Вы здесь

Підвищення безпеки очисних робіт при видобутку вугілля спареними лавами (на прикладі шахти "Добропільська")

Автор: 
Дядюра О. І.
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
0402U002668
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ШАХТЫ И УПРАВЛЕНИЕ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГЛЯ СПАРЕННЫМИ ЛАВАМИ
2.1. Особенности проявления горного давления при ведении очистных работ спаренными лавами

Газодинамические и геодинамические процессы при выемке угля спаренными лавами взаимосвязаны и поэтому исследование газодинамических явлений, в частности, распределения депрессии и утечек воздуха в выработанном пространстве, позволяет получить информацию об особенностях проявления горного давления при ведении очистных работ. При этом выбор параметров системы разработки для обеспечения безопасной работы на добычных участках должен осуществляться с учетом указанной взаимосвязанности газодинамических и геодинамических процессов. Одновременно необходимо решать вопросы улучшения проветривания и обеспечения устойчивости горных выработок добычного участка.
Учитывая зависимости между перераспределением горного давления и характером газодинамических процессов, а также с целью изучения особенностей проявления горного давления и процессов обрушения кровли, нами были выполнены исследования газодинамических характеристик выработок. Изучение распределения депрессии и утечек воздуха в выработанном пространстве проводилось методом ЭГДА (электрогидродинамических аналогий), достаточно хорошо описанного в литературе [19,38,83].
Применение данного способа моделирования оправдано, так как в непроветриваемой части выработанного пространства наблюдается ламинарный режим движения газовоздушной смеси [36].
Аэродинамическое сопротивление выработанного пространства моделировалась путем изменения электросопротивления токопроводящей бумаги. Вблизи лав сопротивление движению газа и утечкам минимально. С удалением от лавы аэродинамическое сопротивление возрастает [20,40,52].
Вначале решались задачи в предположении, что деформирование в массиве при работе спаренными лавами происходит по закону упругости. Затем учитывалось наличие прилегающих к выработкам зон пластического деформирования, характеризующегося резким падением сопротивления сдвигу (по сравнению с упругим) по достижении касательными напряжениями определенного уровня, а также зон разрушения [86,87].
На рис. 2.1 приведено распределение давления и утечек воздуха в выработанном пространстве при работе спаренными лавами. Поступление газа в выработки участка значительно изменяется в зависимости от схемы расположения выемочного участка. При работе спаренными лавами размер разгруженной зоны наибольший. Этим можно объяснить и повышенное газовыделение.
На основании исследований методом ЭГДА рис.2.1, табл. 2.1 рассмотрим характер изменения горного давления в спаренных лавах.
Рис. 2.1. Распределение давления в спаренных лавах при трехстороннем примыкании к выработанному пространству.
Таблица 2.1
Исследование горного давления и утечек воздуха
методом ЭГДА (при прочности пород 80-110 МПа)
Подвигание очистного за-боя при работе спаренными лавами с начала выра-ботки, м/сут.Прочность пород кровли сжатия, МПаОтношение
L0 = 0,1?L, мИзменение депрессии в долях от участковой при работе спаренными лавамиИзменение величины уте-чек воздуха по длине вырабо-танного прост-ранства, %1,030...4017510...603,080...110200...30020...405,0100...110500...60590...10 Примечание: L0 - расстояние от спаренных лав до места отсоса газовоздушной смеси, м.; L - расстояние от спаренных лав до уплотненных в выработанном пространстве пород, м.
На пластах с породами кровли 80...110 МПа и при тех же скоростях подвигания спаренных лав утечки воздуха по длине выработанного пространства практически прекращаются на расстоянии 500 - 605 м соответственно.
Результаты моделирования при исследовании поведения горного давления в описанных условиях позволяют выделить три стадии, отличающиеся преимущественно неравномерностью развития деформации.
Стадия 1 - призабойная зона от 0 до 20 м. В ее пределах действующие у контура выработки касательные напряжения
(2.1)
где ?H - давление вышележащей толщи пород, мПа.
Уже в этом случае в выработках при работе спаренными лавами начинаются разрушения, распространяющиеся вглубь деформируемой зоны, в том числе впереди забоя, и нарастающие по мере ослабления сдерживающего влияния третьей ограничивающей плоскости (пространство между спаренными лавами).
Напряжения на границе зоны могут достигать значения 2?H, в конечном счете определяя условия наступления предельного равновесия, зависящего, в свою очередь, от уровня сопротивления крепи (граничные условия). Вполне правомочным при этом представляется использование критерия устойчивости [34,38,60].
(2.2)
где ?с - временное сопротивление пород, мПа.
Особенность зоны заключается в том, что область разрушения пород на большей части протяженности выработки формируется без участия крепи, так как обычно закрепное пространство не забучивается, а рамы не расклиниваются. Смещения контура могут достигать несколько сотен миллиметров, причем с достаточной степенью уверенности значительную их часть можно считать следствием совокупности упругой и пластической деформации материала приконтурной зоны, а также незатухающей ползучести (заканчивающихся разрушением). Иными словами, эта часть деформаций контура реализуется преимущественно в режиме заданной деформации, который по мере отдаления забоя переходит в смешанный режим [43,84,86].
Стадия 2 - протяженность выработки до начала опережающего влияния очистного забоя. Породный контур деформируется с участием крепи, рассматриваемой как граничное условие задачи предельного равновесия, которое поступает чаще всего в течение 60-100 суток при убывающей интенсивности смещений и дальнейшей трансформации смешанного режима в сторону преобладания режима заданной нагрузки. Схема приложений усилий к крепежной раме формируется окончательно, а смещения достигают максимума на весь период эксплуатации вплоть до нача