Введение к работе
Актуальность работы. Объективная потребность рынка в углях Прокопьевско-Киселевского месторождения и одновременный рост затрат, связанный с отработкой запасов нижних горизонтов традиционными системами, а также снижение уровня безопасности горных работ вызывает необходимость поиска таких технологических решений, которые используя достижения и преимущества существующих технологий, принципиально изменили бы условия и максимально повысили безопасность труда рабочих на подземных горных работах и обеспечили должный уровень рентабельности шахт.
Анализ результатов исследований и опыта промышленного
использования гидравлической технологии добычи в сложных горно
геологических условиях показывает, что при возможности выноса места
управления гидромонитором из зоны возможных негативных проявлений
горного давления и замене нарезных выработок на буровые скважины
сохраняется эффективность гидравлического разрушения и гидротранспорта
разрушенного угля с одновременным повышением комфортности и
безопасности труда. Это обеспечивается возможностью управления
процессом гидродобычи посредством специального скважинного
оборудования как с шахтной поверхности, так и из прилегающих горных выработок . Таким принципиально новым технопогическим решением при отработке запасов нижних горизонтов является скважинная гидродобыча (СГД)
Для условий крутопадающих пластов при существующей инфраструктуре действующих шахт наиболее рациональной является технологическая схема скважинной гидродобычи с бурением скважин из горных выработок Существенное повышение эффективности технологии СГД достигается за
счет создания условий самотечного гидротранспортирования угольной пульпы от забоя до скважины и далее по скважине до горной выработки. Этот процесс обеспечивается бурением восстающих скважин из нижележащей горной выработки к пласту или свите пластов.
Разработка и успешная реализация новых технологических схем СГД в значительной Степени зависят от знания закономерностей самотечного гидротранспортирования пульпы по днищу очистной камеры, которая в процессе гидроразмыва формируется в виде сектора. Изменяющаяся геометрия очистной камеры не позволяет механически переносить известные законы движения пульпы по открытым руслам, а технические и технологические возможности гидродобычного оборудования накладывают ограничения на параметры самотечного гидротранслортирования.
В связи с этим разработка эффективных технологических схем СГД для условий крутопадающих пластов угля и обоснование процессов самотечного гидротранспорта по днищу очистной камеры является актуальной задачей для угольной промышленности Кузбасса.
Цель работы. Установление закономерностей процессов гидравлического транспорта угля для обоснования параметров прогрессивных технологических схем СГД угля, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку запасов крутых пластов Кузбасса.
Основная идея работы заключается в использовании многофункциональной и потенциальной возможности самотечного гидротранпортирования по почве очистной камеры во взаимодействии с процессом гидроотбойки.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
1. Результатом взаимодействия принудительно-направленного струей потока под углом к стенке очистной камеры является возникновение компактного, отраженного под тем же углом к стенке транспортирующего твердое потока.
при этом водяная демпфирующая подушка на забое отсутствует, что является благоприятной предпосылкой к отработке очистной камеры боковым забоем.
2. Процесс гидротранпортирования по секторному днищу очистной камеры
при наличии градиента глубины потока по радиусу представляет движение
безнапорного потока с переменным расходом. Суммарный присоединенный
расход пульпы зависит только от расхода рабочего потока, поступающего в
сектор при гидроотбойке, и геометрических параметров транспортной
скважины.
-
Технология гидротранпортирования угля по почве сектора размыва предопределяет критическую глубину транспортирующего потока посредством цикличной реализации процесса гидроотбойки в секторе заходки.
-
Предельная транспортирующая способность потока как следствие существования бингамовского режима перемещения твердого безнапорным потоком определяется геометрическими характеристиками транспортируемого материала, шероховатостью почвы сектора заходки, его уклоном, а также плотностью жидкости и твердого.
Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается:
достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, необходимым для объективной оценки процесса;
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с фактическими данными, полученными на натурных стендах (отклонения не превышают 10-15%).
Научное значение работы состоит в установлении закономерностей процессов самотечного гидротранспортирования угля по почве очистных камер при скважинной гидродобыче угля, являющихся базой для обоснования ее параметров.
Практическое значение состоит в разработке прогрессивных
технологических схем СГД угля из подземных горных выработок, обеспечивающих эффективное и безопасное ведение очистных работ на крутопадающих пластах угля.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанные в диссертации новые технологические схемы СГД угля крутопадающих пластов включены в проект отработки выемочного участка пласта "Горелый" на АООТ "Шахта имени Ф.Э.Дзержинского".
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на технических советах АО УК "Кузнецкуголь" и АО УК "Прокопьевскуголь" (Новокузнецк, Прокогіьевск.1994-1996гг.) и на научных семинарах кафедры 'Технология, меха, изация и организация подземной разработки угля" МГГУ (Москва, 1995г.) и кафедры "Геотехнологии руд" МГГА (Москва,1996г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы три научные статьи и получены два патента на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 158 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 27 рисунков, список литературы из 71 наименования.
