Введение к работе
Актуальность работы. Эффективность работы угольной промышленности, являющейся одним из главных звеньев топливно-энергетического комплекса, во многом зависит от технического уровня действующих и реконструируемых шахт, качества принимаемых пространственно-планировочных решений на различных этапах функционирования угледобывающего предприятия.
Производственный опыт подземной добычи угля показывает, что в связи с ростом глубины горных работ, усложнением горно-геологических условий, снижением объемов реконструкции и нового шахтного строительства наблюдается ухудшение горного хозяйства шахт. Развитие горных работ ведется в основном в уклонных полях, возрастает ступенчатость всех видов транспорта, ухудшается проветривание, увеличивается протяженность поддерживаемых выработок, появляются «узкие» места в технологических звеньях, сдерживающие нормальное развитие горных работ по мере их углубления.
Совершенствование схем вскрытия и подготовки угольных месторождений СНГ ведется в направлении ориентации на принципиально новую блок-этапную технологию отработки запасов, что позволяет осуществлять проектирование шахт с параметрами и технологическими решениями, которые считаются прогрессивными в течение определенного промежутка времени, и избегать негативных последствий использования традиционных схем вскрытия и подготовки выемочных полей.
Рациональным направлением совершенствования технологии подготовки и отработки угольных пластов, позволяющим снизить удельные объемы проведения и поддержания подготовительных выработок, являются технологические схемы с бесцеликовым способом их охраны.
Многообразие горно-геологических и горнотехнических условий разрабатываемых угольных пластов придает особую важность вопросу правильного выбора технических средств охраны подготовительных выработок с параметрами, соответствующими величинам негативных проявлений горного давления.
Перспективы развития технологии подземной угледобычи показывают, что при дальнейшем увеличении глубины горных работ пассивные способы управления горным давлением не в состоянии обеспечить поддержание подготовительных, а иногда и очистных выработок в работоспособном виде в течение срока эксплуатации, поэтому очевидна необходимость перехода на технологические решения, предусматривающие активное воздействие на углепородный массив, окружающий горную выработку.
Таким образом, вышеизложенное позволяет считать актуальной задачей обоснование пространственно-планировочных и технологических решений при переходе на технологические схемы отработки запасов выемочных столбов, предусматривающие повторное использование подготовительных выработок.
Целью работы является установление закономерностей влияния комплекса горно-геологических, горнотехнических и организационно-технологических факторов на показатели функционирования шахты для обоснования рациональных пространственно-планировочных и технологических решений, обеспечивающих повышение эффективности отработки запасов выемочных полей при повторном использовании подготовительных выработок.
Идея работы заключается в совершенствовании топологии сети и технологии поддержания подготовительных горных выработок на основе повторного их использования при активном воздействии на напряженно-деформированное состояние утлепородного массива.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:
уровень пространственно-планировочных решений формируется под влиянием комплекса основных природных и производственно-технических факторов с учетом специфики функционирования шахты как сложной динамической системы, эффективность работы которой определяется топологией сети горных выработок и техническим уровнем производства;
технология охраны и поддержания подготовительных выработок при их повторном использовании базируется на реализации активного предупредительного комплексного воздействия на окружающий углепородный массив;
зависимости параметров воздействия на углепородный массив для снижения нагрузок на крепь подготовительных выработок от комплекса природных и технологических факторов отличаются учетом влияния литолого-структурных особенностей массива, вмещающего конкретный выемочный столб.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
представительным объемом статистических данных, необходимых для объективной оценки современного состояния шахтного фонда (проанализирована работа шахт концерна «Кузнецкуголь» за 16 лет);
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с данными практики (расхождение составило 5—15%);
практической апробацией н положительными результатами шахтных исследований разработанных технологических схем, способов охраны и поддержания подготовительных выработок с целью повторного их использования;
подученным экономическим эффектом от внедрения результатов исследований.
Значение работы. Научное значение работы состоит в установлении зависимостей влияния комплекса факторов на З'ровеиь принимаемых пространственно-планировочных решений и дальнейшем развитии методических принципов обоснования параметров активного воздействия на углепородный массив для эффективной охраны и поддержания подготовительных выработок с целью повторного их использования.
Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по комплексному активному воздействию на углепородный массив для снижения нагрузок на крепь подготовительных выработок и технологии повторного их использования при бесцеликовой отработке запасов выемочных столбов.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная в диссертации технология охраны и поддержания выработок при повторном их использовании внедрена на шахте «Аба-шевская» концерна «Кузнецкуголь» при отработке запасов выемочного столба лавы 26—26. Экономический эффект от внедрения технологии составил 0,49 млн. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на технических советах концерна «Кузнецкуголь» п шахт, входящих в его состав (1989—1992 гг.), научном семинаре кафедры технологии, механизации и организации подземной разработки угля Московского горного института (Москва, 1992 г.), научных семинарах лаборатории горного давления Сибирского филиала ВНИМИ (Прокопьевск, 1990—1991 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть научных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 137 страниц машинописного текста, 24 таблицы, 25 рисунков и список литературы из 74 наименований.
Автор особо благодарен докт. техн. наук, проф. А. С. Бур-чакову и канд. техн. наук В. В. Сенкусу за методическую помощь, оказанную при выполнении работы.