Эффективность охраны выемочных выработок податливыми целиками на антрацитовых шахтах Текст научной статьи по специальности «Горное дело»

Научная статья на тему 'Эффективность охраны выемочных выработок податливыми целиками на антрацитовых шахтах' по специальности 'Горное дело' Читать статью
Pdf скачать pdf Quote цитировать Review рецензии ВАК
Авторы
Коды
  • ГРНТИ: 52 — Горное дело
  • ВАК РФ: 25.00.13; 25.00.15; 25.00.22
  • УДK: 622
  • Указанные автором: УДК: 622.83(06)

Статистика по статье
  • 80
    читатели
  • 32
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц.сети

Ключевые слова
  • ШАХТА
  • АНТРАЦИТ
  • ЗАМЕРНЫЕ СТАНЦИИ
  • КАМУФЛЕТНОЕ ВЗРЫВАНИЕ

Аннотация
научной статьи
по горному делу, автор научной работы — Титов Н. В., Турук Ю. В.

Проведены дополнительные исследования физико-механических свойств антрацитов в лабораторных и натурных условиях с целью уточнения параметров охранных антрацитовых целиков.

Научная статья по специальности "Горное дело" из научного журнала "Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал)", Титов Н. В., Турук Ю. В.

 
close Похожие темы научных работ
Читайте также
Рецензии [0]

Похожие темы
научных работ
по горному делу , автор научной работы — Титов Н. В., Турук Ю. В.

Текст
научной работы
на тему "Эффективность охраны выемочных выработок податливыми целиками на антрацитовых шахтах". Научная статья по специальности "Горное дело"

© Н.В. Титов, Ю.В. Турук, 2011
УДК 622.83(06)
Н.В. Титов, Ю.В. Турук
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОХРАНЫ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК ПОДА ТЛИВЫМИ ЦЕЛИКАМИ НА АНТРАЦИТОВЫХ ШАХТАХ
Проведены дополнительные исследования физико-механических свойств антрацитов в лабораторных и натурных условиях с целью уточнения параметров охранных антрацитовых целиков.
Ключевые слова: шахта, антрацит, замерные станции, камуфлетное взрывание.
А нтрацитовые шахты Восточного
-^■■Донбасса отрабатывают преимущественно тонкие пласты (60 % всех запасов — в пластах мощностью 0,7—1,2 м). Рентабельность отработки таких пластов возможна при нагрузке на очистной забой для различных условий в пределах 3000-4500 т/сутки, что в свою очередь требует хорошего состояния выемочных штреков (ходков).
Используемые в настоящее время бесцеликовые способы охраны таких выработок (БДБ, бутокостры в сочетании с органной крепью и без и др.) не в полной мере обеспечивают сохранность выработок, к тому же такие выработки постоянно перекрепляются, в результате чего стоимость их поддержания составляет в среднем 70 % от новой проходки.
Очевидно, что сегодня достигнуть нагрузки на очистной забой 5000 и более т/сутки можно при однократном использовании выемочных выработок, что предполагает оставление межстолбовых целиков, при этом, на наш взгляд, выработки должны проходиться как парные, с анкерным креплением — наилучшим по технологичности возведения и в наименьшей степени загромождающим живые сечения штреков (ходков).
С целью уточнения параметров охранных антрацитовых целиков нами были проведены дополнительные исследования физико-механических
свойств антрацитов в лабораторных и натурных условиях [1]. В результате установлено, что при трехосном сжатии, что характерно для состояния пород в массиве, антрацит близок к идеально хрупкому материалу, а в состоянии остаточной прочности — близок к сыпучим материалам. Сделано важное заключение, что податливость антрацитового целика, как необходимая компонента охранной конструкции выемочной выработки, функционирующей в зоне влияния очистных работ, может быть задана ему (целику) только искусственным путем.
Исследование несущей способности, закономерности и форм деформирования и разрушения «жестких» и податливых предохранительных антрацитовых целиков осуществлялось путем исследований в лабораторных и натурных условиях [2].
В лабораторных условиях исследования проводились на моделях из эквивалентных материалов. В результате моделирования были решены следую-
щие задачи: 1) уточнены формы и параметры разрушения и отслоения краевой части горизонтально расположенного целика от вертикально действующей нагрузки; 2) установлено влияние разгрузочных щелей на устойчивость податливого целика в зависимости от глубины щелей и их расположения по высоте целиков; 3) определено влияние одностороннего подпора на несущую способность ленточного целика.
Модели изготавливались из песчаноэпоксидной смеси, прочность которой подбиралась экспериментально по ряду предварительных испытаний образцов на одноосное сжатие. Моделируемый массив изготавливался в трехметровом стенде с последующим разделением его на блоки шириной, равной размеру рабочей камеры в силовом стенде, масштаб моделирования 1:20 и 1:40.
Проведенные исследования показали, что при нагружении «жестких» целиков нагрузками, примерно равными прочности материала целика на сжатие, в условиях, когда вмещающие породы обладают большей прочностью, происходит разрушение его краевых частей с разрушением и вывалом средней по высоте части на ширину, равную 0,7-0,85h и формированием в целике «ядра», в котором частично деформированный материал находится в трехосном напряженном состоянии. При этом образование ядра возможно при соотношении В/Ь>3,5.
При приложении боковой нагрузки к одной из боковых сторон целика, вследствие развития сдвиговых деформаций, уменьшается общая несущая способность целика, при этом в зависимости от величины бокового подпора она может составлять 0,7-0,9 несущей способности целика.
При задании целику искусственной податливости его первоначальная несущая способность сначала уменьшалась пропорционально его площади, а затем после выбора заданной податливости она вновь увеличивалась и достигала величины больше первоначальной, за счет изменения коэффициента формы целика; размеры формирующегося в теле целика «ядра» практически такие же, как и в случае жесткого целика, при этом несущая способность податливого целика разбуренного скважинами по всей его ширине и на 1/3 примерно, одинакова. Этот вывод имеет важное практическое значение, так как позволяет значительно уменьшить объем буровых работ при оформлении искусственной податливости целиков.
Исследования устойчивости горных выработок, охраняемых податливыми целиками, проводились на шахтах «Южная» и «Майская» при отработке пласта 1н3.
Для исследования проявлений горного давления в сечении выработки оборудовались замерные станции, состоящие из пары реперов «кровля-почва». Замерные станции оборудовались в 60-80 м впереди забоя и наблюдения проводились до тех пор, пока замерная станция оказывалась позади лавы на 40-60 м. Измерения расстояния между реперами осуществлялись индикаторной стойкой СУИ-2.
Податливость целиков на экспериментальных участках задавалась путем бурения скважин, камуфлетного взрывания, проведения разгрузочных печей.
Бурение скважин осуществлялось легким буровым станком типа Р-200Е. В проводимом эксперименте диаметр скважин составлял 300 мм, расстояние между скважинами варьировалось в пределах 0,9-1,8 м.
400 ■
350 - 1 -—
300 -
25£К '— 2
/200 -
/ 150^
^^1оо -
50" 1 1 I I
-60
-40
-20
0
20
40
60
Ь, м
2 - податливый целик 1 - жесткий целик
Рис. 1. Смещения пород в конвейерном штреке № 1520 шахты «Южная»
400 1
350 -
300 - з —
- 2 ^
250^ х 1 ■—
/200^

100
— 50 1 I" I I "1
Ь, м
-60
-40
-20
20
40
60
1 - разгрузочные скважины 2 -разгрузочные печи 3- комуфлетное взрывание Рис. 2. Графики смещений пород при различных способах задания податливости
Камуфлетное взрывание заключалось во взрывании зарядов в шпурах, пробуренных в целик из охраняемой выработки. Глубина шпуров при проведении камуфлетного взрывания составляла 4 м, расстояние между шпурами — 2 м, вес заряда 1,2 кг.
Задание податливости с помощью разгрузочных печей осуществлялось на участке выработки длиной 72 м, охраняемой целиком шириной 14 м. В ис-
следуемом целике было пройдено 6 разгрузочных печей длиной 7 м, то есть до середины целика. Расстояние между печами составляло 8 м, ширина печей 3 м.
На рис. 1 приведены результаты измерения смещений в горных выработках шахты «Южная» на участках, охраняемых «жесткими» и податливыми целиками.
Как видно, в случае «жесткого» целика величина смещений в выработке на
уровне очистного забоя составляла 260, а на участке, охраняемым податливым целиком, 150 мм.
На рис. 2 приведены графики смещений кровли в выработках, охраняемых податливыми целиками при различных способах задания податливости. Как видно, максимальная величина смещений кровли выработки отмечалась при камуфлетном взрывании в разгрузочных печах и на уровне забоя составила 250 мм, наименьшее значение смещения (150 мм) — в случае разгрузочных скважин.
Аналогичные результаты получены и по шахте «Майская».
Как видно, величина смещений кровли выработок, охраняемых податливыми целиками меньше, чем в выработках, охраняемых «жесткими» целиками. При этом коэффициент влияния податливости для рассматриваемых условий составил 0,6.
1. Титов Н.В., Привалов А.А., Турук Ю.В. Пути повышения эффективности разработки тонких и средней мощности пологих антрацитовых пластов: монография/ШИ ЮРГТУ. — Ростов н/Д: Из-во журн. «Изв. вузов. Сев. — Кавк. регион», 2006, — 196 с.
2. Титов Н.В. Научное обоснование элементов технологии подготовки и отработки
Таким образом, задание охранным целиком податливости уменьшает величину смещений в охраняемых выработках примерно на 40 %.
Интересно отметить, что при исследовании влияния податливости охранных целиков на устойчивость выработок на моделях получили сопоставимый результат, так по данным моделирования коэффициент влияния податливости составил 0,6—0,7.
Вывод: При отработке антрацитовых пластов эффективность охраны выемочных выработок податливыми целиками значительно выше, чем «жесткими», при этом, в силу специфических свойств антрацита, податливость целикам может задаваться только искусственным путем; разгрузочные полости следует оформлять в виде скважин, пробуренных на 1/3 ширины целика (с каждой стороны). Нами предложена соответствующая методика расчета [3].
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
антрацитовых пластов с использованием парных выработок: автореф. дисс. доктора технических наук. — СПб, 2007. — 31 с.
3. Титов Н.В. Методика расчета параметров податливых целиков/ Изв. Вузов Сев. — Кавк. регион. Техн. Науки. Спец. вып., 2006.
Коротко об авторах ___________________________________________________________
Титов Н.В. — доктор технических наук, профессор кафедры «Разработка пластовых месторождений»;
Турук Ю.В. — кандидат технических наук, ст. преподаватель кафедры «Разработка пластовых месторождений».
Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (НПИ), г. Шахты, e-mail: siurgtu@ siurgtu.ru

читать описание
Star side в избранное
скачать
цитировать
наверх