ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАССИВЕ, ВМЕЩАЮЩЕМ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДО И ПОСЛЕ ИХ РЕМОНТА

ВВЕДЕНИЕ

Национальная энергетическая программа, утвержденная Верховным Советом Украины предусматривает довести добычу угля к 2010 году до 170 млн. тонн в год за счет строительства 20 новых шахт, завершения строительства 15 шахт и реконструкции 63 шахт.

Количество действующих очистных забоев в настоящее время, по сравнению с 1991г. сократилось в 2 раза. Протяженность поддерживающих выработок увеличилась со 150,4 км/млн. т добываемого угля до 199,5 км/млн. т, объем проведения выработок снизился в 2 раза, протяженность ремонтируемых выработок снизилась с 5,8% до 2,4%; протяженность выработок, которые находятся в неудовлетворительном состоянии, выросла с 13, 5% до 31, 9%.

Цель дисциплины: научить анализировать состояние г. в. на шахте и прогнозировать его на ближайшую перспективу с учетом потребности в горных выработках, планировать ремонт, разрабатывать паспорта ре­монта, которые позволят выполнять ремонты при минимальных затратах средств труда, планировать работы по погашению горных выработок.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Ремонт выработки – это комплекс мероприятий по обеспечению эксплуатационного состояния выработки, выполняемых в течение срока ее службы.

Перекрепление выработки – это комплекс технологических про­цессов по замене крепи или ее отдельных элементов, обеспечивающих условия безопасной эксплуатации выработки.

Разрезка выработки – начало работ по перекреплению.

Погашение выработки – комплекс технологических процессов по ликвидации выработки, который включает демонтаж трубопроводов, конвей­еров, оборудования, рельсового пути, извлечение крепи с последующей погрузкой всего этого в транспортные средства.

Поддирка почвы в выработке – это комплекс технологических процессов по разрушению и погрузке породы, удалению, замене или удли­нению стоек крепи, разборке, подвеске и укладке рельсового пути звеньями, передвижке рельсового пути или конвейера, выкладке костров под рельсовый путь или конвейер, подвеске конвейера и трубопроводов и других операций и процессов, обеспечивающих нормальную эксплуатацию выработки.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРАВИЛ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЕДЕНИИ РЕМОНТНЫХ РАБОТ В ВЫРАБОТКАХ

стр. 260-263, §170 и далее

Все действующие горизонтальные и наклонные выработки должны осматриваться ИТР, в ведении которых они находятся:

горными мастерами         – ежесменно

нач., зам. нач. или

помощниками              – ежесуточно

горными мастерами ВТБ – при контроле состояния

рудничной атмосферы

ИТР должны принимать немедленные меры по восстановлению выбитой или нарушенной крепи, в незакрепленных выработках по удалению отслоившихся кусков пород или угля.

Не разрешается удалять одновременно более двух рам. При перекреплении в выработках с локомотивной откаткой на расстоянии не менее 80 м в обе стороны от места ремонта вывешивается световой сигнал итабличка.

Запрещается одновременно вести ремонтные работы более, чем в одном месте в выработках с углом наклона более 18°.

Перекрепление сопряжений, камер ходков обязательно производится в присутствии лица технического надзора.

Все работы ведутся в соответствии с паспортом.

За качество работ и соблюдение принятой технологии ответственность несет старший рабочий (бригадир) и руководитель работ в смене.

За безопасное выполнение операций несут ответственность лица, непосредственно их выполняющие. Все работы выполняются по команде старшего рабочего.

Руководитель работ в смене – лицо технического надзора участка, которому выдана наряд-путевка на производство работ. Руководитель работ обязан в течение смены посетить каждое рабочее место не менее 2-х раз.

Рабочее место должно быть оснащено набором инструмента, приспособлениями и средствами, обеспечивающими безопасное и качественное ведение работ.

Прием-сдачу смены производят на рабочем месте, при этом старший рабочий получает информацию от предыдущей смены о поведении крепи и пород, о состоянии проветривания.

В перерывах между сменами информация передается лицам технического надзора.

Руководитель работ, в случае отсутствия - старший рабочий, в нача­ле смены должен замерить содержание метана на рабочем месте и в прилегающих выработках на расстояния не менее 20 м, а также проверить наличие средств индивидуальной защиты.

Старший рабочий в начале смены должен установить прибор непрерывного автоматического контроля метана на расстоянии не более 3 – 5 м и не более 0, 3 м от кровли со стороны поступления исходящей струи.

При невозможности устранения нарушений, которые угрожают жизни и здоровью людей или в случае возникновения аварийной ситуации все работы должны быть немедленно прекращены, люди должны быть выведены в безопасное место.

Работы по ликвидации завалов и перекреплению сопряжений производятся рабочими со стажем не менее 3-х лет.

Работы по перекреплению должны вестись в направлении, обеспечивающем безопасный выход к стволу в случае завалов.

При спуске и подъеме вагонеток в наклонных выработках все рабочие и надзор укрываются в безопасном месте.

При обнаружении концентрации метана в местах скопления свыше 2%, если в течение 15 минут она не снижается, люди выводятся на свежую струю, а эл. питание отключается. Работы возобновляются при снижении кон­центраций метана до 1%.

При разборке породы и удалении крепи рабочие должны находиться под защитой крепи.

Запрещается ведение работ при отсутствии временной крепи.

ПРАКТИЧЕСКОЕ № 1

Прогноз ожидаемого состояния выработки и нагрузки

На крепь после ремонта

11 вариант

Ожидаемое состояние выработок, закрепленных металлической арочной податливой крепью, можно оценить величиной ожидаемых смещений со стороны кровли после перекрепления по формуле:

, м

1 – величина конечных смещений;

2 – дополнительные смещения;

3 – которые в выработке реализовались.

где: – приведенный радиус выработки вчерне после ремонта.

,

К=1 – коэффициент концентрации напряжений, учитывающий влияние на выработку горных работ, К=1;

– средневзвешенная прочность по контуру выработки вмещающих выработку пород в массиве;

– приведенный радиус 1-ки вчерне при ее проведении;

a – относительная величина потери выработкой поперечного сечения, %;

 %

 – смещение со стороны кровли выработки, произошедшее к моменту начала ремонтных работ.

С точки зрения послеремонтной устойчивости выработки рекомендуется производить ее расширение при относительной потере сечения [a], что позволит обеспечить минимальное смещение контура после ремонта.

, %

Ожидаемая нагрузка на крепь после ремонта может быть определена из следующего выражения

, МПа

где В – ширина выработки вчерне после ремонта,

g = 0,025.

Размер зоны влияния ремонта по длине выработки (в одну сторону)

, м

где n₁ – коэффициент, учитывающий направление выработки относительно напластования пород:

n₂ – коэффициент, учитывающий способ расширения при ремонте: мех. способ – 1,0; БВР – 1,1.

S₁ – сечение выработки вчерне после ремонта;

S₂ – сечение выработки в проходке.

В пределах участков длиной, прилегающих к месту ремонта необходимо производить усиление крепи или применять мероприятия, повы­шающие устойчивость выработки.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Магистральный штрек

Н=1400 м;

=26 МПа;

S₁=20, 9 м²;

Шаг крепи при проведении 0,8 м КМП–А3

Расширение производится отбойным молотком

S₂=22 м²

Высота в проходке 3,94 м

Ширина в проходке 5,44 м

Высота выработки к началу ремонта 3,34 м

Ширина выработки к началу ремонта 5,1 м

Размеры после ремонта:

В = 5,6 м

h= 4,1 м

1. Определим относительную величину потери поперечного сечения к началу ремонта a.

Для этого определяем смещения, которые образовались в выработке со стороны кровли к началу ремонта:

 м

Определяем приведенный радиус

 м

2. Определяем рекомендуемое значение  с точки зрения устойчивости выработки:

3. Определяем размеры участков, прилегающих к месту ремонта, на которых необходимы дополнительные мероприятия по повышению устойчивости:

 м

4. Рассчитаем ожидаемые смещения со стороны кровли после ремонта

 м

5. Рассчитываем ожидаемую нагрузку накрепь после ремонта

 МПа.

Для такой нагрузки невозможно подобрать металлическую податли­вую крепь, поэтому предлагается закреплять выработку комбинированной крепью: металлической арочной с податливыми анкерами.

Принимаем податливую крепь из СВП-33 с N_S=370 кН/арку. Тогда при шаге крепи после ремонта 0, 5Н она будет воспринимать нагрузку

 МПа

где n – количество рам на погонный метр.

Тогда на оставшуюся величину нагрузки рассчитаем параметры анкерования кровли. Принимаем длину податливых анкеров 2 м, а несущую способность анкера 200 кН/анкер.

 кН/анкер

Тогда плотность анкерования составит

 анкера

Разместим анкера в поперечном сечении выработки

ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАССИВЕ, ВМЕЩАЮЩЕМ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДО И ПОСЛЕ ИХ РЕМОНТА

Ежегодно объем ремонтируемых выработок снижается в среднем на 0, 7-2 % от общего объема поддержания, в то время как протяженность выработок, находящихся в неудовлетворительном состоянии увеличивается на 2-3% в год.

Даже на строящихся или реконструированных шахтах от 8% до 84% проводимых выработок до сдачи в эксплуатацию 1-2 раза перекрепля­ются.

Примерно 30-35% от общего количества травматизма на подземных работах приходится на перекрепление и разборку завалов.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ НАРУШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕЖИМА ВЫРАБОТОК

Основные причины нарушения эксплуатационного режима выработок.

Отсутствие достоверных данных об ожидаемых смещениях пород, слабое геологическое обеспечение проектных организаций.

Изменение динамики развития горных работ в отличие от заложенного в проекте, несоответствие технических характеристик крепей условиям их применения.

Низкое качество работ по проведению и креплению.

Повторное нарушение у становившегося в массиве равновесного состояния.

Непрекращающееся развитие смещений в породном массиве.

Ремонт в выработках, как правило, производится не своевременно, причем параменты ремонта принимаются опытным путем.

Технология ремонта не всегда обеспечивает нормальное состояние выработок.