Введение к работе
Актуальность проблемы. Современная Россия имеет
значительную сырьевую базу угольной промышленности. Но размещение этих ресурсов весьма неравномерно. Основные ресурсы ископаемых углей располагаются на Востоке страны. В основных бассейнах страны, Кузнецком и Восточном Донбассе, на многих шахтах имеет место низкая обеспеченность промышленными запасами.
При этом на полях действующих шахт сосредоточены значительные запасы углей в постоянных целиках пол застроенными территориями, отдельными сооружениями, под коммуникациями и охраняемыми природными объектами, поскольку наиболее простым и распространенным способом охраны объектов на земной поверхности является оставление предохранительных целиков. Но в эгом случае большая часть запасов полезного ископаемого не извлекается из недр и исключается из народнохозяйственного использования. Общее количество угля, законсервированного в целиках под различными объектами, по своей величине соизмеримо с промышленными запасами действующих шахт в этих бассейнах.
Например, в Кузнецком бассейне в постоянных целиках в полях
действующих шахт временно законсервировано более 15%
балансовых запасов угля. По отношению к промышленным запасам шахт АО "Кузбассуголь" запасы в целиках составляют 29%.
Распределение запасов следующее:
в целиках для охраны промплощадок и стволов - 31%;
под гражданскими зданиями и сооружениями - 22%;
иод охраняемыми водными и природными объектами - 18%.
Доля подземного способа разработки в общем объеме производства остается значительной и составляет порядка 54%,
, I 6nrmnttM j
поэтому запасы законсервированные в целиках являются существенным резервом отрасли.
Оставление предохранительных целиков для охраны объектов на земной поверхности приводит к существенному экономическому ущербу. Эти запасы можно рассматривав как резерв отрасли при решении проблемы расширения сырьевой базы шахт за счет расконсервации запасов в целиках. Целики должны бьпь оптимальных размеров за счет выбора наиболее правильного и рационального способа их построения.
Поэтому разработка методических положений по построению целиков оптимальных размеров является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка методических положений по построению предохранительных целиков и определению их оптимальных размеров.
Идея работы. Построение предохранительных целиков на основе новой методики определения границы зоны опасного влияния горной вырабожи и выбора оптимальною способа, учитывающего горно-геологические условия разработки и пространственное положение охраняемого объекта.
Основные защищаемые научные положения.
1. Определение границы зоны опасною влияния юрной выработки
при углах залегания угольного пласта свыше 10 необходимо
выполнять строгим способом расчета границ предохранительных
целиков с помощью радиус-векторов на основе параметрического
задания эллиптической мульды сдвижения.
2. Учет ориентировки осей здания относительно направлений
простирания и падения угольного пласта и выбор оптимального
способа построения целиков под отдельно стоящие здания позволяют
получить сокращенные границы целиков.
3. Точка с критическими деформациями в мульде сдвижения не имеет
постоянного положения, а перемещается в зависимости от глубины
горных работ и вынимаемой мощности пласта.
4. Точность построения границ предохранительных целиков
существенно зависит от изученности гипсометрии залежи.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- для условий угла падения залежи более 10, на основе
параметрического задания эллиптической мульды сдвижения с
помощью радиус-векторов разработаны способы построения
предохранительных целиков под вытянутые объекты, отдельно
стоящие здания и сооружения;
- на основе нового способа построения границы зоны влияния горных
работ модифицированы способы построения предохранительных
целиков с помощью вертикальных разрезов и проекций с числовыми
отметками;
-предложена схема выбора оптимального способа построения предохранительных целиков на основе учета пространственной ориентировки охраняемого объекта, горно-геологических условий и строения залежи полезного ископаемого;
- получена аналитическая зависимость величин уиюв сдвижения от
глубины разработки и от мощности угольного пласта, что позволяет
использовать не постоянные углы сдвижения, а изменяющиеся от
минимального до максимального значений;
- предложен принцип корректировки границ предохранительных
целиков в соответствии с повышением степени изученности
месторождения.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается теоретическими, аналитическими решениями и анализом конкретных примеров,
положительным результатом внедрения рекомендаций и выводов, полученных в диссертационной работе на горнодобывающем предприятии.
Практическое значение. Применение на практике предложенных способов построения целиков дает возможность определить оптимальные размеры предохранительных целиков, что позволяет извлечь дополнительные запасы полезного ископаемого путем сокращения размеров оставленных целиков и получить существенный экономический эффект.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано в научных сборниках 7 статей, содержание работы доложено на научных конференциях Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), на научно-технических конференциях в Ростовском государственном строительном университете, на заседаниях кафедры маркшейдерского дела в Московском государственном горном университете и Южно-Российском государственном техническом университете.
Научные результаты использованы на ведущих предприятиях: ОАО «Гуковуголь», ООО «Урупский ГОК».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения и содержит 100 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 27 рисунков, списка литературы из 65 наименований.
Автор выражает благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору АН. Медянцеву, коллективу кафедры маркшейдерского дела и геодезии ЮРГТУ (НПИ) за помощь при подготовке диссертационной работы.
