Введение к работе
Актуальность работы Современное состояние горных работ на шахтах характеризуется ухудшением горно-геологических условий, связанным с ростом глубины ведения этих работ. Резкое сокращение объема финансирования шахтного строительства, происходящее вследствие осложнения общей экономической ситуации в России, привело к сокращению ввода в эксплуатацию новых производственных мощностей в угледобывающей отрасли. В ПО "Воркутау-голь", в частности, к настоящему моменту одна шахта закрыта по причине своей нерентабельности и ещё две шахты закрываются по той же причине. Кроме того, две шахты заканчивают отработку запасов в пределах установленных границ шахтных полей. Строительство единственной в Печорском угольном бассейне новой шахты приостановлено из-за отсутствия средств.
С целью сохранения достигнутого уровня добычи угля без ввода в эксплуатацию новых производственных мощностей в ПО "Воркутауголь" осуществляется долгосрочная программа работ по реконструкции действующих шахт, предусматривающая вскрытие новых, более глубоких горизонтов. Это привело к увеличению в последние годы количества вскрытий угольных пластов Воркутского месторождения на глубинах, достигающих 1000 - 1100 м. Переход горных работ на такие глубины сопровождается повышением напряжё иного состояния массива, газообильности горных выработок, что приводит к опасности возникновения внезапных выбросов угля и газа.
Наиболее ответственным технологическим процессом при ведении горных работ в описанных условиях является вскрытие выбро-соопасных угольных пластов. Основным способом проведения вскрывающих выработок на шахтах ПО "Воркутауголь" является буровзрывной, в зоне вскрытия пласта взрывные работы ведутся в сотрясательном режиме. Потери рабочего времени, связанные с введением режима сотрясательного взрывания при вскрытии пластов, достигают 20 - 25 %. Кроме того, применение полного комплекса мероприятий по предотвращению внезапных выбросов при вскрытии пластов приводит к снижению темпов проведения вскрывающей выработки на 30 - 40 I и к дополнительным затратам 50 - 150 тысяч рублей (в ценах 1991 г.) на одно вскрытие.
Повышение эффективности работ по вскрытию выбросоопаеных пластов может быть достигнуто за счёт оптимизации состава комплекса противовыбросных мероприятий при вскрытии пластов путём использования новой методики выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии пластов.
Учитывая вышеизложенное, разработка вышеназванной методики является актуальной научной задачей для шахт ПО "Воркугауголь".
Цель работы состоит в решении задачи выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии выбросоопаеных пластов Воркутского месторождения.
Идея работы состоит в том, что в процессе проектирования работ по вскрытию выбросоопаеных пластов можно повысить их эффективность путём использования морфологического анализа, рассматривая способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа как комбинацию элементов структурного центра, важных параметров и структуры системы с целью создания рациональной комбинации этих элементов таким образом, что в результате получаемый способ предотвращения выбросов будет Наиболее применим в конкретных условиях вскрытия.
Методы исследований. В процессе работы использовались следующие методы исследований: системный и инженерный анализ - для разработки классификации способов предотвращения внезапных выбросов при вскрытии пластов; морфологический и экспертный анализ для разработки методики выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии выбросоопаеных пластов. Использовались также: метод производственных наблюдений, метод теоретических обобщений практических данных по применению современных способов предотвращения внезапных выбросов при вскрытии пластов, патентный поиск прогрессивных методов вскрытия выбросоопаеных пластов.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
1. Методом морфологического анализа установлено, что способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа можно рассматривать как сложную систему, представляющую собой совокупность структурного центра, характеризующего тип воздействия на угольный пласт, важных параметров - активных воздействующих факторов и составных частей способа и связей между ними, определяющих
структуру системы в целом.
-
Разработана модель процесса формирования и ЕЫбора проектных решений по предотвращению внезапных выбросов угля и газа, направленная на повышение качества проектов вскрытия выбро-соопасных пластов путем применения рациональной последовательности операций, исследования информационной нагруженности каждой из них и выделения, таким образом, наиболее ответственной стадии этого процесса.
-
Разработана классификация локальных способов предотвращения внезапных выбросов при вскрытии пластов, отражающая наиболее существенные характеристики способов и отличающаяся от существующих использованием в качестве классификационных признаков элементов структурного центра, важных параметров и структуры системы.
-
Разработана методика выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов при вскрытии пластов, основанная в отличие от ранее известных приемов на специальной процедуре морфологического анализа и заключающаяся в формировании множества вариантов способов, применимых в конкретных горногеологических и горнотехнических условиях вскрытия с последующим выбором наиболее эффективного в соответствии с принятой системой ограничений и критериями предпочтения.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
использованием фундаментальных положений и закономерностей теории внезапных выбросов угля и газа;
достаточным объёмом статистического материала, необходимого для объективной оценки эффективности протиЕовыбросных мероприятий на шахтах Еоркутского месторождения (данные по 267 выбросам на 5 шахтах за 40 лет их эксплуатации);
положительными результатами применения разработанной методики выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии пластов на шахтах ПО "Ворку-тауголь".
Научное значение работы состоит в установлении рациональной последовательности процесса выбора способов предотвращения внезапных выбросов при вскрытии пластов с учётом взаимодействия элементов этих способов.
Практическое значение работы заключается в разработке технологии составления проектов вскрытия выоросоопаеных пластов на основе разработанной методики выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии выбро-соопасных пластов.
Реализация результатов работы. Основные результаты исследований и методика выбора эффективных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии пластов использованы при разработке, экспертизе и согласовании паспортов проведения и крепления подземных горных выработок, пересекающих выбро-соопасные пласты, на шахтах Воркутского месторождения.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре органов Госпроматомнадзора СССР (г.Москва, ноябрь 1990 г.) и на V Коми республиканском научно-техническом семинаре (г.Ухта, март 1991 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из пяти разделов, введения, заключения и приложений в объеме 140 страниц, 9 таблиц, 36 рисунков, списка использованной литературы из 118 наименований.
В диссертации изложены результаты научных исследований, выполненных автором в 1988 - 1992 гг. В исследованиях на различных этапах под руководством автора принимали участие сотрудники Воркутинского отделения ВостНИИ, института "ПечорНИИпро-ект", Воркутинской геологоразведочной экспедиции, ПО "Воркута-уголь".
Автор выражает глубокую благодарность к. т. н. Липа В. И., инженерам Холзакову Е. М., Добрякову А. П., Прохорову И. С. за постоянную помощь и ценные советы при проведении исследований и оформлении работы.
