Введение к работе
Актуальность работы. С развитием металлургической промышленности потребность в коксующихся углях марок К и КО, относящихся к числу дефицитных, возрастает. Вместе с тем их доля в общих запасах угля в Кузнецком бассейне составляет около 18%.
Существенное увеличение объемов добычи углей марок К и КО возможно при вовлечении в отработку свиты сближенных пластов Ольжерасского месторождения, ранее не отрабатывавшихся по фактору «безопасность горных работ».
Практическое значение вопросов, связанных с повышением эффективности отработки сближенных пластов, всегда привлекало внимание как отдельных ученых, так и крупных научных коллективов, таких как ВНИМИ, ИГД им. А.А. Скочинского, ДонУГИ, МГГУ и других. Значительный вклад в решение задач, связанных с исследованием параметров и совершенствованием технологий совместной отработки сближенных угольных пластов, внесли А.А. Борисов, Н.П. Бажин, Н.К. Гринько, М.П. Зборщик, В.П. Зубов, О.В. Ковалев, А.М. Линьков, И.М. Петухов, В.В. Зубков, Т.Ф. Горбачев, Э.Ф. Мельников, О. Якоби, А. Робертс и др.
Вместе с тем изученность рассматриваемых вопросов не позволяет эффективно и безопасно отрабатывать сближенные угольные пласты на газовых шахтах в пределах участков шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями. Как правило, при использовании на данных участках технологических схем, основанных на прогрессивных системах разработки пластов длинными столбами по простиранию, технико-экономические показатели угледобычи существенно снижаются.
Цель работы. Обоснование технологических схем совместной отработки в восходящем порядке сближенных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, позволяющих повысить технико-экономические показатели шахт при использовании прогрессивных систем разработки длинными столбами.
Идея работы. При использовании технологических схем, основанных на прогрессивных системах разработки пластов длин-3
ными столбами, последовательность отработки столбов и их расположение в пределах выемочных блоков следует принимать с учетом влияния дизъюнктивных геологических нарушений на параметры зон разгрузки горного массива, формирующихся над выработанным пространством лав.
Основные задачи исследований:
оценка перспектив использования прогрессивных технологических схем отработки сближенных пластов на газовых шахтах;
исследование влияния очередности отработки столбов по подрабатывающему пласту на параметры защищенных зон в вышерасположенном пласте;
обоснование требований к технологиям отработки свит сближенных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, при использовании систем разработки длинными столбами;
разработка технологических схем и календарных планов совместной отработки свит сближенных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями;
определение параметров технологических схем совместной отработки свит сближенных пластов в зонах влияния дизъюнктивных геологических нарушений.
Методы исследований. При выполнении работы принят комплексный метод исследований, включающий: анализ и научное обобщение ранее опубликованных работ по вопросам отработки свит сближенных пластов в восходящем порядке; систематизацию типовых дизъюнктивных геологических нарушений, характерных для угольных месторождений; экспериментальные исследования влияния дизъюнктивных нарушений на ведение горных работ; аналитические исследования влияния геологических и горнотехнических факторов на параметры зон пониженных напряжений.
Научная новизна:
- установлено, что при отработке защитного пласта в лежа
чем боку дизъюнктивного геологического нарушения увеличение
угла падения сместителя геологического нарушения в пределах от 5
до 20 приводит к уменьшению величины неснижаемого опережения очистных работ в сближенных пластах;
- установлена зависимость неснижаемого опережения очист
ных работ в защитном пласте, отрабатываемом с использованием
систем разработки длинными столбами, от последовательности от
работки столбов между геологическими нарушениями.
Основные защищаемые положения:
-
Повышение эффективности использования прогрессивных систем разработки длинными столбами при опережающей выемке защитного подрабатывающего пласта на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, достигается при расположении выемочных столбов параллельно геологическим нарушениям.
-
При восходящем порядке выемки сближенных пластов и использовании систем разработки длинными столбами календарные планы ведения работ по подрабатываемому пласту необходимо принимать с учетом угла падения сместителя дизъюнктивного геологического нарушения, последовательности отработки выемочных столбов в защитном пласте между смежными геологическими нарушениями и реализуемого варианта системы разработки.
-
Использование рекомендуемых технологических схем совместной разработки в восходящем порядке свит сближенных угольных пластов позволяет повысить эффект защитного воздействия на вышерасположенный пласт опережающей выемки подрабатывающего пласта, а также минимизировать сроки ввода в экономически эффективную отработку защищаемого вышерасположенного пласта.
Практическая значимость работы:
обоснована последовательность отработки столбов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями, обеспечивающая получение максимального защитного эффекта при опережающей выемке нижерасположенного пласта;
установлено влияние на параметры защищенных зон по подрабатываемому пласту угла падения сместителя дизъюнктивного геологического нарушения;
- разработан календарный план отработки сближенных угольных пластов III и VI, реализация которого позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели шахты «Распад-ская-Коксовая» и повысить объемы добычи углей дефицитных марок К и КО.
Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций обеспечивается использованием апробированных аналитических методов при исследовании влияния геологических и горнотехнических факторов на параметры защищенных зон по подрабатываемому пласту; подтверждением основных выводов и рекомендаций фактическими данными, полученными при проведении шахтных исследований; использованием современных методов обработки полученных результатов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодной Международной конференции на базе Краковской горно-металлургической академии (г. Краков, Польша, 2012 г.); Международном научном симпозиуме «Неделя горняка – 2012» (Москва, 2012 г.); Международной конференции на базе Фрайбергского технического университета (г. Фрайберг, Германия, 2013 г.); научных семинарах кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный».
Личный вклад автора. Обоснованы основные задачи исследований, проведены шахтные и аналитические исследования, сформулированы защищаемые положения и выводы.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 2 – в рекомендуемых ВАК Минобрнауки России изданиях, получено положительное решение по заявке на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 150 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 83 источников, включает 99 рисунков и 12 таблиц.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных данных, сотрудникам кафедры разработки месторождений полезных ископаемых за ценные замечания
при выполнении работы, инженерно-техническим работникам шахты «Распадская-Коксовая» за оказанную помощь при проведении шахтных исследований.
