Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка технических требований к созданию средств и способов безопасного управления кровлей при отработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях

Диссертация: Разработка технических требований к созданию средств и способов безопасного управления кровлей при отработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При отработке крутых пластов мощностью 1,0−1,6 м в настоящее время применяется система длинных столбов по простиранию с буровзрывной выемкой угля и управлением кровлей индивидуальной крепью с полным обрушением. Данная технология характеризуется низкими технико-эконом^гческими показателями и опасными условиями труда, связанными с частыми обрушениями кровли. При этом пласты мощностью 0,7−1,0 м… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Анализ аварийности, травматизма, горно-геологических и организационно-технических условий отработки тонких крутых пластов
    • 1. 1. Анализ аварийности и травматизма в очистных забоях при отра- j ботке крутых пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса
    • 1. 2. Анализ горно-геологических условий залегания тонких крутых угольных пластов в Прокопьевско-Киселевском месторождении
    • 1. 3. Анализ отработки угольных пластов системой длинные столбы с обрушением с индивидуальной крепью
    • 1. 4. Анализ отработки угольных пластов системой длинные столбы с обрушением с механизированной крепью.,
    • 1. 5. Анализ отработки угольных пластов щитовой системой
    • 1. 6. Анализ безлюдных способов отработки угольных пластов
    • 1. 7. Анализ отработки угольных пластов с применением пневматических крепей
  • 2. Аналитические исследования технологических параметров управления кровлей в очистных забоях
    • 2. 1. Расчет нагрузок на крепь со стороны кровли пласта
    • 2. 2. Расчет величины и скорости смещения кровли
    • 2. 3. Расчет величин отхода забоя от целика, сохраняющих устойчивость обнажений кровли
    • 2. 4. Расчет нагрузок на крепь со стороны обрушенных пород, условий передвижки крепи и ее удержания от сползания по падению
  • 3. Исследование технологических параметров управления кровлей в очистных забоях на физических моделях
    • 3. 1. Методические положения к исследованию технологических параметров управления кровлей пневмобаллонной крепыо на физических моделях
    • 3. 2. Исследование нагрузок на пневмобаллонную крепь
    • 3. 3. Исследование величины и скорости смещения кровли
    • 3. 4. Исследование величин устойчивых обнажений кровли в лавах
    • 3. 5. Исследование величин нагрузок на крепь со стороны обрушенных пород и условий передвижки пневмокрепи
    • 3. 6. Исследование усилий удержания крепи от сползания по падению пласта
  • 4. Технические требования к комплекту оборудования с пневмобагглон-ной крепью для очистных работ на пластах мощностью 1,0−1,6 м с углами падения 60−90°
    • 4. 1. Эксплуатационно-технические требования к комплекту оборудования лавной крепи
    • 4. 2. Конструктивные требования к комплекту оборудования и его составным частям
    • 4. 3. Показатели назначения
    • 4. 4. Требования безопасности
  • 5. Разработка экспериментальных технологических схем безопасного управления кровлей
    • 5. 1. Технологическая схема с пневмобаллонной механизировгяной крепью и комбайновой выемкой угля
    • 5. 2. Технологическая схема с пневмобаллонной механизированной крепью и буро-взрывной выемкой угля
  • 6. Расчет экономической эффективности применения пневмобаллонной крепи

Разработка технических требований к созданию средств и способов безопасного управления кровлей при отработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы обусловлена тем, что на угольных шахтах, разрабатывающих крутые пласты, исключительно важное значение приобрели вопросы безопасности и эффективности производства. Повышение безопасности и эффективности производства становится возможным только при создании надежных и безопасных средств комплексной механизации управления кровлей при ведении очистных работ.

При отработке крутых пластов мощностью 1,0−1,6 м в настоящее время применяется система длинных столбов по простиранию с буровзрывной выемкой угля и управлением кровлей индивидуальной крепью с полным обрушением. Данная технология характеризуется низкими технико-эконом^гческими показателями и опасными условиями труда, связанными с частыми обрушениями кровли. При этом пласты мощностью 0,7−1,0 м не отрабатываются, что приводит к потерям уже вскрытых запасов угля.

Существующие средства комплексной механизации очистных работ комплексами КТУ, агрегатами АЩ и АК-3 не нашли широкого применения из-за ограниченной области их применения в нарушенных месторождениях. Вместе с тем известно, что пневматические крепи обладают простотой конструкции, малой массой, хорошей контактируемостью с боковыми породами, высокой пригодностью к монтажу и демонтажу. Все это делает перспективным их применение при отработке тонких крутых угольных пластов, балансовые запасы которых в Прокопьевско-Киселевском районе составляют 150,5 млн. тонн. В связи с этим эффективное применение пневматических крепей и комплексов представляется актуальной научной и хозяйственной задачей по обеспечению безопасности горных работ в условиях отработки тонких крутых угольных пластов, решению которой посвящается настоящая работа.

Цель работы состоит в обосновании технических требований по обеспечению безопасного и эффективного управления кровлей пневмобаллонными крепями при очистной выемке тонких крутых угольных пластов.

Основная идея работы заключается в выявлении и использовании закономерностей поведения боковых поро|ц для обоснования требований по обеспечению безопасного и эффективного управления кровлей пневмобаллонными крепями при очистной выемке тонких крутых угольных пластов.

Объектом исследования является очистные забои по выемке тонких I крутых угольных пластов.

Задачи исследования:

1. Выполнить анализ безопасности и эффективности управления кровлей при очистной выемке тонких крутых угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса.

2. Выявить закономерности поведения боковых пород при управлении кровлей очистных забоев тонких крутых угольных пластов пневмобаллонными крепями.

3. Обосновать технические требования по механизированному управлению кровлей пневмобаллонными крепями в очистных забоях тонких крутых угольных пластов.

4. Разработать безопасные и работоспособные технические решения по механизированному управлению кровлей пневмобаллонными крепями в очистных забоях тонких крутых угольных пластов.

Методы исследований включают статистический анализ безопасности и эффективности производства, аналитическое и физическое модели]ювание, системный анализ.

Научные положения, выносимые на защиту, выражают зависимость технологических параметров безопасного управления кровлеР: от горногеологических особенностей залегания угольного пласта и состоит в следующем:.

— простота конструкции, малая масса пневмобаллонной крепи, хорошая их контактируем ость с боковыми породами делает перспективным их применение для безопасного управления кровлей в очистных забоях тонких крутых угольных пластов- ¦

— с увеличением прочности пород кровли давление на крепь уменьшается в 3−4 раза и составляет от 40 до 170 кПа, а с увеличением длины лавы от 15 до 30 м горное давление на пневмобаллонную крепь возрастает в 2,4 раза и составляет при длинах лав 15 м — от 65 до 75 кПа, а при 30 м — от 40 до 170 кПа;

— начальный распор пневмобаллонной крепи должен быть не менее 50% от величины рабочего сопротивления, но не менее 100−150 кН/м, а конструкция i ограждения должна иметь необходимую податливость, при этом величина раз-движности должна быть не менее 20−25% средней мощности пласта- - для безопасного управления кровлей в очистных забоях тонких крутых угольных пластов наиболее перспективной является пневмобаллонная крепь, выполненная на базе трехмерной металлической фермы длиной 20−25 м, передвигаемой фронтально вынесенными системами подачи.

Достоверность научных положений подтверждается результатами расследования аварий и производственных травм, сходимостью результатов аналитического и физического моделирования с данными многолетнего опыта отработки угольных пластов.

Научная новизна заключается в выявлении закономерностей взаимодействия пневмобаллонной крепи с боковыми породами и разработке на этой основе технических требований и новых технических решений по безопасному управлению кровлей при отработке тонких крутых угольных пластов:

— установлено, что для безопасного управления кровлей в очястных забоях тонких крутых угольных пластов наиболее целесообразным следует считать создание оборудования с пневмобаллонными крепями;

— аналитическими исследованиями и физическим моделированием определены рациональные силовые и кинематические параметры пневмобаллонной крепи и параметры очистного забоя;

— разработаны технические требования к пневмобаллонной крепи очистных забоев тонких и средней мощности крутых угольных пластов;

— для конкретных условий угольной шахты (т = 1,0−1,6 ма- 60−90°) разработаны технические средства и технологические схемы безопасного управления кровлей очистных забоев с применением пневмобаллонной крепи.

Личный вклад автора состоит в обосновании техническихтребований и в разработке технических и организационны х решений по обеспечению безопасного и эффективного управления кровлей при отработке тонких крутых I угольных пластов.

Практическая ценность работы заключается в разработке на уровне изобретения и доведения до конструкторской документации комплекса технических средств и технологических схем безопасного и эффективного управления кровлей механизированными пневмобаллонными крепями при отработке тонких крутых угольных пластов.

Реализация работы состоит в том, что по результатам исследований разработана техническая документация на комплекс оборудования и технологические схемы безопасного и эффективного управления кровлей.

Апробация работы осуществлялась в процессе обсуждения отдельных ее методических, теоретических положений и конструктивных решений на технических совещаниях НПО «Прокопьвскуголь» и шахты «Центральная», на ученых советах КузНИУИ, ВостНИИ, ИГД СО РАН РФ, на отраслевых и региональных совещаниях по промышленной безопасности и охране труда (Кемерово, 1993;2001).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в т. ч. два изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 129 страницах машинописного текста, включая рисунки, таблицы и список использованных источников.

Выводы.

1. Анализ работы различных конструкций пневмобалонных крепей в Донбассе показал, что использование их как крепежных элементов в традиционных технологических схемах не приносит существенных улучшений технико-экономических показателей.

2. Выполненные аналитические исследования по выявлению взаимодействия крепи с вмещающими породами и определению рациональных параметров очистного забоя показали, что наиболее перспективной является пневмобалон-ная крепь, выполненная на базе трехмерной металлической формы длиной 2025 м, передвигаемой фронтально вынесенными системами подачи.

3. Аналитическими исследованиями и физическим моделированием определены рациональные силовые и кинематические параметры крепи и параметры очистного забоя.

4 На основании выполненного комплекса исследований разработаны эксплуатационно-технические и конструктивные требования к пнезмобалонной крепи.

5. Для конкретных условий шахты (m = 1,0−1,6 м — а = 60−90°) разработаны экспериментальные технологические схемы очистных работ с применением пневмобаллонной крепи.

6. Оценка экономического эффекта применения пневмобаллонной крепи.

За базовый вариант при расчете экономической эффективности принята лава с буро-взрывной выемкой и деревянной стоечной крепью.

Горно-геологические и горнотехнические показатели по сравниваемым вариантам представлены в табл. 6.1.

Расходы по заработной плате сведены в табл. 6.2.

Заключение

.

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой представлены обоснованные разработки технических средств и технологических схем, обеспечивающих предотвращение производственных травм от обрушения кровли в очистных забоях при разработке угольных месторождений в сложных горно-геологических условиях.

• Основные научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. Выполненный анализ производственного травматизма, горногеологических и организационно-технических условий отработки тонких крутых угольных пластов системами длинные столбы с обрушением с буровзрывной выемкой и креплением забоев деревянной стоечной крепью, щитовой и безлюдными системами показал, что существующие средства и способы управления кровлей особо опасны по вывалам и обрушениям боковых пород и угля и не поддаются существенной модификации. Средства комплгксной механизации (КГД, КПК, АК-3, АК-ЗК, АЩ, 2АНЩ) на крутых пластах в сложных горно-геологических условиях не в состоянии обеспечить приемлемую безопасность и эффективность производства. В отличие от них пневматические крепи обладают простотой конструкции, малым весом, хорошей контактируе-мо.стью с боковыми породами, высокой пригодностью к монтажу и демонтажу. Все это делает перспективным их применение для отработке тонких крутых угольных пластов.

2. Аналитическими исследованиями и физическим моделированием: определены рациональные силовые и кинематические параметры пневмобаллонной крепи и рациональные параметры очистного забояразработаны эксплуатационно-технические и конструктивные требования к пневмобаллонной крепи;

123 установлено, что наиболее перспективной является пневмобаллонная крепь, выполненная на базе трехмерной металлической ферм^г длиной 20−25 м, передвигаемой фронтально вынесенными системами подачи.

3. Для конкретных условий шахты (m = 1,0−1,6 м — а = 60−90°) на уровне изобретений разработаны экспериментальные конструкции пневмобаллонной крепи и технологические схемы очистных работ с применением пневмобаллонной крепи, обеспечивающие вывод людей из очистного забоя и предотвращение производственных травм от вывалов и обрушений при выемке угля. Экономический эффект применения разработанной технологической схемы безопасного управления кровлей составляет более 9 млн. рублей на забой в год (в ценах 1993 года).

Показать весь текст

Список литературы

  1. Совершенствование разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса с применением комплексной механизации, — Прокопьевск, 1972.- 392с.
  2. Направления комплексной механизации разработки крутых и наклонных пластов / В. Ф. Крылов, Ю. Н. Кулаков, Н. С. Арсенов и др.- М.: Недра, 1974.-206с.
  3. К.А. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности угольных пластов наклонного и крутого падения, — Кемерово, 1967, — 179с.
  4. А.К. и др. Рациональные длины механизированных лав для наклонных и крутых пластов Кузбасса // ФТПРПИ, — 1973, — № 6, — С.91−96.
  5. Совершенствование управления горным давлением при разработки наклонных и крутых пластов / К. А. Ардашев, В. Ф. Крылов, Н. И. Куксов и др. -М.: Недра, 1967,-288с.
  6. Совершенствование управления горным давлением при разработки наклонных и крутых. пластов / К. А. Ардашев, Н. И. Куксов, А. С. Шальгин и др. -М.: Недра, 1975,-232с.
  7. Шик В. М. Закономерности и управление проявлениями горного давления в механизированных лавах крутых и крутонаклонных угольных пластов: Автореферат дисс. д-ра техн. наук. Новосибирск, 1982, — 30с.
  8. И.Ф. Исследования в шахтных условиях взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами на крутых пластах Донецкого бассейна : Автореферат дисс. к.т.н. Днепропетровск, 1968, — 20с.
  9. А.К., Куртуков П. Н. О рабочем сопротивлении механизированных крепей для наклонных и крутых пластов Кузбасса// Совершенствование подземной разработки угольных пластов Кузбасса: Сб. научи, тр. № 24 / КузНИУИ, — Прокопьевск, 1972, — С.84−90.
  10. А.И. Разработка и исследование механизированной крепи для очистных забоев крутых пластов : Автореферат дисс. д-ра техн. наук. -Днепропетровск, 1967.- 45с.'
  11. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах /Под ред. В. Ф. Братченко. М.:Недра, 1977, — 415с.
  12. Е.И., Лебедовский А. А. Механизированные крети капиталистических стран : Обзор. М., 1973.- 79с.-(ЦНИЭИуголь).
  13. В.М. Таблицы для вероятностной оценки распределения сопротивления механизированных крепей по ширине призабойного пространства и методика их применения. М., 1974.- 38с.
  14. В.М., Лурий В. Г. Влияние распределения сопротивления механизированной крепи на состояние кровли в поддерживающем пространстве //
  15. Разработка средств механизации и автоматизации горных работ. М., 1975,-С.3−8.
  16. Отраслевая методика определения экономической эффективности новой техники и совершенствования производства в угольной промышленности. -М., 1973, — 300с.
  17. Г. Я. Шахтные пневматические крепи. Киев: Техника, 1981.- 155с.
  18. Г. Я. Применение пневматических крепей на крутых пластах Донбасса : Обзор. М., 1977, — 35с.-(ЦНИЭИуголь).
  19. М.Б. Опыт создания оболочек пневматичесьих шахтных крепей : ЭИ, — М., 1990, — 31с.-(ЦНИЭИуголь).
  20. Инструкция по эксплуатации пневматических костров > ДонУГИ. Донецк, 1985, — 33с.'
  21. Рекомендации по применению пневматических костроз в качестве специальной крепи в очистных забоях тонких пологих и наклонных пластов / ДонУГИ. Донецк, 1985, — 14с.
  22. Методические рекомендации по использованию технических предложений, по совершенствованию систем разработки и технологии выгмки угля на крутых пластах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса / КузНИУИ-Прокопьевск, 1987, — 112с.
  23. В.В. и др. Закладка выработанного пространства при механизированной выемке тонких и средней мощности плдстов угля,-М.: Недра, 1967.
  24. Емельянов И. А и др. Механизированные крепи для очистных забое тонких крутых пластов. Киев, 1968.
  25. Г. Я. и др. Управление горным давлением в лавах крутых пластов,-Донецк, 1974,-74с.
  26. Исследование проявлений горного давления при промышленных испытаниях пневмобаллонных костров/ Я.Э. НекрасовЬкий, B.C. Рахутин, Г. И. Халюзов и др.// Изв. вузов. Горный журнал. 1974.- № 10.- С.22−27.
  27. Бройнер Г, Дренер Р. // Глюкауф. 1966.- № 4.- С, 32−34.
  28. Моммерц В.//Глюкауф. 1962.- № 5, — C.303-i07.
  29. В.В. Очистные агрегаты для разработки тонких и средней мощности пологих и крутых пластов угля // Передовой опыт и перспективы применения щитовых крепей. М.:Госгортехиздат, 1962.
  30. П.И. Опыт применения в Кузбассе системы разработки подэ-тажными штреками с ограждающей сеткой на крутопадающих плг.стах мощностью 3−5 м,-Кемерово, 1955.
  31. Е.К. Направление конструирования новых передвижных крепей и агрегатов для разработки мощных и средней мощности пластов // Передовой опыт и перспективы применения щитовых крепей.-М.:Госгортехиздат, 1962.36. Глюкауф. 1955, — № 25.
  32. В.Б. и др. Результаты наблюдений за работой передвижного сеточного ограждения и закладочного массива // Уголь.- 1963, — № 9.
  33. А.А. Металлическая передвижная крепь для лав крутого падения // Рефераты НИР КузНИУИ № 1.
  34. И.А. Выбор основных параметров механизированной крепи КГД для лав крутых пластов Донецкого бассейна и исследование взаимодействия крепи с боковыми породами : Автореферат дисс.к.т.н, — Донецк, 1972,-20с.
  35. М.А. и др. Шахтные испытания механизированной крепи КПК-1 // Угольное и горнорудное оборудование. 1972.- № 2.-72−5, — С. 18−22.
  36. Механизированный комплекс оборудования выемки крутых пластов мощностью 1,8−2,5 м столбами по простиранию (КПК). Провести приемочные испытания опытных образцов (2шт.): Отчет /КузНИУИ — Руководитель Н. С. Арсенов. Прокопьевск, 1976.-236с.
  37. И.Д., Польский Н. Д., Кузнецов Ю. И. Комплексная механизация очистных работ на крутых пластах. Донецк, 1978.- 69с.
  38. И.Ф. и др. Механизированные комплексы КГД,— Донецк.:1. ДонбасЬ, 1975. i
  39. М.Г. и др. Результаты испытания механизированной крепи 2КГД на шахтах «Зенковская» и «Суртаиха» // Совершенствование технологии разработки крутых пластов Кузбасса: Сб. научн. тр. № 25 / КузНИУИ. Прокопьевск, 1974, — С. 77−87.
  40. В.Н. Машины и оборудование для угольных шахт. М.: Недра,• 1987.
  41. И.Ф. Состояние и перспективы развития механизации выемки, крепления и управления горным давлением в комплексно-механизированных забоях крутых пластов Донбасса: Обзор. М., 1981.-(ЦНИЭИуголь^.
  42. А.И. и др. Шахтные испытания агрегата АК -3 // Механизация и автоматизация производственных процессов при разработке угольных пластов Кузбасса / КузНИУИ. Прокопьевск, 1976.
  43. Е.И. и др. Шахтные испытания комплекса КПК-1 // Механизация и автоматизация производственных процессов при разработке угольных пластов Кузбасса / КузНИУИ.- Прокопьевск, 1976.
  44. Охрименко В. Н, Колосов А. В. Новые щитовые перекрытия при разработке крутых пластов. М.: Углетехиздат, 1965.
  45. А.Г., Щербаков J1.A. Обоснование направление разработки крутых пластов средней мощности механизированными комплексами столбами по падению // Горный журнал. 1979, — № 9.
  46. Разработать методические положения выбора перспективных технологических схем средств выемки без постоянного присутствия людей в забое (безлюдная выемка): Отчет / КузНИУИ. Прокопьевск, 1984.129
  47. А.П., Самец М. Г. Разработка угольных пластов без крепления призабойного пространства. М.: Госгортехиздат, 1961.
  48. Временная методика расчета параметров индивидуальных крепей очистных забоев. Прокопьевск, 1977.
  49. Указания по разработке паспортов крепления очистных забоев с индивидуальной крепью. Прокопьевск, 1981.
  50. В.И., Поляков Ю. И. Физика уровней охраны. Кемерово, 2001. — 88 с. — (НЦ ВостНИИ).
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?