Борзих А.П., Аверін Г.О. Утримання, ремонт і ліквідація виробок вугільних шахт

Подождите немного. Документ загружается.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

А.П. Борзих, Г.О. Аверін

УТРИМАННЯ, РЕМОНТ І

ЛІКВІДАЦІЯ ВИРОБОК ВУГІЛЬНИХ ШАХТ

Методичний посібник

Рекомендовано

Вченою радою ДонДТУ

Протокол № _____ от «__»___ 2005 р.

Алчевськ, 2005

УДК 622.268.6

ББК И-14-11

Б82

Рецензенты:

Н.К.Клишин – докт. техн. наук Донбасского государственного

технического университета (г. Алчевск);

Н.Р.Шевцов – докт. техн. наук Донецкого национального технического

университета (г. Донецк)

Борзых А.Ф., Аверин Г.А. Содержание, ремонт и ликвидация выработок

угольных шахт:

Б82 Методическое пособие – Алчевск: ДонГТУ, 2005. – 262 с.

ISBN 966-310-048-6

В методическом пособии даны общие сведения о состоянии выработок

угольных шахт Украинского Донбасса и общие горно-геологические аспекты

их содержания: характер и степень деформации крепи в коренных

выработках; разновидности ремонта выработок и средства их механизации;

материалы сборной крепи, используемые при ремонте выработок. Приведены

требования правил и техники безопасности при выполнении работ по

ремонту и ликвидации выработок; паспорта перекрепления и погашения

выработок; мероприятия по ликвидации завалов выработок и поддирке пород

их подошвы, очистка и побелка выработок, а также проекты ликвидации

выработок, имеющих выход на земную поверхность. И общие

организационно-экономические аспекты содержания, ремонта и ликвидации

выработок угольных шахт.

Борзих А.П., Аверін Г.О. Утримання, ремонт і ліквідація виробок

вугільних шахт:

Б 82 Методичний посібник – Алчевськ: ДонДТУ, 2005. – 262 с.

У методичному посібнику подано загальні відомості про стан виробок

вугільних шахт Українського Донбасу і загальні гірничо-геологічні аспекти

їхнього утримання: характер і ступінь деформації кріплення в корінних

виробках; різновиди ремонту виробок і засоби їхньої механізації; матеріали

збірного кріплення, використовувані при ремонті виробок. Наведені вимоги

правил і техніки безпеки при виконанні робіт з ремонту і ліквідації виробок;

паспорта перекріплення і погашення виробок; заходи щодо ліквідації завалів

виробок і піддирки порід їхньої підошви; очищення і побілка виробок, а

також проекти ліквідації виробок, які мають вихід на земну поверхню, та

загальні організаційно-економічні аспекти утримання і ремонту та ліквідаціі

виробок вугільних шахт.

Табл. 10 Ил. 131 Библиогр. наз. 15

УДК 622.268.6

ББК И-14-11

©А.Ф.Борзых, Г.А. Аверин, 2005

ISBN 966-310-048-6 © дизайн обложки, Е.А.Пономарева, 2005

Тема 1

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО СТАН ВИРОБОК У ВУГІЛЬНИХ

ШАХТАХ УКРАЇНИ Й ГІРНИЧО-ГЕОМЕХАНІЧНІ АСПЕКТИ

ЇХНЬОГО ПІДТРИМАННЯ

1.1 Стан гірничих виробок вугільних шахт

Шахта – як підземний об'єкт являє собою сукупність виробок,

основна частина яких змінює своє положення в просторі й часі. Їхній

стан в основному визначає надійність виконання всіх виробничих

процесів з видобутку вугілля.

На кінець року до 15% виробок вугільних шахт знаходиться в

незадовільному стані. Основна частина з них (близько 80%) припадає на

підготовчі виробки.

У незадовільному стані вважаються ті виробки, що не

відповідають вимогам «Правил безпеки у вугільних шахтах» (ПБ):

- відсутність припустимих зазорів для проходження людей і

розміщення устаткування;

- недостатній поперечний переріз для пропускання необхідної

кількості повітря для вентиляції;

- неприпустимі деформації елементів кріплення;

- надмірні накопичення вугільного й породного пилу на стінках

виробки;

- завищений поперечний і поздовжній профілі підошви виробки;

- захаращеність її й обводненість.

Сучасна проблема підтримування виробок у задовільному стані

полягає в наступному:

- підвищення інтенсивності проявів гірського тиску зі

збільшенням глибини розробки;

- слабке використання прогресивних досягнень гірничої науки й

техніки для створення умов підвищення стійкості виробок;

- низький рівень механізації робіт з ремонту виробок;

- незадовільне інженерно-технічне обслуговування комплексу

робіт з утримання виробок;

- матеріальні й фінансові труднощі шахт.

Незважаючи на зниження загальної довжини виробок вугільних

шахт України, пов'язане із закриттям останніх, збільшення витрат на

ремонт і підтримання цих виробок, їхній стан не поліпшується. Тільки

підготовчих виробок на шахтах України підтримується близько

11 тис.км. За рік на шахтах у середньому ремонтується 12,4 км виробок.

На їхнє утримання й ремонт заборгується 23,4 тис. людей.

Трудомісткість цих робіт становить 50-60 люд.-зм. на 1000 т добутого

вугілля.

На рисунку 1.1 подано загальну структуру виробок вугільних

шахт України.

Як видно з рисунку 1.1, основна частина фонду підтримуваних

підготовчих і розкривальних виробок припадає на горизонтальні

підготовчі, закріплені збірним арковим кріпленням, з рейковим

надґрунтовим одноколійним транспортом і використанням

електроенергії.

Форма поперечного перерізу

Вид підземного транспорту

Вид застосовуваної енергії: електро... – 85%, пнемо… – 15%.

Рисунок 1.1 – Загальна структура виробок вугільних шахт України

1.2 Основні чинники, що впливають на інтенсивність втрати

поперечного перерізу виробки й форму зміни її контуру

1.2.1 Гірничо-геологічні:

1) структурно-міцнісні характеристики породного масиву, що

вміщує виробку (рис. 1.2):

- потужність породних шарів m

і коефіцієнт їхньої міцності f

;

- чергування цих шарів;

Підготовчі та розкривальні – 100%

Горизонтальні – 80%

Похилі та вертикальні – 20%

Підготовчі – 85% Капітальні-15%

Аркові – 80%

Інші – 20%

Інші – 8%

Рейковий – 80%

Конвеєрний – 12%

Надґрунтовий – 90%

Підвісний –10%

Двохшляховий-

30%

Однопутевой-70%

Двоколійний

–

30%

Одноколійний – 70%

- щільність природної тріщинуватості порід і орієнтація її

системи щодо виробки;

2) локальні зони підвищеної тріщинуватості порід навколо

геологічних порушень (рис. 1.3) й інші зони з нестійкими породами;

3) глибина розробки.

а – польова в покрівлі пласта;

б – пластова;

в– польова в підошві пласта

Рисунок 1.2 – Варіанти розташування

виробки щодо пласта:

Вплив глибини розробки (

) враховується одним із критеріїв

стійкості виробки

∗

, (1.1)

де

- питома щільність порід непорушеного масиву в межах

глибини розробки;

∗

- межа міцності порід на одноосьовий стиск навколо виробки.

При

≥

- стійкість виробки не забезпечується;

при

- забезпечується.

, м.

а)

б)

в)

Обводненість масиву зменшує міцність складових порід.

1.2.2 Гірничотехнічні:

1) форма поперечного перерізу виробки (рис. 1.4);

2) опір і піддатливість кріплення, що залежать від:

- його різновиду (суцільне або збірне);

- величини зазору між кріпленням і контуром відслонення порід

(ΔZ);

- кроку установки кріпильних рам (l

);

- реакції міжрамних перекриттів (затяжки) (рис. 1.5);

3) безпосередній вплив очисних робіт і спосіб охорони прилеглих

до лави виробок (рис. 1.6);

4) надробка або підробка (рис. 1.7, на прикладі квершлагу); (за

підробки утворюються зони підвищеного гірського тиску

(ПГТ), де коефіцієнт концентрації напруг

, і часткового

або повного розвантаження, (

); зони ПГТ виникають від

– радіус зони підвищеної

тріщинуватості порід;

взб

– амплітуда підкиду;

μ – кут нахилу площини підкиду;

m – потужність

вугільного пласта;

α – кут його падіння

Рисунок

1.3 –

Локальна зона

ослаблення вміщуючих вугільний

пласт порід навколо розри

вного

геологічного порушення

взб

крайових частин залишеного вугільного масиву, і ціликів;

можливі накладання цих зон у просторі, що сприяє

додатковому збільшенню гірського тиску);

5) штучний вплив на масив порід, що змінює їх міцнісні

властивості;

6) тривалість експлуатації виробки.

Рисунок 1.4 – Форми контурів поперечного перерізу виробок:

а – прямокутна; б – трапецієподібна; в – аркова; г – кругла; д і є –

комбіновані

Рисунок 1.5 – Епюра навантаження й опору збірного рамного

аркового податливого кріплення й затяжки під час зсуву порід покрівлі:

1 – рама із СВП, 2 – затяжка дерев'яна, 3 – порода в забутівці

а)

б) в) г)

д)

є)

ΔZ

Рисунок 1.6 – Безпосередній вплив очисних робіт на інтенсивність

(швидкість) зсуву порід навколо виробки, що прилягає до лави;

T – загальна тривалість перебування ділянок штреку під впливом Т

проведення штреку, Т

гірського тиску, що помірно наростає, Т

опорного тиску, Т

інтенсивно збільшуваних, і загасаючих Т

, а також

сталих Т

зсувів порід; ∆V – швидкість конвергенції порід по контуру

штреку; V

– відповідно швидкість посування лави й забою штреку

Рисунок 1.7 – Вплив підробки на інтенсивність втрати перерізу

квершлагу: γ

і γ

, ψ

і ψ

– кути, що обмежують область зрушення

масиву в межах його мульди; L

– довжина лави; η

max

– максимальне

осідання підошви квершлагу (η=m

-ah

кв

); m – потужність пласта; h

кв

–

віддалення виробки, що підроблюється, від пласта; а – коефіцієнт, що

сукупно враховує структурно-міцнісні характеристики підроблюваного

вугленосного масиву

max

кв

Зона ПГТ

Зона

ПГ

Зона повних

зсувів

∆V,

мм/доб

Способи та засоби збереження стійкості виробок найбільш повно

подано на рисунку 1.8.

Рисунок

1.8. – Способи та засоби збереження стійкості підземних

виробок вугільних шахт

У зонах впливу очисних

робіт прилеглих пластів

У ціликах

У масиві

У зонах впливу опорного й

статичного тиску робочого

пласта

За очисним забоєм

Попереду очисного

забою

Осушення та дегазація

Механічними засобами

Сполучними речовинами

Вібро (гідро)спушуванням

Бурінням свердловин

(п

зів)

Підриванням ВР

Комбінований

Анкерний

Секційний

Рамний

Широким забоєм

Вузьким забоєм

Комбінований

Відбійним молотком

Комбайновий

За допомогою БВР

Поза зоною впливу

очисних робіт

У зоні впливу

очисних робіт

Знеміцненням порід

Комбінованими

Штучними

охоронними

спорудами

Природними охорон-

ними спорудами

Зміцнення порід

Знеміцнення порід

Тип та щільність

кріплення

Форма перерізу

виробки

Схема проведення

Спосіб проведення

Взаємне розташу-

вання очисних та

підготовчих ви-

бок

Заходи за

контуром

виробки

Заходи в межах контуру виробки

Способи и засоби збереження стійкості виробок

Комбіновано