Обоснование параметров разработки мощных крутых газоносных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения системами с подэтажным обрушением и выпуском угля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Семенцов, Вячеслав Владимирович

• Семенцов, Вячеслав Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Семенцов, Вячеслав Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработки мощных крутых пластов на шахтах Прокопьевско-Киселевского месторождения

1.2 Анализ специфики условий отработки мощных крутых пластов на шахте «Киселевская»

1.3 Технологии отработки мощных крутонаклонных и крутых пластов подэтажным обрушением и выпуском угля.в

1.4 Выводы по главе

1.5 Цель и задачи исследований

2 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ С ПОДЭТАЖНЫМ ОБРУШЕНИЕМ И ВЫПУСКОМ УГЛЯ ПО ФАКТОРУ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ

2.1 Натурные исследования процессов метановыделения на выемочном участке шахты «Киселевская»

2.2 Обоснование параметров подготовки выемочных участков для эффективного управления газовыделением

2.3 Оценка опасности самовозгорания угля при использовании систем с подэтажным обрушением и выпуском угля

2.4 Рекомендации по предотвращению самовозгорания

2.5 Выводы по главе

3 ОБОСНОВАНИЕ ПАРМЕТРОВ СИСТЕМ С ПОДЭТАЖНЫМ ОБРУШЕНИЕМ И ВЫПУСКОМ УГЛЯ ПО ФАКТОРУ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ МАССИВА

3.1 Выбор и обоснование методики проведения исследований

3.2 Методика проведения аналитических исследований с использованием метода конечных элементов

3.3 Исследование напряженно-деформированного состояния массива горных пород в условиях шахты «Киселевская»

3.4 Исследования параметров системы разработки на физических моделях

из эквивалентных материалов

3.5 Выводы по главе

4 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ С ПОДЭТАЖНЫМ ОБРУШЕНИЕМ И ВЫПУСКОМ УГЛЯ В УСЛОВИЯХ ПРОКОПЬЕВСКО-КИСЕЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

4.1 Рациональная область применения системы разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля

4.2 Оценка экономической эффективности предлагаемых технических решений

4.3 Обоснование параметров предлагаемого варианта системы разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля

4.4 Обобщение результатов исследований

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров разработки мощных крутых газоносных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения системами с подэтажным обрушением и выпуском угля»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Технологии отработки мощных крутых газоносных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения углей особо ценных коксующихся марок характеризуются практически полным отсутствием механизации, высокой трудоемкостью, низким уровнем безопасности и значительными потерями угля в недрах.

Уровень аварийности и травматизма на шахтах месторождения в 4-8 раз выше, чем при подземной отработке пологих угольных пластов. Удельная протяженность подготовительных выработок достигает 50 м на 1000 тонн добычи (т.е. в 10 раз больше чем при отработке пологих пластов).

Решению задач повышения эффективности и безопасности разработки мощных крутых газоносных пластов посвящены работы С.Г. Авершина, К.А. Ардашева, Н.Т. Бедарева, Я.А. Бича, С.Н. Зеленцова, В.П. Зубова, С.И. Калинина, В.И. Клишина, A.B. Лебедева, В.В. Мельника,

Л. П. Томашевского, Ю.М Филатова, В.В Хана и др. За годы эксплуатации шахт в Прокопьевско-Киселевском районе были испытаны практически все известные системы разработки и их варианты, как с обрушением кровли, так и с закладкой выработанного пространства. Вместе с тем, несмотря на достаточно продолжительный период эксплуатации этого месторождения, до сих пор не найдено приемлемых технических решений по его эффективной разработке.

Одним из направлений существенного повышения технико-экономических показателей отработки мощных крутых пластов является внедрение систем разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля с использованием механизированной крепи, успешно зарекомендовавшей себя на шахте «Казимеш Юлиуш» в Польше.

Вместе с тем внедрение системы разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля на штрековый комплекс в условиях шахт Прокопьевско-

Киселевского месторождения осложняется высокой газоносностью пластов и их склонностью к самовозгоранию.

Таким образом, определение параметров системы разработки, обеспечивающих существенное повышение технико-экономических показателей работы шахт и безопасность ведения горных работ на мощных крутых газоносных пластах, является весьма актуальной задачей.

Цель диссертационной работы. Повышение эффективности и безопасности подземной разработки мощных крутых газоносных пластов, склонных к самовозгоранию, на основе применения системы разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля с использованием механизированной крепи.

Идея работы. Повышение до конкурентоспособного уровня подземной разработки мощных крутых газоносных пластов, склонных к самовозгоранию, системами с подэтажным обрушением и выпуском угля обеспечивается при подготовке подэтажей тремя штреками, параметры и место заложения которых определяются из условия эффективного управления газовыделением и состоянием массива на выемочных участках.

Основные задачи исследования:

1. Анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработки мощных крутых угольных пластов на шахтах Прокопьевско-Киселевского месторождения.

2. Обоснование параметров системы разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля по фактору управления газовыделением на выемочных участках.

3. Обоснование параметров системы разработки по фактору управления состоянием массива.

4. Обоснование параметров системы разработки, обеспечивающих эффективность и безопасность горных работ.

5. Обоснование области рационального применения предлагаемой технологии и оценка экономической эффективности предлагаемых технических решений.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение теории и практики эффективной и безопасной отработки мощных крутых пластов; натурные исследования метановыделения и состояния массива на выемочных участках шахты «Киселевская»; физическое моделирование отработки пластов системами с обрушением и выпуском угля, экспериментально-аналитические исследования влияния параметров системы разработки на геомеханические и аэрогазодинамические процессы на выемочном участке.

Научная новизна:

• Установлены зависимости минимальных размеров устойчивых целиков, разделяющих подэтажные штреки, от мощности пласта.

• Определена зависимость удельных участковых затрат от параметров подэтажа и мощности пласта.

Основные защищаемые положения:

1. При использовании систем разработки с подэтажным обрушением и выпуском угля на мощных крутых газоносных пластах подготовка подэтажа по фактору управления газовыделением должна осуществляться тремя штреками с расположением: конвейерного — у нижней границы выемочного участка, вентиляционного - в верхней части подэтажа и выемочного штрека - в средней части отрабатываемого подэтажа.

2. Эффективность и безопасность ведения горных работ на выемочных участках при использовании технологии с подэтажным обрушением и выпуском угля в условиях Прокопьевско-Киселевского месторождения обеспечивается при высоте подэтажа, ширине целика между подэтажами и расстоянии между конвейерным и выемочным подэтажными штреками 22-30 м, 4-8 м и 10-12 м соответственно.

3.Область применения технологии определяется условиями обеспечения эффективного выпуска угля и управления кровлей, а также уровнем удельных участковых затрат и включает пласты мощностью ш>6 м и углами падения а>60°.

Практическая значимость работы:

• Разработаны рекомендации по определению рациональных параметров системы для различных горно-геологических и горнотехнических условий отработки крутонаклонных и крутых угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения.

• Разработаны рекомендации по выбору места расположения и параметров подэтажных штреков при ведении горных работ.

• Разработаны рекомендации по выбору параметров проветривания призабойной зоны в различных горнотехнических ситуациях и на различных стадиях ведения работ в подэтаже.

• Определена область рационального применения предлагаемого варианта системы разработки с подэтажной отбойкой и выпуском угля в условиях шахты «Киселевская».

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций

обеспечивается представительным объемом данных натурных наблюдений, использованием современных апробированных методов исследований; удовлетворительной сходимостью результатов натурных, лабораторных и численных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на международной научно-практической конференции «Перспективы развития Прокопьевско-Киселевского угольного района как составная часть комплексного инновационного плана моногородов» (Прокопьевск, 2011 г.), на Семинаре Международного научного симпозиума «Неделя горняка- 2012» (Москва, 2012 г.), на международном форуме-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, 2013 г.);

научных семинарах кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный» (2012-2013 гг.).

Личный вклад автора. Сформулированы цель и задачи исследований, выбраны методики проведения экспериментально-аналитических, лабораторных и натурных исследований, проведены натурные исследования, обобщены результаты исследований, сформулированы основные научные положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах, из них 2 - в изданиях Перечня, рекомендуемого ВАК Минобрнауки России, получен 1 патент на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертационная работа общим объемом 151 страница состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 84 источников, включает 77 рисунков и 15 таблиц.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработки мощных крутых пластов на шахтах Прокопьевско-Киселевского

месторождения

Отработка мощных крутонаклонных и крутых пластов ведется на территории Прокопьевско-Киселевского геолого-экономического района Кузнецкого угольного бассейна.

В настоящее время отработка запасов крутонаклонных и крутых пластов подземным способом осуществляется следующими шахтами: «Киселевская», «Зиминка», «Красногорская», «Им. Ворошилова», «Зенковская», «Им. Дзержинского».

Прокопьевско-Киселевский геолого-экономический район делится на два месторождения: Прокопьевское (на юге) и Киселевское (на севере) граница между которыми условная. Геологические условия залегания угольного месторождений Прокопьевско-Киселевского района характеризуются складчатостью, резким изменением параметров залегания и структуры пластов, их сильной нарушенностью, крутым и наклонным залеганием, сближенностью, преобладанием крепких и относительно устойчивых вмещающих пород. В стратиграфическом разрезе мощные пласты свиты чередуются с тонкими и средней мощности, а расстояние между отдельными пластами колеблется в весьма широких пределах. Угольное месторождение весьма газоносно, а угли большинства пластов склонны к самовозгоранию.

Одной из основных причин, осложняющих разработку участков месторождений Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса, является наличие тектонических разрывов пород угленосной толщи. Большинство нарушений сопровождается образованием зон неустойчивых пород и угля и является причиной повышенного горного давления, образования вывалов, куполов, приводит к ухудшению качества угля и повышенным потерям, а также путями проникновения газа и воды в горные выработки. Тектоническая нарушенность

определяет размеры и конфигурации выемочных полей и участков. Встреча невыявленных заранее нарушений приводит часто к остановке очистных работ.

В результате исследований, проведенных ВНИМИ, установлено, что около половины выемочных полей на шахтах Прокопьевско-Киселевского района осложнены нарушениями различных форм. При этом нарушения типа сбросов составляют 60% всего количества нарушений, взбросов - 35%, надвиги встречаются сравнительно редко (5%). Наиболее трудно преодолеваются очистными работами взбросовые нарушения, имеющие значительные зоны слабого перемятого угля и отличающиеся его повышенными потерями [38].

При складчатом и сближенном залегании угольные пласты расчленены крупноамплитудными нарушениями на тектонические блоки различной конфигурации. Запасы угля в таких блоках колеблются в широких пределах и в среднем составляют 300 тыс. тонн. В блоках прямоугольной формы находится лишь четверть запасов угля. Прямоугольной формы блоки являются наиболее благоприятными для применения различных вариантов системы разработки длинными столбами. В тектонических блоках трапециевидной формы, параллелограммной и треугольной формы сосредоточена основная часть запасов угля, где наиболее приемлемыми являются короткозабойные технологии [33].

Все угольные пласты расчленены геологическими нарушениями (рисунок 1.1) и залегают в породах средней устойчивости и неустойчивых (рисунок 1.2). Угленосная свита на действующих шахтах характеризуется существенными колебаниями мощности (рисунок 1.3 а) и углов падения (рисунок 1.3 б) пластов, подвержена значительной тектонической нарушенностью, осложнена разрывами сплошности. Представленные на рисунках 1.1-1.3 диаграммы построены по данным литературных источников [33].

Средняя глубина ведения горных работ в районе составляет около 300 м. Следует отметить, что за последние 10 лет средняя глубина разработки увеличилась в районе более чем на 30 %. Ежегодное опускание горных работ составляет 8-10 м. Интенсивное увеличение глубины объясняется сравнительно небольшими размерами шахтных и выемочных полей, значительными

общешахтными и эксплуатационными потерями и рядом других факторов. Исследования показывают, что оставление неизменной технологии разработки приведет к еще более быстрому опусканию горных работ и составит свыше 13 м в год [79].

более 5 нарушений 8%

2-5 нарушений 40%

без нарушений 28%

1 нарушение 24%

Рисунок 1.1- Распределение выемочных участков по количеству нарушений

а)

б)

неустойчивые 2 3%

устойчивые 20%

средней устойчивости 57%

неустойчивые 23%

устойчивые 20%

средней устойчивости 57%

Рисунок 1.2 - Распределение выемочных участков по устойчивости:

а - кровли; б - почвы

а)

колебание более 30% 18%

колебание 21-30% 19%

колебание до 10% 26%

колебание 11-20% 37%

б)

Рисунок 1.3 - Распределение выемочных участков по степени изменчивости

колебание 21-30%

колебание 30%

колебание 11-20%

колебание до 10%

(колебанию): а - мощности пласта; б - угла залегания пласта

Следует отметить, что с увеличением глубины горных работ влияние осложняющих горно-геологических факторов возрастает:

- наличие труднообрушаемых вмещающих пород благоприятствует перепуску пожаров из выработанного пространства верхних этажей в действующие горные работы и существенно осложняет вопрос управления кровлей;

- газообильность пластов увеличивается ориентировочно на 3-5 м3/т на каждые 100 м увеличения глубины работ;

- происходит рост вероятности возникновения геодинамических и газодинамических проявлений горного давления;

- увеличивается трудоемкость подземных работ с увеличением глубины работ на 100 м на 15-18%.

Анализ эффективности применяемых технологий и систем разработки

Разнообразие и сложность горно-геологических условий района обусловили большое число применяемых систем разработки. За годы эксплуатации месторождений были испытаны почти все известные в горной практике системы разработки и их варианты.

В настоящее время применяются следующие системы разработки:

- щитовая система с обрушением - ЩО;

- система длинных столбов с обрушением - ДСО;

- система подэтажных штреков с гидроотбойкой - ПГО;

- система подэтажных штреков с обрушением - ПИЮ;

- система блокового обрушения из подэтажных штреков - БОШ;

- система блокового обрушения из разрезных печей - БОП;

- системы с полной закладкой - КПГЗ, НСЛТЗ, НСЛЗ и др.

В указанных системах разработки, кроме системы ПГО, отбойка угля осуществляется буровзрывным способом с использованием шпуровых зарядов ВВ.

Горно-геологические и горно-технологические условия крутых и крутонаклонных пластов существенно затрудняют повышение эффективности добычи угля за счет применения средств комплексной механизации очистных и подготовительных работ. Многолетние работы по созданию и внедрению механизированных комплексов и агрегатов не привели к повышению эффективности отработки пластов. Участие добычи угля из забоев, оборудованных агрегатами АК-3, АНЩ, АЩМ, ЩРПМ, комплексом КПК, составляло около 6-7% от общей добычи из очистных работ, при этом нагрузка на очистной механизированный забой находилась на уровне среднесуточной нагрузки по всем очистным забоям (200-210 т/сутки) [33].

В целом, технологии очистных и подготовительных работ на крутых пластах Прокопьевско-Киселевского месторождения характеризуются почти полным отсутствием механизации работ, значительными объемами работ выполняемых в ручную, повышенным расходом материалов и значительными потерями угля в недрах.

Оценка аварийности работ и уровня производственного травматизма

На шахтах Прокопьевско-Киселевского района, добывающих около 10% от подземной добычи угля в Кузбассе, происходит до 50% аварий и производственных травм со смертельным исходом от общего их числа в шахтах Кузбасса. Коэффициент частоты травм в шахтах района составляет:

- на 1 миллион тонн добытого угля - 160 случаев, в том числе со смертельным исходом - 4,1 случая;

- на 1000 работающих - 55 случаев, в том числе со смертельным исходом -1,3 случая.

Изменение показателей производственного травматизма отражает общую тенденцию к уменьшению числа травм, однако отмеченное уменьшение связано, в первую очередь, с закрытием в 90-е годы целого ряда нерентабельных угледобывающих шахт, работа которых характеризовалась низкими технико-экономическими показателями и высоким травматизмом.

В таблице 1.1 приведены показатели травматизма на шахтах Прокопьевско-Киселевского месторождения на разных системах разработки [33].

Приведенные показатели травматизма значительно (в 8-10 раз) превышают аналогичные показатели в шахтах отрабатывающих пласты пологого падения.

Таблица 1.1 - Показатели аварийности и травматизма по системам разработки в шахтах Прокопьевско-Киселевского района.

Наименование Показателей Значение показателей по системам разработки

ЩО ДСО пго С закладкой пшо БО

Интервал времени работы между авариями, забоемесяц 3,60 25,68 6,28 42,60 3,22 19,20

Частота аварий на 1млн.т добытого угля 2,87 0,47 1,08 1,45 6,02 1,24

Интервал времени работы между травмами, забоемесяц 1,68 1,81 5,28 18,48 4,08 7,44

Частота травм на 1млн.т добытого угля, всего 71,99 79,47 15,19 39,88 56,06 38,12

В том числе смертельных 2,08 0,57 0,89 2,72 5,26 0,31

Чрезвычайная сложность горно-геологических условий Прокопьевско-Киселевского месторождения обуславливает невозможность применения средств комплексной механизации, в настоящее время эффективно используемых при разработке мощных пологих пластов длинными очистными забоями. Таким образом, при отработке мощных крутонаклонных и крутых угольных пластов применяются, как правило, камерные или камерно-столбовые системы разработки, использование которых характеризуется значительными объемами подготовительных и нарезных работ (до 50 м на 1000 т добычи угля), существенно (в 5-10 раз) превышающие аналогичные на пологих пластах. Низкий уровень механизации подготовительных и очистных работ обуславливают

значительные объемы тяжелого ручного труда и, как следствие, его низкую производительность, что в конченом итоге приводит к повышению удельных показателей травматизма и аварийности.

В условиях высокой метанообильности и значительной частоты загазирования выработок участков, вследствие несовершенства схем проветривания и наличия значительного числа горизонтальных и наклонных выработок при использовании камерных систем разработки, применение БВР как при проведении выработок, так и при ведении очистных работ, создает условия для возникновения аварийных ситуаций и обуславливает высокую долю травматизма при взрывах метана.

Анализ показателей извлечения запасов и потерь

Сложные горно-геологические условия и обусловленные ими несовершенные технико-технологические решения предопределяют высокий уровень потерь полезного ископаемого при разработке Прокопьевско-Киселевского месторождения. Настоящий период эксплуатации месторождения характеризуется все возрастающими потерями и в недрах необходимостью вовлечения в отработку значительных объемов запасов новых участков и горизонтов для сохранения текущего уровня добычи.

Наиболее значительную часть общих потерь составляют эксплуатационные, на долю которых приходится около 75%. Потери по причине геологических и гидрогеологических условий составляют 18%, в общешахтных целиках - 5%. Потери в целиках под охраняемыми объектами на поверхности из-за неправильных решений, принятых в прошлом, резко возрастают. На некоторых шахтах количество законсервированных запасов в целиках достигает 35-45%. Запасы в целиках увеличиваются с глубиной разработки. В ряде случаев они возрастают на вторых горизонтах в 2 раза, на третьих - в 3,5 раза, на четвертых -более чем в 5 раз. В охранных целиках на шахтах района законсервировано более 900 млн. т угля [78].

Подготовка участков ограниченных размеров между целиками в ряде случаев становится экономически невыгодной, вследствие высоких удельных затрат на подготовительные работы. На некоторых шахтах не отрабатываются маломощные пласты (Проводники IV Внутреннего, Мощного и другие), что также приводит к росту потерь.

С увеличением глубины горных работ увеличиваются эксплуатационные потери угля. Установлено, что с опусканием на каждый последующий горизонт потери увеличиваются в среднем примерно на 2,2%.

При высоких потерях в общешахтных целиках и постоянном росте эксплуатационных потерь извлечение запасов по району не превышает 45%. [79].

Значительная часть запасов консервируется также в охранных целиках, на участках под пожарами и опасных по прорыву глины. Рост потерь ведет, с одной стороны, к снижению эффективности разработки, а с другой стороны, к повышению сложности и опасности работ, вследствие формирования неоднородного (и зачастую неустойчивого) поля напряжений с опасными зонами (например, повышенного горного давления и др.).

Достигнутые показатели при использовании различных систем

разработки в условиях Прокопьевско-Киселевского месторождения

Представлена сводная таблица показателей (таблица 1.2) достигнутых при использовании различных систем разработки в условиях Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса. При составлении таблицы были обоснованы области рационального применения систем разработки, выполнен анализ показателей пожароопасности отработки пластов, склонных к самовозгоранию, достигаемых нагрузок на очистной забой, а так же выявлены достоинства и недостатки анализируемых систем разработки крутонаклонных и крутых пластов.

Таблица 1.2 - Характеристика основных систем разработки крутонаклонных и крутых угольных пластов

Система разработки Область применения Оборудование в очистном забое Средняя нагрузка на очистной забой (т/сут) * Частота аварий (на 1 млн. т. добычи) * Пожаро-опасность (пожаров на 1 млн. т)* Достоинства Недостатки

ЩО Щитовая система разработки с обрушением кровли а> 55° /и = 2,5-12 м ненарушенн ые пласты, выдержанной мощности Щитовое перекрытие, буровое оборудование, скреперо-струговая установка 250-500 2,87 1,93 -относительная простота управления кровлей: - отсутствие работ по креплению забоя; - транспорт утля из забоя под действием собственного веса. - область применения ограничена мошными ненарушенными пластами: - значительные эксплуатационные потери (до 25-30%); - большой объем подготовительно-нарезных работ (40-45 м на 1000 т добычи); - высокая пожароопасность отработки пластов, склонных к самовозгоранию; - повышенная аварийность работ на глубинах более 300 м.

дсо Система длинных столбов с обрушением а> 55° т = 2,0-3,0 м 1) Буровое оборудование, скребковый конвейер; 2) Секции механизирован ной крепи, выемочная машина, конвейер. 200-400 0,47 1,4 -независимость проходческих и очистных работ друг от друга; -возможность дополнительно разведать запасы месторождения при проходке выработок, заранее осушить обводненные участки и снизить метановыделение. значительные первоначальные затраты на подготовительно-нарезные работы; - высокие затраты на проветривание выработок; - большие потери угля в целиках (шириной от 5 до 10 м) вентиляционного и откаточного штрека.

11 разработки * (ИГ * ^ *.......' ,¿Область-^ и применения Й^л* Л/ а ^Ооорудовавие »В ОЧНСТНОМАГ * ^г . «у «г -'С^адр^ «ОЧИСТНОИ| АвГи^ #Частота аварий * МЛН.Т. ^д^ычи) По^ро^,-опасность (пожаров на 1 млн. т)* , Достоинства Недостатки ¿ре-- ^ ^ ■^ЛВЩШе' шЬ£' т ^ 1 ~ С 1 V '

ПГО Подэтажная гидроотбойка с обрушением кровли а> 35° т >2,5 м Гидромонитор очистной 300-800 1.08 1.2 -высокая производительность труда; безопасность ведения горных работ за счет дистанционной отбойки угля: возможность отработки участков с высокой степенью нарушенности; - отсутствие пыли в очистном забое. относительно низкое качество добытого угля (высокая доля мелких фракций): - высокая энергоемкость гидроотбойки, гидротранспорта и гидроподьема угля; - высокие эксплуатационные потери угля (до30%): - тяжелый режим в очистном забое (влажность, высокая температура).

пшо Система подэтажи ых штреков с обрушением <2> 45° ш =2,5-12 м Буровое оборудование, скребковый конвейер 200-350 6.02 1,7 - низкая стоимость применяемого оборудования и простота технологического процесса. - значительный объем проведения подготовительных выработок: -большие потери полезного ископаемого (до 40-50%); - высокая опасность ведения работ обусловленная применением буровзрывной технологии: - высокая аварийность работ: -нестабильность технико-экономических показателей работы участка: - высокая пожароопасность отработки пластов, склонных к самовозгоранию.

■>■* 1Г1 о> «г щ- «Система^ ' разработки* Г # ** : У * / Ж * Область % применения' ч Оборудование |в очистном* Г ^ забоев л < у ............... -*»• г- Л Средняя* ¿нагрузка И™ ¡?о£Истной ■0"забой Частота аварии *?(на 1 «МЛИ.Т. А г л* дооычи) ¥' г" ^ 1»Пожаро-„адиасность ^пожаров на и^^МР^^дгаГ- .. «ЩРЦ * Достоинства л ':1>. - . . ''Л' К'-'' ' Л*'' : Недостатки

Системы с полной закладкой а> 45° т >2.2 м Буровое оборудование, скребковый конвейер, закладочное оборудование 250-300 1.45 0.6 - небольшой объем подготовительных работ: отсутствие сложных механизмов: - относительно низкая пожароопасность. - высокий расход лесных материалов: - высокая трудоемкость работ по креплению очистных забоев: - низкая производительность труда: - высокие затраты на закладочные работы: - высокая себестоимость добываемого угля

Подэтажная отбойка с вытском угля механизиров анным комплексом («подберков ая» система) * * а> 45° т >4 Механизирова иная крепь (2 секции), скребковый конвейер, буровое оборудование 300-800 нет данных нет данных -высокая производительность труда. -возможность управляемого выпуска угля: -относительно высокий уровень механизации очистных работ. -сложность организации проветривания при отработке высокогазоносных пластов: -повышенная вероятность эндогенных пожаров при отработке пластов, склонных к самовозгоранию: -значительные объемы подготовительных работ

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Семенцов, Вячеслав Владимирович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авершин С.Г. Горные удары / С.Г Авершин. - М. : Углетехиздат, 1955. -235 с.

2. Авершин С.Г. Расчет деформации массива горных пород под влиянием подземных выработок / С.Г Авершин. - Ленинград : Издание ВНИМИ, 1960. - 87 с.

3. Амусин Б.З. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики / Б.З. Амусин, А.Б. Фадеев. - М. : Недра, 1975. - 112 с.

4. Ардашев К.А. Методы и приборы для исследования проявления горного давления / К.А. Ардашев, В.И. Ахматов, Г.А. Катков. - М.: Недра, 1981. -128 с.

5. Ардашев К.А. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых пластов. К.А Ардашев, В.Ф Крылов, Н.И. Куксов. - М. : Недра, 1967. - 289 с.

6. Ардашев К.А. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых угольных пластов / К.А. Ардашев, Н.И Куксов, A.C. Шалыгин. - М. : Недра, 1975. - 232 с.

7. Ардашев К.А. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности угольных пластов наклонного и крутого падения / К.А. Ардашев. - Кемерово, 1967. - 176 с.

8. Асатур К.Г. Механика динамического разрушения / К.Г. Асатур. М. : Недра, 1992. - 82 с.

9. Бедарев Н.Т. Моделирование горных процессов при управлении кровлей принудительным обрушением и перепуском обрушенных пород / Н.Т. Бедарев В.В.Семенцов // Материалы I региональной научно-практической конференции: Перспективы развития горнорудной отрасли, как составной части социально-экономического развития Таштагольского района. - Таштагол - 2010. - С. 69-73.

10. Бедарев Н.Т. Обоснование параметров разработки мощных крутых пластов

системами с подэтажиым обрушением на основе физического моделирования / Н.Т. Бедарев, С.Г. Костюк, В.В. Семенцов // Горный информационно - аналитический бюллетень. - 2012. - №4. - С. 5-10.

11. Бедарев Н.Т. Особенности подбора материалов-эквивалентов для имитации пород и углей новых месторождений Кузбасса / Н.Т Бедарев, С.Г. Костюк, Т.И Рыжова // сборник: Совершенствование и разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом. - Кемерово. - Кузбасский государственный технический университет. - 2006. - С. 65-70.

12. Бич Я.А. Результаты натурных испытаний угля Кемеровского и Прокопьевского районов Кузбасса / Я.А. Бич, А.И. Баженов // Уголь. -1963.-№3.-С. 24-28.

13. Бич Я.А. Управление состоянием массива горных пород / Я.А Бич, Б.И. Емельянов, H.A. Муратов. - Владивосток : Изд-во Дальневосточного университета, 1988.-261 с.

14. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов / A.A. Борисов. - М. : Недра, 1980. - 360 с.

15. Вопросы горного давления. - Вып. 22. - Новосибирск, 1964. - 82 с.

16. Вопросы горного давления. - Вып. 9. - Новосибирск, 1961 - 110 с.

17. Воскобоев Ф.Н. Управление горным давлением в механизированных очистных забоях / Ф.Н. Воскобоев, В.И. Распопов, А.Ф. Остапенко, A.C. Аносов, И. А. Южанин. - М. : Недра, 1983. - 199 с.

18. Временные технологические схемы разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов подэтажной гидроотбойкой и инструкции по безопасному применению технологических схем разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов гидравлическим способом на шахтах Прокопьевского района Кузбасса. - Прокопьевск : HI 111 "Штейгер", 1996. -112 с.

19. Гаранин В.А. Шахтам Прокопьевска нужны высокоэффективные технологии / Гаранин В.А. // Стандарт качества. - 2009. - №20. -С. 20-25.

20. Геомеханические процессы и проявления горного давления. - Вып. 40. -Новосибирск, 1982 - 108 с.

21. Горное давление на мощных крутых пластах. - Новосибирск : Наука, 1967. -214 с.

22. Грицко Г.И. Горное давление в подготовительных выработках мощных крутых пластов / Г.И. Грицко, В.Н. Цыцаркин. - Новосибирск : Наука, 1982. - 86 с.

23. Грицко Г.И. Экспериментально-аналитический метод определения напряжений в массиве горных пород / Г.И. Грицко, Б.В. Власенко. -Новосибирск : Наука, 1976. - 190 с.

24. Данилов, A.A. Исследование характера взаимодействия самотечной закладки с оградительной репью : автореф. дис. ... канд. тех. наук / Данилов Александр Анатольевич. - Днепропетровск, 1968. - 24 с.

25. Добровольский В.В. Методика определения физико-механических характеристик закладочного материала / В.В. Добровольский. - М. : Недра, 1970. - 38с.

26. Дополнение к проекту углубки на горизонте +120 м ООО «Шахта «Киселевская». - Новосибирск, 2003. - 108 с.

27. Зенков P.A. Механика насыпных грунтов / P.A. Зенков. - М. : Машгиз, 1952.-54 с.

28. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса : офиц. текст. - Кемерово : ВостНИИ, 2007. -112 с.

29. Казанин О.И. Геомеханическое обоснование параметров разработки мощных крутых пластов системами с подэтажным обрушением и выпуском угля в условиях Прокопьевско-Киселевского месторождения / О.И. Казанин, A.A. Сидоренко, В.В. Семенцов // Горный информационно -аналитический бюллетень. - 2013. - №4. - С. 15-21.

30. Клишин В.И. Исследование процессов выпуска угля при отработке мощных пологих и крутых угольных пластов / В.И. Клишин, С.В. Клишин

// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2010. - №2, С. 69-81.

31. Клишин В.И. Технология выемки крутопадающих пластов / В.И. Клишин // Уголь Кузбасса. - 2009. -октябрь-ноябрь. - С. 75-76.

32. Комиссаров С.Н. Управление массивом горных пород вокруг очистных выработок / С.Н. Комиссаров. - М. : Недра, 1983. - 237 с.

33. Комплексная оценка состояния промышленной безопасности при разработке угольных пластов с крутонаклонным и крутым залеганием в условиях Прокопьевско-Киселевского района и меры по ее улучшению / Г.И Аксёнов, A.C. Алексеев, В.П. Белов. - Прокопьевск, 2003.-с. 22.

34. Костюк С.Г. Моделирование горных процессов для обоснования параметров разработки мощных крутых пластов комплексом «крепь-штрек» на моделях из эквивалентных материалов / С.Г. Костюк, Н.Т. Бедарев, Г.А. Ситников, В.В. Семенцов // Сборник трудов III Международной научно-практической конференции: Перспектива развития Прокопьевско-Киселевского угольного района как составная часть комплексного инновационного плана моногородов. - Прокопьевск. -2011. -С. 116-119.

35. Костюк С.Г. Определение параметров обрушения непосредственной кровли мощного крутопадающего пласта при имитации отработки его комплексом «крепь-штрек» на модели из эквивалентных материалов / С.Г. Костюк, Н.Т Бедарев, Г.А. Ситников, В.В. Семенцов // Сборник трудов III Международной научно-практической конференции: Перспектива развития Прокопьевско-Киселевского угольного района как составная часть комплексного инновационного плана моногородов. - Прокопьевск. -2011. - С. 112-116.

36. Костюк С.Г. Перепуск обрушенных пород для управления кровлей при отработке крутопадающих пластов / С.Г. Костюк, Н.Т. Бедарев, Г.А. Ситников, В.В. Семенцов // Материалы международной конференции

Форум горняков 2010. - Днепропетровск. - 2010. - С. 194-197.

37. Крауч С. Методы граничных элементов в механике твердого тела / С. Крауч., А. Старфилд. - М. : Мир, 1987. - 74 с.

38. Крылов В.Ф. Опыт подготовки шахтных и выемочных полей Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса / В.Ф. Крылов, В.И. Ильин, М.И. Устинов. - М., 1971. - 136 с.

39. Кудинов Е.В. Геолого-тектоническое строение и газоносность угленосных отложений верхнебалахонской подсерии Прокопьевско-Киселевского сегмента присалаирской зоны Кузбасса / Е.В. Кудинов. - вестник томского государственного университета. - № 301. - С. 196-200.

40. Кузнецов Г.Н. Моделирование проявлений горного давления / Г.Н. Кузнецов, М.Н. Будько // М. : Недра. - 1968. - С. 61-63.

41. Лебедев A.B.Технология, безопасность работ и научная организация труда при разработке крутонаклонных пластов Кузбасса щитовыми агрегатами ЩРПМ / A.B. Лебедев, Ю.В.Воронцов. - М. : НИЭИуголь, 1991. - 47 с.

42. Махно Е.Я. Вопросы разработки крутопадающих пластов угля с применением щитовой крепи / Е.Я. Махно. - М. : Углетехиздат, 1957. - 230 с.

43. Методика определения устойчивости угольного массива для пластов Прокопьевско-Киселевского района. - Прокопьевск, 1979. - 22 с.

44. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. - М., 2008. - 46 с.

45. Методы и средства решения задач горной геомеханики. - М., 1987. - 246 с.

46. Музыченко А.Ю. Подготовка к тензометрическим исследованиям при моделировании технологии ведения горных работ / А.Ю. Музыченко Л.Ф. Кожухов // региональная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы добычи и переработки угля в Кузбассе». - Прокопьевск. -2010.-С. 12-14.

47. Обоснование параметров разработки мощных крутых газоносных пластов системами с подэтажным обрушением и выпуском угля в условиях

ОАО ХК «СДС-Уголь»: отчет о НИР / Казанин О.И., Сидоренко A.A., Сидоренко С.А., Семенцов В.В., Тюрнин В.А., Черкашин A.A., Виленская A.B. - Санкт-Петербург: Горный университет, 2013. - 170 с.

48. Обоснование параметров технологии разработки крутых и круто-наклонных угольных пластов в сложных горно-геологических условиях системой подэтажного обрушения с выпуском угля под защитой механизированной крепи передвижного штрекового комплекса: отчет о НИР / Калинин С.И., Бедарев Н.Т., Семенцов В.В., Королев B.C., Фоминых Р.В., Струк К.В. - Прокопьевск: филиал КузГТУ в г. Прокопьевске, 2010.-144 с.

49. Основные направления совершенствования техники и технологии отработки мощных крутых пластов. - Прокопьевск, 1988. - 68 с.

50. Оценка возможности использования подберковой системы эксплуатации крутых пластов типа «Казимеж-Юлиуш» в условиях ООО «Шахта No. 12». - Краков, 2007. - 92 с.

51. Паспорт №2010-13 выемочного участка по пласту Горелому западного крыла II Тырганской антиклинали с квершлага №2, гор.+120. - Киселевск. -2011.-69 с.

52. Патент № 2477795 Российской Федерации Способ отработки мощных крутых угольных пластов / Бедарев Н.Т., Костюк С.Г., Любимов О.В., Ренев A.A., Семенцов В.В.; 2013.

53. Патент № 2253018. Механизированная крепь для разработки мощных крутопадающих месторождений / Клишин В.И.,. Власов В.Н., Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И., Тарасик Т.М.; 2005.

54. Патент № 2261329 Способ выемки угля из мощных крутых пластов / Клишин В.И.,. Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И., Журавлев Р.П.; 2004.

55. Патент № 2304218 Способ выемки угля из мощных крутых пластов / Клишин В.И., Фокин Ю.С., Кокоулин Д.И.; 2007.

56. Полезная модель №.78864 Механизированная крепь для отработки мощных крутопадающих пластов подэтажной выемкой / Клишин В.И.,

Кокоулин Д.И.; 2008.

57. Правила безопасности в угольных шахтах ПБ 05-618-03 : [федер. закон № 116: принят Гос. Думой 21 июля 1997г.]. - М., 2003.

58. Проскуряков Н.М. Управление состоянием массива горных пород / Н.М. Проскуряков. - М. : Недра, 1991 - 368 с.

59. Разработка месторождений полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию : учебное пособие для студентов специальности «горное дело» / В.В. Егошин. - Кемерово : Кузбасский государственный технический университет, 2002. - 242 с.

60. Разработка месторождений полезных ископаемых. - Новосибирск, 1964. -231 с.

61. Разработка мощных крутопадающих пластов Кузбасса. - Новосибирск : Наука, 1968.- 180 с.

62. Рекомендации по разработке мощных угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса. - М., 1966. - 243 с.

63. Руководство по изоляции отработанных участков, временно остановленных и неиспользуемых горных выработок в шахтах. -Кемерово : ВостНИИ, 1977. - 149 с.

64. Руководство по применению способов торможения развития самовозгорания угля в выработанном пространстве выемочных полей шахт. - Кемерово : ВостНИИ, 1986. - 85 с.

65. Семенцов В.В. Выбор материалов-эквивалентов горных пород и закладки для имитации разработки мощных крутых угольных пластов системой подэтажного обрушения / В.В.Семенцов, В.С.Королев, Р.В. Фоминых // Мир гуманитарных наук: Всероссийская заочная научно-практическая конференция с международным участием Наука и практика: проблемы, идеи инновации. - Екатеринбург. - 2010. - С. 81-85.

66. Семенцов В.В. Выбор материалов-эквивалентов горных пород и закладки с учетом их компрессионных характеристик / В.В.Семенцов, В.С.Королев, Р.В. Фоминых // Электронный сборник статей по итогам конференции:

Эколого-экономические и технические аспекты

развития Кузбасского региона. - http://prk.kuzstu.ru/images/files/sbornik.pdf. -2010. - С. 48-49.

67. Семенцов В.В. Определение углов естественного откоса и коэффициентов трения материалов-эквивалентов горных пород по ограждающим поверхностям / В.В.Семенцов, В.С.Королев, Р.В. Фоминых // Электронный сборник статей по итогам конференции: Эколого-экономические и технические аспекты развития Кузбасского региона http://prk.kuzstu.ru/images/fIles/sbornik.pdf. - 2010.- С. 45-48.

68. Совершенствование технологии отработки мощных угольных пластов Кузбасса и Дальнего Востока. - Прокопьевск, 1989. - 90 с.

69. Совершенствование технологии подземной разработки угольных пластов. -Кемерово, 1984. - 129 с.

70. Совершенствование технологии разработки крутых пластов Кузбасса.-№25. - Прокопьевск, 1979. - 261 с.

71. Совершенствование технологических схем отработки мощных крутых угольных пластов. - Прокопьевск, 1983. - 180 с.

72. Сологуб О.В. Обзор существующих средств программного обеспечения для моделирования вентиляции подземных сооружений шахт. / О.В. Сологуб, С.С. Кобылкин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - С. 115-132.

73. Струк К.В. Основные направления отработки мощных крутых угольных пластов / К.В. Струк // Электронный сборник статей по итогам конференции «Эколого-экономические и технические аспекты развития Кузбасского региона». - Прокопьевск. -2010.-е. 17-21

74. Технологические процессы и механизация отработки угольных пластов Кузбасса. - Прокопьевск, 1990. - 251 с

75. Технологические схемы разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения камерными системами. Инструкция по безопасному применению технологических схем разработки угольных

пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения камерными системами. - Прокопьевск, 2003. - 144 с.

76. Томашевский Л.П.Технологии разработки мощных крутых пластов. Теория, эксперимент, практика. / Л.П. Томашевский, А.И. Петров, О.В. Михеев, С.А. Шахурдин. - Прокопьевск, 1996. - 152 с.

77. Томашевский Л. П. Разработка и научное обоснование технологии подэтажной выемки угля и параметров выпускного механизированного комплекса «крепь— штрек» / Л.П. Томашевский, В.П. Левочко, П.А. Боровиков, Ю.С. Блинов, Г.С. Кузин, О.Ф. Калугин. // Совершенствование технологии разработки крутых пластов Кузбасса. - №25 — Прокопьевск. -1974.-с. 58-63.

78. Филатов Ю.М. О проблемах безопасности отработки Прокопьевско-Киселевского месторождения / Ю.М. Филатов // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2010. - №2. - С. 173185.

79. Филатов Ю.М. О совершенствовании технологии ведения очистных работ на мощных крутонаклонных пластах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса / Ю.М. Филатов // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2010. - №2. - С. 186-194

80. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок / Г.Л. Фисенко. - М. : Недра, 1976,. - 272 с.

81. Хан В.В. Условия сохранения массива кровли при разработке мощных крутых пластов наклонными слоями с закладкой / В.В.Хан, Н.Т. Бедарев // Совершенствование технологии подземной добычи угля и сланца. - М. : ИГД им. А.А.Скочинского, 1978. - С. 73-75.

82. Широков А. П. Методические рекомендации по обоснованию параметров управления труднообрушаемой кровлей при щитовой системе разработки в условиях шахт Кузбасса / А.П. Широков. - Прокопьевск, 1981. - 47 с.

83. Широков А.П. Управление труднообрушаемой кровлей / А.П. Широков. - М. - 1984. - 30 с.

84. Stanislaw Gajos Experience and practical aspects of utilizing a shrinkage metod of extraction at «Kazimierz-Juliusz» coal mine in Sosnowiec / Stanislaw Gajos // International mining forum, New technologies in underground mining, Safety in mines. - Cracow. - 2004. - 145 c.

\