Обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в подсечной слой

Горностаев, Василий Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в подсечной слой
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в подсечной слой"

Горностаев Василий Иванович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ С УПРАВЛЯЕМЫМИ РАЗРУШЕНИЕМ И ВЫПУСКОМ УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ В ПОДСЕЧНОЙ СЛОЙ

Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и

строительная) 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк, 2004

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Объединенная Угольная Компания «Южкузбассуголь»

Научный руководитель: доктор технических наук

Лаврик Владимир Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Кузнецов Юрий Николаевич

доктор технических наук,

профессор Рыжков Юрий Александрович

Ведущая организация: Институт угля и углехимии СО РАН

Защита состоится И марта 2004г. в 15 часов 30 минут в ЗП аудитории на заседании диссертационного совета Д 212.252.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу: 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, Телефон 74-89-91, Факс (83843) 46-57-92, E-mail: STEP@Sibqiu.Kemerovo.SU.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 9 февраля 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Домрачев АЛ.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В мировой и отечественной практике разработки угольных месторождений мощные угольные пласты всегда привлекали внимание горняков высокой производительностью пласта, низким удельным объемом проведения подготовительных выработок, возможностью управления качеством горной массы за счет селективной выемки угольных пачек и исключения присечки боковых пород. Указанные преимущества мощных пластов по сравнению с тонкими пластами и средней мощности широко используются в горной практике, например, объем подземной добычи из мощных пологих и наклонных пластов достигает в Кузбассе 27%, в Карагандинском бассейне 47%.

Однако кроме положительных признаков мощные пласты характеризуются и негативными факторами: большая высота очистного забоя и подготовительных выработок, что приводит к отжиму угля, повышенной опасности работ, увеличению массы забойного оборудования и крепи; высокие потери угля (до 50%) из-за оставления предохранительных угольных пачек между слоями, в подкровельной толще и у почвы пласта; высокая пожароопасность угольной массы в выработанном пространстве и большие затраты на профилактику и ликвидацию пожаров; динамический характер блочного обрушения пород основной кровли при недостаточном заполнении выработанного пространства обрушенными породами непосредствен-нойкровли.

В настоящее время в отечественной и зарубежной науке и практике проводятся исследования технологии отработки мощных пологих пластов одним подсечным слоем длинным КМЗ с выпуском угля подрабатываемой подкровельной толщи в забой этого слоя. Наименее изучены для реализации этой технологии закономерности разрушения и выпуска угля подкро-вельной толщи, что подтверждается высоким уровнем потерь угля, возникновением эндогенных пожаров в выработанном пространстве, а также отсутствием эффективных способов и технических средств управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи.

Поэтому обоснование технологических и технических решений и параметров технологии эффективной разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в призабойное пространство нижнего подсечного слоя является актуальной научной задачей. Решению этой задачи посвящена настоящая диссертационная работа.

Работа выполнена по программам научно-технических работ и внедрения новой техники и технологий на шахтах ОАО «ОУК «Южкузбасс-уголь», плановых научно-исследовательских работ ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, КузНИУИ, ВостНИИ и других отраслевых институтов и вузов в период 1996-2003гг.

Целью работы является обосновашр^ирамепга^^щ^пш разработки мощных пологих пластов с управляЫШ^^йрдодаг^м и выпуском

¡Н&и

угля подкровельной толщи в призабойное пространство нижнего подсечного слоя.

Идея работы заключается в использовании установленных закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния и прочности угля подрабатываемой подкровельной толщи под влиянием горного давления и отрезных компенсационных щелей для организации управляемого выпуска угля с помощью двухсекционных механизированных крепей разрыхленного угля в забой подсечного слоя.

Задачи исследований:

- обосновать способы и средства разрушения и выпуска угля подкро-вельной толщи, адаптивные к условиям отработки мощных пологих пластов с учетом их газоносности и склонности угля к самовозгоранию;

- выявить влияние параметров системы «кровля пласта - подкро-вельная толща — механизированная крепь» на полноту извлечения угля подкровельной толщи;

- установить характер взаимодействия пород кровли и подкровельной толщи при подработке их комплексно-механизированным забоем нижнего подсечного слоя;

- изучить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния и прочности угля подрабатываемой подкровельной толщи под влиянием горного давления и отрезных компенсационных щелей;

- обосновать технологические и технические требования к технологии и техническим средствам отработки мощных пологих пластов с управляемым разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в призабой-ное пространство нижнего подсечного слоя.

Методы исследований:

анализ способов, средств и производственного опыта отработки мощных пластов; физическое моделирование на моделях из эквивалентных материалов процессов взаимодействия кровли, подкровельной толщи и секций механизированной крепи; моделирование численным методом конечных элементов изменения напряженно-деформированного состояния подкровельной толщи под влиянием горного давления и отрезных компенсационных щелей; шахтных наблюдений; научного обоснования технических и технологических требований к двухсекционным механизированным крепям.

Научные положения, выносимые на защиту:

коэффициент извлечения угля разрушенной подкровельной толщи повышается при давлении на неё крупных блоков пород непосредственной кровли, применении двухсекционных механизированных крепей, дви-

жении очистного забоя подсечного слоя по направлению линии падения кливажных трещин;

условиями снижения эффективности управляемого выпуска угля являются: формирование в выработанном пространстве системы породных и угольных блоков в виде арки, зависание пород непосредственной кровли, движение очистного забоя подсечного слоя навстречу линии падения трещин кливажа в угольном пласте;

вертикальные щели, проведённые над секциями механизированной крепи на всю мощность подкровельной толщи, приводят к полной разгрузке подкровельной толщи от горизонтальных напряжений и формированию на контакте пород кровли и угля подкровельной толщи касательных напряжений, способствующих расслоению угля и пород на этом контакте;

методика выбора параметров двухсекционной механизированной крепи, обеспечивающей разделение процессов выемки угля подсечного слоя, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи, базируется на реализации технических и технологических требований: независимого перемещения передней и задней секций крепи, выпуска угля через заднее ограждение и перекрытие задней секции, формирования вертикальных щелей в подкровельной толще.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационной работе, обеспечивается и подтверждается:

соответствием характера деформирования и разрушения пород кровли и угля подкровельной толщи, установленного по результатам отработки 8 физических моделей из эквивалентных материалов и шахтных наблюдений на трех угольных пластах;

представительным объемом (8 вариантов) исследований, с использованием численного решения уравнений механики горных пород методом конечных элементов, закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния и прочности угля подкровельной толщи при разделении ее вертикальными щелями и оценке степени разрушения угля в образовавшихся блоках на основе энергетической теории прочности;

положительным производственным опытом отработки мощных пологих пластов с частичным использованием разработанных технологических решений и рекомендаций по управлению угольной толщей с помощью механизированных крепей на шахтах «Томская», «Алардинская» и «Грамотеинская» в Кузбассе с объемом добычи более 4,4млн.т угля в год. Научную новизну работы представляют следующие результаты: технология формирования зоны выпуска угля подкровельной толщи, которая включает процессы разделения подкровельной толщи гидравлическими струями на блоки, разрушение угля в блоках под влиянием горного давления и регулируемого распора секций механизированной крепи при их передвижке;

закономерности изменения коэффициента извлечения угля подкро-вельной толщи, который повышается при увеличении давления разрушенных на крупные блоки пород непосредственной кровли, применении

управляемого выпуска угля через выпускные отверстия задней секции двухсекционной механизированной крепи и движении очистного забоя по направлению линии падения трещин кливажа;

закономерности разгрузки подкровельной толщи от горизонтальных напряжений и формирования зоны повышенных максимальных касательных напряжений в верхней части подкровельной толщи, ослабленной системой вертикальных щелей;

технологические требования для создания двухсекционных крепей, разделение технологических процессов выемки угля в подсечном слое и выпуска угля подкровельной толщи.

Личный вклад автора заключается:

в разработке методики и конструкции физических моделей, моделировании и установлении закономерностей выпуска материала подкровельной толщи при варьировании в широком диапазоне исследуемых горно геологических и горнотехнических параметров;

выявлении закономерностей формирования в выработанном пространстве системы породных и угольных блоков в виде арки или зависания пород непосредственной кровли при выпуске разрыхленного угля под-кровельной толщи;

установлении закономерностей разгрузки от горизонтальных напряжений подкровельной толщи после проведения вертикальных компенсационных щелей и формировании над зоной разгрузки касательных напряжений;

обосновании технологических и технических требований к конструкции двухсекционной механизированной крепи, обеспечивающей разделение процессов выемки угля в подсечном слое, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты позволяют:

использовать разработанные физические и математические модели процессов формирования напряженно-деформированного состояния в уг-лепородном массиве, изменения прочности и выпуска угля подкровельной толщи посредством ее ослабления щелями для конструирования новых технологических схем одностадийной отработки мощных угольных пластов;

проектировать конструкции двухсекционных механизированных крепей, обеспечивающих разделение процессов выемки угля в подсечном слое, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи;

разрабатывать проекты отработки выемочных столбов для одностадийной разработки мощных пологих пластов с управлением процессами разрушения и выпуска угля подкровельной толщи.

Реализация научных результатов. Результаты исследований использованы при разработке проекта отработки пласта ГУ-У шахты «Томская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» с расчетным экономическим эффектом 269,6руб. на одну тонну добычи, в учебном процессе Сибирского го-

сударственного индустриального университета и курсов повышения квалификации в ОАО «ОУК «Южкузбассуголь».

Апробация работы. Основные научные результаты и практические выводы диссертации докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» («Уголь России и майнинг», Новокузнецк, 2001, 2002гг.), Международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1999-2002гг.), кафедре разработки месторождений полезных ископаемых СибГИУ (Новокузнецк, 2003 г.), технических советах ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», шахт «Алардинская» и «Томская» (2001-2003гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе 8 без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 157 страниц машинописного текста, в том числе 43 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 71 наименования. Кроме этого включены два приложения: справка о внедрении результатов исследований и результаты моделирования геомеханических процессов (36 рисунков).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе приведены результаты анализа состояния и направлений исследований способов и средств управления состоянием угле-породного массива при подземной разработке мощных пологих пластов.

Установлено, что на шахтах России и за рубежом по результатам исследований разработаны и проверены на этапах промышленной эксплуатации многие варианты технологии отработки мощных пластов. Все варианты технологии можно разделить на три группы: одноразовая (однослойная) выемка пласта на полную мощность; отработка мощного пласта наклонными слоями; выемка угля в подсечном слое у почвы пласта длинным комплексно-механизированным забоем и выпуском угля из подработанной подкровельной толщи в призабойное пространство подсечного слоя.

По указанным направлениям развития технологии подземной разработки мощных пологих и наклонных пластов проведены комплексные исследования ведущими отраслевыми институтами и вузами (ИГД им. А. А. Скочинского, ВНИМИ, КузНИУИ, КНИУИ, ВостНИИ, ИГД СО РАН, МГТУ, КузГТУ, СПбГИ и др.) и установлено, что перспективной является технология одностадийной отработки мощных пологих пластов одним слоем у почвы пласта с разрушением и выпуском угля подрабатываемой подкровельной толщи в забой подсечного слоя.

Основным недостатком этой технологии является низкий коэффициент извлечения угля подкровельной толщи из-за недостаточной изученности закономерностей разрушения и выпуска угля подкровельной толщи, что подтверждается высоким уровнем потерь угля, возникновением эндо-

генных пожаров в выработанном пространстве, а также отсутствием эффективных способов и технических средств управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи. Это подтверждается опытом применения технологии в КНР и результатами экспериментов, проведённых на шахтах России.

Установлено, что для организации управляемого выпуска угля подкровельной толщи необходимо предварительно разрушить уголь с помощью взрывных работ, ослабления массива посредством гидроразрыва, нагнетания поверхностно-активных веществ или частичной выемки угля у кровли пласта камерами с разрушением податливых междукамерных угольных целиков энергией горного давления.

Однако до настоящего времени не разработаны надёжные методики и алгоритмы обоснования параметров способов и средств разрушения и управляемого выпуска угля подкровельной толщи в подсечной слой, учитывающие влияние горно-геологических и горнотехнических факторов: мощности пласта и подкровельной толщи, механических свойств угля и пород кровли, начального распора секций механизированной крепи, динамический характер зависания и обрушения пород кровли над незаполненным породами выработанным пространством и другие факторы.

Одним из ограничений области применения технологии выемки угля в подсечном слое с выпуском угля подкровельной толщи является несоответствие конструкций механизированных крепей технологии одновременного выполнения процессов управления кровлей при выемке подсечного слоя, разрушения угля подкровельной толщи и выпуска его на конвейер в подсечном слое.

На основании выполненного анализа обоснованы цель и задачи исследований, решение которых позволило разработать технологические и технические решения и установить параметры технологии эффективной разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в призабойное пространство нижнего подсечного слоя при одностадийной отработке мощных пологих пластов на полную мощность.

Во втором разделе проведён анализ эффективности способов и средств разрушения и управляемого выпуска угля подкровельной толщи в подсечной слой. Все технологические процессы технологических схем выемки мощных пологих и наклонных угольных пластов с выпуском подкро-вельной толщи предлагается разделить на три группы (рис. 1):

выемка, транспорт горной массы и управление горным давлением в нижнем подсечном слое; разрыхление угля в подкровельной толще и управление кровлей с опусканием на податливом основании; выпуск разрыхленного угля, разрушение крупных кусков угля и породы, транспорт горной массы.

По результатам анализа производственного опыта отработки нижних слоев мощных пластов угля под защитой межслоевых угольных пачек на шахтах Алардинского и Томь-Усинского районов Кузбасса обоснованы

Рисунок 1 - Декомпозиция по группам технологических процессов технологических схем отработки мощных пологих и наклонных пластов с выпуском угля подкровельной толщи

следующие прогрессивные варианты разрушения угля подкровельной толщи для последующего синтеза альтернативных вариантов технологических схем эффективной разработки мощных пластов с выпуском подкро-вельной толщи:

принудительное разрушение угля подкровельной толщи над перекрытием секций механизированной крепи или в зоне выпуска горной массы;

разрушение угля в подкровельной толще впереди очистного забоя подсечного слоя за счет использования энергии горного давления и создания предельных напряжений в угольном массиве с формированием только в верхней части подкровельной толщи полностью разрушенного угля, в нижней - частично в виде блоков.

Принудительное разрушение угля в подкровельной толще предлагается осуществлять по технологии CA. Каримана тонкими струями воды высокого давления с помощью гидрорезаков посредством проведения вертикальных или наклонных веерных щелей. Этот способ является эффективным и безопасным, так как при этом обеспечивается пылеподавление и исключаются условия возникновения взрыва метана в зоне гидравлического разрушения.

Разработаны следующие основные технологические и технические требования к технологии гидравлического разрушения:

автономность работы и перемещения гидрорезной машины при совмещении процессов выемки угля в подсечном слое, разрушения подкро-вельной толщи и выпуска угля на завальный конвейер;

возможность регулирования параметров и режимов гидрорезания в зависимости от степени разрушения и механических свойств угля подкро-вельной толщи;

расположение гидрорезной машины и режущего инструмента под перекрытием секций механизированной крепи между гидростойками;

возможность формирования веерных вертикальных и наклонных щелей в подкровельной толще;

обеспечение безопасных условий работы при совмещении процессов и независимом выполнении процессов выемки угля в подсечном слое, разрушения подкровельной толщи и выпуска разрушенного угля на завальный конвейер.

Для разрушения угля в подкровельной толще впереди очистного забоя предлагается технология предварительной отработки верхнего слоя камерной системой разработки с разрушением междукамерных целиков за счет использования энергии горного давления. Для реализации этой технологии разработана принципиальная технологическая схема отработки мощного пласта с выемкой камер комбайном непрерывного действия с использованием транспорта самоходными вагонами, разрушением под влиянием горного давления междукамерных целиков и последующим выпуском разрушенного угля в подсечной слой. Принципиальным отличием этой технологии от ранее предлагаемых является расположение камер у кровли пласта таким образом, чтобы между почвой камер и кровлей подсечного

слоя оставалась неразрушенная угольная пачка, толщина которой определяется по условию равновесия предельных вертикальных напряжений в угольных целиках и прочности угля на сжатие с учётом максимальной ширины камер и минимальной ширины междукамерных целиков.

В качестве перспективного направления развития конструкций механизированных крепей для отработки мощных угольных пластов с выпуском разрыхленного угля подкровельной толщи предлагается создание двухсекционных крепей разных типоразмеров (рис.2). Эффективность работы такой секции крепи обеспечивается независимой передвижкой задней и передней частей секции крепи, что позволяет одновременно проводить механизированную выемку угля в подсечном слое, разрыхление подкро-вельной толщи с помощью гидрорезаков и выпуск угля через верхнее перекрытие и заднее ограждение задней секции.

Рисунок 2 - Принципиальная схема сдвоенной секции механизированной крепи с выпуском угля через верхнее перекрытие и заднее ограждение

В третьем разделе приведены результаты исследования процессов разрушения и выпуска угля подкровельной толщи в призабойное пространство подсечного слоя. Исследования проводились методом физического моделирования с использованием в качестве эквивалентных материалов деревянных брусков и песчано-гипсовых и песчано-парафиновых

«породы кровли - подкровельная толща - механизированная крепь» и проводилась оценка установленного в лабораторных условиях характера деформирования эквивалентного материала реальным процессам разрушения угольного массива в шахтных условиях.

Соответствие геомеханических процессов на моделях и в шахтных условиях проявляется в формировании консоли и блочном обрушении подкровельной угольной толщи вблизи непосредственной кровли, периодичности осадок основной кровли, зависимости коэффициента извлечения угля в подкровельной толще от направления выемки пласта относительно трещин в углепородном массиве.

Установлено, что потери эквивалентного материала подкровельной толщи по длине выработанного пространства распределяются неравномерно и зависят от условий взаимодействия пород кровли и подкровельной толщи, которые деформируются и обрушаются циклически после зависания в выработанное пространство. На участках выработанного пространства, где наблюдалось зависание подкровельной толщи, ее потери достигают 100%. На участках излома многослойной плиты коэффициент извлечения подкровельной толщи составляет 0,6-0,8, однако, при этом происходит ра-зубоживание горной массы обрушенными породами кровли.

Рациональной для эффективного выпуска угля подкровельной толщи является конструкция крепи с задним ограждением, которая позволяет в 2,2 раза повысить коэффициент извлечения угля подкровельной толщи по сравнению с его выпуском на завальный конвейер под секции крепи без заднего ограждения. Прорыв пород кровли в призабойное пространство подсечного слоя и возникновение аварийной ситуации в последнем случае возможны при каждом обрушении пород ложной и непосредственной кровли.

Доказано, что длина консоли зависания подкровельной толщи в 1,21,3 раза меньше при движении забоя подсечного слоя по направлению линий падения трещин. Соответственно, коэффициент извлечения подкро-вельной толщи в этом случае выше.

Условиями зависания подкровельной толщи являются: формирование в выработанном пространстве мощного пласта блочной системы арочной формы; наличие опоры обрушенных пород после извлечения угля в выработанном пространстве; зависание пород непосредственной кровли; движение забоя подсечного слоя навстречу линии падения трещин кливажа в кровле и подкровельной толще.

Выявлены три основные режима выпуска подкровельной толщи:

- свободный выпуск угля разрыхленной подкровельной толщи под зависающей консолью пород непосредственной кровли;

- выпуск разрыхленной толщи под давлением обрушенных пород кровли;

- принудительное разрушение и выпуск периодически зависаю -щей подкровельной толщи.

В четвёртом разделе обоснованы технологические и геомеханические параметры технологии отработки мощных пологих пластов с исполь-

зованием способов и средств управляемого разрушения и выпуска угля под-кровельной толщи.

Исследования проводились методом численного моделирования геомеханических процессов в подкровельной толще при ослаблении её вертикальными щелями над секциями механизированной крепи и в натурных условиях шахт «Алардинская», «Томская» и «Грамотеинская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» при слоевой отработке мощных угольных пластов.

По результатам исследований установлено, что область рационального применения технологии отработки мощных угольных пластов с отработкой комплексно-механизированным забоем подсечного слоя высотой 2,5-3,5м у почвы пласта и выпуском разрыхленного угля подкровельной толщи на завальный конвейер подсечного слоя ограничена следующими параметрами и условиями: мощность пласта 5-12м, угол падения пласта - до 18°; глубина разработки более 200 и 300м соответственно для угля с прочностью на одноосное сжатие 10 и 15МПа; направления линии падения трещин в подкровельной толще и движения очистного забоя должны совпадать.

Для проведения опытно-промышленных испытаний технологии отработки мощных угольных пластов с отработкой комплексно-механизированным забоем подсечного слоя у почвы пласта и выпуском разрыхленного угля подкровельной толщи на завальный конвейер подсечного слоя в условиях Томь-Усинского угольного месторождения в Кузбассе рекомендуются следующие технологические и технические решения: длина лавы не более 100м; глубина разработки более 300м; механизированная крепь отечественного производства МКЮ.4В-17/30; забойный и завальный конвейеры - Анжера-30; выемочный комбайн - К5^^500; гидроструйный способ разрушения угля подкровельной толщи посредством проведения вертикальных и наклонных щелей; предварительная дегазация угольного пласта; комплексные мероприятия по профилактике эндогенных пожаров.

Оценку степени разрушения угля в подкровельной толще предлагается проводить по коэффициенту повреждаемости, равному отношению остаточной прочности угля к исходной. Величину коэффициента рекомендуется определять с использованием энергетической теории прочности, посредством вычисления отношения энергии формоизменения угля в сложном напряженно-деформированном состоянии к предельной энергии формоизменения угля при его разрушении в условиях одноосного сжатия.

По результатам моделирования геомеханических процессов после последовательного проведения вертикальных щелей в подкровельной толще установлены следующие закономерности и рекомендации:

• в процессе проведения вертикальной щели в подкровельной толще между линией забоя и щелью берега щели сближаются, а в верхней части подкровельной толщи у забоя щели формируется зона предельных касательных напряжений;

• оптимальной следует принять технологическую схему проведения щели в подкровельной толще с расположением гидрорезака за передним рядом гидростоек;

• в случае проведения вертикальных щелей между линией очистного забоя и козырьком секции механизированной крепи в подсечном слое и подкровельной толще формируется зона дезинтеграции угольного массива, что является причиной отжима угля до 0,5т в подсечном слое и куполов высотой до 1,7т в подкровельной толще, где т - вынимаемая мощность подсечного слоя;

• проведение вертикальной щели между передним рядом гидростоек механизированной крепи и линией очистного забоя приводит к потере устойчивости секций механизированной крепи.

Влияние процесса передвижки секций механизированной крепи при активном подпоре в пределах 50кН проявляется следующим образом:

• уменьшение начального распора секций механизированной крепи приводит к увеличению вертикальных и горизонтальных смещений подкровельной толщи на участке между ближайшей к линии забоя вертикальной щелью и выработанным пространством;

• отсутствие распора секций крепи приводит к отрыву отрезанных угольных блоков от пород кровли пласта и перемещению их вниз под влиянием гравитационных сил;

• при уменьшении начального распора секций механизированной крепи влияние давления зависающих пород кровли снижается, механические напряжения в отрезанных угольных блоках близки к нулю;

• при циклическом перемещении очистного забоя и изменении начального распора секций крепи можно управлять процессом разрушения угля в подкровельной толще посредством направленного изменения коэффициента повреждаемости;

• для обеспечения равномерного выпуска угля за секцией механизированной крепи необходимо создавать зону дополнительного разрушения негабаритных кусков угля.

По результатам исследований разработаны следующие технические и технологические требования для совершенствования отечественной крепи МКЮ.4В-17/30:

• увеличить сопротивление секции крепи, с учетом динамических осадок труднообрушающейся основной кровли, до 12000кН;

• в верхнем перекрытии секций между передним и задним рядами гидростоек сделать окна для прорезания гидрорезаком щелей в подкро-вельной толще;

• на верхнем перекрытии секции крепи между передним и задним рядами гидростоек установить гибкий монорельс для установки и перемещения гидрорезной машины.

Для создания сдвоенной механизированной секции крепи, обеспечивающей разделение процессов выемки угля в подсечном слое и выпуска

разрыхленного угля подкровельной толщи, разработаны следующие технические и технологические требования (рис.2):

• передняя секция поддерживающего типа двухстоечная с сопротивлением не менее 12000кН, конструктивная высота передней секции 2000-3500мм;

• шаг установки секций крепи 1500мм;

• конструктивная высота задней секции крепи 1500-ЗОООмм;

• сопротивление задней секции крепи более 5000кН;

• независимая передвижка задней и передней секций крепи;

• регулируемые по длине и углу наклона задние активные ограждения обеих секций;

• возможность выпуска угля через верхнее перекрытие и заднее ограждение задней секции;

• установка средств крепления и перемещения гидрорезной машины между передним и задним рядом гидростоек передней секции;

• наличие окон в верхнем перекрытии между передним и задним рядами гидростоек передней секции крепи для разрушения гидрорезаком угля подкровельной толщи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены обоснованные технологические и технические решения и параметры технологии эффективной разработки мощных пологих пластов с управляемым разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в при-забойное пространство нижнего подсечного слоя, имеющей существенное значение для угольной промышленности.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Альтернативными направлениями создания эффективной технологии и управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи являются: принудительное разрушение угля над перекрытием секций механизированной крепи в зоне выпуска горной массы или предварительное разрушение угля впереди забоя подсечного слоя с формированием в верхней части подкровельной толщи полностью разрушенного угля, в нижней -частично в виде блоков.

2. Дезинтеграция подкровельной толщи на блоки вертикальными и наклонными щелями, создаваемыми гидравлическими струями диаметром 1-2мм и давлением воды более 35МПа, с последующим разрушением угля в блоках под влиянием энергии горного давления и периодически изменяющегося распора секций крепи, обеспечивает условия управляемого выпуска угля подкровельной толщи в подсечной слой и снижает вероятность возникновения взрыва метана и угольной пыли.

3. Распределение потерь угля подкровельной толщи в выработанном пространстве зависит от условий взаимодействия пород кровли и подкровельной толщи, которые обрушаются в выработанное пространство циклически после зависания. Коэффициент извлечения равен 0,1-0,2 на участках зависаний пород кровли и подкровельной толщи и увеличивается до 0,8 под влиянием давления обрушенных крупноблочных пород непосредственной кровли. При движении забоя подсечного слоя в направлении линии падения кливажных трещин потери угля подкровельной толщи в 1,6 ниже по сравнению с потерями при движении забоя в обратном направлении.

4. Условиями зависания подкровельной угольной толщи и, соответственно снижения эффективности управляемого выпуска угля, являются: наличие опоры обрушенных пород или разрыхленного угля в выработанном пространстве, формирование за механизированной крепью блочной структуры угольных и породных блоков в виде арки, зависание пород непосредственной кровли, движение очистного забоя подсечного слоя навстречу линии падения трещин кливажа в угольном пласте.

5. После проведения в подкровельной толще вертикальных или наклонных щелей шириной 100мм и длиной до 6м происходит перераспределение напряжений и деформаций по следующим закономерностям: щели являются компенсационными полостями и приводят к полной разгрузке подкровельной толщи от горизонтальных напряжений; отрезанный и поддерживаемый крепью угольный блок между выработанным пространством и щелью перемещается вниз на 30-40мм и в сторону очистного забоя подсечного слоя на ширину щели; в глубине щели на контакте пород кровли и угольного пласта формируется зона максимальных касательных напряжений, превышающих в 1,4-1,6 раза напряжения, вычисленные без учета влияния щели.

6. Циклическое уменьшение распора секций механизированной крепи при ее передвижке приводит к снижению до нуля механических напряжений в прорезанной щелями подкровельной толще, увеличению смещений подкровельной толщи над перекрытием крепи, формированию зоны растягивающих напряжений на контакте пород кровли и пласта, разрушению пород кровли на высоту до 0,2Ъ, где Ъ - толщина подкровельной толщи.

7. При увеличении количества вертикальных щелей впереди очистного забоя в подкровельной толще и при сокращении расстояния между линией забоя и ближайшей к нему щели происходит увеличение отжима угля с поверхности забоя до 0,5т в подсечном слое и куполов высотой до 1,7т в подкровельной толще, где т - вынимаемая мощность подсечного слоя, а также снижение устойчивости секций крепи. Рекомендуется располагать ближайшую к забою вертикальную или наклонную щель за последним рядом гидростоек, что достигается применением двухсекционных механизированных крепей.

толщи; независимое перемещение задних и передних секций крепи, выпуск угля через ограждение и верхнее перекрытие задней секции, формирование вертикальных щелей в подкровельной толще на границе задней и передней секций крепи.

9. Результаты исследований реализованы в проекте отработки пласта 1У-У в условиях шахты «Томская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» с расчетным экономическим эффектом 84,24млн. руб. или 269,6руб. на одну тонну добычи.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих трудах:

1. Горностаев В.Л. Развитие технологии комбинированной разработки угольных месторождений / ВЛ Горностаев, В.Н. Фрянов // Уголь. -2001.-№7.-С.22-23.

2. Горностаев В.И. Исследование процессов разрушения и выпуска угля подкровельной толщи в призабойное пространство подсечного слоя мощного пласта / В Л. Горностаев // Труды VII Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых».- Новокузнецк, СибТИУ, 2002. - С. 116-121.

3. Горностаев В.И. Совершенствование технологии отработки мощных пластов с труднообрушающейся кровлей с выемкой подсечного слоя и выпуском разрыхленного угля подкровельной толщи в призабойное пространство / В.И. Горностаев // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс-2001». - Кемерово, КузГТУ, 2001. - С.159-160.

4. Горностаев В.И. Математическое моделирование геомеханических процессов при комбинированной отработке выемочных полей на угольных шахтах / В.И. Горностаев // Материалы УН Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности в Ш тысячелетии». - Новокузнецк, СибТИУ, 2000. -С.134-136.

5. Горностаев В.И. Обоснование новых технологических и технических решений подготовки и систем разработки выемочных полей и участков короткими комплексно-механизированными забоями / В.И. Горностаев // Труды У Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых». - Новокузнецк, СибТИУ, 2000.- С. 6-8.

6. Горностаев В.И. Рациональные способы и средства разрушения и выпуска угля подкровельной толщи при отработке мощных пластов / В.И. Горностаев // Труды VII Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых». - Новокузнецк, СибТИУ, 2002.- С. 122-126.

7. Горностаев В.И. Обоснование технологических требований к механизированному комплексу выемки пологих угольных пластов с управляемым выпуском угля подкровельной толщи в призабойное пространство подсечного слоя /В.И. Горностаев //Труды VI Международной конферен-

ции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых». - Новокузнецк, СибГИУ, 2001. - С.75-76.

8. Горностаев ВЛ Методика оптимизации параметров технологических схем комбинированной отработки свиты высокогазоносных угольных пластов / В.И. Горностаев, Е.А. Чувелёва // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности в Ш тысячелетии». - Новокузнецк, СибГИУ, 2000.-С.142-145.

9. Горностаев ВЛ Обоснование области применения комбинированной технологии разработки угольных пластов длинными и короткими комплексно-механизированными забоями / В.Л. Горностаев // Труды V Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых». - Новокузнецк, СибГИУ, 2000.-С.12-14.

10. Поиск резервов повышения нагрузки на комплексно-механизированные очистные забои шахт «УК «Южкузбассуголь» / В.Г. Лаврик, С.Р. Ногах, М.И. Радиковский, В.И. Горностаев // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности в Ш тысячелетии». - Новокузнецк, СибГИУ, 2000. - С.112-113.

11. Лаврик ВТ. Прогноз эффективности работы комплексно-механизированных очистных забоев шахт / В.Г. Лаврик, В.И. Горностаев // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности в Ш тысячелетию). - Новокузнецк, СибГИУ, 2000. - С.180-181.

Горностаев Василий Иванович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Изд. лиц. ЛР №01439 от 5.042000. Подписано в печать 27.01.04. Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага писчая. Печать офсетная. Печатных листов 1. Тираж 100 экз. Заказ № 12.

Сибирский государственный индустриальный университет 654007, г.Новокузнецк, ул.Кирова, 42. Издательский центр СибГИУ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Горностаев, Василий Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ состояния технологии подземной разработки мощных пологих пластов.

1.2. Анализ применяемых и выбор перспективных способов и средств управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи в призабойное пространство подсечного слоя.

1.3. Актуальность исследований процессов управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи в призабойное пространство подсечного слоя мощного пологого пласта. Цель и задачи исследований.

2. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ РАЗРУШЕНИЯ И ВЫПУСКА РАЗРЫХЛЕННОГО УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ В ЗАБОЙ ПОДСЕЧНОГО СЛОЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫЕМКЕ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ.

2.1. Выбор способов и средств разрушения и выпуска разрыхленного угля подкровельной толщи в забой подсечного слоя.

2.2. Обоснование геомеханических и технологических требований к способам и средствам управляемого разрушения подкровельной толщи над секциями механизированной крепи подсечного забоя.

2.2.1. Обоснование технологических требований к способам и средствам гидравлического разрушения подкровельной толщи над верхним перекрытием.

2.2.2. Обоснование технологических требований к способам и средствам разрушения подкровельной толщи над верхним перекрытием уступчатой формы.

2.3. Обоснование геомеханических и технологических требований к способам и средствам управляемого разрушения подкровельной толщи впереди забоя подсечного слоя.

2.4. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ И ВЫПУСКА УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ В ПРИЗАБОЙНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПОДСЕЧНОГО СЛОЯ МОЩНОГО ПЛАСТА.

3.1. Методика лабораторных исследований.

3.2. Исследование изменения коэффициента извлечения подкровельной толщи при разных способах и условиях ее выпуска в подсечной слой.

3.3. Установление характера взаимодействия элементов системы «кровля - подкровельная толща -механизированная крепь» на моделях из деревянных блоков.

3.4. Исследование характера взаимодействия элементов «кровля - подкровельная толща - механизированная крепь» на физических моделях из песчано-гипсовой смеси.

3.5. Шахтные исследования процессов взаимодействия пород кровли и подкровельной угольной толщи.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в подсечной слой"

В настоящее время в отечественной и зарубежной науке и практике проводятся исследования технологии отработки мощных пологих пластов одним подсечным слоем длинным КМЗ с выпуском угля подрабатываемой подкровельной толщи в забой этого слоя. Наименее изучены для реализации этой технологии закономерности разрушения и выпуска угля подкровельной толщи, что подтверждается высоким уровнем потерь угля, возникновением эндогенных пожаров в выработанном пространстве, а также отсутствием эффективных способов и технических средств управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи.

Работа выполнена по программам научно-технических работ и внедрения новой техники и технологий на шахтах ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», плановых научно-исследовательских работ ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, КузНИУИ, ВостНИИ и других отраслевых институтов и вузов в период 199б-2003гг.

Целью работы является обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в призабойное пространство нижнего подсечного слоя.

Задачи исследований:

- обосновать способы и средства разрушения и выпуска угля подкровельной толщи, адаптивные к условиям отработки мощных пологих пластов с учетом их газоносности и склонности угля к самовозгоранию;

- выявить влияние параметров системы «кровля пласта — подкровельная толща - механизированная крепь» на полноту извлечения угля подкровельной толщи; установить характер взаимодействия пород кровли и подкровельной толщи при подработке их комплексно-механизированным забоем нижнего подсечного слоя;

- обосновать технологические и технические требования к технологии и техническим средствам отработки мощных пологих пластов с управляемым разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в призабойное пространство нижнего подсечного слоя.

Методы исследований: анализ способов, средств и производственного опыта отработки мощных пластов; физическое моделирование на моделях из эквивалентных материалов процессов взаимодействия кровли, подкровельной толщи и секций механизированной крепи; моделирование численным методом конечных элементов изменения напряженно-деформированного состояния подкровельной толщи под влиянием горного давления и отрезных компенсационных щелей; шахтных наблюдений; научного обоснования технических и технологических требований к двухсекционным механизированным крепям.

Научные положения, выносимые на защиту:

разделение подкровельной толщи на блоки с помощью вертикальных и наклонных щелей, создаваемых высоконапорными гидравлическими струями, с последующим разрушением угля в блоках под влиянием горного давления и распора секций механизированных крепей, обеспечивает оптимальные условия управляемого выпуска угля подкровельной толщи в подсечной слой и снижает вероятность возникновения взрыва метана и угольной пыли в очистном забое; коэффициент извлечения угля разрушенной подкровельной толщи повышается при давлении на неё крупных блоков пород непосредственной кровли, применении двухсекционных механизированных крепей, движении очистного забоя подсечного слоя по направлению линии падения кливажных трещин; условиями снижения эффективности управляемого выпуска угля являются: формирование в выработанном пространстве системы породных и угольных блоков в виде арки, зависание пород непосредственной кровли, движение очистного забоя подсечного слоя навстречу линии падения трещин кливажа в угольном пласте; вертикальные щели, проведённые над секциями механизированной крепи на всю мощность подкровельной толщи, приводят к полной разгрузке подкровельной толщи от горизонтальных напряжений и формированию на контакте пород кровли и угля подкровельной толщи касательных напряжений, способствующих расслоению угля и пород на этом контакте; методика выбора параметров двухсекционной механизированной крепи, обеспечивающей разделение процессов выемки угля подсечного слоя, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи, базируется на реализации технических и технологических требований: независимого перемещения передней и задней секций крепи, выпуска угля через заднее ограждение и перекрытие задней секции, формирования вертикальных щелей в подкровельной толще.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационной работе, обеспечивается и подтверждается: соответствием характера деформирования и разрушения пород кровли и угля подкровельной толщи, установленного по результатам отработки 8 физических моделей из эквивалентных материалов и шахтных наблюдений на трех угольных пластах; представительным объемом (8 вариантов) исследований, с использованием численного решения уравнений механики горных пород методом конечных элементов, закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния и прочности угля подкровельной толщи при разделении ее вертикальными щелями и оценке степени разрушения угля в образовавшихся блоках на основе энергетической теории прочности; положительным производственным опытом отработки мощных пологих пластов с частичным использованием разработанных технологических решений и рекомендаций по управлению угольной толщей с помощью механизированных крепей на шахтах «Томская», «Алардинская» и «Грамотеинская» в Кузбассе с объемом добычи более 4,4млн.т угля в год.

Научную новизну работы представляют следующие результаты: технология формирования зоны выпуска угля подкровельной толщи, которая включает процессы разделения подкровельной толщи гидравлическими струями на блоки, разрушение угля в блоках под влиянием горного давления и регулируемого распора секций механизированной крепи при их передвижке; закономерности изменения коэффициента извлечения угля подкровельной толщи, который повышается при увеличении давления разрушенных на крупные блоки пород непосредственной кровли, применении управляемого выпуска угля через выпускные отверстия задней секции двухсекционной механизированной крепи и движении очистного забоя по направлению линии падения трещин кливажа; закономерности разгрузки подкровельной толщи от горизонтальных напряжений и формирования зоны повышенных максимальных касательных напряжений в верхней части подкровельной толщи, ослабленной системой вертикальных щелей; технологические требования для создания двухсекционных крепей, разделение технологических процессов выемки угля в подсечном слое и выпуска угля подкровельной толщи.

Личный вклад автора заключается: в разработке методики и конструкции физических моделей, моделировании и установлении закономерностей выпуска материала подкровельной толщи при варьировании в широком диапазоне исследуемых горно-геологических и горнотехнических параметров; выявлении закономерностей формирования в выработанном пространстве системы породных и угольных блоков в виде арки или зависания пород непосредственной кровли при выпуске разрыхленного угля подкровельной толщи; установлении закономерностей разгрузки от горизонтальных напряжений подкровельной толщи после проведения вертикальных компенсационных щелей и формировании над зоной разгрузки касательных напряжений; обосновании технологических и технических требований к конструкции двухсекционной механизированной крепи, обеспечивающей разделение процессов выемки угля в подсечном слое, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты позволяют: использовать разработанные физические и математические модели процессов формирования напряженно-деформированного состояния в углепородном массиве, изменения прочности и выпуска угля подкровельной толщи посредством ее ослабления щелями для конструирования новых технологических схем одностадийной отработки мощных угольных пластов; проектировать конструкции двухсекционных механизированных крепей, обеспечивающих разделение процессов выемки угля в подсечном слое, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи; разрабатывать проекты отработки выемочных столбов для одностадийной разработки мощных пологих пластов с управлением процессами разрушения и выпуска угля подкровельной толщи.

Реализация научных результатов. Результаты исследований использованы при разработке проекта отработки пласта IV-V шахты «Томская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» с расчетным экономическим эффектом 269,6руб. на одну тонну добычи, в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета и курсов повышения квалификации в ОАО «ОУК «Южкузбассуголь».

Апробация работы. Основные научные результаты и практические выводы диссертации докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» («Уголь России и майнинг», Новокузнецк, 2001, 2002гг.), Международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1999-2002гг.), кафедре разработки месторождений полезных ископаемых СибГИУ (Новокузнецк, 2003г.), технических советах ОАО «ОУК «Южкузбассуголь», шахт «Алардинская» и «Томская» (2001-2003гг.).

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Горностаев, Василий Иванович

4.5. Выводы

По результатам исследований разработаны следующие научные положения и рекомендации:

1) Область рационального применения технологии отработки мощных угольных пластов с отработкой комплексно-механизированным забоем подсечного слоя высотой 2,5-3,5м у почвы пласта и выпуском разрыхленного угля подкровельной

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены обоснованные технологические и технические решения и параметры технологии эффективной разработки мощных пологих пластов с управляемым разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в призабойное пространство нижнего подсечного слоя, имеющей существенное значение для угольной промышленности.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

6. Циклическое уменьшение распора секций механизированной крепи при ее передвижке приводит к снижению до нуля механических напряжений в прорезанной щелями подкровельной толще, увеличению смещений подкровельной толщи над перекрытием крепи, формированию зоны растягивающих напряжений на контакте пород кровли и пласта, разрушению пород кровли на высоту до 0,2h, где h - толщина подкровельной толщи.

7. При увеличении количества вертикальных щелей впереди очистного забоя в подкровельной толще и при сокращении расстояния между линией забоя и ближайшей к нему щели происходит увеличение отжима угля с поверхности забоя до 0,5т в подсечном слое и куполов высотой до 1,7т в подкровельной толще, где m - вынимаемая мощность подсечного слоя, а также снижение устойчивости секций крепи. Рекомендуется располагать ближайшую к забою вертикальную или наклонную щель за последним рядом гидростоек, что достигается применением двухсекционных механизированных крепей.

8. Технологические и технические требования к двухсекционным механизированным крепям включают: разделение процессов выемки угля подсечного слоя, управляемого разрушения и выпуска угля подкровельной толщи; независимое перемещение задних и передних секций крепи, выпуск угля через ограждение и верхнее перекрытие задней секции, формирование вертикальных щелей в подкровельной толще на границе задней и передней секций крепи.

9. Результаты исследований реализованы в проекте отработки пласта IV-V в условиях шахты «Томская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» с расчетным экономическим эффектом 84,24млн. руб. или 269,6руб. на одну тонну добычи.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Горностаев, Василий Иванович, Новокузнецк

1. Калинин С.И. Геомеханическое обоснование параметров технологии отработки пластов с труднообрушаемой кровлей в Кузбассе. /Управление состоянием массива горных пород: Сборник научных трудов. -Кемерово. 1990.-е. 4-11.

2. Калинин С.И. Повышение эффективности разработки пологих и наклонных пластов с труднообрушаемой кровлей: Дис. д-ра техн. наук. — Кемерово: Институт угля СО РАН, 1993. — 50 с.

3. Управление горным давлением при разработке пологих пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах Кузбасса. / С.И. Калинин, А.Ф. Лютенко, П.В. Егоров и др. Кемерово: Кемеровское кн. изд-во, 1991. — 247 с.

4. Громов Ю.В., Бычков Ю.Н., Кругликов В.И. Управление горным давлением при разработке мощных пологих пластов угля. / Ю.В. Громов, Ю.Н. Бычков, В.И. Кругликов.- М.: Недра, 1985.-239 с.

5. Громов Ю.В., Самойлов Н.Ф. Разработка мощных пологих пластов без оставления целиков угля / Ю.В. Громов, Н.Ф. Самойлов // Уголь. 1978. - № 8. - С. 30-34.

6. Технологические схемы разработки пологих и наклонных пластов Кузнецкого бассейна. / Н.С. Арсенов, Н.В. Бахтин, A.M. Рыжов и др. Прокопьевск: КузНИУИ, 1988. - 41 с.

7. Григорьев Г.Ф., Гапанович Л.Н. Современный опыт разработки угольных пластов за рубежом / Г.Ф. Григорьев, Л.Н. Гапанович.- М.: ЦНИЭИуголь, 1969. 76 с.

8. Манко А.А., Павлов И.И., Карлов К.Г. Перспективы улучшения технологии и средств выемки мощных пологих пластов / А.А. Манко, И.И. Павлов, К.Г. Карлов // Уголь. 1976. - № 8. - С. 12-16.

9. Василенко Н.К. Повышение эффективности механизированной выемки мощных пологих пластов с труднообрушаемой кровлей и опасных по горным ударам: Автореферат канд. дисс. — Кемерово: КузГТУ, 1998. -17 с.

10. Черняк И.Л., Ярунин С.А. Управление состоянием массива горных пород / И.Л.Черняк, С.А. Ярунин. М.: Недра, 1995.- 395с.

11. Любогощев В.И., Семенихин А.Я., Соин В.В. Проблемы и перспективы отработки пологих мощных пластов при гидродобыче / В.И. Любогощев, А.Я. Семенихин, В.В. Соин // Труды ВНИИГидроугля. -Новокузнецк: ВНИИГидроуголь, 1980.-с. 47-51.

12. Саламатин А.Г., Мышляев Б.К. Анализ особенностей устройства механизированных крепей для мощных пластов / А.Г. Саламатин, Б.К. Мышляев // Уголь. 1997. - № 3. - с. 9-13.

13. Гапанович Л.Н., Брайцев А.В., Лаврухина Д.Я. Целесообразность одноразовой отработки механизированным комплексом пологих пластов мощностью 6м/ Л.Н. Гапанович, А.В. Брайцев, Д.Я. Лаврухина // Уголь. 1997. - № 7. - с. 12-15.

14. Арсенов Н.С. Разработка угольных пластов в сложных горногеологических условиях / Н.С. Арсенов, А.И. Петров, А.П. Широков.-Кемерово: Кн. Изд-во, 1984.-192с.

15. Малышев Ю.Н. Современные подходы к рентабельному освоению угольных месторождений // Уголь. 2000. - № 3. с. 37-42.

16. Обобщение опыта работы и определение параметров и области применения крепи КТУ-2 на шахтах Кузбасса / Н.П. Кораблин, М.И. Середенко, В.П. Белов и др. / Исследования по вопросам горного дела.Сб. Ко 13, КузНИУИ. М.: Недра, 1966. - с. 88-94.

17. Запреев С.И. Выпуск угля из-под гибкого металлического перекрытия при разработке мощных угольных пластов Кузбасса / Исследование по вопросам горного дела. Сб. № 13, КузНИУИ. М.: Недра, 1966.-с. 20-30.

18. Механизированная крепь 20КПВ-70К // Уголь.-1991. № 12.с. 1.

19. Дочев П.П. Обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управлением процессами разрушения подкровельной толщи: Автореферат канд. дисс. Кемерово: ИИУ СО РАН, 1999.- 18 с.

20. Дочев П.П. Направления совершенствования технологии подготовки и отработки мощных пологих пластов / Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки: Труды Международной научно-практической конференции. Кемерово: ИУУ СО РАН, КузГТУ, 1998.-е. 98-100.

21. Андранович В.А., Пензин В.И. Проявление горного давления при одновременной отработке слоев в условиях труднообрушающейся кровли / В.А. Андранович, В.И. Пензин // Уголь. 1990. - № 12.-е. 15-18.

22. Гапанович JI.H., Калинин С.И., Мирошников Г.И. Исследование закономерностей проявления горного давления в условиях руднообрушающейся кровли / Л.Н. Гапанович,С.И. Калинин, Г.И. Мирошников // Уголь. 1989. - № 12.-е. 6-9.

23. Разработка мощного угольного пласта тремя наклонными слоями механизированными комплексами в Карагандинском бассейне / П.К. Матонин, А.И. Фомичев, В.П. Панкратов и др. // Уголь. 1970. - № 6. - с. 22-26.

24. Любогощев В.И. Технологическая схема с предварительным разупрочнением угольного массива в качестве профилактики удароопасных пластов // В кн.: Техника и технология гидравлической добычи угля. Новокузнецк: ВНИИГидроуголь, 1991. - с. 58-67.

25. Любогощев В.И. Результаты опытно-промышленной эксплуатации технологической схемы с плавным опусканием массива пласта и кровли // Совершенствование техники и технологии гидродобычи угля: Сб. научн. тр. ВНИИГидроугля. Новокузнецк, 1986. — с. 25-32.

26. Исследование влияния типа кровли и глубины работ на проявление горного давления при отработке мощного пласта камерно-столбовой системой // Б.П. Агудалин, А.В. Сурков, П.В. Егоров и др. //

27. Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. научн. тр. № 16. — Кемерово: Кузбассуглетехнология, 2000. с. 50-57.

28. Хабенихт X. Камерная и камерно-столбовая системы разработки угольных пластов // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых: Научн.-техн. сб. ВНИ. 3. Новокузнецк: СибГТМА, 1997. - с. 75-87.

29. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей. Под ред. Б.Ф. Братченко. М.: Недра, 1985. - 494 с.

30. Горностаев В.И., Фрянов В.Н. Развитие технологии комбинированной разработки угольных месторождений / В.И. Горностаев, В.Н. Фрянов // Уголь. 2001. - № 7. - с. 22-23.

31. Выбор параметров технологии отработки мощных пологих пластов с выпуском межслоевых и подкровельных пачек угля / И.А. Шундулиди, А.С. Марков, С.И. Калинин, П.В. Егоров. Кемерово: НТЦ «Кузбассуглетехнология», 1999.-257 с.

32. Мухортова Е.В. Анализ отечественного и зарубежного опыта применения механизированных крепей для выпуска подкровельной пачки угля // Сб. научн. тр. Научно-технический центр «Кузбассуглетехнология» -2001.-№ 17. с. 122-126.

33. Васильев А.В. / Поршневой выпуск угля при разработке мощных пластов / А.В. Васильев // Уголь. 1994. - № 12.-е. 13-14.

34. Технология очистных работ на пологих и наклонных пластах гидрошахт (рекомендации). Новокузнецк, ВНИИГидроуголь, 1982. -134 с.

35. Крепь механизированная МКЮ.4В-17/30. Проспект. — Юрга, Юрмаш. 1 с.

36. Кузнецов Г.Н. Моделирование проявлений горного давления / Г.Н. Кузнецов, М.Н. Будько, Ю.И. Васильев и др. Л.: Недра, 1968. - 279 с.

37. Мучник B.C. Подземная гидравлическая добыча угля / B.C. Мучник, Э.Б. Голланд, М.Н. Маркус. М.: Недра, 1986. - 223 с.

38. Игнатьев А.Д. Подземная добыча угля гидравлическим способом на пластах тонких и средней мощности / А.Д. Игнатьев, К.И. Иванов. М.: Углетехиздат, 1957. - 325 с.

39. Никонов Г.П. Разрушение горных пород струями воды высокого давления / Г.П. Никонов, И.А. Кузьмич, Ю.А. Гольдин. М.: Недра, 1986. -143 с.

40. Ворожищев А.И. Разработка способов и средств опережающей щелевой разгрузки краевых частей отрабатываемого короткими забоями угольного пласта: Автореферат канд. дисс. Кемерово: ИУУ СО РАН, 1999.-21 с.

41. Кариман С.А. Создание высокопроизводительной гидрорезной технологии и оборудования для разработки мощных крутых пластов / С.А. Кариман // Уголь. 1999. - № 7. - с. 59-61.

42. Кариман С.А. Гидрорезная очистная машина «ГРОМ-1» / С.А. Кариман // Уголь. 1999. - № 5. - с. 30-33.

43. Иванушкин И.В. Установление влияния параметров струи воды и режимов резания на силовые показатели гидромеханического бесщелевого разрушения горных пород; Автореф. дисс. к.т.н / ИГД им. А.А.Скочинского.-М.,1998.- 16с.

44. Временная инструкция по установлению основных параметров технологических схем очистной выемки для пластов пологого падения гидрошахт Кузбасса.-Новокузнецк, ВНИИГидроуголь, 1977.- 149с.

45. Лаврик В.Г. Разработка и реализация интегрированных подземных технологических комплексов шахт производственного объединения: Дисс. докт.техн.наук: 25.00.22 Защищена 25.01.2001.-М.,2001.-332 с.

46. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегерлинд.- М.: Мир, 1979.- 392 с.

47. Бате К. Численные методы анализа и метод конечных элементов / К. Бате, Е. Вилсон.- М.: Недра, 1987.- 221с.

48. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев.- М.: Недра, 1987.- 221 с.

49. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике / O.K. Зенкевич.- М.: Мир, 1975.- 541с.

50. Методика расчета параметров прочности и предельных состояний угольных пластов в призабойной зоне. М.:ИГД им. Скочинского, 1983.-37с.

51. Прочность и деформируемость горных пород / Ю.М. Карташов, Б.В. Матвеев, Г.В. Михеев, А.Б. Фадеев.- М.: Недра, 1979.-269 с.

52. Ершов JI.B. Введение в механику горных пород / А.В. Ершов,

53. B.А. Максимов. М.: Недра, 1976.-221 с.

54. Исследования прчности и деформируемости горных пород / А.И. Берон, Е.С. Ватолин, М.И. Койфман и др.; Под ред. А.И. Берона.- М.: Наука, 1973.-207 с.

55. Кпишин В.И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения / В.И. Клишин.- Новосибирск: Наука, 2002.200 с.

Информация о работе

Горностаев, Василий Иванович
кандидата технических наук
Новокузнецк, 2004
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование параметров технологии разработки мощных пологих пластов с управляемыми разрушением и выпуском угля подкровельной толщи в подсечной слой - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы