Введение к работе
Актуальность работы. Углубляющийся экономический кризис в угольной промышленности России связан наряду с несвоевременным погашением долгов -предприятнями-потреби телям'и коренной реорганизацией системы обеспечения отрасли материальными ресурсами и огромным (в 1000 и более раз) ростом цен на них. Это «приводит 'при решении технологических задач обеспечения эффективной жизнедеятельности угольного предприятия к не всегда обоснованному использованию тех или иных технических -средств. Кроме того, следует отметить, что в настоящее -время на шахтах Кузбасса отрабатываются угольные пласты, находящиеся в менее благоприятных горно-теологических условиях (большая глубина ведения горных работ и нарушенность, высокая газоносность, резкий рост негативных проявлений горного давления), чем 10—15 лет назад. К тому же отработка большинства пластов Кузбасса ведется в уклонных полях по временным технологическим схемам.
Наметившийся в последние тоды разрьт во -времени между подготовкой выемочных тюлен и их отработкой -продолжает увеличиваться, что сказывается на снижении общего объема добываемого в Кузбассе угля подземным способом.
Объемы широко применяемой в 'последние 5—10 лет на шахтах Южного Кузбасса бесцелнковой технологии отработки выемочных полей с повторным использованием подготовительных -выработок при 'переходе к отработке угольных пластов на больших глубинах со сложными -горно-теологическими условиями их залегания из-за резкого роста негативных проявлений горного давления, острой нехватки и высокой стоимости 'металла для (производства крепей неуклонно уменьшаются при снижении ее эффективности за счет увеличения деформаций контура выработок, роста затрат на крепление, сокращения объема подаваемого в шахту воздуха, -простоев очистного забоя.
Новым для шахт Южного Кузбасса и существенно -влияющим фактором, усложняющим условия 'ведения горных ра-
бот, являются негативные проявления горного давления в форме пучения пород почвы подготовительных выработок. Вследствие проявления пучения нарушается эксплуатационная функция выработок прежде всего из-за невозможности осуществления транспортирования угля. Вместе с тем, недооценка опасности развития «учения и непринятие своевременных мер борьбы с ним обычно тіриводит к интенсивному росту проявлений горного давления в бортах и кровле выработки.
В свете вышеизложенного разработка новых способов сохранения подготовительных выработок на шахтах Кузбасса со сложными горно-геологическими условиями отработки угольных 'пластов в условиях интенсивного пучения пород почвы 'и обоснование их параметров являются актуальной научной задачей, решение которой способствует повышению, эффективности горноподготовительных работ.
Целью работы является установление зависимостей характеристик системы «крепь — окружающий ее углепородныи массив» от комплекса природных п технико-технологических факторов для разработки технологии сохранения 'подготовительных выработок для их повторного использования в условиях интенсивного пучения -пород почвы, обеспечивающей повышение эффективности отработки угольных пластов.
Идея работы заключается ъ снижении нагрузок на крепь горной выработки, сохраняемой для повторного иопользова ния, за счет предупредительного'комплексного воздействия на окружающий ее углепородныи массив энергией взрыва.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:
значительное уменьшение конвергенции вмещающих 'пород повторно используемых подготовительных выработок достигается предупредительными микроторпедированием >кровли с одновременным камуфлетным взрыванием почвы;
эффективность применения бесцеликовых способов сохранения подготовительных выработок для повторного их'использования в условиях интенсивного пучения пород почвы'достигается путем учета изменчивости характеристик напряженно-деформированного состояния углепородного массива па различных этапах формирования горного давления в них;
параметры технологии сотрясательного воздействия на почву и микроторпедирования кровли определяются геологическим строением вмещающих пород, работоспособностью, конструкцией и массой заряда ВВ;
значения смещений пород кровли и пучения почвы находятся в функции основных природных факторов, размеров угольного целика и параметров технологии сохранения выработок.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
достаточным объемом шахтных экспериментов для объективной оценки поведения углепородного массива вокруг подготовительных выработок в конкретных горно-теологических условиях (эксперименты проводились в четырех подготовительных выработках трех выемочных столбов в течение четырех лет);
'положительными результатами шахтных испытаний разработанной технологии сохранения подготовительных выработок с целью ^повторного их использования;
'получением фактического экономического эффекта от [внедрения результатов исследований.
Значение работы. Научное значение работы заключается в дальнейшем совершенствовании методических 'принципов обоснования параметров активного упреждающего воздействия на углепородный массив для эффективного сохранения подготовительных выработок с целью повторного их использования в условиях интенсивного пучения пород тючвы.
Практическое значение диссертации заключается в разработке рекомендаций по активному комплексному 'предупредительному воздействию на горные породы, окружающие подготовительную выработку, с целью значительного снижения негативных проявлений горного давления, а также технологии сохранения подготовительных выработок в этих условиях.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная в диссертации новая технология сохранения подготовительных выработок для повторного использования внедрена на шахте «Нагорная» АО УК «Кузнецкуголь» ври сохранении вентиляционного штрека 64-114 пл. 64. Экономический эффект от внедрения составил 84,336 млн. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на технических советах АО УК «Кузнецкуголь» и шахт, входящих в его состав (г. Новокузнецк, 1990—1993 гг.), на научном семинаре кафедры «Технология, механизация н организация подземной разработки угля» Московского государственного горного университета (Москва, 1994 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано три научных статьи и получено два авторских свидетельства.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пят;; глав и заключения, 'изложенных на 124 страницах машннот ,'писного текста, содержит 22 таблицы, 35 рисунков, список литературы из 81 наименования и 2-приложения.
Автор особо благодарен канд. техн. наук Мельнику В. В. за методическую помощь, оказанную 'при выполнении работы.