Введение к работе
Актуальность темы. Характерной особенностью современного состояния угледобывающей промышленности Кыргызстана является резкое снижение технико-экономических показателей подземной угледобычи, обусловленное сложными горно-гзологическими условиями залегания угольных пластов и увеличением глубины разработки месторождений.
В то же время в перспективе уголь останется одним ;:э основных видов топлива в республике и потребность в нём постоянно будет увеличиваться.
Применяемые в настоящее время технологии отработки крутых угольных пластов не обеспечивают необходимого уровня безопас -ности ведения горных работ м сопряжены со значительными поте -рями угля. Это объясняется тем, что при отработке угольных месторождений нэ в достаточной мере учитываются геомеханичэские процессы, протекающие в угольном массива и сложные горно-геою-гическке условия залегания крутых мощных угольных- пластов (изменчивость мощности и угла падения пластов, наруяенность угольного массива, изменение прочностных свойств угля и вмещающих юрод, склонность углей к самовозгорания). В республике такими ;ложными горно-гаологическими условиями залегания пластов характеризуется большинство угольных месторождений, в том числе и [нергаланское.
Б связи с этим и с учетом возраставаего значения угля, как дного из основных видов твердого топлива, а также требования иночной экономика, обоснование п совершенствование эффективных ехнологических схем выемки угля на крутых угольных пластах ста-оватся весьма актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнена з соответствии с плановыми эмами НИР Института физики и механики горных пород НАН Киргизкой Республики: "Разработать прогрессивные методы добычи угля, гдных и нерудных полезных ископаемых, обеспечивающие рацяональ-эе использование минерально-сырьевых ресурсов Киргизии" (№ гос. ігистрации 0136012X972, 198б-1990г.г.); "Создание научных основ прогрессивных технологий открытой и подземной разработки руд-IX и угольных месторождений горних регионов" (й гос. регистра-|Ц 0І360І2І972, І99І-І99'4г.г.)$ "Разработка научно-методических
)
и нормативних положений проектирования и создания технологий рационального освоения месторождений полезных ископаемых горних регионов Кыргызстана в рыночных условиях" (і гос. регистра-т ции РК 0000357, І9-95-І997Г.Г.).
Цель работы заключается в обоснований аффективных технологических схем очистной выемки слошоструктурных крутопадавиих угольных пластов на основе использовании закономерностей геоме-ханических процессов, происходящих в массиве, обеспечивающих безопасность ведения горных работ и,снижение потерь угля..
Задачи исследований:
установить зависимости изменения прочностных свойств угля и вмещающих пород от расстояния до тектонических нарушений;
установить закономерности распространения.стационарного и временного опорного давления в выемочных блоках^
обосновать эффективную технологическую о.хему выемки крутых олояноструктурных угольных пластов, основанной на системе разработки длинными столбами по простиранию о «одзті*ной отбойкой из подконеольного пространства, обеспечивающую безопасность ведения горных работ и снижение потерь угля в, недрах}
обосновать возможность применения в перспективе технологической схемы выемки угля с подэтажной гядроотбойкой.
Основная идец работы, состоит в использовании закономерностей распространения горного опорного давления в выемочных блоках, зависимостей изменения прочностных свойств угля от расстояния до тектонических нарушений и склонности угля к самовозгоранию для обоснования эффективных Технологических схем очистной выемки при отработке.крутых сложноотруктурных угольных пластов.
Методы исследований. При решении поставленных задач применялся коцплеко методов включаивдх: анализ и обобщение литературных источников, данных практики и патентной информации; яахтныв исследования; статистическую обработку результатов экспериментов с использованием корреляционного анализа; технико-экономическую оценку эффективности технических решений.
Научные положения, выносимые на защиту' I. Разработка крутопадаючих наруоанных угольных пластов приводит к перераспределению горного давления вокруг очистной выработки, которое вызывает праидевромеКное обрушение пород и куполообразо-ванке в кровле, в связи с чем для обеспечения устойчивости обна-
жений очистному забав придается криволинейная форма, соответствующая полуоводу естественного равновесия, что позволяет повысить безопасность и эффективность работ при очистной выемке. 2. Зони влияния стационарного опорного давления распространяется по падению пласта на 30-'+0м, а зоны временного опорного давления распространяется по простирании пласта на 50-бОм, поэтому для снижения негативного влияния этих зон по предложенной технологической схеме мощность потолочины с 2м доводят,до 4-5м, а скорость под»игания очистных и подготовительных работ увеличивает до 55-бОм в месяц.
І. Под алиянием тектонических наруяений происходит изменение прочностных свойств угля й вмещающих пород, что приводит к появлении зон перемятого и разрыхленного угля, поэтому для обеспечения устойчивого состояния подготовительных выработок в выемочном блоке их следует проводить в Ю-15м от наруяений в сочетании с дифференциацией типа крепи.
Научная новизна работы состоит в следующем: ,
установлены закономерности распространения зон стационарного л временного опорного давления, отражающие количественные изменения их по падение пласта на ЗСМОм и по простиранию пласта на 50-бСВ}
установлена закономерности деформирования угольного массива, замечавшиеся в смешениях контуров подэтажных атрэков, определяемыми совокупным действием стационарного и временного опорного давления о максимальними значеннями смеяений в местах наложения атих зон, достигавйими 6ОО-7О0!№;
выявлены еоличественние зависимости изменения механических свойств угля н вг'едавчйх пород от тасетояния. до тектонических наруаенаЯ, отражающие енгшенвэ прочностных характеристик до 5-8 pas по нерв приближения к тектоническим разломам*»
обоснована эффективная технологическая схема выемки угля нз под-консольного пространства, характеризующаяся устойчивой криволинейной формой очистного забоя н выемкой часта потолочины, что обеспечивает безопасность ведения горних рбот в забое и позволяет снизить потери угля.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов лабораторных и шахтных исследований с расчетными данными на 80-85І с довври-
тельной вероятностью 90%; положительными результатами опитно- промышленной проверки рекомендаций работы.
Личный вклад автора работы, состоит в: обосновании эффективг * ной технологической схемы выемки угля с подэтажной отбойкой при отработке крутых мощных угольных пластов; разработка способа профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве; обосновании возможности использования технологической схемы выемки угля;с подэтажной гидроотбойкой; выполнэнии аналитических расчетов по установлении основных технико-экономических показателей технологических решений.
Практическая ценность работы.
-
На основе установленных закономерностей проявлений горного давления и зон их концентрации обоснована, технологическая схема выемки угля с подэтажной отбойкой из подконсольного пространства, обеспечивающая безопасность ведения горных работ и сокращение потерь угля на 15%.
-
Разработан новый способ профилактики угольных скоплений в выработанном, пространства с помощью порошкообразного антипирогена, учитывавший установленную аэродинамическую связь между очистным пространством и дневной поверхностью, позволяющий значительно уменьшить вероятность возникновения эндогенных поааров (авт. свид. СССР на изобретение М657650).
-
Обоснована возможность применения в перспективе на шахте "Джаргалан" технологической схемы выемки угля с подэтажной гидроотбойкой, которая обеспечит снижение себестоимости добичи угля в 1,5 раза, повышение обьема добычи на аахте в 3,0 раза,.производительность труда рабочих по добыче в 2,5-3,0 раза и сокращение потерь угля в 2,0 раза.
Реализация результатов работы. Рекомендуемая технологическая схема очистной выемки крутых мощных пластов угля прошла опытно-промышленную проверку и внедрена на шахте "Дкэргалан", результаты которой показали, что использование разработки позволит снизить потериіугля в недрах на 15#, уменьшить вероятность возникновения ендогенних пожаров и получить экономический эффект в размера ПО тыс. сомов в год. Тохнико-экономичаскоэ обоснование применения гндротвхнодогии на вахте "Джергалан'* одобрено и принято к внедрению на -техническом -совещании ПО "Средазуголь".
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и
бали одобрены на первой конференции молодых ученых ИФиМГП HAH КР С$рунзе, 1987г.). на научно-техническом совещании ПО "Средаз -уголь" (Ташкент, 1988г.), на техсовете ГАО "Джергалан" (п.г.т. Джергалан, 1997г.), на научных семинарах и секции Учэного Совета Института физики и механики горных пород НАН Кыргызской Респуб-лики(Биикек, 1993-1993г.г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 работ, в том числе 3 авт. свид. СССР на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заклпчечия, приложений и содержит 171 страницу машинописного текста, 13 таблиц, 41 рисунок и список использованной литературы из 121 наименования.
Автор работы выражает искреннее признательность кандидату технических наук Гриаину З.Х., научным руководителям, докторам технических наук Ялымову Н.Г., Тажибаеву К.Т. за научно-методи-ческуо помощь при выполнении работы, а также академику HAH КР Айтматову И.Т., доктору технических наук, профессору Дронову Н.В., доктору технических наук Шкуриной К.П., кандидатам технических наук Бучиеву В.Ф., Минакову В.В., Хафизову B.C., работникам ГАО "Дяергалан" за оказаннуп помоць, поддеряку и содействие при выполнении данной работы.