Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка и обоснование параметров врубоблочного способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок

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

Автореферат диссертации по теме "Разработка и обоснование параметров врубоблочного способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок"

На правах рукописи

Адамков Аркадий Викторович уЩСХ,

4

ЮЛАСй!^

Разработка и обоснование параметров врубоблочного способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных

выработок

Специальность 25 00 22 «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00306В208

Кемерово 2007

003066208

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ренев Алексей Агафангелович Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Лудзиш Владимир Станиславович доктор технических наук, профессор Першин Владимир Викторович

Ведущая организация ОАО «Кузниишахтострой»

Защита диссертации состоится 18 октября 2007 г в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу 650026, г. Кемерово, ул Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Автореферат разослан _ А1*, о9 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета^_____

доктор технических наук, профессор Иванов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В горной промышленности при разработке полезных ископаемых основные технологические процессы связаны с разрушением угольного массива Разрушение угольного массива осуществляется самыми разнообразными способами Одним из основных способов разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок является механический способ. Для механического разрушения угольного массива создано большое количество различных проходческих и добычных машин. В настоящее время разрушение угольного массива при проведении подготовительных выработок осуществляется проходческими комбайнами избирательного действия. Разрушение угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия, несмотря на бесспорные достоинства комбайновой технологии проведения подготовительных выработок, имеет следующие существенные недостатки: высокая запыленность воздуха в выработке, в десятки раз превышающая допустимые санитарные нормы (до 500 мг/м3), большой выход мелких фракций разрушенного угля вследствие переизмельчения и высокая энергоемкость процесса разрушения.

В настоящее время для угольной промышленности РФ и всех других угледобывающих стран безопасность и эффективность горных работ, чистота окружающей среды, полнота извлечения полезных ископаемых, являются одними из наиболее важных задач. Для их решения необходимы исследования, направленные на разработку новых способов и средств, обеспечивающих повышение эффективности разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок. Актуальным вопросом является установление практических путей, способствующих значительному увеличению выхода наиболее дорогих крупных классов разрушаемого угля и обеспечивающих наименьшее пылеобразование при разрушении угольного массива. Решение указанных вопросов является актуальной задачей. С этих позиций нами определена цель диссертационной работы

Целью работы является разработка и обоснование параметров вру-боблочного способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок.

Идея работы заключается в использовании закономерностей комбинированного разрушения с предварительным разделением угольного массива на блоки и разрушением блоков сколом.

Задачи исследований:

- оценить эффективность комбинированного врубоблочного разрушения массива баровым и клиновидным исполнительными органами,

- определить гранулометрический состав и запыленность атмосферы забоя при разрушении угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия;

- разработать врубоблочный способ и обосновать его параметры при разрушении угольного массива для проведения подготовительных выработок.

Методы исследований: натурные исследования гранулометрического состава отбитого угля и запыленности атмосферы в шахте, физическое моделирование разрушения массива врубоблочным способом, метод статистического анализа эмпирической информации

Научные положения, выносимые на защиту.

- эффективность комбинированного врубоблочного разрушения угольного массива определяется соотношением высоты блока и глубины вруба в пределах 0,4-0,6, а также формой скалывающего исполнительного органа;

- содержание мелких фракций 0-25 мм при механическом разрушении угольного массива определяется схемой разрушения и при сплошном фрезеровании с запыленностью атмосферы забоя выше 120 мг/м3 может достигать 80%, а при врубоблочном способе выход мелких фракций снижается более чем в 2 раза;

- повышение скорости проведения выработки более чем в 2 раза в сравнении с проведением проходческими комбайнами избирательного действия обеспечивается применением врубоблочного способа, включающего возможность разрушения угольного массива проведением врубов и сколом блоков клиновидным органом одновременно в трех частях забоя

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- достаточным объемом эмпирической информации, полученной в промышленных условиях;

- использованием теории подобия при физическом моделировании;

- сходимостью теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна заключается1

- в установлении влияния соотношения высоты блока и глубины вруба, а также формы скалывающего исполнительного органа на эффективность разрушения угольного массива;

- в определении влияния схемы обработки забоя на содержание мелких фракций и запыленность атмосферы,

- в разработке врубоблочного способа разрушения угольного массива и определении его параметров при проведении подготовительных выработок.

Личный вклад автора состоит:

- в постановке задач исследований и выборе методов их решения;

- в обработке и анализе результатов практических исследований и экспериментов;

- в разработке и обосновании параметров врубоблочного способа разрушения;

- в разработке проходческого агрегата для проведения выработок врубоблочным способом.

Практическое значение работы заключается в разработке врубоблочного способа разрушения угольного массива, обосновании его парамет-

ров и разработке проходческого агрегата для разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок врубоблочным способом.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов Кузбасского государственного технического университета (г Кемерово, 1999, 2000, 2002, 2005 гг.); на Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2006 г); на X Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий топливно-энергетического комплекса России» (Кемерово, 2006 г ), на XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 2006 г ); на 1 Региональной научно-практической конференции «Влияние научно-технического прогресса на экономическое развитие Кузбасса» (Прокопьевск, 2007 г )

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в тч 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения и приложения; изложена на 118 е., содержит 31 рисунок, 9 таблиц, список литературы из 129 наименований.

Автор глубоко благодарен советам и рекомендациям профессора, доктора технических наук, заслуженного шахтера России Егошина Воли Васильевича

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена изучению и анализу эффективности механического способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок.

Процессы разрушения угольного массива являются базовыми в технологии горного производства, направлены на изменение состояния горных пород под действием внешних полей и, как следствие, на разрушение в виде отдельностей, блоков горной массы различного гранулометрического состава, минеральных агрегатов и их зерен Разрушение угольного массива должно осуществляться в режиме управляемого на всех стадиях процесса с образованием новых поверхностей и селективным нарушением связей между отдельными структурными элементами угольного массива.

Разрушение угольного пласта в массиве с целью отделения от него транспортабельных кусков производится самыми разнообразными способами. Существуют различные классификации способов разрушения угольного массива при ведении горных работ Наиболее целесообразно положить в основу классификации способов разрушения вид энергии, подводимой к угольному массиву. В соответствии с этим различают следующие способы разрушения: механические, термические, химические, электро-

магнитные, гравитационные и комбинированные Основным способом разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок является механический способ. Механическое разрушение при проведении подготовительных выработок осуществляется сплошным фрезерованием угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия Существенным недостатком механического разрушения является высокая энергоемкость, переизмельчение разрушаемого массива при высокой запыленности воздуха в выработке Исследованиям механического разрушения угольного массива посвящены работы ИГД им. А. А. Скочинского, КНИ-УИ, ВНИМИ, ВостНИИ и др

Значительный вклад в исследования разрушения угольного массива внесли Я. И Базер, Л И Барон, А. И Берон, Е. И Ильницкая, Ю Г Ко-няшин, В.С Лудзиш, Д. И Малиованов, В 3. Меламед, Е 3 Позин, В В Першин, М. М Протодьяконов, Т И Тедер, В. В Тон и др

Работы по разработке способов и средств разрушения угольного массива ведутся по разньм направлениям Одним из направлений в области исследований разрушения горных пород является разработка и создание способов и средств эффективного разрушения горных пород при их бурении, отбойке от массива и дроблении горной массы концентрированными механическими, тепловыми и электромагнитными полями, а также их комбинациями Технологические процессы при комбинированном разрушении угольного массива необходимо осуществлять таким образом, чтобы каждый предшествующий процесс разрушения способствовал ресурсосбережению на последующих стадиях разрушения Исследования различных комбинированных способов разрушения пород выполнены в ИГД им А А. Скочинского, КПТИ, УкрНИИгидроуголь, НИИОГР, КНИУИ, ИГТМ, ВНИИгидроуголь и др

Одним из главных научных результатов являются сформулированные принципы разрушения угольного массива1 разрушение должно происходить главным образом от сдвиговых и растягивающих напряжений, так как предел прочности пород на сдвиг меньше примерно в 10 раз, чем предел прочности на сжатие Следует ожидать, что энергоемкость разрушения сдвигом или растяжением соответственно будет примерно в 40 и 100 раз меньше, чем энергоемкость разрушения сжатием. Разрушение угольного массива под влиянием растягивающих усилий позволит значительно снизить расход энергии на разрушение, увеличить производительность, крупность разрушаемого угля, обеспечить более комфортные условия и облегчить труд горнорабочего

Перспективным направлением является технология разрушения с вырезанием блоков в массиве. Результаты научно-исследовательских и проектных работ в этой области направлены на совершенствование технологии и технических средств отделения блоков при разрушении массива, повышение производительности и улучшение условий труда горнорабочих, снижение затрат при отделении блоков В НПО «Уголь» г Люберцы ведутся разработки технологии добычи полезного ископаемого вырезанием

угольных блоков в массиве Анализ специальной научно-технической литературы показал, что работ, направленных на разработку средств и способов отделения блоков от угольного массива для проведения подготовительных выработок на угольных шахтах, практически не проводилось

Установлено, что технология разрушения угольного массива с образованием блоков является одним из наименее разработанных направлений в области разрушения механическим способом при проведении подготовительных выработок

На основании результатов проанализированных выше работ были сформулированы цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию комбинированного врубоблочного разрушения массива баровым и клиновидным исполнительными органами

Физическое моделирование процесса разрушения угольного массива комбинированным врубоблочным способом баровым и клиновидным исполнительными органами осуществлялось на экспериментальном полигоне ОАО «Кузниишахтострой» Моделировали массив из эквивалентных материалов, линейный масштаб моделирования составлял 1'1 Эквивалентный материал состоял из цементно-углесажистой золо-шламовой смеси, прочность эквивалентного материала на сжатие составляла 19,4 МПа, на растяжение 1,9 МПа, что соответствует прочности угля на сжатие и растяжение в натурных условиях (12,4 и 1,2 МПа соответственно) В целом, подбор эквивалентных материалов и испытание модели осуществляли по методике ВНИМИ В соответствии с типовой методикой и рекомендациями экспериментально исследовали комбинированное врубоблочное разрушение массива баровым и клиновидным исполнительным органом. Разрушение осуществляли следующим образом- баровым исполнительным органом провели горизонтальные врубы, разделяя при этом массив на блоки. Экспериментальное исследование проводили с изменением высоты блока от 600 до 1400 мм, глубины вруба от 1400 до 1800 мм, при этом соотношение высоты блока и глубины вруба М составило от 0,3 до 1 Образованные блоки разрушали сколом силовым внедрением во врубы скалывающего органа

Установлено, что при разрушении блоков с соотношением его высоты и глубины вруба М~0,4-0,6 происходит, как правило, эффективный скол блока Как показали исследования, откалываемые частицы сохраняли приблизительно одинаковую форму при различных параметрах блоков. Поверхности, по которым происходило откалывание частиц массива, во всех случаях были криволинейны. При разрушении блока, с увеличением соотношения его высоты и глубины вруба М> 0,6, происходит дополнительное смятие блока скалывающим органом, а скол блока происходит с увеличением разрушающего усилия При разрушении блока с глубиной вруба, равной высоте блока, те. М=1, скола практически не происходит, наблюдается лишь увеличенное местное смятие и измельчение блока под гранью скалывающего органа Разрушение блока под основание происходило в отдельных случаях, чаще блок разрушался на величину, равную

Рис. 1. Скол блока клиновидным исполнительным органом (а), контур забоя выработки (б): 1- клиновидный исполнительный орган; I - (длина блока) глубина вруба; к ~ высота выработки; 1СК длина неразрушенной части блока;

И - высота блока; и - высота вруба

Скалывающее усилие Г, необходимое для разрушения блока клиновидным органом, определили математическими расчетами:

" Л 1

2

-Щ21Ч$~Ж<г-1*Ьр+Зб<у*Нг) ] , (1)

где Р скалывающие усилие. Н; /г - высота блока, м; / - глубина вруба, м; а ~ угол клина, град; Ь - ширина блока, м; а — предел прочности угля на растяжение, МПа; р - плотность угольного блока, кг/м5.

По результатам исследований построен объемный график зависимости Р от угла клина а, высоты Ь и ширины Ь блока, глубины вруба / (рис. 2).

Значения разрушающего усилия Г для скола угольных блоков клиновидным органом показали, что значимое влияние оказывает соотношение высоты блока к его глубине И/1 и угол клиновидного исполнительного органа а (рис. 3).

V

№.

1 г

Рис. 2. График зависимости скалывающих усилий Г от соотношения высоты блока к глубине вруба к/1 и от угла клипа а

Р. н

Рис. 3. График зависимости скалывающих усилий Г от соотношения ¡ъ'1

В результате исследований установлено оптимальное значение И/1~ 0,4-0,6, обеспечивающее эффективный скол блоков,

Разрушение блоков сколом при различных углах клиновидного органа дает возможность получить при равной подаче различные площади соприкосновения клиновидного органа с разрушаемым блоком. С увеличением угла клиновидного органа уменьшается площадь контакта клиновидного органа с разрушаемым блоком, соответственно уменьшение площади контакта увеличивает у сил ж, необходимое для скола блока клиновидным органом. Величина скалывающих усилий ¡разрушения блоков клиновидным органом при прочих равных условиях с уменьшением угла клиновидного исполнительного органа снижается (рис. 4). Разрушение угольного блока

клиновидным исполнительным органом с углом клина 15 —20 позволит осуществлять скол, при этом усилие, необходимое для скола блока, не более 30 кН, а фактическая величина пути трения клина составит не более 40-50% в пределах глубины вруба Клиновидный орган рационально выполнить в виде пирамиды.

Гранулометрический состав при комбинированном врубоблочном разрушении исследовали при помощи ситового анализа Результаты приведены в табл 1 Р, н

Рис 4 График зависимости скалывающих усилий Р от угла клина а.

Таблица 1

Гранулометрический состав разрушенной горной массы

Номер опьгга Фракции, мм

-6 -13 -25 -50 -100 +100

Выход фракций, %

1 10,5 3,8 7,3 41,6 21,5 15,3

2 11,3 2,7 6,1 42,8 22,6 14,5

3 10,8 3,1 7,9 41 22,2 15

4 10,1 3,9 5,8 41,7 21,4 17,1

5 10,3 2,5 8,3 41,5 22,8 14,6

Из табл. 1 видно, что гранулометрический состав при комбинированном врубоблочном разрушении массива баровым и клиновидным исполнительными органами характеризуется низким выходом мелких фракций Суммарный выход фракций класса 0-25 мм составил не более 22% от общего объема разрушенной горной массы

Третья глава посвящена исследованию гранулометрического состава при разрушении угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия и запыленности воздуха при проведении подготовительных выработок.

Исследовали гранулометрический состав разрушенного угля при проведении подготовительных выработок на шахтах Кузбасса. Результаты представлены в табл. 2 и на диаграмме, на рис. 5.

Таблица 2

Гранулометрический состав разрушенного угля

Шахта Шахта Шахта Шахта

Фракции, мм им. С. М. Кирова им.7 Ноября «Октябрьская» «Егозонская»

Выход фракпий, %

+50 12,6 11,5 5,4 9,8

-50 18,6 12,3 12,9 15,5

+ 25 31,2 23,8 18,3 25,3

-25 15,4 17,3 17,2

27,2 24,3

-13 22,6 21,1

57,4

-6 26,2 37,3 36,4

0-25 68,8 76,2 81,7 74,7

50

П ГПК

■ Мк2В "Ооесо"

□ 1 ГПКС

□ П-110

■ 12СМ15<^ОУ» ,0 3-100

■ КСП-32

-3 -в -13 -25 -50 +50 Фракций, мм

Рис. 5. Диаграмма гранулометрического состава разрушенного угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия

Исследовали гранулометрический состав разрушаемого угля проходческими комбайнами избирательного действия с различной формой и конструкцией разрушающего стреловидного исполнительного органа Результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Гранулометрический состав разрушенного угля комбайнами с различной формой, конструкцией и компоновкой разрушающего органа

Шахта им С М Кирова Шахта <8аречная»

Тип комбайна

Фракции, мм ГПК 12СМ15 «ЮУ» П-110 1ГПКС Мк2В «Освсо»

Выход фракций, %

+ 50 -50 6,08 14,69 8,14 13,52 7,2 12,3 8,6 9,73 5,77 13,25

+ 25 20,77 21,66 19,5 18,33 19,02

-25 -13 -6 -з 13,25 20,78 11,86 33,34 16,68 11,9 14,76 35 20,2 12 18,3 30 14,06 20,73 15,88 31 15,88 22,5 14,3 28,3

0-25 79,23 78,34 80,5 81,67 80,98

Исследовали гранулометрический состав разрушенного угля при различных схемах обработки забоя исполнительным органом проходческого комбайна. Разрушение угольного массива по схеме с отбойкой на вруб осуществляли следующим образом: в определённой последовательности проводили врубовые углубления в угольном массиве, с последующей отбойкой выступающих частей массива в направлении этих врубовых углублений При выполнении в забое заданных режимов резания угольного массива, по схеме с отбойкой на вруб происходит увеличение на 5-10% крупности разрушаемого массива, в сравнении с разрушением по схеме с последовательной обработкой забоя. Результаты представлены на диаграмме (рис 6). Однако при разрушении угольного массива сплошным фрезерованием происходит значительное переизмельчение разрушенного угля.

Запыленность атмосферы выработки при разрушении угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия исследовали с помощью прибора «ТМ - Дата» на шахтах Кузбасса: им. С. М. Кирова, «Заречная», им.7 Ноября, «Комсомолец», «Октябрьская», «Полысаевская», «Егозовская», «Красноярская» и др.

В результате исследований механического способа разрушения установлено, что разрушение угольного массива при проведении подготовительных выработок проходческими комбайнами избирательного действия сопровождается большим содержанием мелких фракций 0—25мм (до 81%), при высокой запыленности воздуха в забое (до 257 мг/м3), что характеризует высокую энергоемкость разрушения Кроме того, низкий КПД процес-

са резания свидетельствует о необходимости коренного усовершенствования процесса разрушения угля резцами современных машин сплошным фрезерованием.

25

Фракции,мм

а 1ГПКС ■ 1 ГПКС по схеме с отбойкой на вруб

Рис. 6. Диаграмма гранулометрического состава при последовательной схеме отделения угля от забоя и с отбойкой на вруб комбайном ГПКС

Исследования комбинированного разрушения массива врубоблочным способом показали, что происходит выход фракций разрушенных частил класса +25 мм бояее чем в 2 раза в сравнении с разрушением сплошным фрезерованием при помощи проходческих комбайнов избирательного действия (рис. 7).

50 ------—

2 45-------—--

5 40 --------—----

I 35---—-----

£ зо

£ 25

Ц 20

° 15

£ 10

5 О

-3 -6 -13 -25 -50 +50 Фракции, мм

□ 1 ГПКС ■ разрушение врубоблочным способом

Рис. 7. Диаграмма гранулометрического состава при механическом разрушении угля проходческим комбайном и врубоблочным способом

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что комбинированное врубоблочное разрушение угольного массива баровым и клиновидным исполнительными органами является перспективным направлением повышения эффективности механического разрушения угольного массива как при проведении подготовительных вьфаботок, так и при добыче угля.

В четвертой главе представлена технология врубоблочного способа разрушения угольного массива и конструкция проходческого агрегата для разрушения угольного массива врубоблочным способом при проведении подготовительных выработок (патент на изобретение № 2209979) Проходческий агрегат состоит из двух баровых исполнительных органов, клиновидного исполнительного органа и устройства для погрузки разрушенной горной массы (рис 8).

Разрушение врубоблочным способом при помощи проходческого агрегата осуществляется путем выполнения двух основных процессов при проведении выработки механическим способом - разрушения угля и удаления разрушенного угля с помощью погрузочного устройства

Рис 8. Проходческий агрегат 1 — гусеничный ход, 2 — нагребающий погрузчик разрушенной горной массы, 3 — перегружатель, 4 — клиновидный исполнительный орган;

5 - баровый исполнительный орган

На рис. 9 представлена схема разделения забоя и параметры блоков разрушения врубоблочным способом Разрушение угольного массива врубоблочным способом при помощи проходческого агрегата наиболее целесообразно осуществлять следующим образом В угольном массиве баровым исполнительным органом, расположенным слева от продольной оси агрегата, проводят первый вертикальный вруб У на всю высоту выработки. От первого вертикального вруба У правым баровым исполнительным органом по кровле выработки проводят горизонтальный вруб до правого борта

4

2

1

выработки. Одновременно левым баровым исполнительным органом на определенном расстояния проводят вертикальные врубы 1 до левого контура выработки. После чего проводят горизонтальные врубы 2, начиная с почвы выработки левым и правым баровым исполнительными органами, причем горизонтальный вруб по почве выработки целесообразно проводить на высоту трех врубов с целью дополнительного обнажения массива и обеспечения скола блоков. При переходе на выемку обоими барами третьего от почвы горизонтального вруба, начинается откалывание блоков клиновым устройством между первым и вторым горизонтальными врубами и далее - очередных в направлении снизу - вверх. После завершения выемки горизонтальных врубов в верхней част выработки начинают выемку вертикальных врубов в новой за-ходке V нижней части выработки. Характерной особенностью врубоблочного способа разрушения является совмещение операций по образованию врубов и разрушению блоков. Баровыми исполнительными органами осуществляется образование яру б он. Одновременно с производством врубов с некоторым отставанием клиновидным Исполнительным органом разрушают угольные блоки, и далее процессы образования и отламывания блоков производятся одновременно.

А

Рис. 9, Схема разделения массива и параметры блоков при разрушении врубабхочнъш способом: У - первый вертикальный вруб; 1 ~ вертикальный вруб; 2 ~ горизонтальный вруб; 3 —угольный блок: 4 — клиновидный исполнительный орган; и — высота вруба; к ~ высота выработки; т — ширина выработки; Ь — ширина блока; А — высота блока;

I — глубина вруба (длина блока)

Сортность разрушенного угля является одним из показателей эффективности разрушения. При разрушении врубоблочным способом основная масса мелких фракций разрушенного массива образуется при проведении врубов баровым исполнительным органом- При комбинировании разру-

тающего воздействия на угольный массив имеет большое значение соотношение видов воздействия, при определенном соотношении достигается максимальная эффективность комбинированного способа, превышающая простую сумму каждого из разрушающих воздействий

Объем разрушаемого массива проведением врубов VB

Ve= Vee+ V^ м3 (2)

где Vee - объем разрушаемого массива проведением вертикальных врубов; V„ - объем разрушаемого массива проведением горизонтальных врубов. Объем разрушаемого массива сколом клиновидным органом VCK

VCK, V0- V„ м3 (3)

где V0 - общий объем разрушаемого угольного массива, Ve — объем разрушаемого массива проведением врубов

Общий объем разрушаемого угольного массива V0

Г0=тк1,ы3 (4)

где т - ширина выработки, 1 - глубина вруба, к - высота выработки

Сортность разрушаемого массива характеризует энергоемкость процесса разрушения Чем крупнее раздроблен угольный массив, тем меньше энергии затрачено на его разрушение Энергоемкость разрушения (скола блоков) существенно ниже, чем энергия, затрачиваемая на образование врубов, что и обусловливает эффективность всего разрушения С целью более эффективного разрушения необходимо стремиться к снижению объема массива, разрушаемого проведением врубов Vap.

С учетом изложенного, установлены оптимальные параметры разрушения угольного массива врубоблочным способом при проведении подготовительных выработок с площадью поперечного сечения S = 10,5 м2, по углю ширина выработки 3000 мм, высота выработки 3500 мм; глубина вруба / = 1000 мм, ширина блока (расстояние между вертикальными врубами) b ~ 800 мм, высота блока (расстояние между горизонтальными врубами) h - 500 мм, высота вруба и = 50 мм, при этом более 75% от общего объема массива разрушается сколом блоков. Расчетным путем определена скорость проведения выработки. При заданных параметрах и глубине вруба 1000 мм скорость проведения выработки составила 1050 м/мес., при глубине вруба 1800 мм - 945 м/мес

Разрушение угольного массива врубоблочным способом при проведении подготовительных выработок по заданным выше параметрам позволит увеличить скорость проведения выработки более чем в 2 раза в сравнении со скоростью проведения выработки проходческими комбайнами избирательного действия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи повышения эффективности разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок с применением врубоблочного способа разрушения, что имеет существенное значение для угольной промышленности России

Основные научные и практические результаты позволяют сформулировать следующие выводы

1. Установлено, что применение комбайновой технологии проведения подготовительных выработок проходческими комбайнами избирательного действия имеет существенный недостаток - переизмельчение разрушаемого массива Несмотря на наличие многочисленных решений по конструкциям режущих коронок, линиям резания, типам режущих зубков, повышению мощности привода исполнительного органа, энергоемкость разрушения практически не снижается (ПЖС-0,8, 4ПУ-0,9 кВт ч/т), а содержание мелочи в раздробленной массе угля с величиной частиц класса 0-25 мм достигает 80% при высокой запыленности атмосферы забоя до 257 мг/м3

2 Экспериментально установлена возможность эффективного разрушения комбинированным врубоблочным способом с разделением массива на блоки баровым исполнительным органом и отделением блоков от массива сколом клиновидным органом Сопоставление показателей гранулометрического состава разрушенного угля проходческими комбайнами избирательного действия (фракции класса 0-25мм до 80%) с показателями гранулометрического состава разрушения при проведенных экспериментальных исследованиях (фракции класса 0-25мм до 21%) позволяет утверждать, что врубоблочный способ разрушения более эффективен в сравнении с существующими способами разрушения угля при проведении подготовительных выработок

3 Технологический процесс проведения подготовительной выработки врубоблочным способом при помощи проходческого агрегата может быть условно разделен на следующие этапы, различающиеся механизмом разрушения массива

- на первом этапе баровым исполнительным органом производят вертикальные и горизонтальные врубы в угольном массиве и образуют угольные блоки,

- на втором этапе разрушают угольные блоки клиновидным исполнительным органом,

- на третьем этапе осуществляют погрузку разрушенной горной массы нагребающими лапами погрузочного устройства

Процесс образования блоков производством врубов осуществляется одновременно баровыми исполнительными органами. С некоторым отставанием клиновидным исполнительным органом разрушают угольные бло-

ки, а далее процессы образования и отламывания блоков производятся одновременно

4 Установлено, что при врубоблочном способе проведения подготовительных выработок эффективность разрушения угольного массива определяется соотношением высоты блока и глубины вруба, а также формой скалывающего исполнительного органа Значимое влияние на рост усилий, необходимых для разрушения блока клиновидным органом, оказывает соотношение высоты блока h (расстояние по вертикали между горизонтальными врубами) и глубины вруба /, оптимальное значение которого М~0,4—0,6 обеспечивает наибольшую эффективность скола блока клиновидным органом.

5. Конструкция клиновидного органа в значительной степени определяет усилия, необходимые для разрушения угольных блоков При прочих равных условиях величина скалывающих усилий разрушения блока клиновидным органом с уменьшением угла клиновидного исполнительного органа снижаются, оптимальное значение угла 15-20, при этом клиновидный орган для более эффективного разрушения рационально выполнить в виде пирамиды

6 При разрушении врубоблочным способом определяющее влияние на формирование мелких фракций разрушенного массива 0-25мм оказывает объем массива, разрушаемый баровым органом при образовании врубов Определены оптимальные параметры разрушения угольного массива врубоблочным способом при проведении выработок по угольному пласту с присечкой пород f<4: глубина вруба 1000 мм, ширина блока (расстояние между вертикальными врубами) 800 мм, высота блока (расстояние между горизонтальными врубами) 500 мм, высота вруба 50 мм, при этом более 75% от общего объема массива разрушается сколом блоков Снижение пы-леобразования при разрушении массива значительно повышает безопасность и комфортность работ

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Адамков, А В. К оценке энергоемкости разрушения массива проходческими комбайнами / А В Адамков, В В Егошин // Науч работы студентов-магистрантов сб науч. тр./ Кузбас. гос техн. ун-т - Кемерово, 1999.-№1 -С. 61-63

2. Адамков, А В Эффективность работы проходческих комбайнов в зависимости от устройства и параметров режущего органа / А В. Адамков, В В. Егошин // Науч. работы студентов-магистрантов сб науч тр./ Кузбас гос техн ун-т - Кемерово, 1999 -№2 -С 55-58.

3. Егошин, В В К вопросу разрушения угольного массива при работе врубовых машин / ВВ. Егошин, А В Адамков // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных иско-

паемых сб науч тр / Науч.-техн центр «Кузбассуглетехнология» - Кемерово, 2001 -№17 - С 135-137

4 Егошин, В В Сортность разрушенного в забое угля при проведении горных выработок проходческими комбайнами / В. В Егошин, А. В. Адамков // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых . материалы конф., посвящ. 70-летию со дня рождения В В Егошина / Науч -техн. центр «Кузбассуглетехнология». - Кемерово, 2001. - С. 34-37.

5 Егошин, В. В. К вопросу совершенствования механического способа разрушения массива горных пород при проведении подготовительных выработок / В В Егошин, А В Адамков // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых сб науч. тр / Науч.-техн. Центр «Кузбассуглетехнология» - Кемерово, 2003 -№20.-С 91-96.

6. Егошин, В.В. Гранулометрический состав разрушенного угольного массива при проведении конвейерного штрека / В. В Егошин,

A. В. Адамков // Вестн Кузбас. гос. техн ун-та. - 2002. - № 4. - С. 17-18

7. Пат 2209979 Российская Федерация, MTIK7E21D9/10,E21C27/16. Проходческий агрегат / В В Егошин, А В Адамков -№ 2001120643/03, заявл 23 07 01 ; опубл 10 08 03, Бюл № 22 - 4 с.

8. Адамков, А В Состояние запыленности воздуха в забоях подготовительных выработок при работе проходческих комбайнов / А В. Адамков // Вестн. Кузбас. гос техн. ун-та - Кемерово, 2004 - № 1. - С. 56-59

9. Ренев, А. А. К вопросу механического разрушения массива горных пород крупным сколом / А. А Ренев, А В. Адамков // Совершенствование разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом . сб. науч тр. памяти П. В. Егорова под ред. проф А А Ренева, Кузбас гос. техн ун-т - Кемерово, 2006 - С. 16-23

10 Ренев, А. А К вопросу повышения эффективности механического разрушения при проведении подготовительных выработок / А. А. Ренев, А

B, Адамков // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов . материалы Междунар науч -практ конф, 6-9 июня.2006 г. - Новокузнецк, 2006. - С 45-46.

11. Ренев, А. А Об эффективности механического разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок / А А Ренев, А. В. Адамков // Безопасность жизнедеятельности предприятий топливно-энергетического комплекса России • материалы X Междунар. науч.-практ. конф., 13-16 июня 2006 г. - Кемерово, 2006 - С.37--39.

12. Ренев, А. А. Исследования разрушения массива горных пород крупным сколом / А. А Ренев, А В Адамков // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири : материалы XI Междунар науч -практ. конф, 2324 ноября 2006 г. - Кемерово, 2006 - С.58-60.

13. Ренев, А. А. Механическое разрушение угольного массива при проведении подготовительных выработок, направления совершенствования техники и технологии / А. А. Ренев, А. В. Адамков // Влияние научно-

технического прогресса на экономическое развитие Кузбасса • материалы 1 Регион, науч -практ конф , 15марта 2007 г. - Прокопьевск, 2007. - С. 9698.

Подписано в печать Ш 0Я&ОУг . Формат 60 84/16 Бумага белая писчая Отпечатано на ризографе

Уч изд л. 1,0. Тираж Н00 экз Заказ ГУ КузГТУ 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ КузГТУ. 650099, Кемерово, ул. Д.Бедного,4а

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Адамков, Аркадий Викторович

Введение.

• Глава 1 Современное состояние вопроса разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок.

1.1 Разрушение массива горных пород.

1.2. Разрушение угольного массива механическим способом.

1.3 Комбинированные способы разрушения.

1.4 Разрушение массива вырезанием блоков.

1.5 Выводы.

• 1.6 Цели задачи.

Глава 2 Экспериментальное исследование комбинированного разрушения массива баровым и клиновидным исполнительным органами.

2.1 Физическое моделирование комбинированного разрушения массива баровым и клиновидным исполнительным органами.

2.2 Экспериментальное исследование комбинированного разрушения массива баровым и клиновидным органом. 2.3 Основные закономерности, проявляющиеся при комбинированном разрушении баровым и клиновидным органом угольного массива, рассмотренные применительно к блокам правильной формы.

2.4 Разрушение угольных блоков клиновидным органом.

2.3 Выводы.

Глава 3 Исследование гранулометрического состава разрушенного угля и запыленности атмосферы выработки при проведении подготовительных выработок проходческими комбайнами избирательного действия.

3.1 Анализ конструкций исполнительных органов проходческих комбайнов

• избирательного действия.

3.2 Гранулометрический состав разрушенного угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия при проведении подготовительных выработок.

3.3 Исследование гранулометрического состава разрушенного угольного массива при различных схемах обработки забоя исполнительным органом проходческого комбайна избирательного действия.

3.4 Исследование запыленности атмосферы в подготовительной выработке при разрушении угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия.

3.5 Выводы.

Глава 4 Разработка врубоблочного способа разрушения угольного массива.

4.1 Разработка проходческого агрегата для разрушения угольного массива врубоблочным способом.

4.2 Технология разрушения угольного массива врубоблочным способом.

4.3 Обоснование параметров разрушения угольного массива врубоблочным способом.

4.4 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и обоснование параметров врубоблочного способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок"

Актуальность работы. В горной промышленности при разработке полезных ископаемых основные технологические процессы связаны с разрушением угольного массива. Разрушение угольного массива осуществляется самыми разнообразными способами. Одним из основных способов разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок является механический способ. Для механического разрушения угольного массива создано большое количество различных проходческих и добычных машин. В настоящее время разрушение угольного массива при проведении подготовительных выработок осуществляется проходческими комбайнами избирательного действия. Разрушение угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия, несмотря на бесспорные достоинства комбайновой технологии проведения подготовительных выработок, имеет следующие существенные недостатки: высокая запыленность воздуха в выработке, в десятки раз превышающая допустимые санитарные нормы (до 500 мг/м3), большой выход мелких фракций разрушенного угля вследствие переизмельчения и высокая энергоемкость процесса разрушения.

В настоящее время для угольной промышленности РФ и всех других угледобывающих стран безопасность и эффективность горных работ, чистота окружающей среды, полнота извлечения полезных ископаемых, являются одними из наиболее важных задач. Для их решения необходимы исследования, направленные на разработку новых способов и средств, обеспечивающих повышение эффективности разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок. Актуальным вопросом является установление практических путей, способствующих значительному увеличению выхода наиболее дорогих крупных классов разрушаемого угля и обеспечивающих наименьшее пылеобразование при разрушении угольного массива. Решение указанных вопросов является актуальной задачей. С этих позиций нами определена цель диссертационной работы.

Целью работы является разработка и обоснование параметров врубоблоч-ного способа разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок.

Идея работы заключается в использовании закономерностей комбинированного разрушения с предварительным разделением угольного массива на блоки и разрушением блоков сколом. Задачи исследований:

- оценить эффективность комбинированного врубоблочного разрушения массива баровым и клиновидным исполнительными органами;

- определить гранулометрический состав и запыленность атмосферы забоя при разрушении угольного массива проходческими комбайнами избирательного действия;

- разработать врубоблочный способ и обосновать его параметры при разрушении угольного массива для проведения подготовительных выработок.

Методы исследований: натурные исследования гранулометрического состава отбитого угля и запыленности атмосферы в шахте, физическое моделирование разрушения массива врубоблочным способом, метод статистического анализа эмпирической информации. Научные положения, выносимые на защиту:

- эффективность комбинированного врубоблочного разрушения угольного массива определяется соотношением высоты блока и глубины вруба в пределах 0,4-0,6, а также формой скалывающего исполнительного органа;

- содержание мелких фракций 0-25 мм при механическом разрушении угольного массива определяется схемой разрушения и при сплошном фрезеровании с запыленностью атмосферы забоя выше 120 мг/м может достигать 80%, а при врубоб-лочном способе выход мелких фракций снижается более чем в 2 раза;

- повышение скорости проведения выработки более чем в 2 раза в сравнении с проведением проходческими комбайнами избирательного действия обеспечивается применением врубоблочного способа, включающего возможность разрушения угольного массива проведением врубов и сколом блоков клиновидным органом одновременно в трех частях забоя.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- достаточным объемом эмпирической информации, полученной в промышленных условиях;

- использованием теории подобия при физическом моделировании;

- сходимостью теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна заключается:

- в установлении влияния соотношения высоты блока и глубины вруба, а также формы скалывающего исполнительного органа на эффективность разрушения угольного массива;

- в определении влияния схемы обработки забоя на содержание мелких фракций и запыленность атмосферы;

- в разработке врубоблочного способа разрушения угольного массива и определении его параметров при проведении подготовительных выработок.

Личный вклад автора состоит:

- в постановке задач исследований и выборе методов их решения;

- в обработке и анализе результатов практических исследований и экспериментов;

- в разработке и обосновании параметров врубоблочного способа разрушения;

- в разработке проходческого агрегата для проведения выработок врубоблочным способом.

Практическое значение работы заключается в разработке врубоблочного способа разрушения угольного массива, обосновании его параметров и разработке проходческого агрегата для разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок врубоблочным способом.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 1999,

2000, 2002, 2005 гг.); на Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2006 г); на X Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий топливно-энергетического комплекса России» (Кемерово, 2006 г.); на XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово,

2006 г.); на 1 Региональной научно-практической конференции «Влияние научно-технического прогресса на экономическое развитие Кузбасса» (Прокопьевск,

2007 г.).

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в т.ч. 1 патент на изобретение.

1. Адамков, А. В. К оценке энергоемкости разрушения массива проходческими комбайнами / А. В. Адамков, В. В. Егошин // Науч. работы студентов-магистрантов : сб науч. тр./ Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1999. - № 1. -С. 61-63.

2. Адамков, А. В. Эффективность работы проходческих комбайнов в зависимости от устройства и параметров режущего органа / А. В. Адамков, В. В. Егошин // Науч. работы студентов-магистрантов : сб. науч. тр./ Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1999. - №2. - С. 55-58.

3. Егошин, В. В. К вопросу разрушения угольного массива при работе врубовых машин / В. В. Егошин, А. В. Адамков // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых : сб. науч. тр. / Науч.-техн. центр «Кузбассуглетехнология». - Кемерово, 2001. - № 17. -С. 135-137.

4. Егошин, В. В. Сортность разрушенного в забое угля при проведении горных выработок проходческими комбайнами / В. В. Егошин, А. В. Адамков // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых : материалы конф., посвящ. 70-летию со дня рождения В. В. Егошина / Науч.-техн. центр «Кузбассуглетехнология». -Кемерово, 2001. - С. 34-37.

5. Егошин, В. В. К вопросу совершенствования механического способа разрушения массива горных пород при проведении подготовительных выработок / В. В. Егошин, А. В. Адамков // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых : сб. науч. тр. / Науч.-техн. Центр «Кузбассуглетехнология». - Кемерово, 2003. - № 20. - С. 91-96.

6. Егошин, В.В. Гранулометрический состав разрушенного угольного массива при проведении конвейерного штрека / В. В. Егошин, А. В. Адамков // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та. - 2002. - № 4. - С. 17-18.

7. Пат. 2209979 Российская Федерация, MIIK7E21D9/10,E21C27/16. Проходческий агрегат / В. В. Егошин, А. В. Адамков. - № 2001120643/03; заявл. 23.07.01 ; опубл. 10.08.03, Бюл. № 22.-4 с.

8. Адамков, А. В. Состояние запыленности воздуха в забоях подготовительных выработок при работе проходческих комбайнов / А. В. Адамков // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та. - Кемерово, 2004. - № 1. - С. 56-59.

9. Ренев, А. А. К вопросу механического разрушения массива горных пород крупным сколом / А. А. Ренев, А. В. Адамков // Совершенствование разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом : сб. науч. тр. памяти П. В. Егорова /под ред. проф. А.А. Ренева; Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 2006. - С. 16-23.

10. Ренев, А. А. К вопросу повышения эффективности механического разрушения при проведении подготовительных выработок / А. А. Ренев, А. В. Адамков // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 6-9 июня.2006 г. - Новокузнецк, 2006. - С. 45-46.

11. Ренев, А. А. Об эффективности механического разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок / А. А. Ренев, А. В. Адамков // Безопасность жизнедеятельности предприятий топливно-энергетического комплекса России : материалы X Междунар. науч.-практ. конф., 13-16 июня 2006 г. - Кемерово, 2006. - С.37-39.

12. Ренев, А. А. Исследования разрушения массива горных пород крупным сколом / А. А. Ренев, А. В. Адамков // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири : материалы XI Междунар. науч.-практ. конф., 23-24 ноября.2006 г. -Кемерово, 2006. - С.58-60.

13. Ренев, А. А. Механическое разрушение угольного массива при проведении подготовительных выработок, направления совершенствования техники и технологии / А. А. Ренев, А. В. Адамков // Влияние научно-технического прогресса на экономическое развитие Кузбасса : материалы 1 Регион, науч.-практ. конф., 15марта 2007 г. - Прокопьевск, 2007. - С. 96-98.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения и приложения; изложена на 118 е., содержит 31 рисунок, 9 таблиц, список литературы из 129 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Адамков, Аркадий Викторович

4.4 Выводы

1. Технология разрушение угольного массива врубоблочным способом осуществляется путем выполнения двух основных процессов при проведении подготовительной выработки механическим способом - разрушение забоя и удаление разрушенного массива с помощью погрузочного устройства. Разрушение врубоблочным способом можно условно разделить на следующие этапы: - на первом этапе баровым исполнительным органом производят вертикальные врубы; - на втором этапе баровым исполнительным органом производят горизонтальные врубы; - на третьем этапе клиновидным исполнительным органом разрушают блоки, - на четвертом этапе погрузка разрушенного угольного массива нагребающими лапами погрузочного устройства.Характерной особенностью врубоблочного способа разрушения является совмещение операций по образованию врубов и разрушению блоков.

2. Определены оптимальные параметры разрушения угольного массива врубоблочным способом при проведении выработок по угольному массиву с присечкой пород f<4 глубина вруба 1000 мм, ширина блока (расстояние между вертикальными врубами) 800 мм, высота блока (расстояние между горизонтальными врубами) 500 мм, высота вруба 50 мм, при этом более 75% от общего объема массива разрушается сколом блоков. Снижение пылеобразования при разрушении массива значительно повысит безопасность и комфортность работ.

104

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи повышения эффективности разрушения угольного массива при проведении подготовительных выработок с применением врубоблочного способа разрушения, что имеет существенное значение для угольной промышленности России.

Основные научные и практические результаты позволяют сформулировать следующие выводы.

1. Установлено, что применение комбайновой технологии проведения подготовительных выработок проходческими комбайнами избирательного действия имеет существенный недостаток - переизмельчение разрушаемого массива. Несмотря на наличие многочисленных решений по конструкциям режущих коронок, линиям резания, типам режущих зубков, повышению мощности привода исполнительного органа, энергоемкость разрушения практически не снижается (ГПКС-0,8; 4ПУ-0,9 кВт-ч/т), а содержание мелочи в раздробленной массе угля с величиной частиц класса 0-25 мм достигает 80% при высокой запыленности атмосферы о забоя до 257 мг/м .

2. Экспериментально установлена возможность эффективного разрушения комбинированным врубоблочным способом с разделением массива на блоки ба-ровым исполнительным органом и отделением блоков от массива сколом клиновидным органом. Сопоставление показателей гранулометрического состава разрушенного угля проходческими комбайнами избирательного действия (фракции класса 0-25мм до 80%) с показателями гранулометрического состава разрушения при проведенных экспериментальных исследованиях (фракции класса 0-25мм до 21%) позволяет утверждать, что врубоблочный способ разрушения более эффективен в сравнении с существующими способами разрушения угля при проведении подготовительных выработок.

3. Технологический процесс проведения подготовительной выработки врубоблочным способом при помощи проходческого агрегата может быть условно разделен на следующие этапы, различающиеся механизмом разрушения массива:

- на первом этапе баровым исполнительным органом производят вертикальные и горизонтальные врубы в угольном массиве и образуют угольные блоки;

- на втором этапе разрушают угольные блоки клиновидным исполнительным органом;

- на третьем этапе осуществляют погрузку разрушенной горной массы нагребающими лапами погрузочного устройства.

Процесс образования блоков производством врубов осуществляется одновременно баровыми исполнительными органами. С некоторым отставанием клиновидным исполнительным органом разрушают угольные блоки, а далее процессы образования и отламывания блоков производятся одновременно.

4. Установлено, что при врубоблочном способе проведения подготовительных выработок эффективность разрушения угольного массива определяется соотношением высоты блока и глубины вруба, а также формой скалывающего исполнительного органа. Значимое влияние на рост усилий, необходимых для разрушения блока клиновидным органом, оказывает соотношение высоты блока h (расстояние по вертикали между горизонтальными врубами) и глубины вруба /, оптимальное значение которого М -0,4-0,6 обеспечивает наибольшую эффективность скола блока клиновидным органом.

5. Конструкция клиновидного органа в значительной степени определяет усилия, необходимые для разрушения угольных блоков. При прочих равных условиях величина скалывающих усилий разрушения блока клиновидным органом с уменьшением угла клиновидного исполнительного органа снижаются, оптимальо ное значение угла 15-20 , при этом клиновидный орган для более эффективного разрушения рационально выполнить в виде пирамиды.

6. При разрушении врубоблочным способом определяющее влияние на формирование мелких фракций разрушенного массива 0-25мм оказывает объем массива, разрушаемый баровым органом при образовании врубов. Определены оптимальные параметры разрушения угольного массива врубоблочным способом при проведении выработок по угольному пласту с присечкой пород f<4: глубина вруба 1000 мм; ширина блока (расстояние между вертикальными врубами)

800 мм; высота блока (расстояние между горизонтальными врубами) 500 мм; высота вруба 50 мм; при этом более 75% от общего объема массива разрушается сколом блоков. Снижение пылеобразования при разрушении массива значительно повышает безопасность и комфортность работ.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Адамков, Аркадий Викторович, Кемерово

1. Алимов, О.Д. Исследование процесса разрушения горных пород при бурении шпуров / О.Д.'Алимоь. Томск : ТГУ, 1960. - 258 с.

2. Алимов, О.Д. Новые мобильные горные машины «АС Катеш» для добычи блоков природного камня / О.Д. Алимов, М.Т. Малиасандов, В.Э. Еремьянец // Результаты исследований по разработке рудных месторождений. - М., 1986. -С.148-152.

3. Базер, Я.И. Зарубежные проходческие комбайны : обзор / Я.И. Базер, В.И. Крутилин. М.: ЦНИЭИуголь, 1974. - 60 с.

4. Базер, Я.И. Проходческие комбайны для угольных шахт / Я.И. Базер, Ю. Г. Храмков, Л.Ю. Соколов. -М.: НИИинформтяжмаш, 1967. 37 с.

5. Барон, Л.И. Кусковатость и методы её измерения / Л.И. Барон. М. : Изд-во АН СССР, I960. - 97 с.

6. Барон, Л.И. О планиметрическом определении среднего куска отбитой руды / Л.И. Барон // Вестн. АН КазССР. 1953. - №12. - С. 65-69.

7. Ильницкая, Е.И. Методы определения сопротивления каменных углей срезу и разрыву. Автореф. канд. дис. / Е.И. Ильницкая.-Москва, 1959. 11 с.

8. Барон, Л.И. Влияние параметров режима резания на гранулометрический состав продуктов разрушения горной породы / Л.И. Барон, Л.Б. Глатман // Науч. со-общ. ИГД им. А.А. Скочинского. 1971. - Вып. 50-51. - С. 12-23.

9. Барон, Л.И. Об эффектах комбинированных методов механического разрушения горных пород проходческими комбайнами / Л.И. Барон, Ю.Г. Коняшин // Науч. сообщ. ИГД им. А.А. Скочинского. 1970. - Вып. 75. - С. 89-94.

10. Барон, Л.И. Проходческие комбайны / Л.И. Барон, А.А. Шестимиров. М.: Недра, 1970.-304с.

11. Барон, Л.И. Разрушение горных пород проходческими комбайнами / Л.И. Барон, А.Б. Глатман, Е.К. Губенков. М.: Наука, 1968. - 215 с.

12. Барон, Л.И. Применение глубоких скважин для подземной добычи руд / Л.И. Барон. -М.: Металлургиздат, 1951. 472 с.

13. Бирюков, А.В. Линейная гранулометрия и ситовый анализ / А.В. Бирюков // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та. 1998. - №4. - С. 15-16.

14. Бокий, Б. Практический курс горного искусства. В 3 т. Т.2. Горные работы, разведка и бурение / Б. Бокий. М.; Петроград, 1923. - 512 с.

15. Боровиков, В.А. Моделирование действия взрыва при разрушении горных пород / В.А. Боровиков, И.Ф. Ванягин. М.: Недра, 1990. - 231 с.

16. Броек, Д. Основы теории разрушения / Д.Броек. Лейден, 1974: Пер. с англ. -М.: Высш. Школа, 1980.-352 е.: ил.

17. Бунин, В.И. Современные способы разрушения угля и пород / В.И. Бунин,

18. B.А. Шаламанов, М.В. Гостюшев // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та. 2001. - №2.1. C. 60-62.

19. Галяс, А.А. Повышение износостойкости породоразрушающего инструмента для бурения в крепких породах / А.А. Галяс, И.Я. Трохимец // Повышение надежности горных машин. Киев, 1991. - С. 75-78.

20. Горлин, М.Э. Применение твердых расширяющихся смесей для разрушения горных пород / М.Э.Горлин // Физико-технические способы и процессы разработки и обогащения полезных ископаемых / Ин-т проблем комплексного освоения недр. М„ 1989.-С. 113-128.

21. Динник, А.Н. Избранные труды. Т.1. Удар и сжатие упругих тел / А.Н. Динник ; АН УССР. Киев, 1952.- 151 с.

22. Дмитриев, А.П. Разрушение горных пород / А.П. Дмитриев. М.: Из-во МГГУ, 2004. - 80с.

23. Горнопроходческие машины и комплексы : учеб. для вузов / Л.Г. Грабчак и др.. М.: Недра, 1990. - 336 с.

24. Дриш, С. Новые материалы режущих вставок резцов проходческих комбайнов избирательного действия / С. Дриш, Х.В. Кляйнерг, Е. Хаф // Глюкауф. 1992. -№5.-С. 85-91.

25. Егошин, В.В. Анализ конструкций рабочих органов проходческих комбайнов избирательного действия / В.В. Егошин, Зуев. Кемерово, 1997. - 173 с.

26. Епифанцев, Ю.К. Эффективность и область применения комбайна ПК на шахтах Донбасса / Ю.К. Епифанцев. М.: ЦНИЭИуголь, 1976. - 210 с.

27. Екобори, Т. Научные основы прочности и разрушения материалов : пер. с яп. / Т. Екобори. Киев : Наукова думка, 1978. - 352 с.

28. Исследование горного давления геофизическими методами. М.: Наука, 1967. -215 с.

29. Захаров, Ю.Н. Источники концентрированной энергии в горном деле / Ю.Н.Захаров, Г.И. Кузнецов, А.В. Ухачев // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых. М., 1976. - С. 75-86. - (Итоги науки и техники / ВИНИТИ; т. 14).

30. Ильницкая, Е.И. Определение сопротивления углей сдвигу и разрыву / Е.И. Ильницкая // Труды / АН СССР, Ин-т горного дела. 1954. - T.I. - 93 с.

31. Ильницкая, Е.И. Определение сопротивления угля отрыву от целика в забое / Е.И. Ильницкая // Труды / АН СССР, Ин-т горного дела. 1955. - Т. II. - 121с.

32. Ильницкая, Е.И. Малоэнергоёмкий процесс механического разрушения угля / Е.И. Ильницкая // Вопросы горного дела. М., 1958. - 110 с.

33. Иофин, С.JI. Фотопланиметрический метод оценки кусковатости пород при взрывных работах / C.JI. Иофин, JI.M. Преображенский, Ф.И. Шкурко // Горное дело. М., 1957. - С. 86-96. - (Сб. тр. / ВНИИцветмет; №2).

34. Исследования в области увеличения выхода крупных классов угля : докл. на расш. заседании учёного совета, посвящ. 25-летию существования ин-та / А.Г. Флоров и др.; ИГД им. А.А.Скочинского. М., 1963. - 15 с.

35. Исследования по вопросам горного дела в Кузбассе. Сб. 18 / Кузнец, науч.-исслед. угол, ин-т (КузНИУИ). Прокопьевск, 1969. - 238 с.

36. Ищук, И.Г. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий : справочник / И.Г. Ищук, Г.А. Поздняков. М. : Недра, 1991. - 252 с.

37. Игнатьев, А.Д. Исследование разрушения угля способом шпурового отрыва /А.Д. Игнатьев, Л.Д. Бодрунов // Разрушение углей и горных пород и их физико-механические свойства: науч. сообщ./ИГД им А.А.Скочинского.-М.,1982.-С. 3-6.

38. Карагодин, Л.Н. Современное состояние борьбы с пылью на угольных шахтах / Л.Н. Карагодин, И.Г. Ищук // Уголь. 1977. ~№9. - С. 27-28.

39. Кирин, Б.Ф. Борьба с пылевыделением в шахтах / Б.Ф. Кирин, В.Т. Журавлёв, Л.И. Рыжих. М.: Недра, 1983. -213 с.

40. Кичигин, А.Ф. Особенности устройств исполнительных органов породопро-ходческих машин /А.Ф. Кичигин, Г.П. Половнев // Вопросы механизации в горной промышленности. М., 1964. - С. 235-241. - (Науч. тр. / Караганд. науч.-исслед. угол, ин-т; вып. 13).

41. Книссель, В. Возможности улучшения процесса отделения материалов от массива режущими головками проходческих комбайнов избирательного действия / В. Книссель, Ф. Визе // Глюкауф. 1981. - №20. - С. 10-18.

42. Каркашадзе, Г.Г. Исследование энергонасыщенности массива в зависимости от расположения источников динамических напряжений / Г.Г. Каркашадзе, E.JI. Бельченко // Горный информ.-аналит. бюл. 1999. - № 1. - С. 27-29.

43. Каркашадзе, Г.Г. Исследование влияния касательных и нормальных напряжений на контуре цилиндрической полости на величину энергонасыщения окружающего пространства / Г.Г. Каркашадзе, В.И. Мочалов // Горный информ.-аналит. бюл. 1999. - № 7. - С. 5-8.

44. Каркашадзе, Г.Г. Влияние формы горизонтального сечения скважинных зарядов на величину энергонасыщения породного массива при взрывной отбойке / Г.Г. Каркашадзе, В.А. Алексеева // Горный информ. бюл., 2000. № 1- С. 33-35.

45. Бакка, Н.Т. Комбинированный способ отбойки гранитных блоков / Н.Т. Бакка. Реф. информ. М.: ВНИИЭСМ, 1978. - Вып. №2. - С.23 - 24.

46. Качанов, JI.M. Основы механики разрушения / J1.M. Качанов. М. : Наука, 1974.-311 с.

47. Гайдуков, Э.Э. Оборудование для добычи блоков природного камня / Э.Э. Гайдуков, Э.В. Черничкина // Оброр. информ. М.: ВНИИЭСМ, 1986. - Вып. №3. -С. 3-8.

48. Колесников, Ю.В. Механика контактного разрушения / Ю.В. Колесников, Е.М. Морозов. М.: Наука, 1989. - 224 с.

49. Цытович, Н.А. Механика мерзлых грунтов / Н.А. Цитович. М.: Высшая школа, 1973. - 160с.

50. Кузьмич, И.А. Гидромеханическое разрушение горных пород / И.А. Кузьмич, М.И. Рутберг, Г.И. Кузнецов ; ЦНИЭИуголь. Вып. 16. - М., 1988. - 46 с.

51. Леванковский, И.А. Разрушение горных пород с предварительным криогенным ослаблением / И.А. Леванковский // Нетрадиционные способы добычи и использования угля : науч. сообщ. / ИГД им А.А. Скочинского. М., 1989. -С. 93-98.

52. Лойк, В.И. Разрушение кварцевой минеральной среды в СВЧ-поле / В.И. Лойк // Разрушение горных пород при статическом и динамическом нагружении : сб. науч. тр. / АН УССР, Ин-т геотехн. механики. Киев, 1990. - С. 96-100.

53. Микенберг, A.M. О профиле рабочей поверхности скалывателя / A.M. Микен-берг, A.JI. Тарасенко, A.M. Эйшинский ; Днепропетр. горный ин-т. Днепропетровск, 1990.- Юс.

54. Кучерявый Ф.И., Крысин Ф.И., Бурков В.П. Совершенствование технологии разработки гранитных карьеров / Ф.И. Кучерявый, Ф.И. Крысин, В.П.Бурков // Киев: Техника, 1966. 267с,

55. Локтионов, А.В. Коронки исполнительных органов проходческих комбайнов / А.В. Локтионов // Уголь Украины. 1984. - №6. - С. 25-37.

56. Малиованов, Д.И. Комбайновое проведение выработок на шахтах СССР / Д.И. Малиованов // Глюкауф. 1981. -№4. - С. 28-33.

57. Лазаревич, Н.Д. Разрушение горных пород закладными клиньями с гидровли-ческим приводом / Н.Д. Лазаревич// Горные машины. ЦНТИ угля, 1959. - №9 -98с.

58. Ажибаев, Э.К. Мобильная цепная камнерезная машина с автономным приводом / Э.К. Ажибаев. Дис. канд. техн. наук. - Фрунзе,1985. - 223с.

59. Малиованов, Д.И. Совершенствование и создание новых конструкций проходческих комбайнов / Д.И. Малиованов // Шахтное стр-во. 1974. -№11. - С. 5-7.

60. Малевич, Н.А. Горнопроходческие машины и комплексы : учеб. для вузов / Н.А. Малевич. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1980. - 384 с.

61. Машины и оборудование для проведения горизонтальных и наклонных горных выработок / под общ. ред. Б.Ф. Братченко. М.: Недра, 1975. - 415 с.

62. Миндели, Э.О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых / Э.О. Миндели. М.: Недра, 1966. - 555 с.

63. Михайлов, Ю.И. Горные машины и комплексы : учеб. для вузов / Ю.И. Михайлов, Л.И. Квантович. М.: Недра, 1975. - 424 с.

64. Мельников, Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам / Н.В. Мельников. М.: Недра, 1982. - 414с.

65. Манжула, А.А. Пути увеличения эффективности горно-подготовительных работ на шахтах украинского Донбасса / А.А. Манжула //Уголь-1983.- №9 С.7-10.

66. Моделирование процесса взаимодействия породоразрушающего инструмента проходческих комбайнов с забоем / О.М. Козырев и др. // Методы математического моделирования в научном исследовании. Донецк, 1990. - С. 49-52.

67. Рогатин, Н.Н. Совершенствование техники и технологии добычи блоков при-продного камня / Н.Н. Рогатин, В.Н. Сиренко, Э.Э. Гайдуков. М.: ВНИИЭСМ, 1986. -Вып. №1. -67с.

68. Мусхелишвили, Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости / Н.И. Мусхелишвили. 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Наука, 1996 -707 с.

69. Николаевский, В.Н. Динамическая прочность и скорость разрушения / В.Н. Николаевский // Удар, взрыв и разрушение. М., 1981. - (Серия «Механика. Новое в зарубежной науке»), - 261с.

70. Нестеров, В.И. О разработке и применении шнековых рабочих органов с дисковыми шарошками / В.И. Нестеров, В.Н. Вернер, А.А. Хорешок // Уголь. 1990. -№ 10.-С. 31-32.

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

72. Орлов A.M. Добыча и отработка природного камня / A.M. Орлов. М.: Стройиздат, 1977. - 351с.

73. Новые способы борьбы с пылью в угольных шахтах / Ф.М. Гельфанд и др.. -М.: Недра, 1975.-288 с.

74. Остроушко, И.А. Забойные процессы и инструменты при бурении горных пород / И.А. Остроушко. М.: Госгортехиздат, 1962. - 273 с.

75. Основы экспериментальной механики разрушения / И.М. Керштейн и др..

76. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. 140 с.

77. Партон, В.З. Механика разрушения : от теории к практике / В.З. Партон. М.: Наука, 1990. - 238 с. - (Серия «Проблемы науки и технического прогресса»).

78. Партон, В.З. Механика упругопластического разрушения / В.З. Партон, Е.М. Морозов. М.: Наука, 1985. - 504 с.

79. Протасов, Ю.И. Разрушение горных пород : учеб. пособие / Ю.И. Протасов. -М.: МГГУ, 1995. 450 с.

80. Пат. 2209979 Российская Федерация, МПК7 Е 21 D 9/10, Е 21 С 27/16. Проходческий агрегат / авторы, заявители и патентообладатели В.В. Егошин, А.В. Адамков. № 2001120643/03 ; заявл. 23.07.01 ; опубл. 10.08.03, Бюл. №22.

81. Пинскор, В.А. Разрушение горной породы движущимся источником тепла / В.А. Пинскор // Пятая Всесоюз. науч.-техн. конф. «Разрушение горных пород при бурении скважин» РГП-90 : тез. докл. Т. I. Уфа, 1990. - С. 64-66.

82. Першин, В.В. Расчет параметров проведения горных / В.В. Першин, В.А. Ша-ламанов, В.И. Старцев : Кемерово, 1980. 107 с.

83. Промышленные испытания гидромеханического шнекового исполнительного органа / М.И. Рутберг и др. // Добыча угля подземным способом : науч.-техн. реф. сб. / ЦНИЭИуголь. 1980. - № 5. - С. 26.

84. Позин, Е.З. Исследование процессов разрушения углей механическим способом /Е.З. Позин // Уголь. 1992. - №12. - С. 60-61.

85. Позин, Е.З. Измельчение углей при резании / Е.З. Позин, В.З. Меламед, С.М. * Азовцева ; АН СССР, ИГД им. А.А. Скочинского. М.: Наука, 1977. - 139 с.

86. Позин, Е.З. Разрушение углей выемочными машинами / Е.З. Позин, В.З. Меламед, В.В. Тон ; под ред. Е.З. Позина. М.: Недра, 1984. - 286 с.

87. Поздняков, Г.А. Теория и практика борьбы с пылью в механизированных забоях / Г.А. Поздняков, Г.К. Мартынов. М. : Наука, 1983. - 121с.

88. Полуянский, С.А. Процессы разрушения крепких пород проходческими комбайнами / С.А. Полуянский, Ю.Н. Игнатович, О.И. Козырев ; АН УССР, Ин-т геотехн. механики. Киев : Наукова думка, 1984. - 144 с.

89. Протодьяконов, М.М. Исследование процесса разрушения угля методом крупного скола / М.М. Протодьяконов М.: Госгортехиздат,1960. - 234 с.

90. Протодьяконов, М.М. (ст.) Материалы для урочного положения горных работ : горные работы / М.М. Протодьяконов. М. : ЦК горнорабочих СССР, 1926. -261 с.

91. Протодьяконов, М.М. (мл.) Зависимость скорости бурения от крепости горной у породы, диаметра шнура и мощности перфоратора / М.М. Протодьяконов, Р.И.

92. Тедер // Колыма. 1960. - №3. - С. 30-38.

93. Проходчик горных выработок : справ, рабочего / А.И. Петров и др.; под ред. А.И. Петрова. М.: Недра, 1991.-646 с.

94. Справочник машиностроителя. -М.: Недра, 2001. 201с.

95. Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела / Ю.Н. Работнов. -М.: Наука, 1979. 744 с.

96. Ракишев, Б.Р. Энергоемкость механического разрушения горных пород / Б.Р. Ракишев. Алма-Ата : Баспагер, 1988. - 210 с.

97. Ржевский, В.В. Основы физики горных пород / В.В. Ржевский, Г.Я. Новик. -4-е изд. М.: Недра, 1984. - 359 с.

98. Разрушение горных пород комбинированными исполнительными органами / Ю.Л. Худин и др.. М.: Недра, 1978. - 224 с.

99. Резание угля /А.И. Берон и др.. М. - Госгортехиздат, 1962. - 439 с.

100. Трубецкой К.Н. Современные методы открытой разработки месторождений карбонатного сырья за рубежом / К.Н. Трубецкой. М.: ВНИИЭСМ, 1973. - 64с.

101. Ржевский, В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ / В.В. Ржевский. М.: Недра, 1980. - 631 с.

102. Самусев, П. А. Развитие фотолинейного метода определения гранулометрического состава угля при открытой разработке месторождений : автореф. дис. канд. техн. наук : 05.15.11 / П.А. Самусев. Кемерово, 2000. - 17 с.

103. Солод, В.И. Горные машины и автоматизированные комплексы : учеб. для вузов / В.И. Солод, В.И. Зайков, К.М. Первов. М.: Недра, 1981.-503 с.

104. ПБ в угольных шахтах М.: Недра. 2005.

105. Справочник по технике безопасности и промышленной санитарии в угольных шахтах / под ред. М. Бабокина. М.: Недра, 1977. - 335 с.

106. Суханов, А.Ф. Разрушение горных пород взрывом / А.Ф. Суханов, Б.Н. Кутузов. -М.: Недра, 1983. 344 с.

107. Малышева Н.А., Сиренко В.Н. Технология разработки месторождений нерудных строительных материалов / Н.А. Малышева, В.Н.Сиренко // М.: Недра, 1977.-392 с.

108. Сагомонян, А. Я. Волны напряжений в сплошных средах / А. Я. Сагомонян. -М. :МГУ, 1985.- 416 с.

109. Сычев Ю.И., Берлин Ю.Я., Шяляев И.Я. Оборудование для распиловки камня / Ю.И. Сычев, Ю.Я. Берлин, И.Я. Шяляев // Ленинград: Стройиздат, 1983 288с.

110. Селиванов, В.В. Механика разрушения деформируемого тела : учеб. для втузов. Т.2 / В.В.Селиванов. М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. - 543 с.

111. Тангаев, И.А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых / И.А. Тангаев. М.: Недра, 1986. - 231 с.

112. Тимошенко, С.П. Курс теории упругости / С.П. Тимошенко. Киев : Наукова думка, 1972. - 505 с.

113. Технический уровень проходческих комбайнов и направления их совершенствования / Ю.А. Дмитрак и др. // Уголь. 1994. - №5. - С. 27-30.

114. Торский, П.Н. Обеспыливание угольных шахт / П.Н. Торский, А.И. Рабичев, К.А. Чеботарёв. М. : Углетехиздат, 1956. - 299 с.

115. Хазанович, Г.Ш. Совершенствование горнопроходческих работ на шахтах ^ российского Донбасса / Г.Ш. Хазанович, А.И. Кузнецов, Э.В. Калинин // Уголь.1996.- №12.-С. 20-25.

116. Цытович, Н.А. Механика мёрзлых грунтов / Н.А. Цытович. М. : Высш. шк., 1973.-60 с.

117. Сосунов, Г.И. К вопросу разрушения угольного пласта прямым клином / Г.И. Сосунов // Науч. тр. МГИ, 1953. С.27 - 29.

118. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна : ^ справочник / Г.Г. Штумпф и др.. М.: Недра, 1994. - 447 с.

119. Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения / Г.П. Черепанов. М. : Наука, 1974.-640 с.

120. Чесноков М.М. Разработка гранитных месторождений / М.М. Чесноков. М.: АН СССР, 1958.- 142с.

121. Покровский И.С. Теория ударного бурения / И.С. Покровский // Горный журнал. 1949. -№12 - С. 10-14.

122. Хорешок, А.А. Разработка и создание рабочих органов выемочных машин для улучшения сортового состава добываемого угля : дис.д-ра техн. наук : 05.05.06 / Хорешок Алексей Алексеевич Кемерово, 1996. - 341 с.

123. Мерзляков , В.Г. Комбинированные способы и устройства разрушения горных пород / В.Г. Мерзляков, И.А. Кузмич, Ю.Н. Захаров, Г.И. Кузнецов // М.: Недра, 1995.- 186с.