Введение к работе
Актуальность работы. Опыт отработки угольных пластов показывает, что одной из основных причин несовпадения проектных и фактически достигнутых технико-экономических показателей работы шахт является невыполнение запланированных объемов добычи очистными забоями. На одних вихтах это приводит к увеличению числа лав, что связано с дополнительными затратами, на других шахтах, не имеющих резерва вскрытых и подготовленных запасов, -к невосполнимым потерям добычи. В обоих случаях невыполнение планов по добыче неизбежно ведет к росту себестоимости угля н снижению производительности труда на вахтах. Кроме того, подготовка непредусмотренных проектом лав нарушает рациональную раскройку шахтных полей и приводит к необходимости использования неэффективных временных технологических схем, характеризующихся низким уровнем концентрации горных работ.
В условиях негазовых вахт восточного района Донбасса более низкие, по сравнению с плановыми, фактические нагрузки на очистные забои обусловлены, в основном, потерями добычи в периоды работы лав в зонах с неустойчивыми породами кровли, которые представляют собой локальные изометрические пятна неправильной формы, распространяющиеся без какой либо закономерности в пределах шахтных полей и трудно прогнозируемые в период проведения геолого-разведочных работ. Для этих периодов характерным является увеличение числа и продолжительности простоев лав, связанных с обрушениями пород кровли и резкое ухудшение качества добываемого угля. Потери добычи при работе в этих условиях достигают 100000 т угля в год на одну лаву при планируемой нагрузке на забой 300-450 тыс.т в год.
Анализ существующих способов предотвращения обрушений пород кровли в лавах показал, что в условиях рассматриваемого месторождения их реализация либо технически трудно осуществима, либо характеризуется низкой результативностью. Из всего широкого диапазона известных способов и мероприятий, направленных на снижение отрицательного влияния обрушений пород кровли на работу очистных забоев, на шахтах Восточного Донбасса используются, в основном, пассивные способы: анкерование пород кровли и выкладка деревянных клетей в полостях, образовавшихся при обруше-
ниях пород кровли. Реализация данных способов, как правило, не обеспечивает полного исключения потерь добычи очистными забоями. Положение осложняется тем, что в настоящее время отсутствуют методики, позволяющие осуществлять надежный прогноз величин снижения нагрузок на лавы в периоды их работы в локальных зонах с неустойчивыми породами кровли.
Цель работы: повысить уровень концентрации горных работ и надежность выполнения производственных заданий шахт по добыче при отработке пологих негазовых угольных пластов с неустойчивыми породами кровли.
Идея работы: разработку перспективных планов развития горных работ необходимо осуществлять с учетом характера и степени влияния локальных зон с неустойчивыми породами кровли на динамику грузопотоков из очистных забоев и их взаимного влияния друг на друга.
Основные завиваемые положения:
,1. Надежность выполнения производственных заданий по добыче и уровень пространственной концентрации горных работ на шахтах зависит от наличия и местоположения зон с неустойчивыми породами кровли, представляющими собой локальные изометрические пятна неправильной формы неравномерно расположенные в пределах отрабатываемых пластов.
-
Степень взаимного отрицательного влияния сдвоенных лав друг на друга, проявляющаяся в снювении их суммарной добычи, зависит от соотношения площадей и взаимного располокения локальных зон с неустойчивыми породами кровли в пределах отрабатываемых столбов. В большей зависимости сдвоенные лавы находятся в случаях, когда площадь неустойчивых пород кровли в опережающей лаве превышает соответствующий показатель в отстающей лаве.
-
Снизить потери добычи сдвоенными лавами возможно путем принятия в проекте лав различной длины с учетом размеров площадей зон с неустойчивыми породами кровли в пределах отрабатываемых столбов.
Научная новизна:
1. Предложен методологический подход к определению параметров столбовой системы разработки в варианте "сдвоенные лавы", учитывающий наличие локальных зон с неустойчивыми породами
кровли и прогнозируемую интенсивность обрушений пород кровли в их пределах этих зон. На основе разработанной экономико-математической модели определена область применения данной системы для отработки участков шахтного поля с локальными неустойчивыми породами кровли.
2. Установлены качественные и количественные зависимости эмпирических распределений нагрузки на очистной забой от площади и высоты обрушений в призабойном пространстве.
Практическая ценность работы:
-
Разработана методика прогнозирования динамики добычи шахты в периоды отработки частей шахтного поля с локальными зонами неустойчивых пород кровли, учитывающая интегральное отрицательное влияние зон неустойчивых" пород кровли в пределах планируемых к отработке выемочных столбов на величину мощности шахты.
-
Разработаны рекомендации по определению на стадии перспективного планирования фронта очистных работ рациональных параметров столбовой системы разработки в варианте "сдвоенные лавы" при отработке пластов с неустойчивыми породами кровли.
-
Обоснована область рационального использования столбовых систем в вариантах "сдвоенные лавы" и "одинарные лавы" при отработке пластов с локальными зонами неустойчивых пород кровли.
Методы исследований. Работа выполнялась комплексным методом, включающим анализ данных горно-технической литературы, шахтных наблюдений и отчетных материалов предприятий. Полученные материалы обрабатывались на персональной ЭШ с использованием методов математической статистики.
Достоверность полученных результатов подтверждается представительным количеством (более 900) данных шахтных наблюдений, использованием современных методов их обработки и интерпретации, высокой сходимостью фактических и прогнозируемых значений исследуемых величин.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 6 Всероссийской научно-методической конференции "Безопасность жизнедеятельности человека" (г. Новочеркасск, 1994 г.), на III Меадународном симпозиуме "Горное дело в Арктике" (Санкт-Петербург, 1994 г.), на кафедре РПМ в СПГГИ в 1995 г.
Личный вклад автора диссертационной работы: сбор научных материалов по изучаемой проблеме, организация и проведение шахтных наблюдений, обработка данных исследований и интерпретация результатов, разработка экономико-математических моделей, разработка методик и рекомендаций по отработке пластов с неустойчивыми породами кровли.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа содержит 138 страниц текста, в том числе: 7 таблиц, 42 рисунка, 113 страниц машинописного текста. Работа включает введение, четыре главы, основные выводы и рекомендации, список литературы из 63 наименований.
Автор выражает благодарность за методическую помощь, научные консультации профессору, д.т.н. Зубову В.П.; за ценные консультации и советы коллективу кафедры РПМ СПІТИ; за помощь в сборе материалов и консультации по исследуемым вопросам инженерно-техническим работникам АО "Гуковуголь" Рутькову К.И., 01а-ульскому А.К., Шнайдеру С.А., и др.
