Введение к работе
Диссертация является научным обобщением выполненных автором исследований п области совершенствования комбинированной системы разработки применительно к отработке мощных кру-гопадаюишх п крутонаклонных пластов Киселевского месторождения Кузбасса.
Актуальность работы. Комбинированная система разработки (КГП) — ведущая система в Кузбассе по отработке мощных лластов с углами падения 35—60. Однако, в последние годы наметилась тенденция сокращения объемов использования этой системы в вид\ ряда свойственных ей недостатков: высокая трудоемкость работ в монтажном слое; сложные схемы проветривания шемочных участков, характеризующиеся утечками воздуха до )0%; ненадежность решения вопросов эндогенной ножароопаснос-ш при использовании системы КГП и др.
Рассматриваемая в работе проблема совершенствования про-істрнвання выемочного' участка при системе КГП является одной із актуальных проблем обеспечения эффективности систем с гиб-<нм перекрытием при отработке мощных пластов.
Исследования выполнялись в рамках прогроммы «Уголь Кузбасса», являющейся одной из подпрограмм региональной прог-)аммы «Сибирь», и велись по тематическим планам ИГД СО РАН (jY) roc. per. 01860072596) ц по тематическим планам ВостНИИ (работа № 1692126).
Цель работы заключается в совершенствовании проветривания орных работ выемочного участка при отработке мощных крутых і крутонаклонных пластов системой КГП.
Задачи исследований:
изучить эволюцию схем проветривания выемочного участка ірп отработке мощных пластов системой с гибким перекрытием;
разработать и внедрить раздельные схемы проветривания шемочн-ого участка при отработке мощных пластов системой ІГП;
разработать концепцию смешанного проветривания очист-юго забоя под гибким перекрытием на период взрывных работ;
исследовать проветривание выработок мелкой нарезки при системе КГП, их аэродинамические параметры п разработать рекомендации по совершенствованию проветривания участковых выработок;
исследовать влияние горного давления на аэродинамические параметры участковых выработок.
Идея работы состоит в использовании раздельных схем проветривания горных работ по верхнему и нижнему слою и применении смешанной схемы проветривания очистного забоя под гибким перекрытием на период взрывных работ на основе подачи в очистной забой дополнительного количества воздуха с помощью ВМП.
Методы исследований. В работе нспользозан комплексный метод исследований, включающий научное обобщение литературных данных и результатов производственного опыта, методы математической статистики, экспериментальной механики горных пород п аэрогазодинампкп, натурные эксперименты в производственных условиях.
Научные положения, защищаемые автором:
— эффективное проветривание выемочного участка и очистного
забоя под гибким перекрытием достигается за счет использования
раздельных схем проветривания:
а) при проведении 4-х пли 5-ти восстающих выработок у
ближней границы участка;
б) при проведении трех восстающих выработок у ближней гра
ницы и двух скважин у дальней границы участка;
смешанная схема проветривания очистного забоя под гибким перекрытием па время производства взрывных работ в нем, основанная па подаче свежего воздуха за счет общешахтной депрессии п дополнительного количества свежего воздуха с помощью малогабаритных ВМП для разжижения продуктов взрыва, обеспечивает повышение эффективности использования системы КГП;
колебания количества воздуха, проходимого по участковым горизонтальным выработкам и их депрессии на выемочных участках, отрабатываемых комбинированной системой с гибким'перекрытием описываются нормальным законом распределения, а колебания расхода воздуха на входе на участок в пределах основного штрека — логарифмическим законом распределения;
проявления опорного давления в пределах выемочного участка при системе КГП сопровождаются изменением аэродинамических параметров подготовительных выработок и перераспределением воздушных потоков на участке.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
— достаточным объемом шахтных экспериментальных исследо-
рідшій поступлення свежего воздуха па выемочные участки и его кіспределегаїя по выработкам и очистным и подготовительным 'забоям;
экспериментальным определением аэродинамических параметров участковых выработок п вентиляционных сооружении;
использованием аппарата математической статистики;
использованием экспериментальных методов аэродинамики и механики горных пород;
- внедрением полученных результатов в практику угольных пахт.
Научная новизна работы состоит в следующем:
предложены (в соавторстве) и внедрены раздельные схемы іроветрпзаиня выемочного участка;
разработана (в соавторстве) концепция смешанной схемы фоветриванпя очистного забоя под гибким перекрытием;
обосновано использование малогабаритных ВАШ для попы-пения эффективности проветривания участковых подготовительных выработок;
уточнена классификация способов регулирования воздушных ютоков в пределах выемочного участка применительно к системе <ТП;
— получены экспериментальные данные о влиянии горного
ілвденпя па аэродинамические параметры участковых вырабо
ток.
Личный вклад автора состоит:
— анализе эволюции схем проветривания выемочного участка
ij)ii отработке мощных крутых п крутонаклонпых пластов систе
мой КГП; ' .
— разработке раздельных схем проветривания выемочного
частка при системе КГП;
обосновании смешанной схемы проветривания очистного іибоя под гибким перекрытием;
разработке предложении по использованию малогабаритных МП для проветривания выработок мелкой нарезки на мощных пастах;
выполнении шахтных экспериментов по изучению расхода юздуха и депрессии подготовительных выработок на участках отхватываемых системой КГП и исследование влияния горного іавлення на аэродинамические параметры участковых выработок.
Практическая ценность работы заключается в разработке ме-юпрпятнй по совершенствованию проветривания выемочных упадков при системе КГП, включающих:
— использование раздельных схем проветривания для повыше
ны эффективности работы очистного забоя под гибким перекры-
ием;
обоснование принципа смешанного проветривания очистного забоя под гибким перекрытием за счет общешахтной депрессии ц использования ВМП на период взрывных работ в забое п разжижения отпалочных газов;
обоснование необходимости использования малогабаритных ВМП для проветривания выработок мелкой нарезки в пределах выемочных участков, отрабатываемых системами с гибким перекрытием.
Реализация работы. Результаты работы использованы в нормативном документе («Инструкция по безопасному применению комбинированной системы разработки с гибким перекрытием (КГП)». — Кемерово, Ротапринт ВостНИИ, — 1990г — 54 с). Выволы и рекомендации работы приняты АО «Киселевскутоль» для использования на шахтах, ведущих отработку системой КП1, используются на шахте № 12 АО «Кпселевскуголь».
Апробация работы. Основные научные положения, выводы и
рекомендации докладывались и обсуждались на Международном
симпозиуме по проблемам прикладной геологии, горной науки п
производства (г. Санк-Петербург, Санк-Петсрбургскии горный
институт, 1993 г.), на научных семинарах в ИГД СО РАН, АО
«Кпселевскуголь». і
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 13 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложения, изложенных на 98 стр. машинописного текста, содержит 13 таблиц, 17 рисунков, список использованной литературы содержит 60 наименований.
