CC BY
9
© С.Г. Кокосв, 2012
УДК 622.831.312 С.Г. Кокоев
ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦЕЛИКОВ ПРИ МНОГОШТРЕКОВОЙ СХЕМЕ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Предложен метод определения оптимальных параметров межштрековых целиков при разработке пластов склонных к горным ударам. Ширина целика устанавливается в зависимости от мощности пласта и глубины ведения горных работ. Ключевые слова: межштрековый целик, мощность пласта, горный удар, напряжение.
Анализ опыта подземной разработки угольных пластов показал, что традиционный способ подготовки выемочных участков одиночными выработками на пластах склонных к горным ударам и внезапным выбросам в условиях современных глубин и высоких нагрузок на очистные забои не способен в полной мере обеспечить безопасное ведение горных работ. Решение данной проблемы может быть осуществлено путем применения многоштрековой подготовки выемочных участков с охраной штреков податливыми угольными целиками [1, 2].
Проектирование параметров меж-
штрековых целиков должно осуществляться с учетом влияния очистных пространств отрабатываемых выемочных столбов с обязательной проверкой целиков на удароопасность при их формировании [3]. Для численной оценки несущей способности межштрековых целиков был выбран современный программный комплекс ДЬаяиэ, распространяемый в России фирмой «Тесис» и базирующийся на реализации упругопластической модели методом конечных элементов (МКЭ).
Моделирование с учетом влияния очистного пространства отработанных лав выполнялось для условий расчетной схемы приведенной на рис. 1.
При моделировании принимались следующие исходные данные: ширина штрека Ь = 5 м, высота И = 3 м; мощность угольного пласта т = 2 м, глубина ведения горных работ 600 м; предел прочности угля на одноосное сжатие стсж = 10 МПа, модуль упругости угольного пласта Еу = 1-103 МПа, модуль упругости вмещающих пород Еп = 1-Ю4 МПа,
„ удельный вес угля уу = 16
Рис. 1. Схема для оценки несущей способности и / 3
у кН/м , удельный вес породы межштрековых целиков с учетом влияния очистного пространства
Уп = 21 кН/м3
Результаты оценки состояния целиков
№ ва- № це- 1ц, Хг', Хг", ¿пр, с, Состояние
рианта лика м м м м м целика
1 1 5,0 1,8 1,8 3,6 4,5 не опасно
2 1 5,0 1,9 1,9 3,8 4,8 не опасно
2 4,5 1,6 1,6 3,2 4,0 не опасно
1 5,0 2,0 2,0 4,0 4,9 не опасно
3 2 4,5 1,7 1,7 3,4 4,3 не опасно
3 4,0 1,5 1,5 3,0 3,8 не опасно
И 1 II 1 I 4 I I 1 1
у
О—ф
о-о
I П I М I 1 и 1 I П I
о
<>~о
Рис. 2. Схемы к оценке напряженного состояния и удароопасности межштрековых целиков в процессе их формирования:
а — вариант 1 - целик и два штрека; б — вариант 2 — два целика и три штрека в — вариант 3 — три целика и четыре штрека
Результаты моделирования показали, что целики с размерами Ьц1 = 5,0; 1ц2 = 4,5; Ьц3 = 4,0 м будут являться не удароопасными при ведении очистных работ на пластах склонных к горным ударам. Вместе с тем, полученные при моделировании параметры целиков необходимо проверить на удароопасность при формировании целиков вне зоны влияния очистных работ, то есть в процессе подготовки к отработке выемочного столба.
Для оценки напряженного состояния и удароопасности целиков в процессе их формирования были разработаны и промоделированы три расчетных варианта, схемы которых приведены ниже на рис. 2.
Для оценки удароопасно-сти целиков были использованы следующие линейные зависимости [4]:
Агр = х + ,
где Ьпр — предельный размер целика, м; х1' и х1" — зона пластических деформаций в краевых частях целика, определяемая в результате компьютерного моделирования, м.
А = 1.254р,
где АЦ — не удароопасный
размер (ширина) целика, м.
Результаты оценки состояния целиков при подготовки выемочных столбов вне зоны влияния очистных работ представлены в таблице.
Анализ проведенных модельных исследований показал, что межштрековые целики с параметрами Ьц1 = 5,0; Ьц2 = 4,5; Ьц3 = 4,0 м будут являться не уда-роопасными как в процессе подготовки, так и при отработке выемочного столба в принятых горно-геологических условиях. Полученные результаты подтверждаются анализом условий подготовки парными выработками выемочных столбов на шахтах ОАО «Воркутауголь».
X
а
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казанин О.И., Задавин Г. Д. Интенсивная отработка высокогазоносных угольных пластов на больших глубинах. - СПб.: Изд-во МАНЭБ, 2007. - 240 с.
2. Коршунов Г.И., Логинов А.К., Шик Б.М. Многоштрековая подготовка угольных пластов. - СПб.: Наука, 2007. - 251 с.
3. Кокоев С.Г. Оценка напряженного состояния системы межштрековых целиков при подготовке к выемке удароопасных пластов. Известия вузов.
4. Петухов И.М., Линьков A.M., Сидоров B.C. и др. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов: Справочное пособие. — М.: Недра, 1992. —256 с. КПЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Кокоев С.Г. — младший научный сотрудник, Санкт-Петербургский государственный горный университет, Научный центр геомеханики и проблем горного производства, Soslan85@yandex.ru.
- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
НАПРАВЛЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ В ЦЕЛЯХ ЭФФЕКТИВНОЙ
РУДОПОДГОТОВКИ
Александров А.В. — доктор технических наук, профессор, зам. директора по научной и инновационной работе, e-mail: lGDALEX@rambler.ru,
Литвинова Н.М. — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: nauka22@yandex.ru
Александрова Т.Н. — доктор технических наук, доцент, заведующая лабораторией, e-mail: lGD@rambler.ru,
Институт горного дела ДВО РАН.
Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). — 2012. — № 4. — 12 с.— М.: издательство «Горная книга».
Приведены результаты исследований по направленному физико-химическому воздействию на горную массу с целью интенсификации процесса подготовки руд к переработке. Для оценки степени изменения технологических свойств горных пород предложен показатель эффективности рудоподготовки. Обоснован механизм процесса механо-химикоактивации при измельчении.
Ключевые слова: рудоподготовка, направленное воздействие, поверхностно-активные вещества, механо-химикоактивация.
THE DIRECTED CHANGE OF ROCKS PROPERTIES PHYSICAL
AND CHEMICAL INFLUENCES FOR EFFECTIVE OF ORE PREPARATIONS
AleksandrovA.V., Litvinova N.M., Aleksandrova T.N.
In article results of researches on the directed physical and chemical influence on mountain weight for the purpose of an intensification of process preparations of ores for processing are resulted. For an estimation of degree of change of technological properties of rocks the efficiency indicator of ore preparations is offered. The process mechanism mehano^hemical activation is proved at crushing.
Key words: ore preparations , the directed influence, surface-active substances, mehano- ^emical activation.
