Обоснование рациональных параметров технологии механизированной разработки крутонаклонных и крутых пластов Кузбасса столбами по падению

• Автор: Пантелеев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.15.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 19 с.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертация представлена в форме научного доклада, является обобщением результатов выполненных автором в 1985-1999 гг. исследований по научному обоснованию и разработке эффективных и безопасных технологий механизированной выемки мощных крушх и крутонаклонных угольных пластов Кузнецкого бассейна.
Актуальность проблемы. Из мощных крутых и крутонакдонных угольных пластов в Прокопьевско-Киселевском районе Кузбасса добываются коксующиеся угли наиболее ценных марок для металлургического и коксохимического производств России. Разработка этих пластов производится в сложных горно-геологических условиях, характеризующихся большим диапазоном мощностей, наличием дизъюнктивных и пликативных нарушений, сближенностью, склонностью угля к самовозгоранию, высокой газообильностью и т.д., которые с увеличением глубины еще более осложняют ведение горных работ.
До настоящего времени выемка угля осуществляется с применением буро-взрывных работ (около 90 %) и креплением очистных забоев деревянной стоечной крепью. Добыча угля характеризуется низкими нагрузками на очистной забой (100-150 т/сут), большим удельным расходом лесных материалов (до 70 м3 на 1000 т добычи), значительными потерями угля в недрах (30-40%),
Несмотря на то, что на шахтах Прокопьевско-Киселевского района были опробованы практически все известные в мировой практике способы разработки мощных крутых пластов, технико-экономические показатели добычи угля не улучшаются.
В последние 25 лет научно - исследовательскими и другими институтами проведен большой объем НИОКР, посвященных совершенствованию технологии разработки мощных крутых и крутонаклонных пластов. Однако из-за недостаточной комплексности применяем!« подходов с учетом геомеханической ситуации проблема эффективной разработки этой группы пластов не решена.
Одним из наиболее перспективных направлений в технологии является выемка крутых и крутонаклонных пластов столбами по падению, однако при глубине разработки свыше 200м она в традиционном исполнении становится неэффективной и небезопасной. Современная тенденция развития технологии отработки угольных пластов, в том числе столбами по падению, сводится к комплексной механизации всех производственных процессов по добыче угля. При решении этой задачи разработаны, прошли промышленные испытания и серийно выпускаются, агрегаты 1АЩМ, 1АНЩ и 2АНЩ, рассчитанные на диапазон мощностей пласта 0,7-2,2 м с углами падения 55-90°, а для пластов мощностью до 3,5 м прошел испытания агрегат ЗАНЩ. тя более мощных пластов были разработаны различные комплексы и агрегаты щитовыми крепями с распорными и опорными элементами (АЩК, МЩК, Щ и др.). Однако полная механизация производственных процессов при мке угля не достигнута, комплексы и агрегаты не доведены до серийного .изводства из-за сложности распорных устройств и большой массы тллексов, значительных затрат на монтаж-демонтаж, наличия большого іема технологических режимов и проблем с финансированием.
На основании изложенного можно констатировать, что основным недостатком в решении задач механизированной разработки крутых пластов столбами по падению является отсутствие должного геомеханического обоснования разработок, учета сложности условий залегания пластов, в результате чего создавались громоздкие трудноуправляемые и дорогостоящие конструкции. Движение по такому пути нерационально даже в условиях нормального финансирования научных изысканий. Наиболее целесообразным следует считать решение задач повышения производительности и обеспечения безопасности щитовых забоев путем применения комбинированных решений по разработке технологий выемки угля и создании конструкций щитовых перекрытий
Цель работы. Создание эффективной и безопасной технологии и
технических средств для механизированной отработки мощных крутонаклонных и крутых пластов столбами по падению на основе геомеханического обоснования ее основых технологических параметров.
Идея работы. Повышение производительности очистных забоев при отработке мощных кругонаклонных и крутых пластов столбами по падению за счет использования известных средств механизации и сил гравитации.
Основные задачи исследований
разработка технологических и конструктивных решений, обеспечивающих высокопроизводительную и безопасную механизированную отработку мощных крутых пластов столбами по падению, включая
механизированные и комбинированные способы выемки пласта и
транспортирования угля, управление передвижными щитовыми перекрытиями, способы борьбы с прорывами глин, обеспечение условий сохранения устойчивости угольного и породного массивов;
- выявление закономерностей проявления горного давления в очистных и подготовительных выработках при подвигании очистных забоев по падению пласта по результатам проведения шахтных и лабораторных исследований;
- обоснование конструктивных параметров щитовых перекрытий и средств механизации выемки и транспортирования угля по результатам
проведения их стендовых и шахтных испытаний;
- обоснование рациональных параметров технологии механизированной разработки крутых пластов столбами по падению.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использовался комплексный метод исследований, включающий обобщение и анализ средств и способов отработки мощных крутонаклонных и крутых пластов, моделирование методом эквивалентных материалов, шахтные исследования, а также аналитические методы, основывающиеся на применении механики сплошной среды с использованием ЭВМ.
Положения, выносимые на защиту:
комплекс новых технологических и конструктивных решений по разработке мощных крутых и крутонаклонных угольных пластов столбами по падению под щитовыми перекрытиями, включающий в себя механизированную выемку утля конвейеростругом и буровзрывную выемку опорных целиков с одновременным перемещением щита; шпренгельную конструкцию щитового перекрытия с устройством для подвески к нему конвейероструга;