Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время необходимо принятие неотложных мер по преодолению критического положения в угольной промышленности России, связанного с невозможностью продолжения дотирования со стороны государства планово-убыточных предприятий, что наиболее актуально для разрезов Подмосковного угольного бассейна, разрабатывающих пласты низкокалорийных углей с высокой себестоимостью и ограниченной областью использования.
Наиболее эффективным выходом из этого положения является комплексное освоение месторождений данного региона. Учитывая повсеместное распространение на территории Подмосковного бассейна известняков тульского, мячковского и подольского горизонтов, залегающих, как правило, выше угольных пластов, их вовлечение в разработку для производства материатов строительного назначения (щебень, товарные блоки и стеновой камень), является одним из путей выхода добывающих предприятий из кризиса.
Получение перечисленных видов продукции может быть достигнуто только при селективной разработке вскрышных пород, которая должна базироваться на оценке структуры и свойств этих пород с последующим районированием площади их распространения в контуре подсчета запасов.
Существующие методы определения блочности по скважинам, как и горногеометрический метод оценки параметров структуры, имеют ряд нерешенных вопросов, поэтому необходимо не только их совершенствовать, но и активно разрабатывать новые методы, позволяющие с наименьшими материальными и трудовыми затратами решить поставлешгую задачу.
Таким образом, разработка метода исследования состояния массива углевмещаю-щих карбонатных пород для оценки целесообразности и эффективности их разработки на материалы строительного назначения является актуальной проблемой, решение которой позволит продлить производственную деятельность разрезов Подмосковного бассейна в условиях реструктуризации.
Цель работы заключается в разработке метода оценки геомеханического состояния н прочностных свойств карбонатных углевмещающих пород для выдетения на рабочих бортах угольных разрезов участков, годных для промышленной разработки известняков как строительной горной породы.
Основная идея работы заключается в использовании результатов исследования состояния массива разработанным методом для решения различных технических задач угольных разрезов в условиях совместной разработки угля и изестняков.
Научная новизна работы состоит в том, что: установлены параметры природной блочности структурных блоков в массиве углевмещающих карбонатных пород в зависимости от распределения в нем систем крутопадающих трещин, что позволяет оперативно определять участки выемки кондиционных блоков; установлено, что применительно к тульским известнякам соотношение величин сцепления в образце и в массиве находится в гиперболической зависимости от соотношения средних линейных размеров образцов и размеров структурных блоков в массивах; доказано, что результаты склерометрии на обнажениях возможно применять для оперативного определения крепости структурных блоков известняка непосредственно в массиве.
Основные положения, разработанные автором и защищаемые в диссертации.
-
Параметры трещиноватости массива постоянны только в некотором его объеме. Величина области их распространения в глубь массива обратно пропорциональна размаху значений угловых величин в системе крутопадающих трещин и прямо пропорциональна длине участка их замеров.
-
Соотношение величин сцепления в образце и в массиве находится в гиперболической зависимости от соотношения средних линейных размеров образцов к размерам структурных блоков массивов.
-
Величины пределов прочности при сжатии структурных блоков массива и амплитуды отскока индентора склерометра ОМШ-1 находягся в линейной зависимости друг от друга, распределяясь по нормальному закону, в связи с чем результаты склерометрических исследований на обнажениях можно использовать для оперативного определения крепости структурных блоков известняка.
-
Предрасчет основных параметров системы разработки (направление и скорость под-вигания фронта горных работ, календарный план добычи блоков и т.д.) должен базироваться на определении коэффициента выхода товарных блоков из массива, учитывающего азимуты простирания и ыежтрещинные расстояния систем трещин, ограничивающих основание структурных блоков, а также процентное содержание этих блоков в массиве.
Достоверность разработанных научных положений и выводов подтверждается:
- сходимостью результатов определения прочностных характеристик карбонатных
пород в массиве с данными испытаний образцов на одноосное сжатие в лабораторных усло
виях с учетом масштабного фактора (расхождения не превышали ±7,9%, составляя в сред
нем ±4,7%);
- наличием устойчивой корреляционной связи между прочностными характеристика
ми карбонатных пород, определяемыми при помощи склерометра ОМШ-1, и скоростями
распространения ультразвуковых волн при оценке трещиноватости скального массива.
Практическое значение работы состоит в: разработке метода оценки геомеханического состояния массива карбонатных углевиещающих пород на действующих разрезах Подмосковного угольного бассейна; установлении границ распространения параметров трещиноватости в глубь массива и определении на основании этого блочности запасов известняков первой очереди отработки на участке № 3 Богородицкого разреза; установлении факторов, влияющих на выбор техники и технологии совместной разработки угля и известняков; обосновании эффективности работы цеха по переработке добываемых известняков на облицовочную плитку применительно к условиям Богородицкого разреза ОАО "Тулауголь".
Реализация работы. Метод геомеханической оценки состояния карбонатных вскрышных пород массива предложен к использованию на разрезах ОАО «Тулауголь». Результаты исследований по углевмещающим породам Бегичевского угольного месторождения (разрез «Богородицкий», участок №3) используются при разработке проекта добычи блочного камня и сопутствующего сырья из карбонатных пород указанного разреза.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на заседании секции по открытым горным работам АГН ( 1995 г. ), НТС АО «Тулауголь»
(1997 г.), НТС АО «Полистром» (1995 т.), научных семинарах лабораторий проблем комплексного освоения угленосных отложений недр и горной геомеханики.
Публикации. По результатам выполиешшх исследований опубликованы 4 научные работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 99 страницы машинописного текста, 15 рисунков, 30 таблиц, списка литературы из 68 наименований.