Разработка эффективных способов и технических средств борьбы с газодинамическими явлениями в калийных рудниках

• Автор: Щерба, Владимир Яковлевич
• Шифр специальности: 05.05.06, 25.00.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Солигорск
• Количество страниц: 278 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И БОРЬБЫ С ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ.

1.1. Геологические и горнотехнические условия разработки

Старобинского месторождения калийных солей

1.2. Газодинамические явления в калийных рудниках.

1.3. Технология предотвращения газодинамических явлений

1.4. Технические средства предотвращения газодинамических

явлений.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ЗАБОЯ НА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛЯНОГО ПОРОДНОГО МАССИВА.
2.1. Общие положения
2.2. Методы компьютерного анализа геомеханических
процессов, изучения надежности и НДС горнодобычного оборудования
2.3. Методика расчета пространственного НДС соляного
породного массива в окрестности забоя горной выработки
2.4. Результаты численного моделирования НДС массива в
окрестности забоя плоской и сферическиплоской формы.
2.5. Моделирование НДС массива в окрестности забоя
плоской и сферическиплоской формы в случае наличия тектонической трещины, параллельной забою.
2.6. Моделирование НДС массива в окрестности забоя плоской
и сферическиплоской формы в случае расположения тектонической трещины под углом к забою.
2.7. Влияние конусообразной формы исполнительного органа на геомеханическое состояние массива в районе забоя
с источником ГДЯ
2.8. Компьютерное моделирование НДС массива в окрестности
забоя конусообразной формы
2.9. Выводы.
ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОХОДЧЕСКООЧИСТНОГО КОМБАЙНА.
3.1. Общие положения.
3.2. Исследование закономерностей режимов резания калийной соли и выбор режущего инструмента для исполнительного органа
3.3. Компьютерное моделирование НДС и динамической устойчивости резца исполнительного органа комбайна
3.4. Методика расчета режимов работы исполнительного
органа проходческоочистного комбайна
3.5. Определение оптимальной совокупности основных параметров исполнительного органа комбайна для
создания сферическиплоской формы забоя
3.5.1. Обоснование и построение критериев оптимизации
основных параметров исполнительного органа
3.5.2. Определение функциональных зависимостей и выбор ограничений параметров
3.5.3. Расчет и обоснование основных параметров исполнительного органа проходческоочистного комбайна.
3.6. Создание проходческоочистного комбайна для проходки
выработок со сферическиплоской формой забоя на участках, опасных по отжимам пород из призабойной части.
3.6.1. Конструктивные особенности и основные технические
данные проходческоочистного комбайна
3.6.2. Результаты опытнопромышленных испытаний проходческоочистного комбайна.
3.7. Создание проходческоочистного комбайна для проходки
выработки с конусообразной формой забоя на участках, опасных по отжимам пород из призабойной части.
3.7.1. Назначение и технические характеристики комбайна
3.7.2. Устройство и работа комбайна
3.7.3. Исполнительный орган комбайна
3.7.4. Результаты опытнопромышленных испытаний проходческого комбайна.
3.8. Выводы.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ БОРЬБЫ С ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ВРУБОВЫХ СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА.
4.1. К постановке задачи о бурении врубовых скважин большого диаметра при управлении ГДЯ.
4.2. Управление энергией выбросоопасного массива с помощью
создания обнажений определенной площади.
4.3. Определение критического диаметра скважины из условий
создания обнажений безопасной площади.
4.4. Особенности применения взрывных врубов в соляных
породах.
4.5. Краткие сведения о конструкции и закономерностях работы взрывных врубов в соляных породах
4.6. Методика расчета рациональных параметров буровзрывных
работ с врубовыми скважинами.
4.7. Выводы
ГЛАВА 5. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ
5.1. Общие положения.
5.2. Разработка комплектов шпуров призматических врубов
с врубовыми скважинами
5.3. Экспериментальная оценка эффективности комплектов
шпуров с врубовыми скважинами в соляных породах.
5.4. Разработка и экспериментальная оценка комплектов шпуров клиновых врубов с врубовыми скважинами.
5.5. Выводы
ГЛАВА 6. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.
6.1. Общие положения
6.2. Оконтуривание выбросоопасных геологических нарушений на уровне разрабатываемых слоев в подготовленных к отработке выемочных столбах
6.3. Прогнозирование выбросоопасных зон в породах, подстилающих III калийный горизонт.
6.4. Управление газодинамическими процессами в разрабатываемых калийных пластах.
6.5. Способы управления газодинамическими процессами
в породах почвы горных выработок
6.6. Способы управления газодинамическими процессами в почве горных выработок при отработке Третьего
калийного пласта.
6.7. Организационные и технические мероприятия по обеспечению безопасности шахтеров при возникновении газодинамических явлений из почвы горных выработок
6.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Для предотвращения ГДЯ может применяться и способ, теоретическим базисом которого является упрочнение пород в очаге путем использования специальных упрочняющих материалов. Тогда разрушение соляных пород в форме ГДЯ потребует более высоких энергозатрат, чем в случае неуирочненного массива. При этом, газопроницаемость упрочненного массива уменьшается, т. В результате совокупного действия горного давления и давления газа в области массива, включающей очаг с газом и горную выработку, в окрестности последней формируется опасная зона, которая характеризуется состоянием неустойчивого равновесия. Устойчивость данной зоны определяется соотношением сил, развязывающих ГДЯ, и сил, препятствующих его возникновению. В соответствии с существующими представлениями подготовка опасных ситуаций и проявление собственно ГДЯ идет в несколько стадий , , , . Первая стадия подготовительная. На этой стадии происходит накопление потенциальной энергии упругих деформаций и газа, переход соляных пород вблизи выработки в предельнонапряженное состояние, повышение проницаемости и трещиноватости без нарушения силовой связи породы в очаге с массивом. Вторая стадия инициирование газодинамического явления. На этой стадии происходит быстрое разрушение приконтурной части массива соляных пород, вызванное технологическими процессами. Разрушение сопровождается трещинообразованием и дроблением соляных пород, увеличением пористости, интенсивным газовыделением. Большие запасы энергии газа и упругих деформаций реализуются при быстром обнажении поверхности массива в зоне очага.