Разработка технологических требований к техническим средствам подземной гидравлической выемки угля в сложных горно-геологических условиях

Шураков, Александр Владимирович

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологических требований к техническим средствам подземной гидравлической выемки угля в сложных горно-геологических условиях"

На правах рукописи

ШУРАКОВ Александр Владимирович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

К ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2005

Работа выполнена в Новокузнецком филиале-институте Кемеровского государственного университета

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Сенкус Витаутас Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук Стефанюк Богдан Михайлович

кандидат технических наук Целлермаер Борис Яковлевич

Ведущая организация - Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

Защита состоится «24» мая 2005г. в «_» часов на заседании

диссертационного совета Д 003.036.01 при Институте угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук (650610, г. Кемерово, ГСП, ул. Руковишникова,21).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института угля и углехимии.

Автореферат разослан «_»_2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета, докт. технич. наук, проф.

С

у*

Преслер В.Т.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Реструктуризация угольной промышленности России привела к сокращению производственных мощностей угольных шахт за последние 10 лет в 1,7 раза, что связано с низкой рентабельностью и высокой промышленной опасностью применения традиционных технологий подземной угледобычи в сложных горно-геологических условиях. При расширении области применения средств комплексной механизации очистных подземных работ до 95%, в. том числе с использованием новых технических средств отечественного и импортного производства, доля ручного труда при выполнении вспомогательных процессов остаётся на уровне 30-54%, а травматизм со смертельным исходом превышает 0,5 человека на 1 млн. т подземной добычи.

Одним из перспективных направлений развития подземной технологии угледобычи в сложных горно-геологических условиях является разработка и широкое промышленное применение технических средств, обеспечивающих выполнение опасных для людей процессов и операций технологического цикла.

Наиболее близко требованиям безлюдной роботизированной выемки угля соответствует гидравлическая технология угледобычи, базирующаяся на едином гидравлическом энергоносителе. Устранение присущих подземной гидродобыче угля недостатков (высокая до 140 кВт ч/т энергоёмкость процесса разрушения угля, повышенная опасность при управлении кровлей на пластах, склонных к газодинамическим явлениям, неустойчивые режимы проветривания выработок, относительно высокие потери угля и др.) может быть обеспечено повышением эффективности гидравлического разрушения угля за счет приближения насадка гидромонитора к поверхности забоя, применения гидрофицированных механизированных секций для крепления выработок в опасных зонах и дистанционного управления технологическими процессами.

В связи с изложенным, обоснование технологических требований к новым техническим средствам подземной гидравлической выемки угля в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях для создания гидротехнологии нового научно-технического уровня является актуальной научно-практической задачей.

Диссертация выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Новокузнецкого филиала-института Кемеровского государственного университета в 1996-2002гг., в том числе: региональной программе Кемеровского научно-образовательного комплекса (тема №27- 6, гос. per. № 01970004330), Федеральных целевых программ

«Интеграция» (проект № 564, гос.рег. № 01990000622), Грантовые проекты №78, № 467, № 1650 Министерства образования РФ.

Целью работы является разработка технологических требований к техническим средствам подземной гидравлической выемки угля для эффективной отработки угольных месторождений в сложных горногеологических и горнотехнических условиях.

Идея работы заключается в комплексном использовании сил взаимодействия гидромониторной струи, горного давления и крепи самоходного гидромониторного проходческого - очистного агрегата, разработанного с учетом технологических требований, элементами которых являются мобильность гидромонитора и гидрофицированной крепи, безопасность ведения работ и регулирование параметров выемки угля.

Основные задачи исследований:

- обосновать концепцию и принципы создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата для выемки угля в сложных горно-геологических условиях;

- разработать варианты технологических схем выемки угля самоходным гидромониторным агрегатом в коротком очистном забое;

- разработать алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя с учётом комплексного воздействия на углепородний массив гидромониторной струи и средств крепления пород кровли для управления давлением струи, перемещением агрегата и распором кровли;

- установить зависимости производительности гидромониторного агрегата при изменении в процессе выемки угля геометрии короткого очистного забоя от прочности угля и угла наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя;

- разработать технологические требования для создания проходче-ско - очистного самоходного гидромониторного агрегата, работающего в сложных горно-геологических условиях.

Методы исследований:

- анализ технологий и опвгта гидравлической добычи угля для выявления направлений совершенствования гидравлический технологии добычи угля и формализации требований к ней;

- стендовые исследования и моделирование процессов выемки угля для установления зависимости производительности гидромониторной струи от геометрической формы поверхности забоя и крепости угля;

.- математическая статистика для обработки результатов моделирования:

- методы управления для разработки требований к дистанционному управлению самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата;

- технико-экономический анализ эффективности технических и технологических решений.

Научные положения, выносимые на защиту:

- концепция создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата базируется на принципах: максимального приближения насадка гидромонитора к поверхности забоя; формирования уступной формы очистного забоя в зоне разрушения угля, использования сил горного давления для повышения эффективности разрушения угля, снижения удельной энергоемкости процесса разрушения угля, которые обеспечиваются за счет мобильности самоходной гидрофициро-ванной крепи;

- высокая адаптивность технологических схем выемки угля гидромониторным агрегатом к сложным горно-геологическим условиям достигается посредством расширения диапазона работы агрегата во взрывоопасной метановой среде, отработки локальных участков пласта сложной геометрической формы, дистанционного управления процессами выемки угля и передвижения агрегата;

- алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя базируется на комплексном использовании сил гидромониторной струи, горного давления и распора секции гидрофицированной крепи;

- эффективность выемки угля в очистной заходке зависит от угла наклоне оси гидромониторной струи к поверхности забоя и его геометрической формы в зоне выемки угля;

- эффективность и безопасность эксплуатации проходческо -очистного самоходного гидромониторного агрегата обеспечивается реализацией технологических параметров, элементов и средств: повышения давления воды, установки анкерной крепи, пульпоформирования, перемещения и изменения угла наклона струи гидромонитора, системы мониторинга параметров технологических процессов и дистанционного управления агрегатом.

Достоверность научных положений, выводы и рекомендаций подтверждается:

- положительным результатам опытных испытаний самоходных гидромониторных установок в зонах повышенного давления в условиях гидрошахт «Красногорская», «Тырганская», «Юбилейная» и «Полосу-хинская» в Кузбассе;

- использованием проверенных на практике элементов гидравлической и традиционных технологий для синтеза вариантов технологических схем выемки угля самоходным гидромониторным агрегатом в коротком очистном забое;

- использованием классических постановок научно-технических задач механики сплошных сред и аппарата их решения для разработки

алгоритма расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя с учётом комплексного воздействия на массив гидромониторной струи и крепления пород кровли;

- значительным объемом (более 600 вариантов) численных экспериментов в широком диапазоне горно-геологических параметров (глубина разработки 200-600 м, мощность пласта 2-4 м, ширина междукамерного столба 4-12 м, распор секции гидрофицированной крепи 0-2000 кН) для установления зависимости производительности гидроотбойки угля от этих параметров;

- соответствием разработанных технологических требований для создания гидромониторного агрегага реализованным на практике технологическим и техническим решениям в элементах широко применяемых на практике устройств и механизмов: самоходных секций механизированной крепи, буровых гидравлических станков, передвижных гидромониторов, повысителей давления воды, систем дистанционного управления выемочными машинами.

Научная новизна результатов исследований заключается в:

- разработке оригинальных технологических схем гидравлической выемки угля самоходным агрегатом, обеспечивающих эффективную отработку участков угольных пластов сложной геометрической формы, в том числе во взрывоопасной среде, зонах геологических нарушений и повышенного горного давления:

- комплексном учете сил взаимодействия гидромониторной струи, горного давления и гидрофицированной самоходной крепи для разработки алгоритма расчета геомеханических и технологических параметров, реализуемого в системе дистанционного управления;

- разработке принципиальной схемы управления выемочным агрегатом с обоснованием параметров режимов его работы посредством формирования уступной формы забоя и ориентации оси гидромониторной струи к поверхности забоя под углом 45-60°;

- создании самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата, соответсвующего требованиям мобильности и безопасности ведения горных работ.

Личный вклад автора заключается в:

- разработке концепции и принципов создания проходческо -очистного самоходного гидромониторного агрегата для выемки угля в сложных горно-геологических условиях;

- конструировании оригинальных вариантов технологических схем дистанционной выемки угля гидравлическим способом в коротком очистном забое;

- разработке алгоритма расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя с учётом комплексного воз-

действия сил гидромониторной струи, горного давления и самоходной гидрофицированной крепи;

- установлении зависимостей производительности гидромониторного агрегата от крепости угля и угла наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя, изменяемой в процессе выемки для обоснования его параметров;

- обосновании технологических требований для создания про-ходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата выемки угля в сложных горно-геологических горнотехнических условиях.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- разработанные технологические схемы дистанционной выемки угля в коротком очистном забое проходческо-очистным самоходным гидромониторным агрегатом позволяют вести отработку локальных участков и пластов в сложных горно-геологических условиях, различной геометрической формы, в том числе во взрывоопасной метановой среде, в зонах геологических нарушений и повышенного горного давления;

- алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя, учитывающий взаимодействие сил гидромониторной струи и горного давления, рекомендуется для расчета проектных показателей систем разработки короткими забоями;

- технологические требования создают теоретическую основу проектирования самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата для безлюдной выемки угля гидравлическим способом в сложных горно-геологических условиях, использующего комплексное взаимодействие сил гидромониторной струи, горного давления и распора гидрофицированной крепи.

Реализация практических выводов и результатов работы. Полученные научные результаты, выводы и практические рекомендации использованы при:

- обосновании рентабельности отработки участков шахтных полей шахт «Юбилейная», «Зиминка» и «Коксовая» по малозатратным технологиям малых шахт в проектах ЗАО «Проектгидроуголь»;

разработке проектов строительства трех малых шахт с общими промышленными запасами 12,6 млн.т;

- курсовом и дипломном проектировании студентами Сибирского государственного индустриального университета.

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертации докладывались на научно - практической конференции НФИ КемГУ «Взаимодействие образовательных, хозяйственных и административных структур в регионе» (2000), VII Междунара-родной научно - практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности в Ш тысячелетии» (2000), V и VII Международной научно- практической конференции «Нетрадиционные

и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (2000-2002), Ученых советах факультета информационных технологий НФИ КемГУ (2002-20004).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 132 страницах машинописного текста, включает 6 таблиц, 36 рисунков и список литературы из 84 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи и методы исследований

В первом разделе изучено состояние и перспективы развития безлюдной технологии добычи угля. Проведен анализ состояния и направлений развития традиционных технологий угледобычи, обоснованы элементы этих технологий, адаптивных к безлюдным технологиям.

Во втором разделе проведено обобщение реализованных на гидрошахтах технологических схем дистанционной выемки угля в коротких забоях передвижными гидромониторами, опыта реализации технологических решений выемки угля гидромонитором с элементами дистанционного управления, разработаны технологические схемы гидравлической выемки угля самоходными агрегатами.

В третьем разделе разработаны методика исследований процессов взаимодействия гидромониторной струи и гидрофицированной самоходной крепи с углепородным массивом в коротком очистном забое, алгоритм расчета гидравлических и энергетических параметров гидромониторной струи, расчёта смещений, напряжений и энергии деформации угольного пласта при воздействии на него гидромониторной струи и гидрофицированной крепи.

В четвертом разделе проведены исследования процессов взаимодействия гидрофицированной самоходной крепи с углепородным массивом в коротком очистном забое с учетом энергии горного давления, разработаны технологические требования для создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата, а также принципиальные технологические схемы дистанционной подземной гидравлической выемки угля и крепления пород кровли в коротких очистных забоях.

В заключении обобщены результаты исследований, сформулированы выводы, даны рекомендации по их реализации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Концепция создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата базируется на принципах: максимального приближения насадка гидромонитора к поверхности забоя; формирования уступной формы очистного забоя в зоне разрушения угля, использования сил горного давления для повышения эффективности разрушения угля, снижения удельной энергоемкости процесса разрушения угля, которые обеспечиваются за счет мобильности самоходной гидрофицированной крепи.

Основной причиной низкой эффективности высоконапорной гидроотбойки является удаление поверхности забоя по мере разрушения угля от гидромонитора. В институте ВНИИгидроуголь была изготовлена и испытана на гидрошахте «Тырганская» в Кузбассе самоходная гидромониторная установка УГТ которая перемещалась за счет последовательного распора шагающих гидродомкратов, удерживающих платформу с гидромонитором, который располагался в нижней части гидрофи-цированной крепи. Результаты промышленных испытаний установки показали, что ее производительность по забою в 2,8 раз выше, энергоемкость разрушения угля в 2,6 раз ниже по сравнению с гидромонитором 12ГД-2. Основными недостатками УГТ были отсутствие гибкого подвода воды, защитных ограждений и козырька крепи, а также ненадежный распор шагающей крепи.

Применение скважинной гидродобычи для разработки твердых полезных ископаемых (угля, руды) не привело к положительным результатам, так как производительность гидроотбойки в затопленном водном пространстве близка к нулю. Добыча угля не превышала 100 т/смену, энергоемкость разрушения угля достигала 60 кВтч/т, а потери угля составили 30-40 %.

Для создания эффективной технологии подземной гидравлической выемки угля необходимо приблизить насадок гидромонитора к поверхности разрушаемого угольного пласта на расстояние не более 50 ё0, где ёо - диаметр насадки.

Высокая адаптивность технологических схем выемки угля гидромониторным агрегатом к сложным горно-геологическим условиям достигается посредством расширения диапазона работы агрегата во взрывоопасной метановой среде, отработки локальных участков пласта сложной геометрической формы, дистанционного управления процессами выемки угля и передвижения агрегата.

Разработанный вариант технологической схемы отработки пласта базируется на использовании гидромонитора и повысителя давления воды, установленных на секциях механизированной крепи, обеспечи-

вающих перемещение гидромонитора и крепление сопряжения очистной заходки с выемочной выработкой. Выемка угля в угольной полосе производится заходками шириной 1-2 м.

Разработан вариант двусторонней выемки угля из выемочной выработки, где ширина вынимаемой полосы может быть увеличена на 4-6 м в зависимости от горно-геологических условий. Выемочный агрегат оборудуется двумя гидромониторами, устанавливаемыми на усиленных противоотжимных или выдвижных козырьках секции механизированной крепи.

В качестве базовых моделей выемочного агрегата рассмотрены два варианта: механизированные самоходные крепи "ALPINE BREAKER LINE SUPPORT ABLS", SOH-1 зарубежных фирм; отечественные самоходные гидравлические агрегаты ГПИ и АГА конструкции ВНИИгидро-угля.

Для отработки высокогазоносных угольных пластов разработана технологическая схема гидравлической выемки угольного пласта, где подготовка длинного выемочного столба осуществляется проведением вентиляционного, параллельного и аккумулирующего штреков, между которыми на границе панели проводится монтажная камера, где устанавливаются секции серийно выпускаемых механизированных крепей, а вместо конвейера настилают несущие желоба, на которых монтируются шарнирный водовод технологической воды и система подачи гидромонитора.

Для снижения энергоёмкости разрушения угля при формировании первичной врубовой заходки в коротком забое предлагается схема выемки угля полосами с помощью самоходного гидромонитора (рисунок 1).

Алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя базируется на комплексном использовании сил гидромониторной струи, горного давления и распора секции гидрофицированной крепи.

В работе предложен алгоритм расчёта геомеханических параметров с учетом взаимодействии гидрофицированной крепи с углепородным массивом и реализована идея комплексного использования сил гидромониторной струи, распора секций механизированной крепи и горного давления, изменяющегося в процессе выемки угля в заходке.

В общем виде уравнение баланса гидравлической энергии в техно -логической системе выемки угля гидравлическим способом можно записать

W3+Wv-ZWn±Wr>Wp, (1)

где W3 - электрическая энергия, потребляемая насосными и повыси-тельными установками; - энергия горного давления; - потери

энергии в системе «насос-гидромонитор»; #7* - энергия геодезического напора; УУр - предельная энергия, необходимая для разрушения угля.

Рисунок 1 - Схемы гидравлической выемки угля в очистной заход-ке: а — самоходным гидромониторным агрегатом из выемочной выработки с выгрузкой пульпы на себя; б - самоходным гидромониторным агрегатом из выработанного пространства с боковой выгрузкой пульпы; в -самоходным гидромониторным агрегатом с заездом в заходку и выгрузкой пульпы на себя; г - самоходным гидромониторным агрегатом с двусторонней выемкой

Взаимодействие гидромониторной струи и поверхности забоя рассмотрено в виде геометрической схемы. Ось гидромониторной струи ориентирована относительно разрушаемой поверхности пласта под разными углами.

В реальных условиях при увеличении длины гидромониторной струи, ее диаметр и давление на поверхности забоя изменяются, что учтено при расчёте производительности гидромониторного агрегата. Давление струи на поверхность представлено в виде неравномерно распределенной нагрузки. Уравнение поверхности принято в виде зависимости, близкой к нормальному распределению случайной величины

где Рг - давление гидромониторной струи на поверхность забоя; г -полярная координата; а, в - эмпирические коэффициенты.

Для определения напряжений и деформаций в угольном массиве, возникающих под влиянием механической нагрузки используется численный метод конечных элементов (МКЭ). Конечно-элементная модель очистной заходки соответствует технологии отбойки угля, учитывает техническую возможность изменения положения высоконапорной гидравлической струи в пространстве. Достоверность рассчитанных смещений поверхности угольного массива оценивалась посредством сравнения со смещениями, вычисленными по алгоритму Буссинеска. Относительная погрешность не превышает 5%. На основе прогноза напряженно-деформированного состояния угольного массива предлагается в каждом конечном элементе проводить избирательную выемку угля путем перемещения гидромониторной струи по поверхности забоя к конечному элементу с максимальной энергией формоизменения.

По результатам расчетов методом конечных элементов смещений, деформаций и напряжений установлено, что отношение радиуса зоны деформирования поверхности угольного массива к гидравлическому радиусу струи достигает 17. Наиболее интенсивно деформируется участок пласта, находящийся под струей. Отношение смещений поверхности пласта по оси струи к смещениям на границе струи составляет 1,4. Изолинии смещений в угольном массиве имеют форму полуэллипсов с эксцентриситетом 0,27-0,93.

Установлено, что вертикальные напряжения в угольном пласте вблизи поверхности забоя в пять раз меньше возможного удельного давления струи, то есть происходит диссипация энергии струи в угольном массиве. При наклоне струи относительно поверхности забоя изолинии вертикальных напряжений распределяются ассиметрично относительно вертикальной оси, а в угольном массиве возникают растягивающие напряжения, что повышает эффективность разрушения угля и производительность гидроотбойки.

Эффективность выемки угля в очистной заходке нелинейно зависит от угла наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя и его геометрической формы в зоне выемки угля.

В процессе исследования закономерностей взаимодействия гидромониторной струи с углепородным массивом проводилось моделирова-

ние процессов деформирования и разрушения угля в широком диапазоне параметров струи и массива.

Угольный блок принят в форме цилиндра диаметром м и

высотой Н. Для моделирования процессов взаимодействия гидравлической струи с угольным массивом принята высота цилиндра Н=2м. К верхней поверхности цилиндра приложена сосредоточенная сила Р или распределенная нагрузка £Р,=Р в зависимости от типа задачи.

Для моделирования распределения напряжений и деформаций в уг-лепородном массиве в окрестности короткого очистного забоя высота и диаметр цилиндра принимаются равными глубине разработки, а толщина отдельных слоев равной мощности угольного пласта, пород непосредственной и основной кровли.

Для моделирования распределения напряжений и деформаций в уг-лепородном массиве в окрестности короткого очистного забоя в'отрабо-танном угольном пласте сделан вырез по форме, соответствующей форме короткого очистного забоя (рисунок 2).

Для установления зависимостей между отдельными факторами в каждом варианте принимались величины параметров, равные средним значениям, а величина параметра в экспериментах варьировалась в заданных пределах. В качестве основного показателя для сравнения расчетных вариантов использовался критерий: производительность гидромонитора. При отсутствии разрушения угля в конечном элементе оценка проводилась по дополнительному критерию: отношению удельной энергии формоизменения угольного массива в точке пересечения оси струи и поверхности забоя к предельной энергии разрушения угля.

Объем Ур лунки разрушения под воздействием гидромониторной струи и горного давления определяется по формуле

(3)

где - объем -того конечного элемента, в котором произошло разрушение, то есть выполнено условие

(4)

где - энергия формоизменения, - предельная энергия формоизменения.

При невыполнении условия (4) во всех конечных элементах физической модели вычислялся дополнительный критерий в конечном элементе, расположенном вблизи точки пересечения оси гидромониторной струи и поверхности забоя, то есть

Рисунок 2 - Схемы взаимодействия гидравлической струи с угольным блоком при разных граничных условиях: а - полупространство; б -уступ; в - четверть пространства; г - каверна, забой, скважина

На основе разработанного алгоритма и адаптированного к условиям коротких очистных забоев пакета программ численного метода конечных элементов проведено моделирование геомеханических процессов и доказана возможность использования пакета программ в системе автоматического управления самоходным гидромониторным агрегатом.

В качестве объекта исследования принята камерно-столбовая система разработки. Для моделирования используются данные по горногеологическим и горнотехническим условиям шахты «Юбилейная» в Кузбассе, где имеются системы гидротранспорта и гидроподъёма и возможна реализации безлюдной технологии добычи угля на основе разработанных технологических и технических решений. Углепородная толща, включающая угольный пласт, разделена на 14 слоев.

В базовом варианте глубина разработки принята #=500 м, мощность угольного пласта т=3,0 м. При моделировании эти параметры изменялись в пределахЮО > Н < 600 м, 2 > т < 4,0 м. Ширинавыемочного столба изменялась в пределах 4 > Ь й 12 м, коэффициент извлечения

угля в выемочном столбе изменялся в переделах 0,6> Ки < 0,9, распор секции механизированной крепи 0 > /? <2000 кН. Угол падения пласта принят равным 10°.

Анализ результатов моделирования показал, что применение самоходных гидрофицированных крепей приводит к существенному уменьшению оседаний пород непосредственной кровли. Непосредственно под секцией крепи и на сопряжении камеры и очистной заходки смещения пород меньше чем в камере. Установлено, что увеличение распора секции крепи приводит к снижению смещений пород кровли в очистной заходке и над подзавальным угольным целиком-ножкой на 15-50%.

Величина распора секции механизированной крепи влияет на распределение напряжений и деформаций в угольном пласте. На рисунке 3 показано распределение вертикальных напряжений в угольном столбе при начальном распоре секции механизированной крепи Л=0 И Л=2000 кН. С увеличением начального распора секций механизированной крепи вертикальные напряжения в зоне разрушения угольного уступа уменьшаются, что приводит к снижению отжима угля на боках камеры. С увеличением распора крепи эффективность гидравлического разрушения угля будет снижаться. Следовательно, механизированная крепь и струя гидромонитора должны быть единой системой, параметры которой должны изменяться в соответствии с условиями

где р - производительность гидроотбойки;

- соответственно фактические и предельные смещения пород кровли, обеспечивающие их устойчивость и безопасность работ.

В процессе исследований изучалось влияние энергии гидромониторной струи и горного массива на производительность гидромонитора и отношение энергии формоизменения к суммарной энергии гидравлической струи и горного давления, формировались варианты моделей, в которых изменялся один параметр с заданным шагом, а параметры остальных факторов принимались постоянными.

Были проведены 630 вариантов численного моделирования. По результатам моделирования построена серия графиков (рисунок 4), которая разделена на три группы. Первая группа графиков построена для полупространства (рисунок 2,а) - графики получены при имитации процесса разрушения угля на плоской поверхности угольного забоя. Вторая группа графиков построена для четверть пространства (рисунок 2,6) -графики получены при имитации процесса выемки угля «стружкой» при двух обнажённых поверхностях очистного забоя. Третья группа графиков построена для уступа (рисунок 2,в) - графики получены при имитации процесса разрушения угля при трех обнажениях угольного массива

(6) (7)

(столбчатые угольные целики, негабаритные куски угля в очистной за-ходке и др.).

Абсцисса, и Абсцисса, и

Рисунок 3 - Распределение вертикальных напряжений в выемочном столбе (МПа) при начальном распоре механизированной крепи Я: а - Я = 0 КН ; 6 - Я = 2000КН

Установлено, что энергия упругой деформации угольного массива с ростом кинетической энергии увеличивается по показательной функции. Энергия формоизменения при увеличении кинетической энергии гидравлической струи и энергии горного давления возрастает по параболическому закону. При увеличении площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое от полупространства до уступа энергия формоизменения возрастает в 50-80 раз. Производительность гидроотбойки при прочих равных условиях теоретически может подняться в 50-100 раз с увеличением площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое от полупространства до уступа.

Установленная закономерность роста энергии формоизменения и производительности гидромонитора при увеличении площади обнажения угольного массива подтверждается на практике. Удельная энергия деформации, удельная энергия формоизменения и производительность гидромониторной струи зависят от предела прочности пород на сжатие, при увеличении которого объём разрушенного угля снижается по гиперболическому закону.

Установлено, что при воздействии гидромониторной струи на угольный массив последний деформируется и часть энергии струи расходуется на сжатие угля. Полный вектор смещений (мм) разрушаемой поверхности угольного массива уменьшается пропорционально пределу

прочности угля на сжатие (МПа) с интенсивностью 0,0006-0,0012 мм/МПа.

0,05

О ^-----3

15 30 45 60 75 90

Угол наклона оси струи, град

■Полупространство (рис 2, а) Четверть пространства (рис. 2, б) Уступ (рис. 2, в)

Рисунок 4 - Зависимости изменения производительности гидромонитора по разрушению угля от угла наклона струи к поверхности забоя

Результаты исследований показали, что наибольшая эффективность разрушения угля достигается при угле наклона оси к поверхности забоя 20-30° (рисунок 4). При угле наклона меньше 60° в угольном массиве возникают растягивающие напряжения, а так как предел прочности угля на растяжение в 8-30 раз меньше предела прочности угля на сжатие, то эффективность гидроотбойки увеличивается.

На практике расположение струи под углом меньше 30° к поверхности забоя приводит к отражению струи и диссипации энергии, поэтому в конструкции гидромонитора необходимо обеспечить угол между осью гидравлической струи и поверхностью забоя 45-60°.

Эффективность и безопасность эксплуатации проходческо -очистного самоходного гидромониторного агрегата обеспечивается реализацией обоснованных технологических параметров, элементов и средств: повышения давления воды, установки анкерной крепи и пульпоформирования, перемещения и изменения угла наклона

струи гидромонитора, системы мониторинга параметров технологических процессов и дистанционного управления агрегатом.

На основе проведённых исследований разработана принципиальная конструкция самоходного гидромониторного агрегата для гидравлической выемки угля и крепления пород кровли короткого очистного забоя (рисунок 5). Конструкция разработана с реализацией в агрегате, обоснованных по результатам исследований следующих технологических и технических требований.

Мобильности агрегата достигается за счет применение само-ходноц секции механизированной крепи для приближения гидромонитора к поверхности забоя, поддержания пород кровли и управления напряженно-деформированным состояниемугольногомассива с комплексным использованием взаимодействия сил гидромониторной струи, горного давления и распора гидрофицированной крепи для эффективного разрушения угля и обеспечения безопасных условий труда.

В конструкцию гидромониторного агрегата включена самоходная четырёхстоечная секция механизированной крепи с регулируемым распором в пределах 0 - 2000кН, которая должна обеспечивать перемещение агрегата в процессе выемки угля при проведении камеры прямым ходом и расширении ее обратным ходом.

Безопасности ведения горныхработ обеспечивается за счет использования системы дистанционногоуправления агрегатом, применения технических устройств в виде щитов, козырьков и ограждений для предотвращения проникновения обрушенных пород в рабочую зону обслуживания агрегата. Для этого на верхнем перекрытии монтируются передние и боковые козырьки, которые позволяют предотвратить обрушения пород непосредственной кровли или оградить системы жизнеобеспечения агрегата от заполнения обрушенными породами.

В зоне действия гидромонитора сооружаются гибкие ограждения между разрушаемой поверхностью пласта и зоной обслуживания для предотвращения заиливания и разрушения отраженной струей воды гидросистемы секций механизированной крепи и обеспечения безопасных условий труда за счет дистанционного управления агрегатом.

Управление напряженно деформированным состояниеммассива обеспечиваетсярегулированием напора ирасхода воды, что достигается посредством применения гибкого става трубопроводов для подвода воды к агрегату с давлением до 10 МПа и повышением его с помощью мультипликатора до 40 МПА в соответствии с требуемыми параметрами, расчеты которых ведутся по алгоритму, а исходные данные представляются системой мониторинга

Регулирование процессов пулъпоформирования достигается за счетрегулированиярасхода воды и применения пульпоформирующих устройств, расположенных впереди и сбоку гидромониторного агрега-

Рисунок 5 - Принципиальная схема конструкции самоходного агрегата: 1 - гусеницы; 2 - основание; 3 - гидростойки; 4 - повыситель давления воды; 5 - ограждения; 6 - перекрытие; 7 - передний гидромонитор; 8 - передний козырек; 9 - боковые козырьки; 10 - боковой гидромонитор; 11 - передний монорельс; 12 - боковой гибкий монорельс; 13 - лемех; 14 - анкеровальная установка; 15 - пульпоформирующее устройство

Повышение эффективности гидроотбойки достигается за счет применения системы автоматического управления движением ствола гидромонитора, угла наклона оси струи к поверхности забоя от 45 до 60°, обеспечивающего комплексное взаимодействие сил гидромониторной струи, горного давления и распора крепи, за счет использования данных системымониторинга.

та.

Для этого гидромониторы монтируются на козырьках секции механизированной крепи. Козырьки выполняют функции несущих элементов для монтажа и передвижения гидромониторов по монорельсу с целью максимального приближения насадка гидромонитора к разрушаемой поверхности забоя. В зависимости от устойчивости и характера обрушения пород кровли козырьки могут занимать горизонтальное или вертикальное положение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится решение задачи обоснования технологических требований для создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата дистанционной выемки угля в сложных горно-геологических условиях, имеющей существенное значение для угольной промышленности. Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Технологические схемы разработки угольных пластов короткими забоями с гидравлической выемкой угля в заходках характеризуются недостатками (высокая энергоемкость, большие потери угля и др.) и достоинствами (безлюдная выемка, отсутствие крепи, гидротранспорт), которые заложены в основу перехода к технологическим схемам нового уровня с элементами безлюдной технологии подземной добычи угля, устраняющие перечисленные недостатки.

2. Элементами новых технологических схем безлюдной гидравлической разработки угольных пластов, которые были реализованы на основе концепции мобильности, являются: передвижной гидромонитор, позволяющий приблизить насадок к разрушаемой поверхности пласта и снизить энергоемкость выемки угля, и механизированная крепь сопряжения выемочной выработки и заходки, обеспечивающая устойчивость пород кровли и возможность выемки угольной полосы узкими заходками с использованием энергии горного давления.

3. Конструирование выемочной машины на основе секции механизированной крепи на гусеничном ходу с размещением на ней повысителя давления воды и гидромонитора позволяет создать проходческо - очистной гидромониторный агрегат, обеспечивающий его передвижение, безопасность работ и повышение производительности гидроотбойки при односторонней и двусторонней выемке очистных заходок.

4. Для высокогазоносных угольных пластов разработана принципиальная технологическая схема отработки длинного столба комплексно-механизированным забоем, оснащенным одним передвижным или несколькими стационарными гидромониторами, что позволяет: исключить использование в забое электроэнергии и снизить вероятность взрыва метана и пыли; уменьшить запыленность шахтной атмосферы; повысить

коэффициент использования оборудования за счет исключения из технологической схемы забойного конвейера и выемочного комбайна.

5. Алгоритм расчета параметров короткого очистного забоя позволяет создать комплексное взаимодействие сил гидромониторной струи, распора секций механизированной крепи и горного давления.

6. Обоснованное уравнение баланса позволяет корректировать давление гидромониторной струи, необходимое для разрушения угля и создания условий проявления горного давления, изменяющихся в процессе выемки угля в заходке

7. Разработана геомеханическая модель угольного массива в очистной заходке, система дискретизации последней соответствует методики селективной выемки угля при минимуме энергетических затрат в зонах с максимальными касательными напряжениями.

8. При увеличении площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое от полупространства до уступа энергия формоизменения возрастает в 50-80 раз, а производительность щдроотбойки при прочих равных условиях теоретически может подняться в 50-100 раз, что требует увеличения площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое и достигается формированием уступов.

9. Применение самоходных гидрофицированных крепей приводит к существенному уменьшению оседаний пород непосредственной кровли, а при увеличении величины распора секции крепи в пределах 0-2000кН приводит к снижению смещений пород кровли в очистной заходке и над подзавальным угольным целиком-ножкой на 15-50%, что требует регулирования распора крепи при изменении условий выемки угля.

10. Установлено, что наибольшая эффективность разрушения угля достигается при угле наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя 15-30°. При угле наклона более 60° эффективность гидроотбойки резко снижается, что объясняется возникновением растягивающих напряжений, при которых предел прочности угля на растяжение в 8-30 раз меньше прочности на сжатие. На практике расположение струи под углом меньше 30° к поверхности забоя приводит к отражению струи и диссипации энергии. В этой связи в конструкции гидромонитора необходимо обеспечить угол между осью гидравлической струи и поверхностью забоя в пределах 45-60°.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Шураков A.B. Технологические схемы обезвоживания горной массы и осветления воды. //Перспективы развития горнодобывающей . промышленности в III тысячелетии. : Матер. VII Междунар. нучн.-практ. конф. - Новокузнецк, 2000. -С. 80-81.

2. Шураков A.B., Прошин М.Г. Влияние открытых работ на устойчивость подземных выработок. // Взаимодействие образовательных, хозяйственных и административных структур в регионе : Матер. Научно -практ. конф. / НФИ КемГУ. - Новокузнецк, 2000. -С. 164-166.

3. Шураков A.B. Методика исследований процессов взаимодействия высоконапорной струи и трещиноватого углепородного массива. //Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых. :Тр. V Междунар. научн. - практ. конф. -Новокузнецк, /СибГИУ, 2000. - С. 119-122.

4. Шураков A.B. Перспективы применения гидравлического способа разрушения угля и пород при разработке угольных месторождений. //Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых. :Тр. V Междунар. конф. -Новокузнецк, /СибГИУ, 2000.-С. 123-125.

5. Шураков A.B. Разрушение горного массива гидромониторной струей. //Перспективы развития горнодобывающей промышленности в III тысячелетии. : Матер. VII Междунар. нуч.-практ. конф. - Новокузнецк, 2000.-С 73-74.

6. Шураков A.B., Вичканов В.В. Моделирование параметров гидромониторных струй. //Математические и экономические модели в оперативном управлении производством.: Тематич. сб. научно-технич. статей. Выпуск № 10. - М.,: Электрика, 1999. -С.35-39.

7. Шураков A.B., Вичканов В.В. Исследование погрешностей тен-зометрических датчиков при измерении параметров гидромониторной струи. //Математические и экономические модели в оперативном управлении производством. : Тематич. сб. научно-технич. статей. Выпуск № 10. - М.,: Электрика, 1999. -С.40-44.

8. Борщевский СП., Вичканов В.В., Шураков A.B. Результаты исследований воздействия гидромониторной струи на плоскую преграду. //Математические и экономические модели в оперативном управлении производством. : Тематич. сборник научно-технических статей. Выпуск № 10. - М.,: Электрика, 1999. -С.45-48.

9. Вичканов В.В., Шураков A.B. Проблемы управления геомеханическими процессами комбинированной технологии добычи угля. // Взаимодействие образовательных, хозяйственных и административных структур в регионе : Матер, научно практ. конф. /НФИ КемГУ, - Новокузнецк, 2000.-С. 184-186.

10. Шураков A.B., Вичканов В.В Определение объемов добычи угля в коротком очистном забое при гидромониторной выемке. //Перспективы развития горнодобывающей промышленности в III тысячелетии. : Матер. VII Междунар. нучн.- практ. конф. - Новокузнецк, 2002.-С. 80-81.

11. Шураков A.B., Прошин М.Г. //Перспективы развития горнодобывающей промышленности в III тысячелетии. : Матер. VII Междунар. нуч.-практ. конф. - Новокузнецк, 2002. -С 84-86.

Шураков Александр Владимирович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

К ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Автореферат

Подписано в печать

Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага писчая. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ

Новокузнецкий филиал - институт Кемеровского государственный университета

654041, г.Новокузнецк, ул. Циолковского, 23. Редакторско - издательский отдел НФИ КемГУ

25.00

1217

/

19 МАЙ Щ i

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шураков, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БЕЗЛЮДНОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ УГЛЕДОБЫЧИ.

1.1 Анализ состояния и направлений развития технологий угледобычи.

1.1.1 Анализ состояния и направлений развития технологии отработки угольных пластов длинными комплексно-механизированными забоями.

1.1.2 Анализ состояния и направлений развития технологии комплексной механизации основных технологических процессов с отработкой угольных пластов короткими забоями.

1.2 Анализ и оценка результатов исследований и производственного опыта применения гидравлической технологии разработки угольных месторождений для конструирования агрегатов безлюдной выемки угля.

1.2.1 Анализ производственного опыта дистанционной гидравлической выемки угля и обоснование элементов адаптивных к безлюдной гидравлической технологии

1.2.2 Анализ и оценка результатов научных исследований способов и средств формирования струй для создания шахтных самоходных гидромониторов.

1.3. Анализ влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на эффективность разрушения угля и пород.

1.4. Обоснование актуальности исследований и разработки технологических требований к техническим средствам подземной гидромониторной выемки угля в сложных горно-геологических условиях.

2 РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИИ БЕЗЛЮДНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ В СЛОЖНЫХ ГОРНО

ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.

2.1 Обобщение реализованных на гидрошахтах технологических схем дистанционной выемки угля в коротких забоях гидромониторами.

2.1.1 Технологические схемы дистанционной гидравлической выемки пологих и наклонных угольных пластов гидромониторами.

2.1.2 Технологические схемы дистанционной гидравлической выемки крутых и крутонаклонных угольных пластов гидромониторами.

2.2 Обобщение опыта реализации технологических решений выемки угля гидромонитором с элементами подвигания.

2.3 Разработка технологических схем безлюдной технологии гидравлической выемки угля самоходными агрегатами.

2.3.1 Технологические схемы гидравлической выемки угля самоходными агрегатами.:.

2.3.2 Технологические схемы гидравлической выемки угля самоходными агрегатами с приближением насадка гидромонитора к поверхности забоя.

2.3.3 Технологические схемы скважинной гидродобычи из подземных выработок.

2.4 Разработка схем выемки угля в заходках самоходным гидромонитором.

9 2.5 Выводы.

3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЁТА

ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГИДРОМОНИТОРНОЙ СТРУИ С УГОЛЬНЫМ ПЛАСТОМ И САМОХОДНЫХ СРЕДСТВ

КРЕПЛЕНИЯ С ПОРОДАМИ КРОВЛИ В КОРОТКОМ

ОЧИСТНОМ ЗПАБОЕ.

3.1 Методика исследований процессов взаимодействия гидромониторной струи и самоходных средств крепления с углепородным массивом в коротком очистном забое.

3.2 Алгоритм расчета гидравлических и энергетических параметров гидромониторной струи.

3.3 Разработка алгоритма расчёта смещений, напряжений и энергии деформации угольного пласта при воздействии гидромониторной струи. 77 '

3.4 Алгоритм расчёта параметров взаимодействия гидромониторной струи и самоходных средств крепления с углепородным массивом.

3.5 Выводы.

4 РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К ТЕХНИЧЕСКИМ

СРЕДСТВАМ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГЛЯ И

КРЕПЛЕНИЯ ПОРОД КРОВЛИ КОРОТКОГО ЗАБОЯ.

4.1 Исследование процессов взаимодействия гидрофицированной самоходной крепи с углепородным массивом в коротком очистном забое.

4.2 Исследование процессов взаимодействия гидромониторной струи с угольным массивом с учётом энергии горного давления.

4.3 Технологические требования к техническим средствам гидравлической выемки угля и крепления пород кровли короткого очистного забоя.

4.3.1 Разработка принципиальной технологической схемы подземной гидравлической выемки угля с использованием самоходного крепления пород кровли в коротких очистных забоях.

4.3.2 Технологические требования к техническим средствам подземной гидравлической выемки угля и самоходного крепления пород кровли короткого очистного забоя.

4.4 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологических требований к техническим средствам подземной гидравлической выемки угля в сложных горно-геологических условиях"

Актуальность работы. Реструктуризация угольной промышленности России привела к сокращению производственных мощностей угольных шахт за последние 10 лет в 1,7 раза, что связано с низкой рентабельностью и высокой промышленной опасностью применения традиционных технологий подземной угледобычи в сложных горно-геологических условиях. При расширении области применения средств комплексной механизации очистных подземных работ до 95%, в том числе с использованием новых технических средств отечественного и импортного производства, доля ручного труда при выполнении вспомогательных процессов остаётся на уровне 30-54%, а травматизм со смертельным исходом превышает 0,5 человека на 1 млн. т подземной добычи.

Одним из перспективных направлений развития подземной технологии угледобычи в сложных горно-геологических условиях является разработка и широкое промышленное применение технических средств, обеспечивающих выполнение опасных для людей процессов и операций технологического цикла.

Наиболее близко требованиям безлюдной роботизированной выемки угля соответствует гидравлическая технология угледобычи, базирующаяся на едином гидравлическом энергоносителе. Устранение присущих подземной гидродобыче угля недостатков (высокая до 140 кВт'ч/т энергоёмкость процесса разрушения угля, повышенная опасность при управлении кровлей на пластах, склонных к газодинамическим явлениям, неустойчивые режимы проветривания выработок, относительно высокие потери угля и др.) может быть обеспечено повышением эффективности гидравлического разрушения угля за счет приближения насадка гидромонитора к поверхности забоя, применения гидрофицированных механизированных секций для крепления выработок в опасных зонах и дистанционного управления технологическими процессами.

В связи с изложенным, обоснование технологических требований к новым техническим средствам подземной гидравлической выемки угля в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях для создания гидротехнологии нового научно-технического уровня является актуальной научно-практической задачей.

Диссертация выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Новокузнецкого филиала-института Кемеровского государственного университета в 1996-2002гг., в том числе: региональной программе Кемеровского научно-образовательного комплекса (тема №27- 6, гос. per. № 01970004330), Федеральных целевых программ «Интеграция» (проект № 564, гос.рег. № 01990000622), Грантовые проекты №78, № 467, № 1650 Министерства образования РФ.

Целью работы является разработка технологических требований к техническим средствам подземной гидравлической выемки угля для эффективной отработки угольных месторождений в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Идея работы заключается в комплексном использовании сил взаимодействия гидромониторной струи, горного давления и крепи самоходного гидромониторного проходческого - очистного агрегата, разработанного с учетом технологических требований, элементами которых являются мобильность гидромонитора и гидрофицированной крепи, безопасность ведения работ и регулирование параметров выемки угля.

Основные задачи исследований:

- обосновать концепцию и принципы создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата для выемки угля в сложных горногеологических условиях;

- разработать варианты технологических схем выемки угля самоходным гидромониторным агрегатом в коротком очистном забое;

- разработать алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя с учётом комплексного воздействия на углепородний массив гидромониторной струи и средств крепления пород кровли для управления давлением струи, перемещением агрегата и распором кровли;

- установить зависимости производительности гидромониторного агрегата при изменении в процессе выемки угля геометрии короткого очистного забоя от прочности угля и угла наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя;

- разработать технологические требования для создания проходческо -очистного самоходного гидромониторного агрегата, работающего в сложных горно-геологических условиях.

Методы исследований:

- анализ технологий и опыта гидравлической добычи угля для выявления направлений совершенствования гидравлический технологии добычи угля и формализации требований к ней;

- стендовые исследования и моделирование процессов выемки угля для установления зависимости производительности гидромониторной струи от геометрической формы поверхности забоя и крепости угля;

- математическая статистика для обработки результатов моделирования:

- методы управления для разработки требований к дистанционному управлению самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата;

- технико-экономический анализ эффективности технических и технологических решений.

Научные положения, выносимые на защиту:

- концепция создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата базируется на принципах: максимального приближения насадка гидромонитора, расположенного на подвижной платформе, к поверхности забоя; формирования уступной формы очистного забоя в зоне разрушения угля, использования сил горного давления для повышения эффективности разрушения угля, снижения удельной энергоемкости процесса разрушения угля, которые обеспечиваются за счет мобильности самоходной гид-рофицированной крепи;

- высокая адаптивность технологических схем выемки угля гидромониторным агрегатом к сложным горно-геологическим условиям достигается посредством расширения диапазона работы агрегата во взрывоопасной метановой среде, отработки локальных участков пласта сложной геометрической формы, дистанционного управления процессами выемки угля и передвижения агрегата; 1

- алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя базируется на комплексном использовании сил гидромониторной струи, горного давления и распора секции гидрофицирован-ной крепи;

- эффективность выемки угля в очистной заходке зависит от угла наклоне оси гидромониторной струи к поверхности забоя и его геометрической формы в зоне выемки угля;

- эффективность и безопасность эксплуатации проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата обеспечивается реализацией технологических параметров, элементов и средств: повышения давления воды, установки анкерной крепи в очистном забое, пульпоформирования, перемещения и изменения угла наклона струи гидромонитора, системы мониторинга параметров технологических процессов и дистанционного управления агрегатом.

Достоверность научных положений, выводы и рекомендаций подтверждается:

- положительными результатами опытных испытаний самоходных гидромониторных установок в зонах повышенного давления в условиях гидрошахт «Красногорская», «Тырганская», «Юбилейная» и «Полосухинекая» в Кузбассе;

- использованием проверенных на практике элементов гидравлической и традиционных технологий для синтеза вариантов технологических схем выемки угля самоходным гидромониторным агрегатом в коротком очистном забое;

- использованием классических постановок научно-технических задач механики сплошных сред и аппарата их решения для разработки алгоритма расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя с учётом комплексного воздействия на массив гидромониторной струи и крепления пород кровли;

- значительным объемом (более 600 вариантов) численных экспериментов в широком диапазоне горно-геологических параметров (глубина разработки 200-600 м, мощность пласта 2-4 м, ширина междукамерного столба 412 м, распор секции гидрофицированной крепи 0-2000 кН) для установления зависимости производительности гидроотбойки угля от этих параметров;

- соответствием разработанных технологических требований для создания гидромониторного агрегата реализованным на практике технологическим и техническим решениям в элементах широко применяемых на практике устройств и механизмов: самоходных секций механизированной крепи, буровых гидравлических станков, передвижных гидромониторов, повысите-лей давления воды, систем дистанционного управления выемочными машинами.

Научная новизна результатов исследований заключается в:

- разработке оригинальных технологических схем гидравлической выемки угля самоходным агрегатом, обеспечивающих эффективную отработку участков угольных пластов сложной геометрической формы, в том числе во взрывоопасной среде, зонах геологических нарушений и повышенного горного давления:

- комплексном учете сил взаимодействия гидромониторной струи, горного давления и гидрофицированной самоходной крепи для разработки алгоритма расчета геомеханических и технологических параметров, реализуемого в системе дистанционного управления;

- разработке принципиальной схемы управления выемочным агрегатом с обоснованием параметров режимов его работы посредством формирования уступной формы забоя и ориентации оси гидромониторной струи к поверхности забоя под углом 45-60°;

- создании самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата, соответсвующего требованиям мобильности и безопасности ведения горных работ.

Личный вклад автора заключается в:

- разработке концепции и принципов создания проходческо — очистного самоходного гидромониторного агрегата для выемки угля в сложных горно-геологических условиях;

- конструировании оригинальных вариантов технологических схем дистанционной выемки угля гидравлическим способом в коротком очистном забое;

- разработке алгоритма расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя с учётом комплексного воздействия сил гидромониторной струи, горного давления и самоходной гидрофициро-ванной крепи;

- установлении зависимостей производительности гидромониторного агрегата от крепости угля и угла наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя, изменяемой в процессе выемки для обоснования его параметров;

- обосновании технологических требований для создания проходческо -очистного самоходного гидромониторного агрегата выемки угля в сложных горно-геологических горнотехнических условиях.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- разработанные технологические схемы дистанционной выемки угля в коротком очистном забое проходческо-очистным самоходным гидромониторным агрегатом позволяют вести отработку локальных участков и пластов в сложных горно-геологических условиях, различной геометрической формы, в том числе во взрывоопасной метановой среде, в зонах геологических нарушений и повышенного горного давления;

- алгоритм расчёта геомеханических и технологических параметров короткого очистного забоя, учитывающий взаимодействие сил гидромониторной струи и горного давления, рекомендуется для расчета проектных показателей систем разработки короткими забоями;

- технологические требования создают теоретическую основу проектирования самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата для безлюдной выемки угля гидравлическим способом в сложных горногеологических условиях, использующего комплексное взаимодействие сил гидромониторной струи, горного давления и распора гидрофицированной крепи.

Реализация практических выводов и результатов работы. Полученные научные результаты, выводы и практические рекомендации использованы при:

- обосновании рентабельности отработки участков шахтных полей шахт «Юбилейная», «Зиминка» и «Коксовая» по малозатратным технологиям малых шахт в проектах ЗАО «Проектгидроуголь»; разработке проектов строительства трех малых шахт с общими промышленными запасами 12,6 млн.т;

- курсовом и дипломном проектировании студентами Сибирского государственного индустриального университета.

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертации докладывались на научно - практической конференции НФИ КемГУ «Взаимодействие образовательных, хозяйственных и административных структур в регионе» (2000), VII Междунарародной научно - практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности в III тысячелетии» (2000), V и VII Международной научно- практической конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (2000-2002), Ученых советах факультета информационных технологий НФИ КемГУ (2002-20004).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 134 страницах машинописного текста, включает 6 таблиц, 36 рисунков и список литературы из 84 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Шураков, Александр Владимирович

4.4 Выводы

1. Применение самоходных гидрофицированных крепей приводит к существенному уменьшению оседаний пород непосредственной кровли. Установлено, что увеличение величины распора секции крепи в пределах 0-2000кН приводит к снижению смещений пород кровли в очистной заходке и над подзавальным угольным целиком-ножкой на 15-50%. Полученные результаты позволяют утверждать, что применение самоходной гидрофицированной крепи позволит не только повысить безопасность для персонала, но и увеличить площадь устойчивых обнажений пород непосредственной кровли и, соответственно, коэффициент извлечения угля в выемочном столбе.

2. Установлено, что энергия упругой деформации угольного массива с увеличением кинетической энергии увеличивается по показательной функции. Энергия формоизменения при увеличении кинетической энергии гидравлической струи и энергии горного давления возрастает по параболическому закону. При увеличении площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое от полупространства до уступа энергия формоизменения возрастает в 50-80 раз. Соответственно производительность гидроотбойки при прочих равных условиях теоретически может подняться в 50-100 с увеличением площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое от полупространства до уступа (без учёта возможности отгрузки угля гидротранспортом).

3. Одним из технологических требований к гидромониторному про-ходческо - очистному агрегату является обеспечение схем выемки угля в очистной заходке, при которых создаются условия перехода угольного массива из трехосного напряжённо-деформированного состояния к одноосному. Возможность реализации таких схем выемки должна быть заложена в конструкции гидромонитора-робота.

4. Установлено, что наибольшая эффективность разрушения угля достигается при угле наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя 20-30°. При угле наклона более 60° эффективность гидроотбойки резко снижается. Эта зависимость объясняется тем, что при наклонном положении струи в угольном массиве возникают растягивающие напряжения, а так как предел прочности угля на растяжение в 8-30 раз меньше прочности на сжатие, то эффективность гидроотбойки увеличивается. Однако на практике расположение струи под углом меньше 30° к поверхности забоя приводит к отражению струи и диссипации энергии. В этой связи в конструкции гидромонитора-робота необходимо обеспечить угол между осью гидравлической струи и поверхностью забоя в пределах 45-60°.

5. Разработана принципиальная технологическая схема подземной гидравлической выемки угля в очистных заходках с применением самоходных крепей. Обоснован энергетический критерий эффективности техногенной системы «насос-гидромонитор» с оптимизацией по максимуму использования энергии горного давления.

6. Разработана принципиальная схема конструкции самоходного гидромониторного проходческо-очистного агрегата, обеспечивающего поддержание пород кровли, управление напряженно-деформированным состоянием в отрабатываемом угольном столбе, автоматическую гидравлическую выемку угля с компьютерным управлением технологической системой короткого очистного забоя, гидротранспорт горной массы без присутствия человека в процессе отработки запасов выемочного столба.

123

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится решение задачи обоснования технологических требований для создания проходческо - очистного самоходного гидромониторного агрегата дистанционной выемки угля в сложных горногеологических условиях, имеющей существенное значение для угольной промышленности. Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Технологические схемы разработки угольных пластов короткими забоями с гидравлической выемкой угля в заходках характеризуются недостатками (высокая энергоемкость, большие потери угля и др.) и достоинствами (безлюдная выемка, отсутствие крепи, гидротранспорт), которые заложены в основу перехода к технологическим схемам нового уровня с элементами безлюдной технологии подземной добычи угля, устраняющие перечисленные недостатки.

2. Элементами новых технологических схем безлюдной гидравлической разработки угольных пластов, которые были реализованы на основе концепции мобильности, являются: передвижной гидромонитор, позволяющий приблизить насадок к разрушаемой поверхности пласта и снизить энергоемкость выемки угля, и механизированная крепь сопряжения выемочной выработки и заходки, обеспечивающая устойчивость пород кровли и возможность выемки угольной полосы узкими заходками с использованием энергии горного давления.

3. Конструирование выемочной машины на основе секции механизированной крепи на гусеничном ходу с размещением на ней повысителя давления воды и гидромонитора позволяет создать передвижной проходческо — очистной гидромониторный агрегат, обеспечивающий безопасность работ и повышение производительности гидроотбойки при односторонней и двусторонней выемке очистных заходок.

4. Для высокогазоносных угольных пластов разработана принципиальная технологическая схема отработки длинного столба комплексно-механизированным забоем, оснащенным одним передвижным или несколькими стационарными гидромониторами, что позволяет: исключить использование в забое электроэнергии и снизить вероятность взрыва метана и пыли; уменьшить запыленность шахтной атмосферы; повысить коэффициент использования оборудования за счет исключения из технологической схемы забойного конвейера и выемочного комбайна.

5. Алгоритм расчета параметров короткого очистного забоя позволяет создать комплексное взаимодействие сил гидромониторной струи, распора секций механизированной крепи и горного давления.

6. Обоснованное уравнение баланса позволяет корректировать давление гидромониторной струи, необходимое для разрушения угля и создания условий проявления горного давления, изменяющихся в процессе выемки угля в заходке

7. Разработана геомеханическая модель угольного массива в очистной заходке, система дискретизации последней соответствует методики селективной выемки угля при минимуме энергетических затрат в зонах с максимальными касательными напряжениями.

8. При увеличении площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое от полупространства до уступа энергия формоизменения возрастает в 50-80 раз, а производительность гидроотбойки при прочих равных условиях теоретически может подняться в 50-100 раз, что требует увеличения площади обнажения поверхности разрушаемого угольного массива в забое и достигается формированием уступов.

9. Применение самоходных гидрофицированных крепей приводит к существенному уменьшению оседаний пород непосредственной кровли, а при увеличении величины распора секции крепи в пределах 0-2000кН приводит к снижению смещений пород кровли в очистной заходке и над подзавальным угольным целиком-ножкой на 15-50%, что требует регулирования распора крепи при изменении условий выемки угля.

10. Установлено, что наибольшая эффективность разрушения угля достигается при угле наклона оси гидромониторной струи к поверхности забоя 1530°. При угле наклона более 60° эффективность гидроотбойки резко снижается, что объясняется возникновением растягивающих напряжений, при которых предел прочности угля на растяжение в 8-30 раз меньше прочности на сжатие. На практике расположение струи под углом меньше 30° к поверхности забоя приводит к отражению струи и диссипации энергии. В этой связи в конструкции гидромонитора необходимо обеспечить угол между осью гидравлической струи и поверхностью забоя в пределах 45-60°.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Шураков, Александр Владимирович, Новокузнецк

1. Асатур К.Г. Механика разрушения горных породг высоконапорными струями. -J1.: Недра, 1985. -243с.

2. Временная инструкция по безопасности производства гидроотбойки угля струями высоких давлений для гидрошахт комбината Кузбассуголь. -Новокузнецк : ВНИИгидроуголь, 1963, 15с.

3. Гонтов А.Е., Экбер Б.Я., Маркус М.Н. Анализ развития и технико-экономическая эффективность гидравлической добычи угля. /Обзор. М. : ЦНИЭИуголь, 1982.-98с.

4. Ищук И.Г., Охрименко В.А. Подземная гидродобыча угля. -М. : Недра, 1974. -264с.

5. Исследование гидроотбойки с применением тонких высоконапорных струй. -М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1960. -50с.

6. Кузьмич А.С. Создание шахт нового технико-экономического уровня. -М.: Недра, 1976. -176 с.

7. Никонов Г.П., Кузьмич И.А., Гольдин Ю.А. Разрушение горных пород струями высокого давления. -М.: Недра, 1986. 142 с.

8. Развитие гидравлической технологии добычи угля. / Обзорная информация С.П. Казаков, А.А. Атрушкевич, Б.П. Одиноков и др. М. : ЦНИЭИуголь, 1992. -32 с.

9. Коставецкий С.П. Этапы научно-технического прогресса в развитии добычи гидравлическим способом. В кн. : Гидравлическая технология подземной угледобычи на шахтах Кузбасса. Новокузнецк. : ВНИИгидроуголь, 1983.-C.3-14.

10. Караченцев В.И., Коденцев А .Я., Буров М.З. Гидромеханизация на шахтах. -М.: Госгортехиздат, 1963. 193 с.

11. Мучник B.C. Голонд Э.Б., Маркус М.П. Подземная гидравлическая добыча угля. М.: Недра, 1986. -223 с.

12. Методика расчета гидравлической выемки угля в очистных забоях. -Новокузнецк : ВНИИгидроуголь, 1985. -58 с.

13. Методическое пособие для проектирования гидроотбойки. —Донецк : ДонУГИ, 1962.-41 с.

14. Никонов Г.П., Хныкин В.Ф. Гидравлическое разрушение угля и пород. -М.: Госгортехиздат, 1968. 96 с.

15. Нурок Г.А. Гидромеханизация горных работ. / Учебное пособие. -М.: Госгортехиздат, 1959. 392 с.

16. Охрименко В.А., Куприн А.И. Подземная гидродобыча угля. — М. : Недра, 1976. 278 с.

17. Сазонов А.Е. Совершенствование техники и технологии гидродобычи. //Уголь, 1983, № 8. С.45-49.

18. Теодорович Б.А. Концепции направлений научно-технического развития технологии подземной гидравлической добычи угля. // Гидромеханизация горных работ. Межвузовский сборник научных работ. : СМИ, 1989.-С 6-21.

19. Шавловский С.С. Основы динамики струй при разрушении горного массива. -М.: Наука, 1979. 148 с.

20. Цяпко Н.Ф., Чапка A.M. Гидроотбойка угля на подземных работах. М.: Госгортехиздат, 1960. - 263 с.

21. Атанов Г.А. Гидроимпульсная установка для разрушения горных пород. Киев : Высшая школа, 1987. -152 с.

22. Кичигин А.Ф., Казак Ю.Н., Бернардов Г.Г. Экспериментальный двухствольный импульсный гидромонитор. // Горный журнал, 1962, № 6 . -С. 58-64.

23. Тимощенко Г.М. Теоретические исследования измерений пульсирующего давления. Донецк : ДЛИ, 1981. -15 с .

24. Тимощенко Г.М., Гольдфнчуми Г.Г. О силе удара пульсирующей струи. // Разработка месторождений полезных ископаемых Республ. межвед. научн.- техн. сб., 1983, вып. 64,: Техника, киев. -С. 90-95.

25. Шавловский С.С. Разрушение твердых материалов струями высокого давления с полимерными добавками. : Матер научн. Совета по проблеме «Новые процессы и способы производства работ в горном деле». — М., 1978.

26. Бартышев А.В. О критериях качества струеформирования. // Совершенствование технологии и оборудования при гидравлической добыче угля. : Сб. научн. тр. ВНИИгидроугля. Новокузнецк /ВНИИгидроуголь, 1990.-С. 86-93.

27. Иванушкин И.В. Установление влияния параметров струи воды и режимов резания на силовые показатели гидромеханического бесщелевого разрушения горных пород : Автореф. диссерт. канд. техн. наук. //ИГД им. А.А. Скочинского. -М, 1998. 16 с.

28. Оборудование и технологические схемы для подземной гидравлической добычи угля. Каталог. /Под. ред А.А. Атрушкевича. -М. : ЦНИЭИуголь, 1990. 71 с.

29. Сигаев Е.А. Исследование гидроотбойки пульсирующими струями. //Горный журнал. -1964, № 2.

30. Горная энциклопедия. /Гл. реед Е.А. Козловский; ред. колл. М.И. Агошков, Н.К. Байбаков, А.С. Смолдорев и др. М. : Сов. энциклопедия. Т. 2. -Геосферы-Кенай. 1985. 575 с.

31. Кариман С.А. Гидрорезная очистная машина «Горм 1». //Уголь, 1999, №5.-С. 30-33.

32. Медведков В.П., Краюшкин В.Г. Анализ особенностей разрушения угля пересекающимися струями, наклоненными к груди забоя. :Сб. тр. ВНИИгидроугля. -Новокузнецк / ВНИИгидроуголь, 1986. -С. 49-57.

33. Ворожищев А.И. Разработка способа и средств опережающей щелевой разгрузки краевых частей отрабатываемого короткими забоями угольного пласта. : Автореф. Дисс. Канд. техн. наук. / Институт угля и углехимии СО АН. -Кемерово, 1999. 21 с.

34. Временная инструкция и технологические схемы очистной выемки угля на пластах крутого падения гидрошахт Кузбасса. -Новокузнецк : ВНИИгидроуголь, 1974. -44 с.

35. Временная инструкция расчета производительности гидромониторной выемки угля в очистных забоях для действующих и проектируемых гидрошахт и гидроучастков. Новокузнецк : ВНИИгидроуголь, 1983. - 32 с.

36. Методика расчета параметров гидравлической выемки угля в коротких очистных забоях. -М.: МГИ, 1990. -67 с.

37. Научные основы гидравлического разрушения углей / Г.П. Никонов, И.А. Кузьмич, И.Г. Ищук, Ю.А. Гольдин. М.: Наука, 1973. -147 с.

38. Бафтановский В.Е. Выбор рациональных конструктивных параметров успокоителей в струеформирующих устройствах. —В кн. : Научные сообщения ИГД им, А.А. Скочинского, вып. 138. -М.,1976. -С, 7277.

39. Гоглашвили В.П. Исследования разрушения природного массива с применением эжекторных насадок гидромонитора в условиях открытых работ. : Автореф. дисс. канд. техн. наук / ИГД им, А.А. Скочинского. -М., 1970.-18 с.

40. Джваршейшвили А.Г. Датчики давления для автоматизации установок гидромеханизации. -М. : Госгортехиздат, 1963. -68 с.

41. Ялтанец И.М. Проектирование гидромеханизации открытых горных работ : Учебное пособие для вузов. -2-е изд., перераб. И доп. -М. : МГГУ, 1994. -481 с.

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

43. Гефт Ю.Б. Некоторые результаты исследований гидромониторной выемки на действующих гидрошахтах Кузбасса. //Вопросы гидравлической добычи угля. Тр. ВНИИгидроугля. -Вып.ХП. Новокузнецк, 1968. -С 87-90.

44. Крылов B.C., Матвеев В.Д., Манжелевский Г.В. Опыт эксплуатации технической схемы выемки угля самоходными гидромониторами 12 ГП-2. // Совершенствование техники и технологии гидродобычи угля. : Сб. тр. ВНИИгидроугля. Новокузнецк, 1986. -С. 20-25.

45. Колмаков В.Е. Гидромониторная выемка угля на гидрошахте «Байдаевская -Северная № 1». // Вопросы гидравлической добычи угля. Труды ВНИИгидроугля. -Вып. XII. Новокузнецк, 1968. -С. 84-86.

46. Технология очистных работ на пологих наклонных пластах гидрошахт (рекомендации). Новокузнецк,: ВНИИгидроуголь, 1982. -134 с.

47. Теодорович Б.А. Методы, итоги и задачи разработки мощных крутых пластов при гидромеханизации. //Труды I Всесоюзной научнотехнической конференции по гидравлической добыче угля. М.: Углетехиздат, 1959. -С.277-317.

48. Кузнецов Г.И. Состояние и пути совершенствования технологии отработки крутых пластов гидравлическим способом // Совершенствование технологии и оборудование при гидравлической добычи угля: Сб. науч. Тр. ВНИИгидроугля. Новокузнецк, 1990. -С. 19-23.

49. Дельтува А.А., Мухин А.Н. Проект разработки тонких пологих пластов при помощи специального гидротранспорта // Труды первой всесоюзной научно-технической конференции по гидравлической добыче угля. М.: Углетехиздат, 1959. -С.353-359.

50. Коденцов А. А. Гидротехнология на шахтах. М.: Недра, 1984.320с.

51. Арене В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнология). М.: Недра, 1986. - 279с.

52. Малышев Ю.Н., Михеев О.В. Новые технологические и технические решения подземной угледобычи / Учебное пособие для студентов. М.: Изд-во МГГУ, 1993. - 72с.

53. Бабичев Н.И., Либер Ю.А., Абрамов Г.Ю. Интенсификация работы скважин водоснабжения, газо- и нефтеотдачи с использованием техническихсредств скважинной гидротехнологии // Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ. 2000. - №5. - С.82-85.

54. Никулин А.И., Юрин П.И. О природе и механизме изнашивания деталей щелевых уплотнений высоконапорных насосов // Вопросы гидромеханизации и гидротранспорта на угольных шахтах: Труды ВНИИгидроугля, №31.- Новокузнецк :КузНИУИ, 1974. С. 42-47.

55. Лезгинцев Г.М. Гидромеханизация разработки россыпей и методы. -М.: Наука, 1986.-218с.

56. Крюкова В.В. Разработка методов и средств математического моделирования и оценки эффективности роботизации горного производства: Автореферат дис. канд. тех. наук / Институт угля и углехимии РАН. — Кемерово, 1995.-24 с.

57. Михеев О.В., Мельник В.В. Разработка комплексов скаважинной гидравлической отработки угольных пластов // Уголь. 1999. - № 10. — С. 5456.

58. Конюх В.Л. Имитация горных работ на персональном компьютере // Уголь. 2000. - №9. - С. 33-35.

59. Методика расчета производительности основных технологических процессов (звеньев) гидрошахт. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1985. - 46с.

60. Викторов С.Д., Демченко Н.Г., Кузнецов А.П. Имитация проникновения химически активной струи в разрушаемый материал // ФТПРПИ. 2000. - №1. - С. 44-49.

61. Конюх В.Л. Шахтная роботехника. -Кемерово. : Кузбассвузиздат, 2000. -336 с.

62. Плетнев О.Н. Расчет рабочей длины струи при выемке угля в коротких забоях. // Совершенствование технологических схем и оборудования гидравлической добычи угля: Сб. науч. тр. ВНИИгидроугля. — Новокузнецк, 1990.-С. 74-86.

63. Бреббия К., Уокер С. Применение метода граничных элементов в технике.: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. -248 с.

64. Безухов Н.И., Лужин О.В. Приложение методов упругости и пластичности к решению инженерных задач. -М. : Высшая школа, 1974. -200 с.

65. Подземная разработка пластовых месторождений. Теоретические и методические основы проведения практических занятий.: Учебное пособие. / О.В. Михеев, В.Г. Виткалов, Н.Н. Козовой, В.А. Атрушкевич. М. : МГГУ, 2001.-487 с.

66. Горная энциклопедия. / Гл. ред. Е.А. Козловский. Ред. кол. : М.И. Агошков и др. -М.: Сов. энциклопедия . Т. 5, 1991. 541 с.

67. Зайденварг В.Е. Оценка остаточных запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах Кузнецкого и Печерского бассейнов. //Уголь, 2002, №6.-С. 21-24.

68. Пашедаг У. Новые параметры технологии очистных работ. //Уголь, 1999,№5.-С. 65-68.

69. Пучков Л.А. Концепция, механизм и принципы разработки геотехнологических процессов СГД, переработки и транспортировки угля потребителю. М. // Горный информационно-аналитический бюллетень : МГГУ, 2001, № 12. - С. 95-100.

70. Мельник В.В. Современная концепцияи модели повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скваженной добыче. М. // Горный информационно-аналитический бюллетень : МГГУ, 2001, № 12.-С. 101-106.

71. Мерзляков В.Г. Разрушение угля высоконапорной струей воды и дисковой шарошкой. -М : Недра, 1998. -212 с.

72. Деньгуб В.М. Единицы величин : Словарь справочник. -М. : Стандарт, 1990. - 240 с.

73. Тимошенко С.П. Теория упругости. -М.: Наука, 1975. -576 с.

74. Добыча угля гидравлическим способом. / Под ред. B.C. Мучника. -М.: Углетехиздат, 1959. -228 с.

75. Alpine Breaker Line Support ABLS/VOEST-ALPINE BERGTECHNIK. Рекламный проспект. -Автралия, 2002. -9 с.

76. Механизированная гидравлическая крепь SOH-1/REMAG-FAZOS/ Рекламный проспект. -Польша, 2002. 2 с.