Введение к работе
Актуальность работа. Основные запасы угля в России сосредоточены на Севере и Северо-Востоке и расположены в условиях многолетней мерзлоты. Разработка их подземным способом возможна только при создании безопасных-и комфортных условий труда, что достигается подогревом поступающего в шахту воздуха и применением новейших технических средств и технологий. Однако подогрев воздуха приводит к ухудшению условий поддержания капитальных горных выработок и массовому разрушению традиционной крепи из-за оттаивания мерзлых пород.
Цеяьм работы является изыскание рациональных типов крепи и определение их параметров и области применения для условий шахт Севера и Северо-Востока.
. Основная нжея работы заключается в установлении влияния протаи-вания горных пород на проявление горного давления и выбор на этой основе эффективных типов и параметров крепи капитальных выработок.
Задачи исследований:
исследовать закономерности изменения теплового режима шахтных горных выработок при подогреве воздуха до. положительных температур в зимний период;
установить влияние оттаивания горных пород на работоспособность различных крепей;
разработать методы расчета и определить параметры крепи в различных температурных условиях;
оценить технико-экономическую эффективность и область применения различных типов крепи.
1!етодц исследования. Особенности формирования теплового режима, проявления горного давления, работоспособность крепи изучены в шахтных условиях постановкой широких, более чем тридцатилетних исследований. Аналитические методы определения смещения массива и расчеты нагрузок на крепь использовались при выборе параметров всех типов крепи. Результаты экспериментов обработаны методами математической статистики и приведены к удобным для проектирования номограммам.
Научные положения, защищенные автором:
і. Безопасность поддержания горных выработок заключается в умении регулировать тепловое состояние массива и в подборе рационального типа и параметров крепи, учитывающих специфику эксплуатации.
2. Протаиваяие горных выработок является основным фактором, влияющим на величину давления пород на крепь. Учет его интенсивности
- 4 -и абсолютных параметров существенно упрощает поддержание выработок в условиях шахт Севера.
-
Наиболее подвержены разрушению выработки, пройденные по интенсивно-трещиноватым сцементированным льдом породам, как правило, это выход пластов, эоны тектонических нарушении, выработки расположенные в зоне сезонных колебаний температур. Для этих случаев параметры крепи должны выбираться специально и чрезвычайно надежно, т.к. здесь проходят основные капитальные выработки шахт.
-
Разработанные с участием автора методы расчета параметров крепи обеспечивают эффективность и бевопасность эксплуатации шахт области многолетней мерзлоты.
Достоверность научніш положений, сформулированных в работе базируется на результатах лабораторных и шахтных экспериментов и подтверждается широким внедрением крепи с рекомендованными параметрами на шахтах Северо-Востока. По рекомендациям автора аакреплено более 60 км капитальных выработок.
Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей теплового режима капитальных выработок угольных шахт области многолетней мерзлоты при подогреве шахтного воздуха; установлении особенностей проявлений горного давления при протаивании горных пород; установлении характера влияния засоленности горных пород на размеры ореолов протаивания; обосновании рациональных параметров различных типов крепи для рассматриваемых условий.
Личный вклад автора состоит в:
изучении теплового режима шахт и проявлений горного давления в капитальных выработках;
в обосновании и разработке инженерных методов расчета безопасных параметров крепи;
в организации широкого внедрения эффективной крепи на шахтах Северо-Востока;
Практическая цгішссть работы заключается в разработке и внедрении на предприятиях и в проектных организациях методики расчета рациональных параметров крепи в условиях угольных шахт Севера и Северо-Востока России. В организации бевремонтного поддержания выработок в течение всего строка службы на ряде шахт. В использовании рекомендаций автора в проектах реконструкции и строительства новых шахт.
Апробацкя работ. Результаты исследований докладывались автором на Всесоюзной конференции по проблемам горной теплофизики (Ленинград, 1973 г.); на Всесоюзных семинарах по горному давлению (Караган-
- 5 -да, 1974 г., Ткибули, 1976 г.); Ученом совете ИФТПС ЯФ СО АН СССР (Якутск, 1976 г.); Объединенном семинаре лабораторий и Ученом совете ИГДС ЯФ АН СССР (Якутск, 1982 г.); Международной конференции по горной теплофизике (Киев, 1986 г.); Юбилейной конференции ЛГИ(Ленинград, 1986 г.); Семинаре лаборатории проблем комплексного освоения выработанного пространства недр ИПКОН РАН (Москва, 1992 г.); кафедре охраны труда ДВПИ (Владивосток, 1993 г.); НТС "Дальвостниипроект" (Владивосток, 1994 г.); на многочисленных совещаниях работников угольной промышленности и проектных институтов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 научных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения, списка использованной литературы и приложения, и изложена на 286 машинописных страницах.
Автор приносит глубокую благодарность научному руководителю -профессору, доктору технических наук В.Н.Скубе и докторам технических наук В.И.Короткову и Ю.А.Нилусу за научные консультации и ценные советы по написанию диссертационной работы.
