CC BY
45
Значение параметра m, % Изменение масштаба, % Растяжение/сжатие по оси OX, % Растяжение/сжатие по оси OY, % Значение параметра m, град Поворот %
-30 70 70 80 0 100
-25 70 80 80 1 100
-20 80 90 80 2 100
-lS 80 90 90 3 100
-10 90 90 90 4 100
-S 100 100 90 5 90
0 100 100 100 б 90
S 100 100 100 7 90
10 100 100 100 8 80
lS 90 100 100 9 80
20 80 90 100 10 80
25 70 90 90 15 70
30 70 90 90 20 70
ченной в ней самой.
Вторая особенность состоит в том, что цифры по самому их существу, по той роли, которую они играют в документах, требуется распознать с высокой надежностью, далеко превосходящую надежность, нужную в большинстве других задач распознавания.
Эти перечисленные особенности в большей степени определили метод получения характерных признаков, представленный формулами (1-6). Блок-схема разработанного алгоритма представлена на рисунке. Как видно из блок-схемы алгоритма для реализации процесса распознавания необходимо создать базу эталонов распознаваемых объектов. Были созданы наборы графиче-
1. Файн В.С. Опознавание изображений (основы неперывно-групповой теории и ее приложения). - М.: Наука, 1992. - 296 с.
2. The Cho-Huak, Roland T. Chin. On image analysis by methods of moments // IEEE transactions on pat-
ских файлов, содержащих эталоны цифр от «0» до «9».
Для исследования эффективности разработанного алгоритма, цифры от «0» до «9» были подвергнуты изменению масштаба, растяжению/сжатию по оси OX декартовой системы координат, растяжению/сжатию по оси OY декартовой системы координат и повороту на различные углы.
Результатов тестирования (таблица) позволяют сделать вывод об устойчивости разработанного метода геометрических моментов к аффинным преобразованиям (изменение масштаба, растяжение/сжатие по осям координат, поворот) в достаточно большом диапазоне их измерения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
tern analysis and machine intelligence. - 1998. - Vol. 10. -P. 410-423
3. Hu M.K. Visual pattern recognition by moment invariants // IRE transactions on information theory. - 1962. - Vol. 8. - P. 179-187.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------------
Кубрин Сергей Сергеевич - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет,
Исаев Андрей Борисович - кандидат технических наук, РУДН.
Мастеров Сергей Александрович - магистр, РУДН.
УДК 622.281.74 Е. С. Кулешов
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВЫРАБОТОК С АНКЕРНОЙ КРЕПЬЮ НА ШАХТАХ РОССИЙСКОГО ДОНБАССА (ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ)
1S7
Семинар № 11
Я а угольных шахтах Российского Донбасса анкерная крепь получила довольно широкое распространение. В характерных для месторождения геологических и горнотехнических условиях трудно найти альтернативные способы крепления горных выработок. экономическая эффективность и целесообразность такого вида крепи общеизвестны и не вызывают возражений.
Наибольшее применение на шахтах получила распорно-замковая крепь типа ЭС, ШК, АД, и ВНИИОМШС.
Анкерная крепь применяется в выработках с различными технологическими функциями без исключения, в том числе: коренных штреках, уклонах, бремсбергах, ходках, сбойках, камерах и т. п. отдельные выработки в силу специфических особенностей подземной добычи угля по требованиям вентиляции и транспорта приходится поддерживать в течение длительного времени. Иногда срок поддержания соизмерим со сроками отработки панели, крыла или шахты в целом.
За более чем 40-летний период освоения анкерной крепи в Восточном Донбассе пройдено 4,5 тыс. км горных выработок. В настоящее время на шахтах поддерживается 138 выработок общей протяженностью около 152 км, в которых анкерная крепь используется как постоянная и является единственной грузонесу-щей конструкцией.
В последние годы, как свидетельствует практика, проблема поддержания выработок на шахтах региона обострилась. Особую тревогу вызывает состояние капитальных и подготовительных выработок с анкерной крепью, имеющих длительные сроки поддержания. На некоторых шахтах произошло обрушение заанкеро-ванных пород кровли и при этом пострадали люди.
В ходе расследования причин аварий было установлено, что одной из объективных со-
ставляющих являются отказы анкерной крепи. Основываясь на выводах о причинах аварий, ОАО «ШахтНИУИ» было поручено провести обследование выработок с анкерной крепью и по результатам шахтных исследований и наблюдений дать объективную оценку состояния анкерной крепи, породных обнажений и выработок в целом. Работа велась под контролем региональной службы горнотехнического надзора с участием технических служб объединений и шахт. Была разработана методика работ, которая согласована и утверждена в установленном порядке.
Не вдаваясь в детали методических положений, следует подчеркнуть, что в ходе шахтных экспериментальных исследований и наблюдений тестируемыми показателями являлись: силовые параметры анкеров (несущая способность и сопротивление крепи), вид и количественные показатели коррозии элементов анкеров с целью их учета и прогноза. С учетом динамики процессов коррозионного износа и снижения во времени силовых параметров анкеров аналитически определены наиболее вероятные резервы времени работоспособного состояния крепи, в том числе: Инс - резерв, обусловленный несущей способностью анкеров, Ик - резерв, определяемый с учетом скорости коррозии, Кр - коэффициент работоспособности крепи, который представляет собой отношение фактического сопротивления крепи к ее расчетным значениям.
Прогнозируемые резервы времени работоспособного состояния анкерной кре-пи сопоставлялись с остаточным сроком поддержания выработки до ее погашения (Тэ). сроки поддержания выработки определялись исходя из планов развития горных работ на отдаленную перспективу и опыта отработки выемочных участков и полей.
Таблица 1
Варианты сочетаний признаков оценки состояния анкерной крепи и породных обнажений
№ п/п Оценка состояния анкерной крепи Оценка состояния породных обнажений Рекомендации по обеспечению работоспособности анкерной крепи
1 Кр > 1; Янс > Тэ; Як > Тэ Удовлетворительное Периодический осмотр и освидетельствование выработки
неудовлетворительное Определить вид и параметры дополнительной крепи для перекрепления
Кр > 1; Удовлетворительное Выполнить усиление анкерной крепи
2 Янс < Тэ; Як > Тэ неудовлетворительное Определить вид и параметры дополнительной крепи для перекрепления
3 Кр > 1; Янс = 0; Як < Тэ Удовлетворительное Провести усиление анкерной крепи. Выполнить антикоррозионную защиту.
Неудовлетворительное Определить вид и параметры крепи для перекрепления
Визуально, методом экспертных оценок, определялось состояние породных обнажений в кровле и боках выработок, а также производилась техническая эндоскопия приконтурного массива в пределах глубины анкерования с использованием оптического прибора типа РВП конструкции ШахтНИУИ.
В соответствии с Методикой было обследовано 122 выработки общей протя-женностью 105 км. Комплексный анализ результатов шахтных, экспериментальных исследований и аналитических решений показал, что, строго говоря, вариантов сочетаний параметров оценки анкерной крепи, породных обнажений и приконтурного массива может быть достаточно много (около 10). Здесь мы выделяем несколько, которые, на наш взгляд, представляются наиболее существенными и наиболее информативными при оценке состояния крепи и выработки (см. табл. 1). В таблице приведены рекомендуемые мероприятия, реализация которых будет способствовать надежности крепления.
В обследованных выработках были ограничены в пространстве участки, на которых рекомендовано проведение специальных мероприятий по обеспечению работоспособности
анкерной крепи и надежности крепления. Установлены виды и физические объемы работ, обобщенные значения которых для каждого угледобывающего объединения и шахты приведены в табл. 2.
Из таблицы видны, что в настоящее время в выработках с анкерной крепью около 45 км необходимо перекрепить другими видами крепи или усилить крепь. Традиционным способом является перекрепление рамной крепью. Недостаток этих традиционных технологий по восстановлению надежности крепления выработок в том, что при нынешнем материальном снабжении в отрасли и остром финансовом дефиците на федеральном и региональном уровнях решение подобной задачи просто немыслимо. До настоящего времени вопросы усиления анкерной крепи и повышения ее работоспособности при длительной эксплуатации выработок не входили в круг решаемых задач при креплении и поддержании выработок с анкерной крепью.
Тот факт, что подобные задачи впервые решаются в Восточном Донбассе, обусловлен высокой степенью актуальности для нас данной проблемы, а также тем значением, какое имеет для региона такая отрасль, как угольная
Таблица 2
Вид и объемы работ по обеспечению надежности крепления выработок с анкерной крепью
№ п /п Объединение, шахта Протяженность обследованных выработок, м Объемы работ, обеспечивающих надежность крепления, м
Перекреп- ление Усиление анкерной крепи Защита против коррозии Другие работы
1 Ростовуголь 61810 11910 19100 11660 13190
2 Гуковуголь 6700 910 4200 1140 450
3 ШУ «Обуховская» 26160 2120 5070 4240 14730
Итого: 94670 14940 28370 17040 28370
ГУ
промышленность. Для научных и проектных организаций эта проблема трансформируется в поиск альтернативных экономичных и, что не менее важно, эффективных технических решений, которые гарантировали бы надежность крепления выработки и безопасность работ.
Технико-экономический анализ и сравнение возможных решений позволил установить, что наиболее эффективным способом усиления анкерной крепи является повышение ее несущей способности и работоспособности путем заполнения свободного объема шпуров с анкерами твердеющими смесями на основе неорганических вяжущих (цемент, молотые доменные шлаки и др.).
ОАО «ШахтНИУИ» разработана технология инъекционного способа усиления и создан комплект оборудования с использованием пневмонагнетателя (ПНШ). Схема оборудования показана на рис. 1. Как видно, схема довольно проста, а комплект оборудования не содержит сложных и дорогостоящих сборочных единиц. С использованием энергии сжатого воздуха твердеющая смесь по прорезиненным рукавам подается из пневмонагнетателя в свободный объем шпуров с анкерами. По сути дела распорно-замковый анкер превращается в анкер со сплошным закреплением, с повышен-
Схема шахтного пневмонагнетателя ПНШ: 1 - нагнетатель; 2, 5, 18 - манометры низкого давления; 3 -рукав для подачи сжатого воздуха; 4 - редукционный клапан; 6 - манометр высокого давления; 7 - баллон высокого давления; 8, 10, 11 - пробковые краны; 9 - тройник; 12 — кран шаровый; 13 - заполняемая полость шпура; 14 - стержень анкера; 15 - трубка воздухоотводящая; 16 - герметизатор; 17 - тройник-проходник; 19 - рукав для подачи раствора; 20 - опора
ной жесткостью и несущей способностью. Одновременно увеличивается устойчивость при-контурного слоя пород в пределах глубины ан-керования в результате того, что трещины разного происхождения заполняются твердеющей смесью и скрепляют приконтурный массив.
Несущая способность и работоспособность анкерной крепи увеличивается в 1,5-2,0 раза и составляет не менее 70 кН через 1 сутки после нагнетания. Технология и оборудование успешно прошли стендовые и шахтные испытания. Оборудование признано работоспособным, а способ эффективным. В настоящее время технология и оборудование используются на шахте «Комсомольская правда» ОАО «Компания «Ростовуголь». В людском ходке уклона № 1 анкерная крепь усилена на длине 477 м. реализация разработки на практике позволяет по-
лучить 1,5-2,0 тыс. руб. реальной экономии на 1 м выработки
Новая технология и оборудование рекомендованы к широкому внедрению на шахтах Российского Донбасса, а действующая нормативно-методическая база дополнена «Руководством по повышению несущей способности длительно эксплуатируемой анкерной крепи распорно-замкового и клино-щелевого типов на шахтах Ростовской области» (ШахтНИУИ, 2001).
Разработка эффективных средств и способов повышения коррозионной стойкости металлических элементов анкерной крепи ведется в настоящее время ОАО «ШахтНИУИ».
Внедрение технических решений и разработок позволит значительно повысить надежность крепления и безопасность работ на шахтах Российского Донбасса при существенном снижении затрат на поддержание выработок с анкерной крепью.
— Коротко об авторах
Кулешов Е.С. - ОАО «ШахтНИУИ».
----------------------------------------------- © А.Г. Лущик, 2005
УДК 622.272 А.Г. Лущик
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЫЕМОЧНОЙ МАШИНЫ И КРЕПИ С БОКОВЫМИ ПОРОДАМИ
Семинар № 11
тработка угольных пластов по восстанию имеет ряд существенных отличий от технологии выемки по простиранию и падению.
Прежде всего, необходимо отметить, что в лавах, движущихся по восстанию, значительно повышаются явления отжима угольного забоя, снижается его устойчивость. При этом уголь из верхней пачки может попадать в рабочее пространство лавы. А это в свою очередь увеличивает травматизм рабочих, аварийность оборудования, а также приводит к дополнительным затратам труда на уборку угля. При комбайновой технологии выемки есть технические решения позволяющие удерживать от обрушения угольный забой, например, при помощи выдвижных верхняков крепи. А для струговой
технологии ни параметры, ни условия, при которых обрушение верхней угольной пачки в забое может представлять опасность, изучены не достаточно. Поэтому возникла необходимость в проведении данных исследований.
Исследования обрушения верхней пачки угля проводились в следующем порядке.
Определялись возможные варианты движения угля из верхней пачки после его отделения от массива. По выделенным вариантам разрабатывались математические модели движения угля. Затем вырабатывались критерии безопасности, при выполнении которых практически исключался бы травматизм рабочих и аварийность оборудования от выпадающего из верхней пачки угля. По полученным зависимостям определялись граничные условия допустимости экс-
