру № 43 был осуществлен косым заездом с опережением конвейерного штрека № 41 (рис. 14). Бурение основных шпуров осуществлялось непосредственно из демонтажной камеры через каждые 17-30 м на глубину 12 м, и отсечных шпуров через каждые 20-35 м между основными шпурами в сторону очистного забоя на глубину 10 м с заложением к наслоению пород под углом 45°. В ходе опытнопромышленных испытаний НГР было пробурено 23 шпура НГР (таблица 2). Ориентация и направления щелей устанавливались визуально. Отсечные щели просматривались выходом на свободную поверхность кровли, как правило, за секциями механизированной крепи либо над ними начинался капеж жидкости. Основные щели были обнаружены, в основном, вытеканием эмульсии из последующих пробуренных шпуров НГР. В ряде случаев было обнаружено вытекание эмульсии в виде капель из естественных трещин массива пород и шпуров анкерной крепи. Практически каждое развитие трещины НГР сопровождалось звуковым щелчком, падением давления на манометре и снижением уровня эмульсии в баке насосной установки гидросистемы механизированной крепи.

Рис. 14. Схема заезда механизированного комплекса в заранее подготовленную демонтажную камеру на шахте «Березовская»:

1 - демонтажная камера № 43; 2 - конвейерный штрек №43; 3 - конвейерный штрек № 41; 4 - квершлаг № 41;

5 - квершлаг № 43; 6 - грузовой уклон № 4; 7 - лава № 43; 8- механизированный комплекс DBT; 9 - обрушенные породы; 10 - расслаивающая трещина НГР; 11 - начало границы заводки защитного перекрытия; 12 - граница остановки механизированного комплекса; 13 - угольный пласт XXVI; 14 - защитное перекрытие «брус»; 15 - визуальная глубинная реперная станция РГ-2; 16 - проколот металлический круг; 17 - подхват металлический;

18 - металлическая решетка; 19 - монорельсовая подвесная дизельная дорога; 20 - сталеполимерный анкер За период наблюдений по четырем замерным станциям РГ-2 (рис. 15) было установлено, что величины смещений кровли 0-25 мм в демонтажной камере № 43 не превышали нормативных значений. На сопряжении демонтажной камеры № 43 с конвейерным штреком № 41 на замерной станции I, в период заезда механизированного комплекса DBT в демонтажную камеру №43, смещений не произошло. Деформационный процесс начал проявляться при подходе лавы № 43 к демонтажной камере № 43 на расстоянии 60 м от нее. Максимальные смешения были зафиксированы при подходе очистного забоя к камере на расстояние от 15 м до 7 м (рис. 16).

ТАБЛИЦА 2. Результаты и основные параметры НГР проведенные в демонтажной камере № Рис. 15. Визуальная глубинная реперная станция РГ-2: 1 – скважина (шпур); 2 - канатный анкер АК01; 3 - анкер АСП2,2; 4 – трос (струна); 5 - направляющая втулка; 6 - труба устьевая; 7 - индикаторы (на фото справа реперная станция III) Рис. 16. Графики зависимости смещений пород кровли от ширины убывающего целика: а - реперная станция III; б - реперная станция IV; R1 - первый репер; R2 - второй репер В ходе проведения эксперимента удалось беспрепятственно завести механизированный комплекс в демонтажную камеру за 4 смены, снизить давления на убывающий целик, нагрузки на секции механизированной крепи, повысить устойчивость пород кровли и бортов демонтажной камеры и прилегающих к ней выработок. Последнее обстоятельство позволило сократить время демонтажа механизированного комплекса DBT.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, изложены научно обоснованные технологические разработки, заключающиеся в обосновании технологии управления труднообрушаемыми кровлями направленным гидроразрывом при подходе очистного забоя к убывающему целику демонтажной камеры, обеспечивающие безопасность очистных работ и имеющие существенное значение для экономики страны.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. На основе анализа работы современных угольных шахт показано, что ввод механизированного комплекса в заранее подготовленную камеру является наиболее перспективным с точки зрения минимизации затрат времени на его демонтаж. В условиях труднообрушающихся кровель при движении очистного забоя на убывающий целик, в последнем возникают критические напряжения, вызывающие его динамическое разрушение, что требует применения методов разупрочнения кровли.

2. Разработана новая технологическая схема реализации способа разупрочнения труднообрушающейся кровли методом направленного гидроразрыва из предварительно пройденной демонтажной камеры для снижения нагрузок на механизированную крепь и целик. Предложено производить гидроразрывы кровли по слоистости и вкрест простирания, создавая направленные трещины под углом к движущемуся очистному забою. Определены параметры заложения шпуров НГР.

3. В лабораторных условиях на оптически активных материалах и численным моделированием (МКЭ) установлено, что снижение действующих напряжений (1 и max) в массиве и своевременное обрушение налегающих пород вслед за подвиганием очистного забоя в выработанное пространство в условиях труднообрушающихся кровель при подходе лавы к демонтажной камере, обеспечивается созданием определенных параметров и направлений развития трещин направленного гидроразрыва.

При этом нагрузка на целики в условиях создания направленной трещины снижается в 1,3-1,6 раза, что обеспечивает разгрузку призабойной части лавы при ее подходе к демонтажной камере.

4. Исследования, проведенные в ходе промышленных испытаний метода НГР на угольной шахте «Березовская» ОАО УК «Северный Кузбасс» компании "АрселорМиттал" в соответствии с разработанным проектом на выполнение работ по разупрочнению основной кровли методом направленного гидроразрыва для сохранения демонтажной камеры № 43 пласта XXVI, позволили исключить площадное зависание кровли и резкое динамическое воздействие ее на механизированный комплекс и целик, примыкающий к демонтажной камере. Полученные зависимости смещения кровли в демонтажной камере при заводе в нее механизированного комплекса свидетельствуют, что применение направленного гидроразрыва в соответствии с рекомендованными параметрами, не превышают нормативных требований, предъявляемых к выработкам закрепленных анкерной крепью.

5. Выполненные исследования и опыт практического применения метода НГР при управлении труднообрушаемой кровлей при подходе лавы к демонтажной камере, позволяют обеспечить безопасные и эффективные условия ведения очистных работ.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Никольский А.М. Новый подход к управлению труднообрушаемой кровли при выемке пологих угольных пластов. [Текст] / А.М. Никольский // Материалы конференции «Молодые – наукам о земле». – М.: РГГРУ.– 2008. – с. 309.

2. Никольский А.М. Результаты моделирования напряженного состояния массива пород в районе демонтажной камеры. [Текст] / А.М. Никольский, А.А.Неверов, С.А.Неверов // Материалы докладов I Всероссийской молодежной научной конференции. «Молодежь и наука на Севере». Том I., УрО РАН Коми научный центр, – Сыктывкар. – 2008. – с. 153-155.

3. Клишин В.И. Метод направленного гидроразрыва труднообрушающихся кровель для управления горным давлением в угольных шахтах. [Текст] / В.И. Клишин, А.М. Никольский, Г.Ю. Опрук, А.А. Неверов, С.А. Неверов // Уголь. – 2008. – № 11. – с. 12-16.

4. Клишин В.И. О возможностях направленного гидроразрыва для управления горным давлением на угольных шахтах. [Текст] / В.И. Клишин, А.М. Никольский, Ю.Г. Голубев, А.А. Неверов, С.А. Неверов // Отраслевой журнал «Сибирский уголь в XXI веке». – Кемерово, 2008. – №7(11). – с. 40-41.

5. Никольский А.М. Оценка напряженного состояния массива пород при подходе лавы к демонтажной камере. [Текст] / А.М. Никольский, А.А.Неверов, С.А.Неверов, М.В. Шинкевич // Вестник КузГТУ. – Кемерово, 2008.

– №5(69), – с. 23-27.

6. Никольский А.М. Характерные особенности труднообрушающейся кровли.

[Текст] / А.М. Никольский // IХ Международная конференция «Новые идеи в науках о земле». Доклады. 2 том. – М.: РГГРУ. –2009. – с. 159-160.

7. Никольский А.М. Геомеханическая оценка напряженного состояния убывающего целика при подходе очистного забоя к демонтажной камере. [Текст] / А.М. Никольский // Уголь. –2009. –№ 6. – с. 49-52.

8. Никольский А.М. Анализ напряженно-деформированного состояния массива пород при подходе лавы к охранному целику. [Текст] / А.М. Никольский, А.А. Неверов, С.А. Неверов // Конференция с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», г. Новосибирск, ИГД СО РАН. – 2008. – с. 74-79.

9. Клишин В.И. Управление горным давлением при подходе очистного забоя к демонтажной камере. [Текст] / В.И. Клишин, Ю.М. Леконцев, П.В. Сажин, С.В. Клишин, А.М. Никольский // Конференция с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», г. Новосибирск, ИГД СО РАН. – 2008. – с. 123-127.

Подписано к печати 22.03.2010 г. Формат 68 84 / Учреждение Российской академии наук Институт горного дела СО РАН 630091 г. Новосибирск, Красный проспект,

 
Похожие работы:

«ХОХЛОВА Ольга Сергеевна КАРБОНАТНОЕ СОСТОЯНИЕ СТЕПНЫХ ПОЧВ КАК ИНДИКАТОР И ПАМЯТЬ ИХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ 25.00.23 – Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафта АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Москва, 2008 г. Работа выполнена в лаборатории геохимии и минералогии почв Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН Научный консультант : заслуженный деятель науки...»

«Крышнякова Ольга Сергеевна ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И ОСАДКОВ В ПРИРОДНЫХ ЗОНАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ Специальность 25.00.23 – Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Санкт- Петербург – 2010 Работа выполнена на кафедре физической географии и природопользования Российского...»

«НЕПОМНЯЩИЙ ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕКРЕАЦИОННОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТАХ РЕСПУБЛИКИ ХАКАСИЯ Специальность 25.00.36 – геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Томск – 2007 Работа выполнена в ГОУ ВПО Томский государственный университет, на кафедре краеведения и туризма Научный руководитель : доктор географических наук, профессор Окишев Петр Андреевич Официальные оппоненты : доктор...»

«ВОЛОГЖИНА САЯНА ЖАМСАРАНОВНА ОЦЕНКА ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ ПРИБАЙКАЛЬЯ 25.00.36 – Геоэкология (географические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Улан-Удэ – 2012 Работа выполнена на кафедре гидрологии и охраны водных ресурсов географического факультета ФГБОУ ВПО Иркутский государственный университет Научный руководитель доктор технических наук, профессор АРГУЧИНЦЕВА Алла...»

«ПОНОМАРЕВ Владимир Сергеевич ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ГРАНИТОИДОВ И ИХ МЕТАМОРФИЧЕСКОГО ОБРАМЛЕНИЯ ИЗ ФУНДАМЕНТА ПРИУРАЛЬСКОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО МЕГАБАССЕЙНА Специальность: 25.00.04 – петрология, вулканология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Екатеринбург - 2011 Работа выполнена в Институте геологии и геохимии им. акад. А.Н. Заварицкого УрО РАН (г. Екатеринбург). доктор геолого-минералогических наук Иванов Научный...»

«Байбородов Яков Николаевич Разработка параметров расположения вертикальных концентрированных и параллельно-сближенных зарядов ВВ увеличенного диаметра при выемке рудных тел (на примере Абаканского месторождения) Специальность 25.00.22 — Геотехнология (подземная, открытая и строительная) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2011 2 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского...»

«= # — Ильяш Дмитрий Валерьевич ЦИРКУММЕНТНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Специальность 25.00.36 - Геоэкология (наук и о Земле) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Екатеринбург - 2014 Работа выполнена в ФГБУ ВПО Воронежский государственный университет. Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор Косинова Ирина Ивановна Официальные оппоненты : -...»

«Антипова Ксения Александровна ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ РЕГУЛИРОВАНИЕМ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ, СОСТАВА И СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА Специальность 25.00.15 –Технология бурения и освоения скважин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2013 Работа выполнена на кафедре бурения нефтяных и газовых скважин ФГБОУ ВПО Самарский государственный технический университет Научный...»

«Михайлюк Александр Леонидович Техногенное шумовое загрязнение Баренцева моря и его влияние на биологию кольчатой нерпы Специальность 25.00.28 – океанология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Мурманск 2012 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Мурманском морском биологической институте Кольского научного центра РАН Научный руководитель доктор биологических наук, доцент физиологии Войнов Виктор Борисович Официальные...»

«Касатенкова Мария Сергеевна ГЕОХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ЭВОЛЮЦИЯ ЛАГУННО–МАРШЕВЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва – 2011 Работа выполнена на кафедре геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный руководитель : доктор...»

«НАГАРЕВ ОЛЕГ ВАЛЕРЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМЕРСОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ВСКРЫТИЯ АЧИМОВСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ УРЕНГОЙСКОЙ ГРУППЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Тюмень – 2006 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет (ТюмГНГУ) - доктор технических...»

«КОРОСОВ АНТОН АНДРЕЕВИЧ РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЦЕДУРЫ КОМПЛЕКСНОГО ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРИВОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В МОРЯХ И КРУПНЫХ ОЗЕРАХ Специальность: 25.00.28 – океанология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Санкт-Петербург 2007 Работа выполнена в Международном центре по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена Научный руководитель : доктор физико-математических наук проф....»

«Шарипова Разиде Бариевна СОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ НА ТЕРРИТОРИИ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность 25.00.30 – метеорология, климатология, агрометеорология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Казань – 2012 2 Работа выполнена в Государственном научном учреждении Ульяновский научно- исследовательский институт Россельхозакадемии и на кафедре метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского...»

«НЕВЕДРОВА Нина Николаевна ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ВАРИАЦИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ С КОНТРОЛИРУЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ (НА ПРИМЕРЕ РЕГИОНОВ СИБИРИ) 25.00.10 – геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук НОВОСИБИРСК – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте нефтегазовой геологии и геофизики...»

«МАНДЕЛЬ АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОФИЛАКТИКИ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН НА ШЕЛЬФЕ СЕВЕРНЫХ МОРЕЙ Специальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2002 2 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете и ООО Газфлот Научный руководитель : Мавлютов М.Р. доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты : доктор технических наук,...»

«УДК 622.84 Мельник Виталий Вячеславович ОБОСНОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОПАСНОСТИ КАРСТОПРОЯВЛЕНИЙ ПРИ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИИ Специальность 25.00.20 Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург - 2010 Работа выполнена в Институте горного дела Уральского отделения Российской академии наук Научный руководитель – доктор технических...»

«УДК. 622.276.031.011.433: 532.5:550.832 КОЛЕВАТОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРОГНОЗА ПРОНИЦАЕМОСТИ КАРБОНАТНЫХ ПЛАСТОВ ПО ДАННЫМ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2013 Работа выполнена в ОАО Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им академика А.П. Крылова (ОАО ВНИИнефть) Научный...»

«Григорьев Сергей Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО АРХИВА КАДАСТРОВЫХ ДОКУМЕНТОВ Специальность 25.00.26 – Землеустройство, кадастр и мониторинг земель Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель кандидат технических наук, профессор Алтынов А.Е. Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре кадастра и основ земельного права Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)....»

«ГАННИБАЛ Мария Андреевна ПРОИСХОЖДЕНИЕ И МИГРАЦИЯ БЛАГОРОДНЫХ ГАЗОВ В СИСТЕМЕ ВОДА – ПОРОДА Специальность: 25.00.09. – “Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых ” Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Москва 2012 Работа выполнена в Геологическом Институте КНЦ РАН, г. Апатиты Научный руководитель : доктор химических наук И.Н.Толстихин Официальные оппоненты : доктор геолого-минералогических наук, Ю.А....»

«АГАФОНОВ ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ УДК 622.272(043) РАЗРАБО ТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧ ЕСКОГО ОБЕСПЕЧ ЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ С ТРА ТЕГИИ УС ТО ЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ГОРНО ТЕХ НИЧ ЕСК ИХ СИС ТЕМ УГОЛЬ НЫХ ШАХ Т Спе ци аль нос ть 25. 00. 21 Теоретические основы проектирования горнотехнических систем Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2008 Работа выполнена в Московском государственном горном университете Научный консультант, доктор техниче ских наук,...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

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.