Введение к работе
Актуальность работа. Шкотовское буроугольное месторождение характеризуется невыдержанной мощностью и строением всех пластов в свитах вплоть до расщепления их на самостоятельные пласты с иироким диапозоном изменения мощностей и углов падения. Высокая химическая активность углей нередко приводит к возникновению эндогенных пожаров. Крайне низкая прочность вмещающих пород, уступающая прочности угля в 1.5 раза, прздопрздоляот при некоторых условиях пластические выдавливания их в полость выработок и вызывает интенсивные пучения почвы. Перекрытие угленосных пород толщей водонасыщенных базальтов большой мощности /до 150м/ создает на эти породы дополнительную нагрузку и особый гидрологический режим с прорывами водонесущей смеси в очистные и подготовительные забои, что вызывает возникновение опасных ситуаций.
Применяющиеся в этих условиях системы разработки с применением механизированных комплексов и камерная система не обеспечивают необходимого уровня безопасности горных работ, рационального использования недр /потери угля достигают 70%/ и необходимой нагрузки на очистные забои.
Б сложившейся ситуации особое значение должно придаваться созданию новых и усовершенствованию существующих технологий, которые обеспечили бы необходимый уровень безопасности, рациональное использование недр, охрану окружающей среды и снижение удельных затрат на 1т добываемого угля.
В связи о изложенным, усовершенствование существующей технологии выемки угля с применением механизированных комплексов и разработка параметров короткозабойных технологий для конкретных горно-геологических условий, позволяющих повысить безопасность труда, снизить эксплуатационные потери угля в недрах и удельный расход материальных ресурсов, является актуальной научной задачей.
Целью работы является разработка технологических схем, обеспечивающих рациональное использование природных ресурсов, снижение потенциональной опасности самовозгорания угля и повышение нагрузки на очистной забой при отработке мощных угольных пластов.
Идея работа заключается в том, что уменьшение потерь угля и создание пожаробезопасных условий отработки мощных
угольных пластов при слоевой выемке реализуется созданием искусственной кровли из обрушенных пород и выемкой нарушенных пластов на всю мощность с применением короткозабойных технологий.
Задачи исследований. Для достижения поставленной Цели предусматривается:
-
Изучить особенности проявления горного давления в очистных и подготовительных забоях.
-
Определить водно-физические свойства пород непосредственной кровли пластов для установления их слЗживаемости после обрушения.
-
Установить свойства вяжущих растворов для их применения при создании искусственного межслоевого перекрытия.
-
Обосновать параметры короткозабойной технологии для отработки пластов со сложными условиями залегания.
-
Разработать метод и средства предупреждения самовозгорания угля.
-
Определить целесообразность и экономическую эффективность внедрения разработанных технических решений.
Методы исследований включает горный эксперимент, комплекс шахтных и лабораторных исследований с привлечением фундаментальных положений физики и механики горных пород. Для обработки результатов исследований использовались методы математической статистики и корреляционного анализа.
Научные положения, защищаемые в диссертации:
размокаемость пород кровли мощных угольных пластов, определяющая технологию и способы создания искусственной кровли, является критерием разделения их по слёживаемости;
создание устойчивой искусственной кровли из обрушенных пород обеспечивается водно-физическими свойствами пород и свойствами вяжущего состава;
соотношение индикаторных газов является критерием для опреде ления температуры угля и не зависит от скорости фильтрации воздуха, массы и фракционного состава угля, а так же ряда других факторов, связанных с процессом окисления угля;
работоспособность короткозабойной технологии обеспечивается соответствием условий взаимодействия системы "технология-среда" в пределах выделенных границ шахтного поля.
Научная новизна работы заключается в следующем:
произведена классификация пород непосредственных кровель с крайне низкой прочностью, уступающей прочности угля в 1.5 раза по условиям слрживаеыости;
установлена возможность создания искусственной кровли при слоевой выемке мощных угольных пластов способом управляемого смачивания обрушенных пород в условиях месторождения и определен удельный расход воды;
установлено оптимальное соотношение компонентов вяжущего на основе золошлакового раствора для профилактики эндогенных пожаров и создания искусственной кровли при наличии водонасы-щенных пород;
установлены закономерности проявления горного давления в окрестности очистных и подготовительных выработок при наличии весьма слабых вмещающих пород;
разработан метод дистанционного определения максимальной температуры угля в выработанном пространстве.
Достоверность научных положений, полученных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных з диссертации, подтверждается:
представительным объемом шахтных исследований /охвачено 9 очистных забоев и 8000м пластовых подготовительных выработок/ и удовлетворительной сходимостью прогнозных и фактических параметроз искусственной кровли;
положительными результатами опытно-промышленных работ и эффективностью применения технологических схем коротко-забойной технологии.
Личный вклад автора: разработана классификация пород непосредственных кровель мощных угольных пластов по условиям слёживаемости и установлены параметры управляемого смачивания при создании искусственной кровли;
установлены закономерности проявления горного давления в окрестности очистных и подготовительных выработок при наличии слабых вмещающих пород;
разработаны параметры технологических Схем и произведена промышленная апробация их в условиях шахты им. Артема;
совместно с Приморским филиалом ВостНИИ разработан метод дистанционного определения максимальной температуры угля в выработанном пространстве;
- определены химические свойства золошлаковых отходов пластов
Шкотовского месторождения и разработана технология их перера
ботки для использования в качестве вяжущего состава при созда
нии искусственной кровли и твердой фазы зслошлакового раствора
для профилактики эндогенных пожаров;
Практическая Ценность работы:
установлены параметры формирования искусственной кровли способом управляемого смачивания обрушенных пород при слоевой выемке мощных пологих угольных пластов, обеспечивающих снижение потерь за счет ликвидации межслоевой предохранительной пачки угля;
вовлечены в отработку запасы угля со сложными условиями залегания пластов короткозабойной технологией, обеспечивающей значительное снижение потерь угля и материальных затрат на 1т добычи;
решена проблема охраны окружающей среды от загрязнения золой за счет использования е^ б качестве вяжущего состава и антипирогена.
Реализация результатов исследований.
Результаты исследований использованы в проектных решениях на строительство гор. 185м, выполненных 000 "Приморскстрсйуголь" в разделах: "Профилактика эндогенных пожаров","Борьба с пылью" и "Технология выемки угольных пластов в очистных забоях".
В настоящее время подготовка запасов на гор. 185м шахты им. Артема ведётся по рекомендациям автора. Реализация всех разработок диссертации будет осуществляться в І997-96гг.при эксплуатации гор.185м.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на технико-экономическом совете ОАО "Приморскугсль" /І994-І996гг/; на научно-практической конференции в г.Артеме, прошедшей в декабре І995г, с участием представителей ДВГТУ, Приморского филиала ВостНИИ и работников "ДальвостНИИпроект", в горном институте ДВПУ /199бгУ; на технических советах шахты им.Артема /І994-І99бгг/.
Публикации. По результатам исследований опубликовано б работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений, содержит 115
страниц машинописного текста, 21 рисунок, 19 таблиц и список литературы из 87 наименований.
