CC BY
19
УДК 622'112:502.1
А.Б. Копылов, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-20-41, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
А.Е. Харламов, канд. техн. наук, ассист, (4872) 35-20-41,
[email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Е.А. Машинцев, д-р техн. наук (Россия, Тула, ТулГУ)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
Рассматриваются вопросы решения экологических проблем очистных работ на основе комплексного анализа рациональной технологии добычи.
Ключевые слова: экологически безопасное производство, технологии очистных работ, эффективная мощность.
Интенсивность проявлений горного давления приводит к снижению безопасности горных работ, дополнительным обнажениям кровли, стимулирует процессы вывалообразования и отжима, горных ударов и внезапных выбросов угля и газа, увеличения статических и возникновения динамических нагрузок на крепь, а в итоге вызывает ряд экологических проблем, требующих рационального решения.
Одним из эффективных способов управления горным давлением при ведении очистных работ является закладка выработанных пространств, которая, с одной стороны, способствует снижению проявлений горного давления в очистных забоях (в частности, устранению вторичных осадок основной кровли), а, с другой стороны, обеспечивает устойчивость горных выработок (выемочных штреков), а также предотвращает нерегла-ментированную подработку земной поверхности, инженерных сооружений и естественных объектов. Кроме того, при ведении очистных работ с закладкой выработанных пространств решается проблема безотходного, экологически безопасного производства, связанного с использованием пустых пород в качестве закладочного материала. Применение закладки обусловливает также снижение потерь угля в недрах, что характеризует данный способ управления кровлей как пожаробезопасный.
Необходимо отметить, что основным управляемым параметром является вынимаемая мощность, которая характеризует величину свободного пространства между зависающей кровлей и уплотненным закладочным массивом. Снижение данной мощности до условной (эффективной) величины приводит к переопределению класса кровли, а значит и снижению интенсивности вторичных осадок. Эффективная мощность тэф может быть
уменьшена за счет закладки выработанных пространств.
Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2011. Вып. 2
В настоящее время в рамках полной или частичной закладки выработанных пространств известны различные технологии формирования закладочных массивов в закрепном пространстве при использовании современных механизированных комплексов. Наибольшее распространение получили пневматический, гидравлический и взрывной способы. Каждый из этих способов имеет свои достоинства. Однако такие недостатки, как ограниченная область применения, значительное пылеобразование или повышенное увлажнение воздушной среды, износ трубопроводов, высокие требования к закладочному материалу и т.д., не позволяют обеспечить эффективность закладки выработанных пространств угольных шахт. Важной проблемой является также невозможность совмещения работ по возведению закладочного массива с выемкой угля, что приводит к снижению нагрузки на очистной забой.
В максимальной степени данные недостатки могут быть устранены на основе применения технологий с пакетированной закладкой выработанных пространств за механизированными крепями, оснащенными задними консольными козырьками.
Технология возведения закладочного массива осуществляется следующим образом. После выемки угля и подвигания забоя на установленную технологическую величину по монорельсовым или монокатным дорогам, подвешенным на задних консолях-козырьках крепи, подается закладочный материал в виде пакетов, которые устанавливаются по площади выработанного пространства в систематическом порядке (всплошную, в шахматном порядке, в разбежку, полосами перпендикулярно или параллельно забою).
Для транспортирования закладочных пакетов к сопряжениям лав со штреками предполагается использовать комплекс пакетно-контейнерной доставки, предусматривающий механизацию погрузочно-разгрузочных и транспортно-такелажных работ и служащий для погрузки материалов и изделий или формирования их в пакеты на пункте изготовления. В качестве пакетов предлагается использовать мягкий контейнер - крупногабаритную упаковку из полипропиленовой ткани грузоподъемностью от 400 до 3000 кг с грузоподъемными элементами (стропами). Для доставки пакетов с закладочным материалом возможно использование, кроме моноканатного транспорта, монорельсовой дороги.
Исходя из того, что основным управляемым параметром по критерию обрушаемости кровли является эффективная мощность пласта, были получены зависимости ее изменения от параметров пакетированной закладки, в частности:
- при установке закладочных пакетов параллельно или перпендикулярно линии очистного забоя
аД п Ку а + Ь
тэф=т ~-!-ПНх-; (1)
- при установке закладочных пакетов вразбежку
ad
тф = m ---' ' " У ч ; (2)
эф ' (a' + Ь )(d + c ); ()
- при установке закладочных пакетов в шахматном порядке
2adH п К у
т. = m---' ' ,П—У—-, (3)
эф ' ( a. + Ь )( d + c У
где m' - мощность пласта, м; КУ - коэффициент усадки пород закладочного материала; ai - ширина пакета, м; нП - высота закладочного пакета, м; Ь' - расстояние между соседними рядами пакетов, м; d' - длинна пакета, м; С' - расстояние между соседними пакетами параллельно забою, м.
При сплошной закладке выработанного пространства величина Ь будет равна 0.
В результате установлены закономерности изменения эффективной мощности пласта от его вынимаемой мощности, габаритов и плотности установки закладочных пакетов, а также от коэффициента усадки закладочного материала, позволяющие обосновывать схемы установки закладочных пакетов в выработанных пространствах и таким образом наиболее рационально решать проблему безотходного, экологически безопасного производства, связанного с использованием пустых пород в качестве закладочного материала.
A.B. Kop'lov, A.E. Harlamov, E.A. Mash'ntsev
SOLVING ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF MINING WITH USING COMPLEX ANALYZING RATIONAL MINING TECHNOLOGY
Questions of solv'ng of env'ronmental problems for m'n'ng w'th us'ng complex analyz'ng rational m'n'ng technology are cons'dered.
Key words: env'ronmental safety 'ndustry, m'n'ng technolog'es, effective capac'ty.
Поучено 24.11.11
УДК 624.131.431.2.433-047.43
С.В. Семашко, канд. геол.-минер. наук, доц., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ)
ОЦЕНКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРИСТОСТИ И ПРОНИЦАЕМОСТИ В НИЖНЕЙ ЧАСТИ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ В ОЧАГОВОЙ ЗОНЕ РАЧИНСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 29.04.91 г.
На основании определений добротности литосферы в очаговой зоне Рачинско-го землетрясения проведены оценки значений и распределения пористости и проницаемости в интервале глубин 20... 120 км.
