Введение к работе
Актуальность работ». Дальнейшее повышение экономической эффективности угледобывающей промышленности связано, прежде всего, с сокращением потерь вскрытых запасов.
Особенно это относится к пластам мощностью свыше 3,5 м, где при слоевой выемке в предохранительных пачках теряется до 25^ готового к выемке угля. Зтот вопрос актуален и для месторождений Северо Востока страна, где по предварительным данным в мощных пластах.сосредоточено около 7 млрд.т.угля.
Подземная выемка мощных угольных пластов в етом регионе проводилась с применением камерных систем разработки с потерями до
Учитывая нерациональность этих систем на шахте "Анадырская" ПО Северовостокуголь при отработке пл.Слоистый П мощность 7,6 м впервые в условиях.мерзлоты применена слоевая система разработки по схеме слойпласт с отработкой слоев в нисходящем порядке. Работы проводились по рекомендациям ВНЙМИ, основанным на опыте шахт центральных угольных бассейнов,без учёта особенностей обрушения многолетнемерзлых пород, что привело к завышению мощности межслоевой угольной пачки и неоправданным потерям угля.
Следовательно, применение данной технологии без достаточного обоснования мощности межслоевой пачки не обеспечивает возможной экономической эффективности.
Оптимизация этого параметра, как наиболее ответственного в обеспечении безопасности и эффективности работ в нижних слоях, возможна только при комплексном изучении факторов, влияющих на устойчивость пачки.
Поэтому, проведение исследований по обоснованию параметров технологии разработки нижних слоев мощных многолетнемерзлых угольных пластов с целью снижения потерь угля, и обеспечения безопасных условий труда является актуальной научной задачей, имеющей важное практическое значение.
d диссертационной работе обобщены результаты теоретических и экспериментальных работ, выполненных автором в качестве исполнителя в период I98&-90 гг. в ИГДС СО РАН. Актуальность работы подтверждается связью с НИР.ИГДС - тема: 3.2.1.6 "Создание технологий подземной разработки месторождений, обеспечивающих полноту извлечения полезных ископаемых из недр и охрану окружающей среды".
Целью -работы является повышение эффективности слоевой выемки мощных многолетнемерзлых угольных пластов за счет обоснования параметров технологии разработки нижнего слоя и.снижения потерь угля в межслоевсй предохранительной пачке.
Основная научная идея заключается в комплексном подходе .обоснования параметров технологии разработки нижних слоев мощных многолетнемерзлых угольных пластов, основанного на рассмотрении особенностей обрушения пород верхнего и условий формирования кровли нижнего слоя.
Задачи исследований - оценка особенностей проявления горного давления в нижнем и 'верхнем слоях*,
определение склонности обрушенных пород верхнего слоя к вторичному упрочнению (слеживаемости или смерзаемости) и влияния температурного режима обрушенных пород кровли',
обоснование рациональных параметров межслоевых пачек;
разработка практических рекомендаций по повышению эффективности отработки слоями мощных многолетнемерзлых угольных пластов.
Методы исследований - анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта подземной разработки угольных пластов мощностью' свыше 3,5 м*. экспериментальные исследования в шахтных условиях; физическое моделирование процесса слеживаемости обрушенных пород; методы математической статистики обработки информации, технико-экономический анализ.
Основные научные положения, защищаемые в работе - крупноблочное обрушение пород кровли верхнего слоя создает условия формирования породного консольного перекрытия в кровле нижнего слоя;
образование породных консольных перекрытий снижает нагрузки на секции механизированной крепи очистного забоя нижнего слоя по сравнению с верхним на 35-40%;
обрушенные многолетнеыерзлые породы осадочного происхождения с влажностью 6-11%, имеющие температуру минус 3С, не имеют признаков слеживаемости на глубинах до 100 м, признаки слеживаемости появляются на глубине 200 м и более;
-выемку второго и последующих слоев следует производить с применением механизированных крепей оградительно-поддерживающего типа, что позволит управлять породными консолями в период формирования кровли нижнего слоя путем их плавного перепуска на почву.
Научная новизна состоит:
в установлении эффекта породных консольных перекрытий, образующихся в кровле нижнего слоя мощного пласта за счет крупноблочного обрушения пород при выемке верхнего слоя, работающих по принципу балки с защемленным концом, воспринимающих и распределяющих нагрузку от веса вышележащих пород на вынимаемый угольный массив, снижая давление на механизированную крепь;
в"разработке методических основ определения возможности вторичного упрочнения обрушенных мкоголетнемерзлых пород в шахтных условиях;
в установлении границ слеживаемости обрушенных многолетне-мерзлых пород осадочного происхождения в зависимости от глубины разработки;
в разработке способа борьбы с пучением почвы подготовительных выработок очистных забоев.
Достоверность научных положений, сформулированных в диссертационной работе обоснована:
достаточным объемом промышленных испытаний, проведенных на шахте "Анадырская", а также применением современного оборудования и методов исследований с получением положительного экономического эффекта;
хорошей сходимостью лабораторных и шахтных исследований, проведенных в различных эксплуатационных и температурных условиях.
Личный вклад автора состоит:
в разработке методических подходов при проведении шахтных экспериментов;
в проведении анализа и обобщении результатов лабораторных и шахтных испытаний;
в установлении эффекта породных консольных перекрытий;
в разработке способа создания искусственного межслоевого перекрытия;
в разработке способа оорьбы с пучением почвы в подготовительных выработках.
Практическая значимость работы состоит в том, что позволяет:
обосновать возможность снижения мощности межслоевой угольной пачки и установить рациональные её параметры равные 0,4 м, повышающие эффективность и безопасность ведения очистных работ",
установить отсутствие вторичного упрочнения обрушенных
многолегнемерзлых пород на глубинах разработки до 100 м. На глубине разработки 200 м и более породы склонны к слеживанию;
выбирать рациональные'типы механизированных крепей при слоевой выемке мощных многолетнемерзлых угольных пластов;
разработать и внедрить рекомендации, обеспечивающие безопасность и эффективность технологии выемки слоями мощных угольных пластов области многолетней мерзлоты.
Реализация работы.
Разработаны "Рекомендации по определению рациональных параметров межслоевых угольных пачек при отработке мощных многолетне-мерзлых угольных пластов',' -принятых производственным объединением Северовостокуголь к внедрению на шахтах Магаданской области. В период проведения исследований на шахте "Анадырская" по рекомен--дациям автора была снижена мощность угольной пачки до 0,8 м, что позволило получить экономический эффект 10,Ь тыс.руб. Ожидаемый экономический эффект от внедрения всего объема рекомендаций составит 321,6 тыс. руб. в год.
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на У,У1,УП республиканских научно-практических конференциях молодых ученых, и специалистов (Якутск, 1985,86, 87 гг.); Всесоюзных семинарах "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами" (Новосибирск, 1986, 87, 88, 89 гг.). На научно-технических советах ПО Северовостокуголь и шахты "Анадырская" .
Публикации.
Основное содержание диссертации отражено в 6 печатных работах, получено I авторское свидетельство и I положительное решение ВНИИГПЭ на изобретение.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 104 наименований, приложения, содержит 184 страницы машинописного текста, Ь2 рисунков и 17 таблиц.
