Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля"

На правах рукоп иси ЕРОПОЛОВ Павел, Александрович

УДК 622.332

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИННО - МЕХАНОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003466728

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный

университет» (МГГУ)

Научный руководитель доктор технических наук МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук ДЖИГРИН Анатолий Владимирович кандидат технических наук ДМИТРИЕВ Виктор Анатольевич

Ведущая организация - Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального обучения -«Сибирский государственный индустриальный университет» (г. Новокузнецк, Кемеровская область)

Защита диссертации состоится « 6 » мая 2009г. ъ/3час. на заседании диссертационного совета Д-212.128.05 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан «6 » апреля 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Мельник Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На протяжении последних двадцати лет (вплоть до 1998 г.) имело место снижение объемов и удельного веса подземного способа в общем балансе угледобычи России. Только в последние годы наметилась тенденция роста объемов добычи угля подземным способом (108,6 млн. т. в 2007 г.).

В угледобывающей отрасли, начиная с 1993 г., наметилась устойчивая тенденция к увеличению нагрузки на очистной забой - с 485 до 1813 т/сут (в том числе на комплексно-механизированный с 719 до 2577 т/сут) и производительности труда рабочего по добыче - с 66,3 до 95,8 т/мес. В 2007 г. 40 комплексных бригад обеспечивали нагрузку на очистной забой более 1 млн.т в год, а бригада В.И. Мельника ОАО «Шахта Котинская» (ОАО «СУЭК», Кузбасс) установила всероссийский рекорд годовой добычи - 4,41 млн. т угля. Однако оснований для оптимистических прогнозов развития подземного способа добычи угля, к сожалению, пока явно недостаточно.

Основными причинами такого положения отрасли являются недостатки традиционных технологий подземной добычи и значительный износ основных фондов шахт, не всегда оправданная ориентация в отрасли только на комплексно-механизированную добычу угля в длинных очистных забоях (80,5% в 2007 г.), отрицательная динамика ввода и выбытия мощностей, при которой выбытие мощностей угольных шахт в 6 - 8 превышает их ввод.

Из анализа распределения добычи из действующих очистных забоев по мощности и углу падения следует, что область применения современной подземной угледобычи определяется наиболее благоприятными горногеологическими и производственно-техническими условиями, характерными для пологих пластов средней мощности. К сожалению, крутые и наклонные угольные пласты во всем диапазоне мощностей практически не отрабатываются или технико-экономические показатели их разработки находятся на уровне, значительно более низком, чем уровень, определяемый по условиям рентабельности производства. Исключение составляют гидрошахты Кузнецкого бассейна, разрабатывающие пласты Прокопьевско-Киселевского угленосного района. В то же время только в Кузбассе имеют место значительные запасы высококачественного угля, сосредоточенные в осложненных горно-геологических и горнотехнических условиях залегания складчатых структур западной и северо-западной периферии бассейна.

Исследованиям, направленным на повышение технологичности отработки запасов угольных пластов на современном этапе развития

угледобычи, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочинского, ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ПНИУИ, СибГИУ, ВНИИгидроугля, ДонНИИ, ДонГТУ, МГГУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА и ряда других организаций.

Работы этих организаций послужили основой для исследований в направлении поиска путей эффективной реализации ресурсного потенциала наклонных и крутых пластов на базе научно обоснованных сочетаний вариантов прогрессивных технологий подземной добычи угля.

Таким образом, исследования, направленные на формирование рациональных сочетаний скважинной гидравлической и механогидравлической технологий разработки наклонных и крутых угольных пластов, могут быть объективно признаны актуальными.

Целью диссертации является установление зависимостей показателей эффективности гидромеханизированных технологий от комплекса природных и горнотехнических факторов для обоснования параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной угледобычи, обеспечивающей повышение интенсивности, безопасности и полноты извлечения запасов угля из наклонных и крутых угольных пластов.

Основная идея работы заключается в обеспечении рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологий подземной угледобычи за счет реализации объектно-ориентированного подхода к обоснованию параметров подготовительных и очистных работ, определяющих интенсивность, безопасность и полноту отработки запасов угля в специфических условиях залегания наклонных и крутых пластов.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

1. Эффективность реализации скважинно-механогидравлической технологии очистных работ на наклонных и крутых пластах находится в зависимости от горно-геологических условий, ширины камеры, специфики процессов магазшшрования, лульпоформирования и позволяет увеличить нагрузку на очистной забой до 800-1000 т/сут, полноту извлечения запасов на 10-12%, уменьшить объем проведения подготовительных выработок в 2,5-3 раза.

2. Обоснование параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля необходимо осуществлять по фактору устойчивости камеры, так как он является определяющим для установления рациональных значений выемочных блоков и ширины межкамерных целиков, при выполнении всех рабочих процессов технологического цикла.

3. Прогрессивные варианты скважинно-механогидравлической техноло-

гии отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов способствуют увеличению производительности гидравлического разрушения массива полезного ископаемого в 1,3-1,5 раза, высоты подэтажа в 2-3 раза и обеспечению устойчивости боковых пород в камере за счет магазинирования угля и надежного управления процессами выпуска, дробления и пульпоформирования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- корректностью использования современных методов исследований при обосновании параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля;

достаточным объемом аналитических и экспериментально-аналитических исследований основных подсистем технологии скважинно-механогидравлической угледобычи;

- использованием при синтезе вариантов, прогрессивных технологий апробированных в условиях угольных шахт, в качестве элементов рациональных сочетаний гидромеханизированной и скважинной гидравлической технологий очистных работ.

Научное значение работы заключается в разработке методики обоснования прогрессивных технологических и пространственно-планировочных решений по реализации скважинно-механогидравлической технологии, обеспечивающей интенсивную и безопасную отработку запасов наклонных и крутых угольных пластов при минимальных потерях угля в недрах.

Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по повышению интенсивности и безопасности отработки запасов наклонных и крутых пластов на базе рациональных сочетаний технологий скважинной и механогидравлической добычи угля при обеспечении минимума потерь полезного ископаемого в недрах.

Реализация выводов и рекомендаций. Варианты рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологии отработки запасов угля использованы при составлении программ развития горных работ на шахтах ОАО «ОУК Прокопьевскуголь».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2008, 2009 гг.), научно-техническом совете НПО УК «Прокопьевскуголь» (Прокопьевск, 2007 г.), научных семинарах кафедры ПРПМ Московского

государственного горного университета (Москва, 2006-2008 гт.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 3 научных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, содержит 60 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 75 наименований и приложения.

Автор выражает благодарность за консультации при выполнении работы кандидату технических наук Кайдо И.И., сотрудникам кафедры ПРПМ МГГУ, а также инженерно-техническим работникам НПО УК «Прокопьевскуголь» за ценную помощь и советы в процессе выполнения исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследованиям, направленным на повышение технологичности разработки наклонных и крутых угольных пластов на современном этапе развития угледобычи, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. A.A. 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. Существенный вклад в развитие теории и практики повышения технологичности разработки угольных месторождений внесли A.A. Атрушкевич, В.Ж. Арене,

A.C. Бурчаков, В.Н. Вылегжашш, JI.H. Гапанович, Н.К. Гринько, Г.И. Грицко, П.В. Егоров, С.И. Калинин, В.Ф. Крылов, Ю.Н. Кузнецов, A.C. Кузьмич, В.Г. Лурнй, A.C. Малкин, Ю.Н. Малышев, О.В. Михеев, Мельник

B.В., B.C. Мучник, JI.A. Пучков, A.B. Ремизов, В.В. Сенкус, В.Н. Фрянов, Г.Х. Хчеян и др.

В работах перечисленных авторов отмечается перспективность направления развития технологий разработки угольных пластов на основе применения высокопроизводительных длинных и коротких комплексно-механизированных лав, агрегатно-гидравлической технологии, камерных и камерно-столбовых технологий очистной выемки угля, однако специальных широкомасштабных исследований по синтезированию эффективных технологий разработки наклонных и крутых пластов до настоящего времени, к сожалению, не проводилось.

В этой связи для реализации цели диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

анализ современного состояния и приоритетных направлений развития подземной угледобычи на шахтах РФ, разрабатывающих наклонные и крутые

пласты;

разработка концепции рационального сочетания технологических процессов скважинной и механогидравлической добычи угля на наклонных и крутых пластах;

разработка вариантов рациональных сочетаний рабочих процессов скважинной и механогидравлической технологий отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов;

обоснование параметров технологических схем сочетания технологических процессов скважинной и механогидравлической добычи угля на наклонных и крутых пластах;

разработка требований к параметрам синтезируемых технологам очистной выемки угля с применением различного добычного оборудования, обоснование области эффективного применения скважинно-механогидравлической технологии подземной угледобычи.

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 традиционных технологий подземной угледобычи - это наиболее благоприятные природные и горнотехнические условия отработки запасов. 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 млн. т, шахтах Ленинского и Беловского районов Кузбасса - порядка 360 млн. т, для отработки которых отсутствуют высокопроизводительные технологии.

На основании системного подхода к обоснованию направлений поиска новых технологических решений разработана концепция рационального сочетания скважинной гидродобычи и механогидравлической технологии, базирующаяся на научно обоснованной пространственной и временной увязке схем развития горных работ при скважинной гидродобыче и механогидравлической технологии добычи угля на наклонных и крутых угольных пластах. Цель реализации концепции - повышение интенсивности и безопасности очистных работ, а также полноты извлечения запасов угля.

В диссертации выполнены аналитические исследования структуры пооперационных затрат времени при гидравлической, механогидравлической и скважинно-механогидравлической технологии отработки угольных пластов (рис.1). Из анализа традиционной гидравлической, механогидравлической и скважинной гидравлической технологий следует, что гидравлическая добыча угля при неоспоримых достоинствах обладает следующими недостатками:

- разрушение нависающего угольного массива в заходке имеет неуправляемый характер вследствие самопроизвольного обрушения кусков, размеры которых лежат в диапазоне от нескольких сантиметров до метров;

- дробление негабаритных кусков высоконапорной гидромониторной струей малоэффективно вследствие их подвижности под воздействием струи;

- обнажение кровли и почвы пласта в заходке сопряжено с возможностью их обрушения и перемещения в зону пульпоприготовления, что создает препятствие для эффективного дробления негабаритов.

Тц

Рис.1 Структура пооперационных затрат времени при сочетании скважинной и

механогидравлической технологий: Тц - полное время, затрачиваемое на весь комплекс забойных операций; Тп - время подачи воды в забой; Тпо - продолжительность всех перерывов в работе и отказов технологических звеньев; Тд - продолжительность операций по добыче угля; Тпн -время вынужденных перерывов в работе выемочного участка; То - время, затрачиваемое на отбойку угля; Тпф - затраты времени на операции забойного пульпоформирования; Твсп - время затрачиваемое на вспомогательные операции; Тсб - продолжительность сбросов воды; Тсбн - продолжительность негехнологических сбросов; Тсбт - продолжительность технологических сбросов; Тов,Туои,Тпнд - затраты времени в забое на перестановку оборудования; Твсп - затраты времени на вспомогательные операции; Тпп - продолжительность перерывов в работе и отказов технологических звеньев за пределами выемочного участка

6

Механогидравлическая технология обеспечивает управление процессами дробления и пульпоприготовления, однако не имеет возможности дистанционного разрушения угольного массива в заходке более высоты подъема стрелы исполнительного органа.

Скважинная гидравлическая технология реализует возможность минимизировать затраты времени на разрушение угольного массива при минимальных площадях обнажения кровли и почвы, однако этой технологии присущи следующие недостатки:

- в случае отработки заходок-камер в нисходящем порядке происходит «забучивание» скважин негабаритными кусками угля, поскольку разрушение и дробление негабаритов являются неуправляемыми процессами;

- в случае отработки заходок-камер в восходящем порядке возникает необходимость установки гидромонитора или механогидравлического комбайна на выходе из камеры для осуществления дробления негабаритов и пульпоформирования. Однако и в этом случае так же, как и при высоконапорной гидравлической выемке, существует возможность обрушения пород и прекращения эффективного хода процесса выемки.

Наряду с исследованием структур пооперационных затрат времени при реализации указанных технологий выполнен анализ общепризнанных и нашедших промышленное применение схем вскрытия, подготовки и отработки запасов пластов крутого падения гидравлическим способом.

В результате была разработана принципиальная технологическая схема скважинно-механогидравлической технологии добычи угля, в которой предусмотрено устранение недостатков рассмотренных вариантов технологий (рис.2).

Подготовку запасов угля предлагается производить согласно схеме, представленной на рис.3, аналогично схеме подготовки при реализации системы разработки длинными столбами по простиранию с подэтажной выемкой угля. Отличие заключается лишь в том, что высота подэтажа при этом увеличивается в 2-3 раза. Подэтажные штреки проводятся спаренными забоями механогидравлическими комбайнами, а аккумулирующий подэтажный штрек после полной отработки запасов подэтажа используется в качестве вентиляционного для нижележащего подэтажа. Выемочный подэтажный штрек погашается в процессе отработки запасов пласта.

Между выемочным и аккумулирующим подэтажными штреками в процессе их проведения бурятся вентиляционно-транспротные скважины, по которым пульпа из очистного забоя поступает в гидротранспортную систему,

размещенную на аккумулирующем штреке. Кроме того, между выемочным подэтажным и аккумулирующим штреком верхнего подэтажа бурятся скважины, которые обеспечивают возможность эффективного проветривания подготовительных и очистных забоев.

1~Т~ГГ1 / / "7 и

1 2 3 4 5 7 689

Рис.2. Принципиальная технологическая схема скважинно-механогидравлической подземной добычи угля: 1 - разрезная печь; 2 - аккумулирующий подэтажный штрек; 3 - выемочный подэтажный штрек; 3* - вентиляционный подэтажный штрек; 4 - сбойки; 5 -скважины; б - механогидравлический комбайн; 7 - скважинный гидромониторный агрегат; 8 - конус выпуска горной массы из камеры; 9 - междукамерные целики; 10 -пространство камер, заполненное обрушенными породами; 11 - целик; 12 -высоконапорный став; 13 - устройство подачи гибкого или складывающегося высоконапорного става 14 в скважину; 15 - устройство спуска и подъема агрегата в скважину; В - высота подэтажа; Ь - ширина подэтажа; Ь - ширина камеры; Ьц -ширина межкамерного целика

1 2 3 4 5 6

Рис.3. Схема подготовки запасов подэтажа при скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля: ! - разрезная печь; 2 - аккумулирующий подэтажный штрек; 3 - выемочный подэтажный штрек; 3* - вентиляционный подэтажный штрек; 4 - сбойки; 5 -скважины; б - механогидравлический комбайн; В - высота подэтажа, Ь - ширина подэтажа; Ь - ширина камеры.

Скважинная гидравлическая технология реализуется в варианте восходящей отработки камер. Существенная особенность предлагаемого варианта технологии заключается в магазинировании отбитой горной массы в камере для предотвращения обрушения пород кровли (рис.2). Выпуск разрушенного угля из камеры, его дополнительное дробление и пульпоприготовление предлагается производить механогидравлическим комбайном. Для обеспечения подвижности разрушенного угля и пульпоприготовления вода подается в камеру из системы водоснабжения скважинных гидромониторных агрегатов.

Установлены рациональные параметры технологии двух- и трехструйного разрушения угольного массива при скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля гидромониторным агрегатом АСГ, обеспечивающим повышение производительности выемки на 35-40% при начальном давлении воды Ро=30 МПа, диаметре ствола 0с=0,1 м, диаметре двух насадок с!у=0,02 м, расстоянии между осями струй 1ст=0,25 м, начальном расстоянии от насадок до забоя 0,3 м, величине снимаемой стружки 0,6-1,0 м, глубине врубовой щели 2,9 м, величине плеча обрушения 0,24 м, расположении струй в горизонтальной плоскости.

Таким образом, практическая реализация идеи сочетания скважинной гидравлической (СГД) и механогидравлической (МГТ) технологий позволит сократить объем подготовительных выработок, обеспечить управление процессами разрушения угольного массива, дробления и пульпоформирования в очистном забое.

Основными параметрами скважинно-механогидравлической технологии являются: длина столба; высота подэтажа; ширина камеры, отрабатываемой скважинными гидромониторными агрегатами; ширина выемочных блоков в подэтаже; ширина барьерного межблокового целика.

На следующем этапе в соответствии с задачами исследований осуществлено геомеханическое обоснование параметров скважинно-механогидравлической технолоши отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов.

Для геомеханического обоснования параметров скважинно-механогидравлической технологии использовалось решение задачи механики горных пород методом конечных разностей, с использованием теории плит, деформирующихся под воздействием горного давления.

В диссертации использованы алгоритмы и программы, разработанные совместно с сотрудниками ДонГТУ, реализующиеся на методе конечных разностей, который позволяет определять нормальные напряжения, деформации, моменты и поперечные силы в любой точке исследуемого массива, включая целики и горные выработки.

При Математическом моделировании параметров скважинно-механогидравлической технологии получены общие картины распределения нормального давления аг (МПа), изгибающих моментов Мх (Нм) и Му (Нм), крутящего момента Мху (Нм), поперечных сил (Н) и (2У (Н), а также деформаций (опусканий) пород кровли (м) применительно к условиям шахты «Тырганская» ООО НПО «Прокопьевскуголь» Прокопьевско-

10

Киселевского месторождения Кузбасса. На следующем этапе производился детальный анализ характеристик <тг (МПа), Мх (Нм), Му (Нм), Мху (Нм), <3* (Н), <3У (Н), W (м) в сечениях, проведенных по простиранию и падению выемочного блока. Было выявлено, что максимальные деформации пород кровли приурочены точно к середине выработанного пространства по простиранию пласта и со смещением по падению к аккумулирующему штреку и составляют 0,26 м. Опускания пород кровли за пределами отработанной площади в 2 - 5 раз меньше.

Величина и характер опускания пород кровли, установленные в результате математического моделирования, в должной мере отвечают условиям, при которых пласт на выше- и нижележащем горизонтах не отработан. При этом наибольшая конвергенция наблюдается в средней части лавы, а наименьшая - в верхней и нижней, то есть вблизи штреков.

В результате математического моделирования установлено, что подавляющее большинство изолиний опусканий пород кровли имеет вид эллипсов, большая ось которых параллельна линиям падения пласта, а меньшая смещена к аккумулирующему штреку. Наличие такого вида изолиний опусканий пород кровли согласуется с известной схемой развития зоны разрушений пород кровли в плоскости крутого пласта, согласно которой первые обрушения основной кровли имеют форму, близкую к эллипсам, с расположением большей оси параллельно линиям падения пласта. В стадии установившегося режима сдвижений основной кровли форма ее обрушения также представлена эллипсоидами со смещениями меньшей оси к вентиляционному штреку.

Результатами моделирования развития процесса деформирования надугольных толщ объясняется факт наличия в реальных условиях смещений эллипсов к вентиляционному штреку за счет «подбучивания» нижней части отработанного пространства боковыми породами, вследствие чего дальнейшее обрушение кровли еще более локализуется в верхней части выемочной полосы.

При анализе распределения нормальных напряжений в кровле пласта следует условно выделить две зоны. Первая - зона повышенных напряжений, распространяющихся от аккумулирующего штрека на расстояние 30-33 м по восстанию выемочного блока (пласта), и вторая (пониженных напряжений), распространяющаяся далее от первой зоны до вентиляционного штрека, включающая отработанное пространство.

Нормальные напряжения в первой зоне по простиранию пласта носят практически симметричный характер. Так, например, в сечении, проведенном по почве аккумулирующего штрека, напряжения в глубине угольного массива являются постоянными и составляют порядка 9,7 МПа на протяжении 12-13 м от начала исследуемой области. После этого нормальные напряжения начинают постепенно возрастать и достигают максимального значения 14,0 МПа точно в середине отработанного пространства. Далее происходит постепенное снижение значений нормальных напряжений, и в межблоковых целиках они составляют порядка 9,7 МПа.

Во втором сечении в нижней части выемочной полосы (отработанной на расстоянии 12 м от аккумулирующего штрека) напряжения в глубине массива остаются постоянными на уровне 7,4 МПа на протяжении 18,0 м. Но по мере приближения к отработанному пространству значение нормальных напряжений начинает резко возрастать и достигает своего максимального уровня - 15,3 МПа на расстоянии 3,0 м от границы угольного пласта. В пределах отработанного пространства выемочной полосы характер распределения нормальных напряжений симметричный, то есть вначале происходит увеличение напряжений с 2,0 до 2,9 МПа, а затем их уменьшение до исходного значения 2,0 МПа. Далее, начиная с 48,0 м исследуемой области, по простиранию картина напряжений повторяется: имеет место резкое увеличение с 2,0 до 15,3 МПа на расстоянии 3,0 м от межблокового целика, а затем постепенное снижение значений напряжений до уровня 7,4 МПа.

Характер распределения нормальных напряжений в третьем сечении, проведенном в средней части лавы, аналогичен распределению в нижней части. Отличительной особенностью характера напряжений в этом сечении является снижение значений напряжений в глубине массива до 5,0 МПа и уменьшение их (как максимального, так и установившегося) в межблоковом целике (отработанном пространстве) соответственно 12,4 и 5,0 МПа.

Коэффициенты концентрации напряжений внутри отработанной площади незначительны и составляют всего 0,4. Абсолютные значения коэффициента концентрации напряжений больше у длинных сторон отработанной площади и находятся в пределах от 3,0 до 0,3. Для всех сечений максимальные значения коэффициента концентрации напряжений достигаются в сечении по кровле вентиляционного штрека и изменяются в пределах от 1,0 до 8,0. Такое изменение значений коэффициента концентрации напряжений объясняется тем,

что в нижней части кровли пласта действуют дополнительные сжимающие, а в верхней - дополнительные растягивающие напряжения.

На основании реализации алгоритма численного моделирования методом конечных разностей определены нормальное напряжение о2 (МПа), изгибающие моменты Мх (Нм) и М> (Нм), крутящие моменты Мху (Нм), поперечные силы С)х (Н) и Qy (Н), а также деформации (опускания) пород кровли V/ (м). Эти механические характеристики позволяют обосновать параметры скважинно-механогидравлической технологии. Так, размер выемочных блоков по падению (высота подэтажа) должен составлять 40-50 м, а по простиранию 350-400 м. Ширина отрабатываемых камер Ь при применении предварительного разупрочнения угольного пласта должна быть принята при сопротивляемости угля гидравлическому разрушению < 1,5 МПа и породах кровли средней устойчивости на уровне -14-16 м, а при Ку до 2,5 МПа и при породах кровли ниже средней устойчивости -10-12 м.

Параметры камер по простиранию регламентируются величиной отрабатываемой полосы, а по падению расстоянием между целиками. В соответствии с полученными результатами математического моделирования расстояние между целиками в выемочной полосе является величиной непостоянной. В нижней части отрабатываемой полосы это расстояние должно составлять 14-16 м, а в верхней - 12-14 м.

В работе произведена корректировка методики расчета производительности при скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля. При этом определение производительности механогидравлического агрегата предлагается осуществлять по следующей зависимости:

= 60аД} _^Р____ р

~ 100[*.(/я-/,) + /,] р

кст к МО

_ 60а ¿В, кк-пр

Я„, = —-—-—.---при Р > Р„:

" Л___1__1 ЮО [*„(/„-/,)-с

где кт - коэффициент непрерывности работы проходческого комбайна;

кст - коэффициент, учитывающий сочетание скважинной и механогидравлической технологий;

км0 - коэффициент, зависящий от затрат времени на выполнение

маневровых операций,

¡рх - время работы комбайна по разрушению угольного массива подготовительного забоя;

4,0 - затраты времени на маневровые операции; /у - коэффициент крепости угля по проф. М.М. Протодьяконову; Продолжительность цикла при сочетании скважинной гидравлической и механогидравлической технологий

где tecn - продолжительность вспомогательных операций проходческого цикла, не совмещаемых с работой комбайна, мин;

tp - продолжительность операции разрушения горной массы после выпуска из камеры, мин; ■

tz - продолжительность операции «гидросмыв», мин;

На основании проведённого анализа применения различных технических средств для отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов были разработаны требования к механогидравлическому агрегату в целом и к его исполнительному органу:

1. Разрушение угля должно производиться механическим путём, а транспортирование угля из забоя - гидравлическим, что и предопределяет тип агрегата как «механогидравлический».

2. Обеспечение полноты выемки угля. При механическом способе разрушения это может быть реализовано, например, при применении барабанного исполнительного органа.

3. Достижение нагрузки не ниже 1000 т/сут угля при мощности пластов в диапазоне 0,6 - 1,2 м. Для реализации этого требования агрегат должен иметь существенно более высокую приводную мощность, чем аналоги.

4. Высокая наработка на отказ, чтобы гарантировать безаварийную работу агрегата во время выемочных циклов и осуществления плановых осмотров и ремонтов на аккумулирующем или вентиляционном штреках.

Реализация одновременно всех указанных требований представляет собой достаточно сложную задачу, и поэтому для их выполнения агрегат АСМ (рис.4) предлагается выполнить в двух модификациях: с исполнительным органом постоянной ширины захвата В3 = const (модель АСМ-1: В3. > 5 м, m = 0,81 - 1,2 м, а = 15 - 35°) и исполнительным органом переменной ширины

захвата (модель АСМ-2: В3. < 5 м, ш = 0,6 - 0,8 м, а = 5 - 35 ).

Агрегат АСМ-2 с исполнительным органом переменной ширины захвата аналогов не имеет и поэтому от базисного объекта и от модели АСМ-1 отличается существенно.

1 - исполнительный орган; 2 - режущие цепи; 4 - подающий двухлинейный стаз; 5 - гидроцилиндр зарубки; 8-стартовая площадка; 10,11-направляющие; 16 - маслостагщшг; 17 - устройство гибкой компенсации хода; 18 - осциллятор соосности; 19,20 - входной и выходной участки направляющих; 21 - тележка; 22 -задвижка; 23,24 - гибкие рукава; 25 - коллектор

Á-A

3 - опорная лыжа; 6 - шарниры; 7 - плоскость расположения трубчатых звеньев; 9 -рельсовый путь; 12,13,14,15 - гидродомкраты подачи (позиции на рис.4 и разрезе А-А единые)

Рис.4. Технологическая схема выемки угля агрегатом АСМ-1 при отработке

запасов этажа прямым ходом 15

Исходные данные и продолжительность операций при выемке угля агрегатом АСМ-1 и АСМ-2 представлены в табл.1, а параметры технологии очистных работ с использованием скважинных агрегатов в табл.2.

Таблица 1

Исходные данные и продолжительность операций при выемке угля агрегатом

АСМ-1 с различной шириной захвата

Исходные данные и операции, перечень и продолжительность операций АСМ-1

Ширина захвата, м АСМ-2

3,6 5,0 7,5 10,0

Скорость подачи, (м/мин):

- прямого хода 1,5 1,5 2 2 1,5

- обратного хода 0,65 0,65 0,4 0,4 0,65

Объёмный вес угля, т/м3 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4

Длина камеры, (м):

- общая 120 120 120 120 120

- для непрерывной подачи прямого хода 118 118 118 118 117

- дм непрерывной подачи обратного хода 116 116 116 116 114

Высота камеры, (м):

- при прямом ходе 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5

- при обратном ходе 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3

1. Концевые операции при зарубке исп. орг., ч 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

2. Рабочий непрерывный прямой ход исп. орг., ч 1,31 1,31 0,98 1,3

3. Осмотры агрегата в конце прямого хода исп. орг., ч 1,5 1,5 2 -

4. Монтаж расширителей, ч 1 1 1,2 -

5. Регулирование и. о. по мощности пласта, ч 0,4 0,4 0,4 -

6. Предварительное забуривание при обратном ходе, ч

(АСМ-2 по развороту крыльев) 0,1 0,1 0,1 -

7. Монтаж ограждения, ч 3 3 3,2 -

8. Рабочий непрерывный обратный ход, ч 2,97 2,97 4,75 2,9

9. Концевые операции по выводу исп. орг., па штрек, ч 1 1 1 0,3

10. Демонтаж расширителей, ч 2 2 2,2 -

11. Демонтаж ограждения, ч 2 2 2,2 -

12. Погрузка расширителей и ограждения в вагонетки, ч 0,5 0,5 0,6 -

13. Перебазировка груза с аккум. на вент, штрек к новой

камере, выгрузка оборудования и возврат вагонеток, ч 6 6 6 -

14. Перевод машины в транспортное полож., ч

Перемещение машины к новой камере, ч Перевод машины в рабочее положение с раскреплением 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5

и нивелировкой стола, ч

15. Осмотры агрегата перед началом прямого хода, ч 2 2 2,2 2,4 3

16. Демонтаж и откатка участка рельсов, крепи, арматуры, ч 2 2 2 2 2

17. Демонтаж-монтаж приспособлений и неучтённого

оборудования, ч 1 1 1 1 1

1В. Регламентированный перерыв на обед, ч 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33

19 П. - з. время в начале и в конце смены, 1 1 1 1 1

Таблица 2

Параметры механогидравлической технологии выемки угля _агрегатами АСМ-1 и АСМ-2__

№ Параметры технологии и продолжительность операций АСМ-1 АСМ-2

Величина В^, м

3,6 5,0 7,5 10,0

1. Продолжительность цикла, ч 40,6 40,6 44,1 45,8 20,8

2. Объём добытого из камеры угля, т 726 1008 1512 2016 1008

3. Суточная нагрузка, т 429 596 823 1056 1163

4. Продолжительность операций по непосредственной выемке угля, ч 5,9 5,9 7,3 7,6 5

5. Продолжительность монтажно-демонтажных операций, ч 11 11 11,8 12,1 3

6. Продолжительность операций при техническом обслуживании, ч 3,9 3,9 4,6 4,8 3

7. Продолжительность перебазировок, ч 6,5 6,6 6,6 6,6 5,5

8. Продолжительность операций по перестановке машины, ч 4,5 4,5 4,7 4,7 4,3

9. Количество выходов рабочих на цикл проведения камеры 35 35 42 46 16

10. Показатели по трудоемкости: вых/сут вых/ЮООт 20,7 48,2 20,7 34,7 22,9 27,8 24,1 22,8 18,5 15,9

11. Производительность труда, т/вых 20,7 28,8 36 43,8 63

12. Производительность при обратном ходе, т/ч 376,7 543 525,2 710,9 144

13. Удельный расход воды при пропускной способности подающего става 400 и'/ч, мэ/г 1,06 0,74 076 0,56 278

14. Минимально возможный угол падения пласта, град 14 17 17 20 5,5

На завершающем этапе в диссертации выполнена оценка экономической эффективности разработанных технологических решений, применительно к предприятиям ОАО «ОУК Прокопьевскуголь», которая составляет 10,5 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические разработки по обоснованию параметров скважинно-механогидравлической технологии добычи угля на основе установленных зависимостей показателей эффективности технологии от комплекса природных и горнотехнических факторов, внедрение которых имеет существенное значение для экономики угольной промышленности России.

Основные научные и практические результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. На основе анализа результатов функционирования угольной отрасли

России установлено, что одним из направлений повышения интенсивности, безопасности и полноты отработки запасов угля из наклонных и крутых пластов является рациональное сочетание скважинной и механогидравлической технологий угледобычи.

2. Разработана концепция рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологий отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов на базе реализации системного подхода к обоснованию их параметров.

3. На основе проведенных аналитических исследований структуры пооперационных затрат времени на выполнение специфических рабочих процессов при гидравлической, механогидравлической и скважинной технологиях предложены прогрессивные варианты скважинно-механогидра-влической технологии отработки запасов угля.

4. Разработанные варианты скважинно-механогидравлической технологии позволяют сократить объем подготовительных выработок, обеспечить управление процессами разрушения, дробления и пульпоформирования в очистном забое.

5. На основании результатов численного моделирования методом конечных разностей при геомеханическом обосновании параметров скважинно-механогидравлической технологии определены нормальные напряжения о71 (МПа), изгибающие моменты Мх (Нм) и Му (Нм), крутящие моменты Мху (Нм), поперечные силы С>х (Н) и С)у (Н), а также деформации (опускания) пород кровли (м), обоснованы рациональные параметры скважинно-механогидравлической технологии. Размер выемочных блоков по падению (высота подэтажа) должен составлять 40-50 м, а по простиранию 350-400 м. Ширина отрабатываемых камер Ъ при применении предварительного разупрочнения угольного пласта должна составлять при сопротивляемости угля гидравлическому разрушению Иу < 1,5 МПа и породах кровли средней устойчивости - 14-16 м, а при Яу до 2,5 МПа и при породах кровли ниже средней устойчивости -10-12 м.

6. Скорректирована методика определения производительности скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля, с использованием коэффициента, учитывающего сочетание скважинной и механогидравлической технологий и поправочного коэффициента учета затрат времени на выполнение маневровых операций.

7. Установлены рациональные параметры технологии двух- и трехструнного разрушения угольного массива при скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля гидромониторным агрегатом АСГ, обеспечивающим повышение производительности выемки на 35-40% при начальном давлении воды Ро=30 МПа, диаметре ствола 0с=0,1 м, диаметре двух насадок (1у=0,02 м, расстоянии между осями струй 1ст=0,25 м, начальном расстоянии от насадок до забоя 0,3 м, толщине снимаемой стружки 0,6-1,0 м, глубине врубовой щели 2,9 м, величине плеча обрушения 0,24 м, расположении струй в горизонтальной плоскости.

8. Обоснованы рациональные параметры скважинно-механогидравли-ческой технологии отработки угольных пластов агрегатами АСМ-1 и АСМ-2 при различных значениях ширины захвата.

9. Определена область эффективного применения скважинно-механогидравлической технологии отработки запасов крутых и наклонных угольных пластов.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах автора:

1. Мельник В.В., Ерополов П.А. Обоснование параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2008. - №12. - с.249-255.

2. Мельник В.В., Ерополов ПА. Гидромониторные и тонкоструйные агрегаты для бурения скважин и очистной выемки угля И Рукоп. деп. -№660/12.08. - Опубл. в ГИАБ. - 2008. - № 12. - 13с.

3. Мельник В.В., Ерополов П.А. Скважинная механогидравлическая отработка угольных пластов II Рукоп. деп. - №661/12.08. - Опубл. в ГИАБ. -2008.-№ 12.- 14с.

Подписано в печать 03. О4.03

Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз.

Формат 60X90/16 Заказ №

Отдел печати Московского государственного горного университета Москва, Ленинский проспект,6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ерополов, Павел Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ИДЕЯ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработки крутых и наклонных угольных пластов.

1.2. Анализ технологий отработки крутых и наклонных угольных пластов.

1.3. Анализ гидравлической и мехапогидравлической технологий отработки крутых и наклонных угольных пластов.

1.4. Скважинная гидравлическая технология отработки угольных запасов

1.5. Цель, идея, задачи и методы исследований.

Выводы.

2. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СОЧЕТАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СКВАЖИННОЙ И МЕХАНОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ НА НАКЛОННЫХ

И КРУТЫХ ПЛАСТАХ.

2.1. Разработка концепции рационального сочетания технологических процессов скважинной и мехапогидравлической выемки угля на наклонных и крутых пластах.

2.2. Разработка вариантов технологических схем скважипно-механогидравлической технологии подземпой добычи угля.

2.3. Аналитические исследования основных процессов механогидравлической и скважинной технологий.

2.4. Критерии оценки эффективности процессов выемки угля.

Выводы.

3. ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ НА БАЗЕ СОЧЕТАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СКВАЖИННО-МЕХАНОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ.

3.1 Методика и алгоритмы обоснования геомеханических параметров технологических схем па базе сочетания технологических процессов скважипно-механогидравлической выемки угля.

3.2 Моделирование методом конечных разностей геомехапических параметров скважинпо-мехапогидравлической технологии.

3.3 Результаты геомеханического обоснования параметров скважинномеханогидравлической технологии.

Выводы.

4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СКВАЖИННО-МЕХАНОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ.

4.1. Варианты технологических решений по отработке крутых и наклонных угольных пластов с использованием скважинно-механогидравлической технологии.

4.2. Разработка требований к технологическому оборудованию скважинно-механогидравлической технологии.

4.3 Экономическая эффективность скважинно-механогидравлической технологии.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля"

Исследованиям, направленным на повышение технологичности разработки наклонных и крутых угольных пластов на современном этапе развития угледобычи, посвящены работы ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочипского, ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, Института угля и углехимии СО РАН, ПНИУИ, ВНИИгидроугля, УкрНИИгидроугля, ДопНИИ, ДонГТУ, МГГУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА и многих других организаций.

Работы этих организаций послужили основой для исследований в направлении поиска путей эффективной реализации ресурсного потенциала наклонных и крутых пластов на базе научно обоснованных сочетаний вариантов прогрессивных технологий подземной добычи угля.

Таким образом, исследования, направленные на формирование рациональных сочетаний скважинной гидравлической и механогидравлической технологий разработки наклонных и крутых угольных пластов, могут быть объективно признаны актуальными.

Целью диссертации является установление зависимостей показателей эффективности гидромеханизированных технологий от комплекса природных и горнотехнических факторов для обоснования параметров скважиипо-механогидравлической технологии подземной угледобычи, обеспечивающей повышение интенсивности, безопасности и полноты извлечения запасов угля из наклонных и крутых угольных пластов.

Основная идея работы заключается в обеспечении рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологий подземной угледобычи за счет реализации объектно-ориентированного подхода к обоснованию параметров подготовительных и очистных работ, определяющих интенсивность, безопасность и полноту отработки запасов угля в специфических условиях залегания наклонных и крутых пластов.

Основные научные положения, выносимые па защиту, и их новизна:

1. Эффективность реализации скважинпо-механогидравлической технологии очистных работ па наклонных и крутых пластах находится в зависимости от горпо-геологическнх условий, ширины камеры, специфики процессов магазипирования, пульпоформирования и позволяет увеличить нагрузку па очистной забой до 800-1000 т/сут, полноту извлечения запасов на 10-12%, уменьшить объем проведения подготовительных выработок в 2,5-3 раза.

2. Обоснование параметров скважинно-механогидравлическон технологии подземной добычи угля необходимо осуществлять по фактору устойчивости камеры, так как он является определяющим для установления рациональных значений выемочных блоков и ширины межкамериых целиков, при выполнении всех рабочих процессов технологического цикла.

3. Прогрессивные варианты скважинно-механогидравлической технологии отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов способствуют увеличению производительности гидравлического разрушения массива полезного ископаемого в 1,3-1,5 раза, высоты подэтажа в 2-3 раза и обеспечению устойчивости боковых пород в камере за счет магазинирования угля и надежного управления процессами выпуска, дробления и пульпоформирования.

Научное значение работы заключается в разработке методики обоснования прогрессивных технологических и пространственно-планировочных решений по реализации скважинно-механогидравлической технологии, обеспечивающей интенсивную и безопасную отработку запасов наклонных и крутых угольных пластов при минимальных потерях угля в недрах.

Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по повышению интенсивности и безопасности отработки запасов наклонных и крутых пластов на базе рациональных сочетаний технологий скважинной и механогидравлической добычи угля при обеспечении минимума потерь полезного ископаемого в недрах.

Реализация выводов и рекомендаций. Варианты рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологии отработки запасов угля использованы при составлении программ развития горных работ на шахтах ОАО «ОУК Прокопьевскуголь».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2008, 2009 гг.), научно-техническом совете НПО УК «Прокопьевскуголь» (Прокопьевск, 2007 г.), научных семинарах кафедры ПРПМ Московского государственного горного университета (Москва, 2006-2008 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 3 научных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, содержит 60 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 75 наименований и приложения.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Ерополов, Павел Александрович

ВЫВОДЫ

1. Установлены рациональные параметры технологии двух- и трехструйного разрушения угольного массива при скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля гидромониторным агрегатом АСГ, обеспечивающим повышение производительности выемки на 35-40% при начальном давлении воды Ро=30 МПа, диаметре ствола Dc=0,l м, диаметре двух насадок dy=0,02 м, расстоянии между осями струй 1ст=0,25 м, начальном расстоянии от насадок до забоя 0,3 м, толщине снимаемой стружки 0,6-1,0 м, глубине врубовой щели 2,9 м, величине плеча обрушения 0,24 м, расположении струй в горизонтальной плоскости.

2. Обоснованы рациональные параметры скважинно-механогидравлической технологии отработки угольных пластов агрегатами АСМ-1 и АСМ-2 при различных значениях ширины захвата.

3. Определена область эффективного применения скважинно-механогидравлической технологии отработки запасов крутых и наклонных угольных пластов.

4. Выполнена оценка экономической эффективности разработанных технологических решений, применительно к предприятиям ОАО «ОУК Прокопьевскуголь», которая составляет примерно 10,5 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификациоппой работой, в которой па основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические разработки по обоснованию параметров скважинно-механогидравлической технологии добычи угля на основе установленных зависимостей показателей эффективности технологии от комплекса природных и горнотехнических факторов, внедрение которых имеет существенное значение для экономики угольной промышленности России.

Основные научные и практические результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. На основе анализа результатов функционирования угольной отрасли России установлено, что одним из направлений повышения интенсивности, безопасности и полноты отработки запасов угля из наклонных и крутых пластов является рациональное сочетание скважинной и механогидравлической технологий угледобычи.

2. Разработана концепция рационального сочетания скважинной и механогидравлической технологий отработки запасов наклонных и крутых угольных пластов па базе реализации системного подхода к обоснованию их параметров.

3. На основе проведенных аналитических исследований структуры пооперационных затрат времени на выполнение специфических рабочих процессов при гидравлической, механогидравлической и скважинной технологиях предложены прогрессивные варианты скважинно-механогидравлической технологии отработки запасов угля.

4. Разработанные варианты скважинно-механогидравлической технологии позволяют сократить объем подготовительных выработок, обеспечить управление процессами разрушения, дробления и пульпоформирования в очистном забое.

5. На основании результатов численного моделирования методом конечных разностей при геомеханическом обосновании параметров скважинно-механогидравлической технологии определены нормальные напряжения ст7 (МПа), изгибающие моменты Мх (Нм) и Му (Им), крутящие моменты Мх> (Им), поперечные силы Q4 (Н) и Qy (Н), а также деформации (опускания) пород кровли W (м), обоснованы рациональные параметры скважинно-механогидравлической технологии. Размер выемочных блоков по падению высота подэтажа) должен составлять 40-50 м, а по простиранию 350-400 м. Ширина отрабатываемых камер b при применении предварительного разупрочнения угольного пласта должна составлять при сопротивляемости угля гидравлическому разрушению Ry < 1,5 МПа и породах кровли средней устойчивости - 14-16 м, а при Ry до 2,5 МПа и при породах кровли ниже средней устойчивости - 10-12 м.

6. Скорректирована методика определения производительности скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля, с использованием коэффициента, учитывающего сочетание скважинной и механогидравлической технологий и поправочного коэффициента учета затрат времени на выполнение маневровых операций.

7. Установлены рациональные параметры технологии двух- и трехструйпого разрушения угольного массива при скважинно-механогидравлической технологии подземной добычи угля гидромониторным агрегатом АСГ, обеспечивающим повышение производительности выемки на 35-40% при начальном давлении воды Ро=30 МПа, диаметре ствола Dc=0,l м, диаметре двух насадок dy=0,02 м, расстоянии между осями струй 1ст=0,25 м, начальном расстоянии от насадок до забоя 0,3 м, толщине снимаемой стружки 0,6-1,0 м, глубине врубовой щели 2,9 м, величине плеча обрушения 0,24 м, расположении струй в горизонтальной плоскости.

8. Обоснованы рациональные параметры скважинно-механогидравлической технологии отработки угольных пластов агрегатами АСМ-1 и АСМ-2 при различных значениях ширины захвата.

9. Определена область эффективного применения скважинно-механогидравлической технологии отработки запасов крутых и наклонных угольных пластов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ерополов, Павел Александрович, Москва

1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. №1234-р.

2. Мышляев Б.К. Перспективные направления создания очистной техники. Горный журнал, 2003 №3.

3. Занденварг В.Е., Навнткнй A.M., Твердохлебов В.Ф. Угольная сырьевая база России: состояние и перспективы развития. Уголь, 1999, №9.

4. Шевяков Л.Д. Разработка месторождений полезных ископаемых. М., Углетехиздат, 1956-420с.

5. Домрачеев А.Н. Разработка гибких геотехнологических систем эффективного освоения угленосных складчатых структур. Автореферат дис.докт. техн. наук.- Новокузнецк: СибГИУ, 2002.- 37с.

6. Коденцов А.Я. Гидротехнология на шахтах. М.: Недра, 1984. - 320с.

7. Пучков А.Л. н др. Безлюдная выемка угля с применением гидромеханизации М.: Уголь, 1963, № 2- С.11.

8. Фомичев С.Г. Имитационное моделирование процессов гидравлической выемки угля для обоснования параметров технологии очистных работ гидрошахт и гидроучпстков. Автореферат дне. .докт. техн. паук.- Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1997.- 28с

9. Арене В. Ж. Физико-химическая геотехнология. —М.:РАЕН (Горнометаллургическая секция). 1998. -62 с.

10. Арене В.Ж., Исмагнлов Б.В., Шпак Д.Н. Скважиниая гидродобыча твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1980. -229 с.

11. Арене В.Ж., Панков А.В., Балашов А.Г., Толокнов И.И., Петров И.П. Опыт скважинной гидродобычи руд на Шамраевском участке КМА. -М.:Горный журнал, 1995, № 1,- С.23-26.

12. Лукьянченко Е.С., Фнщенко В.И. Дистанционная гидроотбойка угля из восстающих скважин на весьма тонких пластах. -Киев:Уголь Украины, 1986, №5.-С.22-23.

13. Дельтува А.А., Мухин А.Н. Проект разработки тонких пологих пластов при помощи специального гидроагрегата. Труды Первой Всесоюзной научно-технической конференции по гидравлической добыче угля. -М.:Углетехиздат, 1959. С.353-358.

14. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Калюжный А.С., Жученко В.И. Испытания экспериментального образца гидромониторного скважинного агрегата АГС-1. Киев: Уголь Украины, 1973, № 5.- С.34-36.

15. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Прогрессивные технологические схемы безлюдной гидравлической скважинной выемки угля. — Киев: Уголь Украины, 1979, № 6. -С. 16-18.

16. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Гидромониторные скважиппые агрегаты па выбросоопасных пластах. -Киев:Уголь Украины, 1981, №4. С.28-29.

17. Стебунов В.Е., Друпов Н.А., Лукьянченко Е.С. Гидромониторный скважинный агрегат АГС на весьма тонком крутом пласте.-Киев:Уголь Украины, 1981, № 12. -С. 25-26.

18. Лукьянченко Е.С., Фищенко В.И. Бурение и гидродобыча угля скважин агрегатом АГС. — Киев: Уголь Украины, 1978, № 1. — С. 15-20.

19. ЛукьянченкоЕ.С. Обоснование параметров отработки угольных пластов гидромониторными агрегатами. Дис. . канд.техн.наук. Донецк: ДПИ, 1978.

20. Стебунов В.Е., Лукьянченко Е.С., Друпов Н.А. Промышленные испытания технологии безлюдной выемки угля агрегатом АГС.-Киев:Уголь Украины, 1981,№ 1.-С. 44-45.

21. Липковнч В.Е. Технология безлюдной выемки угля. Киев: Техника, 1980.-192с.

22. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных выработок на угольных месторождениях.- М.: Недра, 1998.

23. Создать и внедрить гидравлический агрегат для добычи угля из тонких и весьма топких пластов с углами падения до 35°. Отчет о НИР / МГИ Ответственный исполнитель Мелышк В.В. М.: 1986. -90 с.

24. Создать и внедрить гидравлическую выемочную машину для добычи угля их тонких пластов с углами падения до 35°. Отчет о НИР / МГИ. Ответственный исполнитель Мелышк В.В. -М.: МГИ, 1988.- 67 с.

25. Мельник В.В. Определение производительности эрлифтного подъема пульпы скважинными агрегатами. // Научно-технические разработки МГГУ и ОАО «Гуковоуголь». Сборник трудов.-М.:МГГУ,2003-С.51-58

26. Работы института по отработке мощных и средней мощности крутых угольных пластов. Прокопьевск (Альбом): КузНИУИ, 1988,1990-59с.,76с.

27. Инструкция по безопасному применению временных технологических схем разработки пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения" Прокопьевск, КузНИУИ, 1998.-88 с.

28. Никонов Г.П., Кузьмич И. А., Ищук И.Г., Гольдип Ю.А. Научные основы гидравлического разрушения углей. —М.: Наука, 1973. — 143 с.

29. Арсенов Н.С., Петров А.И., Широков А.П. Разработка угольных пластов в сложных горно-геологических условиях. Кемерово: 1984. -192 с.

30. Бабичев Н.И. Проектирование геотехпологических комплексов. Учебное пособие.-М.: МГРИ, 1985. 128 с.

31. Бабичев Н.И. Технология скважшшой гидродобычи полезных ископаемых. Учебное пособие. -М.: МГРИ, 1993. -84 с.

32. Забигайло В.Е, Васючков В.Ф., Репка В.В. Физико-химические методы управления состоянием угольно-породного массива. Киев: Наукова Думка, 1989.-190с.

33. Лурий В.Г., Мельник В.В. Исследование подплыва обрушенных пород и обезвоживания угля // Разработка локальных гидрокомплексов добычи угля в сложных условиях. -М. МГИ, 1990.-С.101-105.

34. Шаповал Н. А., Литвинов Ю. Г. Особенности проявлений горного давления на крутых пластах. -М.: Уголь, 1989, №5. -С.28-29.

35. Борисов А. А. Механика горных пород и массивов. -М.: Недра, 1980. -360с.

36. Фрянов В.Н. Управление геомехапическими процессами и обоснование параметров систем разработки гидрошахт Кузбасса. Дис. . докт. техн. наук. Новокузнецк.: СМИ, - 1989.

37. Фрянов В.Н., Кузнецов Ю.Н., Атрушкевич В.А., Сенкус В.В. Перспективные направления совершенствования технологий горного производства. Новокузнецк, СибГИУ, 1999. 334с.

38. Фрянов В.Н., Егоров П.В., Ковалев В.А., Славпнков В.Д. Управление геомеханическими процессами при отработке угольных пластов короткими забоями. Кемерово, Академия горных наук, 1999. 1 Юс.

39. Фрянов В.Н., Чубриков А.В. Обоснование параметров технологии подготовки и отработки мощных, пологих пластов. Новокузнецк, СибГИУ, 2002.-306с.

40. Фрянов В.Н., Павлова Л.Д., Петрова Т.В. Обоснование геомехапических параметров сопряжений горных выработок угольных шахт. Новокузнецк, СибГИУ, 2002. 204с.

41. Степанович Г.Я., Иванов Н.А., Шаповал Н.А. Управление горным давлением в лавах крутых пластов. Донецк: Донбасс. - 1977. - 75 с.

42. Александров В.Г., Шаповал Н.А., Литвтнов Ю.Г. и др. Управление горным давлением в очистных и подготовительных выработках крутых и крутонаклонных пластов Донбасса. Монография. — Донецк, Компания АДВ. 1999. - 255 с.

43. Пивень Ю.А. Разработка мероприятий по повышению устойчивости кровли в лавах с индивидуальной крепыо при выемке топких крутых пластов Донбасса на глубоких горизонтах. Автореф. . дисс. канд. техн. паук. С.-Петербург, В НИМИ, 1994. - 13 с.

44. Пучков Л.А., Михеев О.В., Козовон Г.И., Мельник В.В. Прогрессивные технологические решения скважинной гидравлической добычи угля.-М.:2005.-395с.

45. Мельник В.В., Медведков В.И. Скважинная механогидравлическая отработка угольных пласгов.-М.:МГГУ//ГИАБ,20002,№4-С. 170-172.

46. Провести комплекс поисковых исследований с целью создания агрегата мехаиогидравлического для проходки скважин по углю: Отчет о НИР ВНИИгидроуголь. Руковод. Мед вед ков В.И.-Новокузнецк, 1985.-227с.

47. Технические требования на агрегат механогидравлический для проходки скважин по углю: : Отчет о НИР ВНИИгидроуголь. Руковод. Медведков В.И.-Новокузнецк, 1984.-97с.

48. Мельник В.В. Разработка агрегата гидромониторного для бурения скважин и очистной выемки угля.-М.:МГГУ,ГИАБ,2002,№6.-С.223-226.

49. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Прогрессивные технологические схемы безлюдной гидравлической скважинной выемки угля. — Киев: Уголь Украины, 1979, № 6. -С.16-18.

50. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Гидромониторные скважинные агрегаты на выбросоопасных пластах. -Киев:Уголь Украины, 1981, №4. С.28-29.

51. Атрушкевич А.А. Разработка гибких технологических схем технологии и техники для гидрошахт нового уровня.-Дис. . докт.техп.наук,-М.:МГИ, 1989.-27с.

52. Лурий В.Г. Разработка локальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях.-Дис. . докт.техн.наук.-М.:МГИ,1990.-48с.

53. Сенкус В.В. Разработка и реализация методической базы проектирования гидроучастков с подъземным замкнутым циклом обезвоживания угля и осветление воды.-Дис. . докт.техп.наук,-М.:МГГУ, 1999.-247с.

54. Кретов А.П. Обоснование параметров технологии агрегатной выемки угля на гидравлической основе.-Дис. . канд.техн.наук.-М.:МГИ,1989.-187с.

55. Власов Б.И. Обоснование структуры и рациональных параметров мехаиогидравлической технологии очистных работ для сложных горногеологических условий Кузбасса.-Дис. . капд.техп.наук.-М.:МГИ,1985.-179с.

56. Михеев О.В. Интенсификация подземной добычи угля на основе создания малооперационных технологий и автоматизированных процессов.-Дис. . докт.техп.наук.-М.:МГИ, 1986.-609с.

57. Мельник В.В. Технология разрушения угольного массива тонкоструйным подвижным органом разрушения в агрегатпо-гидравлическом забое.-М.:МГИ,1987.-С.86-89.

58. Мелышк В.В. Результаты испытаний агрегатпо-гндравлической технологии выемки угля на шахте «Ипская» ПО «Гидроуголь».-М.:МГИ,1987.-С.72-75.

59. Пучков JI.A., Михеев О.В., Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А.

60. Создание высокопроизводительных угледобывающих предприятий на основе механогидравлической техпологии.-М.: Горная пром.,2000, №6-С.2-5.

61. Пучков JI.A., Михеев О.В., Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А. Интегрированные технологии добычи угля на основе гидромехапизации.-М. :МГГУ,2000.-296с.

62. Атрушкевич В.А. Научные основы, конструирование и прогноз геомехапических параметров интенсивной технологии подземной гидромеханизированной разработки угольных пластов с открытых горных выработок.-М. :МГГУ, 1997.-153 с.

63. Михеев О.В., Мелышк В.В. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов.-М.:Уголь,1999, №3.-С.54-56.

64. Мельник В.В. Современная концепция и модели повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скважинной добыче.-М. :МГГУ,ГИАБ,2001 ,№ 12.-С. 101 -106.

65. Мельник В.В., Медведков В.И. Скважинная мехапогидравлическая отработка угольных пластов.-М.:МГГУ//ГИАБ,20002,№4-С.170-172.

66. Александров В.Г., Шаповал Н.А., Литвинов Ю.Г., Алышев Н.А., Ливень Ю.А., Курицын Б.И., Воробьев Е.А. Управление горным давлением в очистных и подготовительных выработках крутых и крутопаклонных пластов Донбасса.- Донецк, 1999.-225с.

67. Иванов И.Ф. Комплексная механизация разработки топких крутых пластов,- Киев,1983.-134с.

68. Методическое руководство по разработке мощных крутых и крутопаклонных пластов Кузбасса щитовыми агрегатами ЩРПМ.-Прокопьевск, 1993.-113с.

69. Мелышк В.В., Ерополов П.А. Обоснование параметров скважинно-мехапогидравлической технологии подземной добычи угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2008. №12. - с.249-255.

70. Мелышк В.В., Ерополов П.А. Гидромониторные и топкоструйпые агрегаты для бурения скважин и очистной выемки угля // Рукоп. деп. -№660/12.08. Опубл. в ГИАБ. - 2008. - № 12. - 13с.

71. Мельник В.В., Ерополов П.А. Скважинная механогидравлическая отработка угольных пластов // Рукоп. деп. №661/12.08. - Опубл. в ГИАБ. -2008. -№ 12.- 14с.