Повышение технического уровня и безопасности ведения горных работ на угольных пластах с трудноуправляемыми кровлями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.02, доктор технических наук в форме науч. докл. Шундулиди, Александр Иванович

• Шундулиди, Александр Иванович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Оглавление диссертации доктор технических наук в форме науч. докл. Шундулиди, Александр Иванович

Диссертация, представленная в виде научного доклада, содержит научное обобщение опубликованных в 1982—1998 гг. работ автора по исследованию и разработке прогрессивных технико-технологических решений, обеспечивающих эффективное и безопасное ведение горных работ на угольных пластах с трудноуправляемыми кровлями.

Актуальность работы. Реструктуризация угольной промышленности в рыночных условиях предъявляет специфические требования к перестройке технологических схем угольных шахт. Необходимость обеспечения рентабельности горного производства, сокращение средств господдержки приводит, с одной стороны, к закрытию неэффективных шахт, с другой — к выделению группы перспективных предприятий, наиболее восприимчивых к новым достижениям науки и техники, что должно привести в конечном итоге к: достижению высоких экономических результатов. При этом главная роль отводится перспективным угольным месторождениям Кузнецкого бассейна.

Успешная реализация программы развития горного производства на перспективных шахтах и месторождениях Кузбасса во многом связана с повышением эффективности соответствующего технологического и технического уровня, а также с обеспечением безопасных условий труда.

Начавшееся в последние годы техническое перевооружение угольных шахт на основе внедрения механизированных комплексов более высокого техенического уровня позволило решить ряд традиционно сложных вопросов угледобычи, однако не привело к существенному повышению надежности, безопасности и эффективности функционирования производ-гва. Главным образом это связано с ухудшением горнодологических условий по мере углубления горных работ, неполным соответствием конструкций механизированных крепей степени сложности условий разработки угольных планов, отсутствием работоспособных методов прогнозирования.

Рост газоносности угольных пластов, интенсивности прояв

Iий горного давления, а также друге факторы ограничивают ч.лное использование высокопроизводительной техники современного технического уровня. С увеличением глубины горных работ интенсивная отработка запасов выемочных столбов и высокие скорости подвигания очистных забоев усиливают динамические проявления горного давления на пластах с трудноуправляемыми кровлями. Это обусловливает увеличение времени отработки запасов выемочных столбов. Возрастают эксплуатационные затраты на поддержание и ремонт охраняемых подготовительных выработок. В связи с необходимостью отрабатывать короткие (до 700 м) выемочные столбы возрастают объемы работ по перемонтажу мехкомп-лексов.

Интенсификация горного производства привела к увеличению уровня производственного травматизма и аварийности . на шахтах. Для снижения уровня производственного травматизма необходимо разработать и внедрить мероприятия, позволяющие резко повысить качество профилактических работ по технике безопасности.

Вопросам совершенствования техники и технологии эффективной и безопасной разработки пологих угольных пластов посвящен ряд работ ученых и специалистов таких организаций, как ИГД им. А. А. Скочинского, МГГУ, Гипроуг-лемаш, ВИИМИ. КузНИУИ, ПНИУИ, КузГТУ, ИУУ СО РАН, ИПКОН РАН й др.

В связи с изложенным., научные исследования в направлении разработки научно обоснованных технических и технологических решений по эффективному и безопасному ведению.горных работ на угольных пластах с трудноуправляемыми кровлями являются достаточно актуальными.

Целью диссертации является установление закономерностей поведения углевмещающего массива при ведении горных работ на пластах с трудноуправляемыми кровлями для разработки комплекса решений, обеспечивающих повышение их технического уровня и безопасности условий труда.

Основная идея работы заключается в многокомпонентном учёте специфики проявлений гёомеханических процессов в очистных и подготовительных выработках при разработке угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями для реализации системно ориентированного подхода к выработке стратегии управления техническим уровнем и безопасностью горных работ.

Методы исследований. В работе использован комплекс . меодов исследований, включающий научное обобщение и инженерный анализ производственного опыта подготовки и отработки запасов пологих угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями; лабораторные и шахтные исследования влияния силовых параметров механизированных крепей на взаимодействие их с кровлями различных типов, шахтйые инструментально-визуальные наблюдения и методы математической статистики для установления закономерностей проявлений горного давления, эффективности дегазации пластов и оценки тектонической структуры массива; экспериментальные исследования смещений пород в подготовительных выработках и научное обоснование способов крепления подготовительных выработок; опытно-промышленные испытания и. внедрение технических и технологических разработок в производственных условиях; технико-экономический анализ технологических схем очистных работ и управления газообильностью выемочных участков.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Объективный выбор проектных решений и их эффективная реализация в практике ведения очистных работ на пластах с трудноуправляемыми кровлями осуществляются на основе установленных закономерностей проявлений геомеханических процессов в указанных специфических условиях (1, 17, 23, 28, 30].

2. Выявленные закономерности взаимодействия механизированных крепей с вмещающими породами при статических и динамических нагрузках, учитывающие мощность и деформационные характеристики расслаивающихся толщ пород углевмещающего комплекса, являются базой данных для научно обоснованного выбора типа и параметров механизированных крепей для отработки запасов пластов с трудноуправляемыми кровлями [1, 6, 17, 23, 29, 30].

3. Повышение технического уровня горных работ по проведению и поддержанию выработок обеспечивается на базе комплексного учета закономерностей проявлений горного давления в различных горно-геологических условиях и тенденцией развития научно-технического прогресса в отрасли [7—11, 17, 22—24, 28].

4. Достоверный прогноз горно-геологических условий залегания угольных месторождений предопределяет объективность выбора и эффективность реализации безопасных технологических решений на всех этапах их освоения, а также качество выработки стратегии развития угледобывающего предприятия [17, 21, 28].

5. Геомеханическая и газодинамическая адаптивность технологических схем ведения горных работ достигается корректным учетом изменений элементов залегания угольных: пластов, газового режима выемочного участка и траекторий движения очистного забоя при соответствующем совершенствовании средств механизации [3—5, 14, 16—21].

6. Выявление опасных и вредных производственных факторов, их условное разделение на два класса в зависимости от условий формирования и проявления позволяет обосновать эффективные решения по управлению безопасностью труда для основных технологических процессов" угольных шахт [2, 25, 27, 32].

7. Обоснование рационального варианта и параметров технологических схем по уровню безопасности ведения горных работ является объективным началом для выработки эффективных мер по управлению безопасностью [2, 25—27, 31],

8. Основой совершенствования шахтного фонда угледобывающего предприятия в условиях действия рыночных отношений является взаимообусловленность технико-технологических и организационно-экономических решений по созданию условий устойчивого и безопасного функционирования горного производства [33—35].

Достоверность научных положений подтверждается: представительным объемом длительных (свыше 10 лет) шахтных исследований с применением современных методов и приборов при внедрении технических и технологических решений (8 шахт, более 20 очистных забоев); удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных силовых характеристик механизированных крепей (расхождение 15—20:%); достаточным объемом анализируемых данных по производственному травматизму и аварийности на шахтах Кузбасса; положительными результатами применения на шахтах Центрального и Южного Кузбасса прогрессивных технологических схем отработки запасов выемочных участков с использованием механизированных комплексов в соответствии со спецификой проявления геомеханических и газодинамических процессов; положительными результатами внедрения предложенных технических разработок на шахтах ОАО УК «Ленинскуголь».

Научная новизна работы заключается в следующем: установлены закономерности проявления горного давления, обоснованы параметры и методы управления геомеханическими процессами при комплексно-механизированной отработке запасов угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями [1, 23, 28, 35]; выявлены закономерности деформирования углевмещаю-вдего массива для обоснования параметров силового взаимодействия механизированной крепи с ним и технологии отработки запасов пластов с трудноуправляемыми кровлями [1,14,17,28]; установлены закономерности протекания геомеханических процессов в подготовительных выработках на пластах с труд-' неуправляемыми кровлями, представляющие собой теоретическую базу обоснования прогрессивных технико-технологических решений по снижению уровня негативных проявлений горного давления [23, 29, 30]; обоснованы варианты и параметры технических средств поддержания подготовительных выработок, в том числе на сопряжении с комплексно-механизированными забоями [7—11, 22, 24]; обоснованы варианты прогрессивных пространственно-планировочных решений по подготовке и отработке запасов шахтопластов с учетом степени изменчивости горно-геологических факторов [17, 21, 28]; научно обоснованы технологические решения по развороту механизированных комплексов, адаптированных к сложным горно-геологическим условиям Южного и Центрального Кузбасса [16, 20]; разработан комплексный подход к оценке безопасности горных работ на угольных шахтах, включающий выявление условий формирования опасных и вредных производственных факторов, выбор рационального варианта организации технологического процесса по критерию безопасности и оценка эффективности управления ее уровнем [2, 25—27, 32]; разработаны методические основы совершенствования шахтного фонда в направлении повышения его технического уровня и эффективности горного производства с учетом специфики реформирования отрасли [33—35].

Значение работы. Научное значение работы состоит в установлении закономерностей проявлений геомеханических процессов при ведении горных работ на угольных пластах с трудноуправляемыми кровлями для формирования методологической базы обоснования прогрессивных технических и технологических решений в направлении повышения уровней их адаптивности, эффективности и безопасности с учетом специфики условий функционирования производства. Практическое значение работы: разработаны рекомендации по выбору силовых параметров механизированной крепи и технологии крепления очистных забоев, позволяющих повысить эффективность отработки запасов угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями [1, 4—61; осуществлено районирование угольных пластов по природным факторам для рационализации пространственно-планировочных решений, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности горного производства [16, 20]; обоснована область эффективного .применения винтовой анкерной крепи подготовительных выработок при различных способах охраны и степени воздействия на них очистных работ [22, 24]; определены условия эффективного использования предложенных прогрессивных технологических решений по надежному проветриванию и дегазации выемочных полей [18, 19];. разработаны и реализованы технические решения по механизации концевых операций и креплению сопряжений комплексно-механизированных очистных забоев с примыкающими выработками [7—11]; разработаны рекомендации по совершенствованию, технологических схем отработки запасов пологих пластов с разворотом механизированного комплекса, обеспечивающих эффективную реализацию программ развития производства на дерспективных шахтах Кузбасса [16, 20]; разработаны типовые решения по управлению безопасностью труда в основных. производственных звеньях угольных шахт на всех стадиях освоения месторождений [2, 25,27]; на основании результатов исследований разработана программа развития горных работ, реструктуризации и диверсификации угледобывающих предприятий, обеспечивающая повышение технико-технологического уровня шахтного фонда, структурную перестройку систем управления и развитие новых производств ¡[33—35].

Реализация работы. Полученные научные результаты и выводы диссертационной работы использованы при разработке 8 нормативных и методических документов: «Технологические схемы с разворотом механизированных комплексов для шахт Кузбасса и бассейнов с аналогичными горно-геологическими условиями», МГИ; «Методические рекомендации по диагностике и устранению причин неудовлетворительной работы комплексно-механизированных забоев», МУП СССР; «Технологические схемы разработки пологих и наклонных пластов Кузнецкого бассейна», МУП СССР, КузНИУИ; «Временные рекомендации по снижению газообильности выемочных участков шахт Кузбасса поверхностными газоотса-: сывающими вентиляторами, установленными на устьях вентиляционных скважин», МУП СССР, ВостНИИ; «Методика оценки тектонической структуры массива для рационального планирования горных работ», МУП СССР; «Временное руководство по применению винтовой анкерной крепи для крепления подготовительных выработок на шахтах Кузбасса», МУП СССР; «Руководство по применению результатов исследований проявлений горного давления на шахтах Ленинского района», МУП СССР; «Рекомендации по управлению .безопасностью труда в очистных и подготовительных выработках шахт ПО «Ленинскуголь», ВостНИИ. Технологиче-. ские схемы по снижению газообильности и ведению очистных работ внедрены на шахтах Центрального и Южного Кузбасса с экономическим эффектом.

Научные результаты исследований используются в учебном процессе Кузбасского государственного технического и Московского государственного горного университетов.

Апробация работы. Основные научные положения и практические выводы диссертации докладывались и получили одобрение на: научной конференции по горному давлению в ИГД СО АН СССР (Новосибирск, 1984); научно-технической конференции, посвященной 40-летию создания института КузПИ (Кемерово, 1990); Всесоюзной научной конференции по развитию производительных сил Сибири. Угольный комплекс (Ленинск-Кузнецкий, 1990); советско-китайском семинаре по механике горных пород (КНР, 1991); Всероссийской научно-практической конференции по безопасности жизнедеятельности предприятий в угольных регионах (Кемерово, 1994); II Международной научно-практической конференции по реформированию экономики региона (Кемерово, 1996); научно-технических советах ассоциаций и концернов Кузбасса (Новокузнецк, Белово, Ленинск-Кузнецкий, Кемерово. 1980—1997); научно-техническом совете НТЦ «Кузбассугле-технология» (Кемерово, 1998); объединенном научном семинаре кафедр РМПИ и ЭиОС Кузбасского государственного технического университета (Кемерово, 1999); научном семинаре кафедры ГТРПМ Московского государственного горного университета (Москва, 1999).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 35 опубликованных работах, включая 2 монографий, 1 брошюру и 9 авторских свидетельств и патентов на изобретения, а также в программах развития ПО «Ленинскуголь», технических и рабочих проектах на производство горных работ.

Автор выражает глубокую благодарность докт. техн. наук, проф. Егорову П. В., докт. техн. наук, проф. Кузнецову Ю. Н., докт. техн, наук, проф. Михееву О. В. за ценные методические консультации, коллективам специалистов ОАО УК «Ленинскуголь», АО УК «Кузнецкуголь» за оказанную помощь и поддержку при выполнении исследований и внедрении их результатов в производство.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Накопленный к настоящему времени обширный материал по вопросам подготовки и отработки перспективных угольных месторождений с применением механизированных комплексов, взаимодействия механйзированных крепей с вмещающими породами в различных горно-геологических условиях, способам воздействия на углепородный массив и управления кровлей, протекания геомеханических процессов в очистных и подготовительных забоях использован при создании отечественных механизированных крепей нового технического уровня, разработке эффективных способов управления кровлей и технологических схем подготовки и отработки угольных пластов. Значительный вклад в формирование научных представлений о геомеханических процессах, протекающих при ведении горных работ, взаимодействие механизированных крепей с вмещающими породами, управление горным давлением, а также в разработку и внедрение прогрессивных технико-технологических решений внесли крупные ученые: С. Г. Авершин, К. А. Ардашев, А. С. Бурчаков, Н. П. Ба-жин, А. А. Борисов, В. П. Белов, В. Е. Брагин, В. Н. Вы-легжанин, Г. И. Грицко, Ф. П. Глушихин, Л. Н. Гапанович,

H. К. Гринько, Ю. В. Громов, В. В. Егошин, П. В. Егоров, С. И. Калинин, Г. И. Кулаков, Ю. Н. Кузнецов, А. Н. Коршунов, М. В. Курленя, И. С. Крашкин, О. В. Михеев, Б. К. Мышляев, В. В. Некрасов, А. А. Орлов, И. М. Петухов, Ю. И. Поляков, Л. А. Пучков, Е. И. Рогов, Ю.А.Рыжков, М. И. Середенко, Б. А. Фролов, В. Н. Фрянов, В. Н. Хорин, О. И. Чернов, Е. И. Шемякин, Г. Г. Штумпф, В. Д. Ялев-ский и др. Ими создана база формирования новых технико-технологических решений в области подготовки и отработки угольных месторождений, включая основы расчетов механизированных крепей, критерии, характеризующие взаимодействие крепей с вмещающими породами, способы оценки геомеханических процессов и управления состоянием массива, технологии выемки угольных пластов.

Однако многие из применяющихся в настоящее время механизированных крепей не обеспечивают безопасную и эффективную отработку пластов в усложняющихся горно-геологических условиях, не всегда являются рациональными существующие способы управления массивом и технологические схемы подготовки и отработки выемочных полей. Кроме того, остается открытым вопрос создания угольного предприятия, адаптированного к рыночным условиям, что напрямую связано с повышением эффективности существующего технического и технологического обеспечения в условиях изменившейся инвестиционной политики государства.

I. Исследование геомеханическйх процессов при разработке угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями [1, 14, 17, 23, 28—30]

Одной из основных тенденций развития угольной промышленности страны на современном этапе является ускоренная разработка и внедрение высокопроизводительных комплексов и агрегатов для добычи угля в постоянно усложняющихся горно-геологических условиях. Как показывает производственный.опыт, наиболее низкие показатели работы механизированных комплёков наблюдаются на пластах с трудноуправляемыми кровлями, характеризующимися интенсивным проявлением горного давления и периодическими резкими осадками.

Кузнецкий угольный бассейн является основным из освоенных бассейнов страны, угольные пласты которого характеризуются весьма сложными горно-геологическими условиями: высокой степенью нарушенное™, непостоянством литологи-ческого состава и мощности пород непосредственной и основной кровель. К особой категории сложности относятся пласты с трудноуправляемыми породами кровли. В настоящее время в Кузбассе выявлен 41 пласт (66 шахтопластов) пологого и наклонного залегания, кровля которых относится к трудноуправляемой. Отработка их запасов осуществляется с использованием главным образом серийных отечественных механизированных комплексов и характеризуется высокой аварийностью механизированных крепей (доля аварийных простоев составляет 35—40% от общих простоев мехкомп-лексов за смену) и снижением на 40—50% нагрузки на очистной забой.

Для получения достоверного представления о геомеханических процессах, возникающих в углепородном массиве в зоне влияния очистных работ, была проведена оценка напряженно-деформированного состояния этой области массива с учетом конкретных горно-геологических, горно-технических и технологических факторов.

Исследования напряженно-деформированного состояния системы «механизированная крепь — вмещающие породы» проводились на основе комплексной методики шахтных исследований, включающей изучение процессов сдвижения и расслоения вмещающих пород под воздействием очистных работ с использованием контурных и глубинных реперных станций, оборудованных с поверхности; исследование силового взаимодействия «механизированная крепь — вмещающие породы» — при различных параметрах крепи; проведение оперативной диагностики причин неудовлетворительной работы комплексно-механизированных очистных забоев (КМЗ).

Исследования процессов сдвижения и расслоения пород кровли производились в широком диапазоне горно-геологических условий шахт Южного и Центрального районов1 Кузбасса: мощность основной кровли 2—50 м, непосредственной кровли 2—20 м, угольных пластов 1,3—5,0 м, непосредственной почвы 1,2—18 м; прочность пород на одноосное сжатие 20—100 М>Па; глубина разработки 35—400 м; длина забоев 95—185 м, а выемочного столба 350—1800 м.

Для определения активной стадии процесса сдвижения, характера расслоения массива пород, шага обрушения различных слоев вмещающих пород оборудовались глубинные реперные станции, заложенные в скважины, пробуренные с дневной поверхности до пласта и профильные линии, заложенные на дневной поверхности. На каждый выемочный столб закладывалось не менее двух наблюдательных станций. Расположение глубинных реперов выбиралось в соответствии со структурной колонкой таким образом, чтобы охватить все характерные зоны вмещающих пород. Каждая скважина закладывалась в створе профильной линии на поверхности, представляющей собой нивелирные реперы. Фиксация сдвижения глубинных реперов осуществлялась непрерывно с начала и до окончания влияния очистных работ.

Ниже в качестве примера приведены результаты исследований, проведенных на шахте «Алардинская».

Результаты наблюдений за смещениями пород кровли при отработке запасов пласта 1 шахты «Алардинская» представлены на рис. 1. Глубина разработки составляла 330—370 м. Мощность пласта—1,6—1,7 м, угол падения — 16—20°. Непосредственная кровля пласта представлена двумя слоями, разделенными прослойкой угля мощностью от 0,03 до 0,3 м. Нижний слой — трещиноватый расслаивающийся углистый алевролит мощностью 0,6—0,9 м, верхний слой — алевролит мощностью 2,2-—4,5 м. Нижний слой непосредственной кровли зачастую ведет себя как ложная кровля. Основная кровля — мелкозернистый крепкий песчаник мощностью 12,6-—14 м. Кровля пласта 1, согласно методике ВНИМИ, относится к тяжелым трудноуправляемым кровлям.

Смещения репера 1, установленного на контакте «угольный пласт —породы непосредственной кровли», отмечены на расстоянии 65 м от первой скважины, что связано с обжатием угольного пласта зависающими породами кровли в очистном забое.

По мере приближения очистного забоя к замерной станции произошло обрушение основной кровли, в результате чего непосредственная кровля отслоилась от основной. Процесс сдвижения развивался стадийно: по мере увеличения пролета основной кровли в движение вовлекались последовательно вышезалегающие литологические разности пород, между которыми образовывались полости расслоения. Смещения во времени и по мере увеличения пролета основной кровли происходили неравномерно и с различной интенсивностью.

Анализ результатов показал, что скорость смещения репера / возросла в 4,5 раза (с 5 до 22 мм/сут), репера 2 — в 3,5 раза (с 5 до 18 мм/сут), репера 3 — в 3,5 раза (с 2,8 до 10 мм/сут). Вся толща пород непосредственной кровли мощностью 5—6 м, до песчаника включительно, отслоилась и пришла в движение со средней скоростью 10 мм/сут. При пролете основной кровли около 16—18 м, образовавшемся через 14 суток после ее первой осадки, в движение пришла толща основной кровли. Это привело к увеличению скорости смещения пород непосредственной кровли до 35 мм/сут.

При прохождении линии очистного забоя под замерной станцией скорость смещения репера 1 возросла до 53 мм/сут, при этом величина смещения достигла 400 мм. Вышележащие слои породного массива в районе 2 и 3 репера сместились соответственно на 140 и 40 мм. Величина смещения слоя песчаника мощностью 6 м составила 10 мм. В период расслоения толщи основной кровли произошло высыпание «ложной» кровли мощностью 0,4 м в призабойное пространство.

При подвигании очистного забоя далее 21—22 м смещения репера 1 не замерены из-за обрыва проволоки. Это указывает на то, что позади забоя произошло обрушение нижней пачки пород непосредственной кровли. При этом вышележащие слои кровли упорядоченно опускались на обрушившиеся породы.

Отработка лав, расположенных на пластах с трудноуправляемыми кровлями, позволила установить основные фазы развития разрушения пород кровли: узкоблочное разрушение непосредственной кровли со значительными динамическими пригрузками при достижении шага посадки основной кровли; посадка «нажестко» с деформациями гидростоек в случае выемки самого нижнего слоя непосредственной кровли совместно с углем и крепления непосредственно в местах блочноразрушающейся кровли; разрушение, высыпание, вывалы, купола на высоту слабого нижнего слоя непосредственной кровли и, как следствие, отсутствие опорной базовой поверхности для распора перекрытия крепи, их односторонняя просадка в полости вывалов и куполов вплоть до разрыва соединений перекрытий еще до заложения полостей; особо интенсивное развитие процесса разрушения кровли в верхней части лавы.

Первая посадка основной кровли в лавах происходила при отходе от монтажной камеры на 30—50 м, шаг разрушения на блоки основной кровли находится в пределах 18—20 м. Длина узких блоков непосредственной кровли соизмерима с шириной захвата выемочной машины и равна 0,6—0,7 м.

Анализ показал, что на действующих шахтных полях в Кузбассе доля КМЗ, отрабатывающих мощные пласты, в том числе и с трудноуправляемыми кровлями, составляет до 30% от общего, количества К.МЗ. Для изучения геомеханических процессов в' очистных забоях при отработке мощных пластов, были проведены специальные исследования при отработке пластов Байкаимский, III, IV—V, 6-ба, 7'7а. Отработка пластов осуществлялась с использованием комплексов 20К.П70, КМ81, КМ 130, 2УКП, 4КМ130. Изучались и регистрировались следующие показатели: место появления заколов в кровле, периодичность обрушения, наличие вывалов, отжим угля.

- Установлено, что для всех забоев имело место зависание кровли на больших площадях в выработанном пространстве, образование заколов с углом 70—80° и наклоном трещин в сторону выработанного пространства. Длина зоны опорного давления с ростом мощности пласта с 3 до 5 м увеличивается от 40—50 до 80—90 м, при этом максимум зоны опорного давления смещается в глубь массива с 5—6 до 10—12 м.

Отжим угля приводит к возникновению аварийных ситуаций, при этом его величина достигает 2,5 м. Вывалообразо-вание из кровли определяется главным образом устойчивостью пород непосредственной кровли, а высота вывалов может превышать 5 м.

Геомеханические процессы при отработке мощных пластов определяются главным образом вынимаемой мощностью, типом кровли, технологией и режимом работы в очистном забое и практически не зависят от типа применяемых механизированных крепей.

Установлено, что при увеличении вынимаемой мощности угольного пласта в характере поведения пород кровли наблюдаются качественные изменения, возрастает интенсивность процёссов сдвижения и давления горных пород (увеличивается величина опускания кровли в очистном забое, высота зоны беспорядочного обрушения и интенсивность обрушений пород в выработанном пространстве, размеры зон опорного давления и разрушения угля в краевой части пласта).

При увеличении мощности пласта в два раза абсолютные смещения кровли в очистном забое возрастают на 50—80%, хотя относительные смещения могут несколько (до 40%) уменьшиться.

Результаты шахтных исследований также показали, что пролеты как первого, так и последующего обрушений основной кровли не зависят от вынимаемой мощности пласта и определяются главным образом строением и свойствами пород кровли.•

Установленные закономерности протекания геомеханических процессов при ведении очистных работ на пластах с трудноуправляемыми кровлями позволяют обеспечить своевременное прогнозирование проявлений горного давления для устранения причин неудовлетворительной работы комплексно-механизированных очистных забоев.

2-.- Исследование взаимодействия механизированных крепей с вмещающими породами [1, 3, 4, 14, 17, 23, 29]

Динамика внедрения механизированных комплексов на угольных шахтах Кузбасса показывает, что с углублением горных работ удельный вес применения крепей повышенного сопротивления значительно увеличивается, а надежность их эксплуатации снижается. Изменяются условия взаимодействия механизированных крепей с породами кровли, особенно на локальных участках, отличающихся по литологическому составу пород кровли, их физико-механическим свойствам, что обусловливает различную тяжесть нагружения секций механизированных крепей, приводит к аварийным ситуациям.

Для выявления характера взаимодействия системы «механизированная крепь — вмещающие породы» и его изменения в пространстве и времени на шахтах Центрального и .Южного Кузбасса проводились комплексные исследования за процесса-ми, протекающими в. массиве пород, и силовыми параметрами крепи механизированных комплексов различных модификаций (включая .крепи польского производства).

В процессе лабораторных исследований в качестве основного был использован метод моделирования эквивалентны-мп материалами. При проведении исследований изучались особенности взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами, а также процесс нагружения гидростоек крепи при динамическом характере проявлений горного давления.

При этом в качестве необходимой предполагалась информация, отражающая изменение во времени фактического сопротивления механизированных крепей, распределение его по ширине поддерживаемого пространства, опускание кровли, влияние усилия начального распора и его распределения на состояние кровли.

Запись воспринимаемых первичными приборами параметров производилась комплектом аппаратуры, состоящей из автоматических потенциометров с'тензометрическими приставками и быстродействующих самопишущих приборов. . При проведении шахтных исследований изучалось распределение сопротивления механизированной крепи по ширине. поддерживаемого пространства, особенностей взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами пологих и наклонных пластов, а также определялись параметры резких осадок кровли и их влияние на работоспособность механизированных крепей. Наблюдения проводились в каждом очистном забое непрерывно в течение 3—5 месяцев работы. Всего наблюдениями было охвачено свыше 90 очистных забоев.

Шахтные исследования выполнялись с испльзованием крепей М87Э, М87ДН, 1М.КМ, МКН. 2М81Э, М130, 2УКП.

Регистрация величины опускания кровли по забойному и завальному рядам гидростоек осуществлялась при помощи измерительных стоек С-Н, СУИ-П, устанавливаемых между реперами, забиваемыми в кровлю и почву. Регистрация давления в поршневых полостях гидростоек осуществлялась посредством самопишущих (М72, М66А, МВП66) и образцовых показывающих манометров, а регистрация величин просадок гидростек—при помощи самопишущих приборов (СП-65, СП11-72) или индикаторов часового типа ИЧ-10. Для регистрации пространственного полжения основных элементов механизированных крепей использовались квадранты и угломеры.

Кроме того, на измерительных секциях крепей МКН и М87Д дополнительно устанавливались специально изготовленные тензометрические системы конструкции КузГТУ, обеспечивающие возможность получения более детальной информации.

Шахтные иследования особенностей взаимодействия механизированной крепи производились на шахте «Алардин-ская», «Зыряновская», «Полысаевская», «Капитальная».

На шахте «Алардинская» при отработке пласта 1 мощностью 1,3—1,8 м комплексами КМ87Э и 1МКМ наблюдалось резкое снижение технико-экономических показателей через 2—3 месяца после начала отработки выемочных столбов.

Анализ показал, что гидростойки крепи через каждые четыре выемочных цикла работали в режиме постоянного сопротивления, при котором срабатывали предохранительные клапаны и гидростойка становилась негерметичной, что приводило к резкому увеличению скорости просадок гидростоек. Так, если при работе крепи в режиме нарастающего сопротивления просадки гидростоек за выемочный цикл изменялись в пределах 12—20 мм, то при достижении номинала величины давления в гидростойках срабатывали предохранительные клапаны, а просадки стоек от цикла к циклу увеличивались, достигая 120 мм. Увеличение просадок гидростоек и опускания кровли на величину, большую допустимой, приводило к отжиму угля из забоя, вывалам «ложной» кровли и заколам основной. Терялся контакт секций с кровлей, и для его обеспечения приходилось выкладывать костры. Работа гидростоек в динамическом режиме приводила к преждевременному износу уплотнительных элемнтов гидросистемы и выходу ее из строя. Требовалось более частое восстановление несущей способности крепи.

Анализ работы крепи в оградительно-поддерживающем режиме (рис. 2, а) показал, что зависающая консоль основной кровли в виде мощных блоков песчаника раздавливала неустойчивую непосредственную кровлю мощностью 0,5—0,6 м и отжимала уголь до 1,5 м впереди забоя. Раздавленная непосредственная кровля просыпалась в межсекционное пространство, и блоки основной кровли беспрепятственно смещались к секциям крепи. Удержать кровлю, потерявшую собственную несущую способность, такой крепью оказалось невозможно. Процесс взаимодействия системы «крепь — вмещающие породы» становился неуправляемым.

Анализ работы секций крепи, усиленных гидростойка мм «Спутник» и работавших в поддерживающе-оградительном режиме (рис. 2,6), показал, что просадка стоек крепи по заднему ряду не превышала 50 мм, поэтому непосредственная кровля не обламывалась и не раздавливалась впереди забоя. Разлом блоков происходил позади секций, поэтому процесс взаимодействия крепи с вмещающими породами был управляемым.

Шахтные наблюдения за особенностями взаимодействия механизированной крепи 2М81Э с породами при отработке пласта 32 мощностью 2,4—2,6 м шахты «Зыряновская» показали, что фактическое давление начального распора колеблется в пределах 7—16 МПа (рис. 3) и определяется техническим состоянием гидросистемы крепи, количеством совмещенных операций и субъективными факторами. Малое давление начального распора объясняется значительной шты-бовой и породной подушкой под опорами крепи.

Отмечено, что в процессе всего периода наблюдений на этапе неконтролируемого распора крепь работала в режиме нарастающего сопротивления как по завальному, так и по забойному рядам гидростоек.

Наибольшие величины опусканий кровли были зафиксированы над забойным рядом, которые в периоды между передвижками достигали 68 мм. Максимальные величины опусканий кровли над завальным рядом составили 59 мм. При преобладающем опускании кровли над забойным рядом гидростоек отмечалось интенсивное расслоение пород непосредственной кровли в призабойной зоне, высыпание этих пород в рабочее пространство, образование куполов и интенсивный отжим угля, сопровождающийся значительными (глубиной до 1 м) вывалами из забоя.

Интенсивность нагружения носит цикличный характер, связанный с наличием периодических осадок основной кровли, повторяющихся через каждые 10—12 м подвигания забоя.

При максимальном начальном распоре, соответствующем номинальному давлению насосной станции, в 50% случаев опускания кровли преобладают над забойными гидростойками. При этом наблюдается отрыв передней части верхняка от кровли, приводящий к ухудшению контактирования, уменьшению реакции крепи гз призабойной зоне, высыпанию пород непосредственной кровли в рабочее пространство и образованию куполов.

Такой характер взаимодействия наиболее выражен при максимальном распоре только завального ряда гидростоек из-за выдавливания пород непосредственной кровли над завальной частью перекрытия в выработанное пространство.

При опережающем опускании завальной части перекрытия (в случае увеличения начального распора забойного ряда гидростоек) куполообразования и высыпания пород кровли в рабочее пространство практически не наблюдается вследствие увеличения прижатия забойной части верхняка к кровле.

При максимальном распоре обоих рядов гидростоек опускания кровли составляют те же значения, которые наблюдались при распоре только забойного ряда. Однако в этом случае наблюдается в большинстве циклов разворот перекрытия с опусканием забойной консоли. Исследования показали, что механизированные крепи не реализуют своих потенциальных возможностей при взаимодействии с боковыми породами. Рассчитанные на прочность исходя из рабочего сопротивления, они преимущественно работают в, режиме нарастающего сопротивления, текущее значение которого намного ниже рабочего. Это говорит о необходимости существенного повышения начального распора механизированных крепей, эксплуатирующихся в условиях пластов с трудноуправляемыми кровлями.

Силовые параметры крепи должны выбираться такими, чтобы в процессе взаимодействия с боковыми породами обеспечивалось опережающее опускание завальной части перекрытия, так как при этом увеличивается несущая способность как козырька, так и забойной части перекрытия.

Необходимо максимально приблизить усилие начального распора Р0 к усилию рабочего сопротивления Р и тем самым свести до нуля упругую податливость. При этом существенно возрастает фактическая работа крепи по поддержанию кровлр.

Проведенные эксперименты подтвердили результаты исследований ИГД им. А. А. Скочинского. Для пластов с трудноуправляемыми кровлями рациональное сопротивление в диапазоне мощности до Зм должно составлять 1,25—1,3 МПа для крепей поддерживающего типа и 1,35—1,4 МПа — для крепей оградительно-поддерживающего типа. Сопротивление крепи по посадочному ряду должно составлять 1100—1200 нН/м.

Установлено, что критическая величина просадки штоков гидростоек крепи составляет в среднем 50 мм, а между ве

Начало о 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 t.cyr

О 50 100 : 150 200 • 250 300 350 Л 11. мм i I ! I

Г j t ■ [ >i | j ' 1 ' a.LLI.l l , i \! ! i i i i i 1 , !V| ! ■

I 1 ! I ! • j • I i ! ! * i i i ' i \ i i \

Рис.!, Характер изменения абсолютных смешений пород кровли во ; {»смени

Рис.2. Взаимодействие крепи оградительно-поддерживающего (а) и поддорживающе-оградительиого (б) типов с трудноуправляемой кровлей

0.6' 0.5 0.4 0

У ✓ / /

2^ / / ✓ — "

0>* - * —-- -

40 iL Q ßp v— \\ 40 60 Q во «О» мин,

V 4 \J s . \ \ 4 \ \

Рис.3. Характер нагружения крепи Р и опускании кровли ЛН при контролируемом начальном распоре: I - забойная гидростойка: 2 - завальная гидроегойка

Предварительный выбор КМЗ с возможными затруднениями в управлении кроплен (УК)

Проведение типового комплекса измерений и наблюдений для оценки эффективности УК в КМЗ

Обработка и интерпретация результатов измерений и наблюдений. Определение количественных показателей эффективности УК в КМЗ

Выполнение типового комплекса измерений и наблюдений для оцен ки сопротивления крепи, условий ее взаимодействия е кровлей и размеров незакрепленных обнажений кровли

Экспериментальное применение разработанных мер но увеличению эффективности УК в КМЗ. Кон троль за выполнением мер

Принципы выбора мер по-увеличению-эффективности УК с учетом результатов диагностики. Сведения о возможности осуществления мер по улучшению УК в конкретном КМЗ

Рис.4, Схема выявления и устранения причин неэффективного управления кровлей в действующем очистном забое личиной смещения штоков и площадью вывалов перед козырьками секций крепи имеется прямая зависимость.

По результатам шахтных исследований построены статистические модели опусканий кровли за цикл при неблагоприятном состоянии кровли по забойному АН\ и завальному ДЯ2 рядам гидростоек в зависимости от нормированных значений начального распора забойных Poi и завальных Р02 гидростоек, а также от их номинального рабочего сопротивления Ррс :

ДЯ, =33,31—20,06Р0ь (1)

ДЯ2=24,94—9,»1Poi—5,69РО2; (2)

ДЯ, = 29,78—19,34Р01—3,53Рр с +3,66^02; (3) ДЯ2=20,25—9,13Poi—4,88Р02—4,96Ррс -ЬЗ,63Р0.^22. (4)

Как показали наблюдения, удовлетворительное состояние кровли в призабойной зоне наблюдается при значениях начальных силовых параметров, обеспечивающих преобладающее опускание завальной части перекрытия.

В связи с этим была построена регрессионная модель угла поворота перекрытия J"' во времени /, учитывающая начальный распор Р0 и коэффициент положения равнодействующей начального распора К:

Р" = 6,752+2,405ер» —5,142е* —0,003е;. , (5)

Анализ зависимости показывает, что продолжительность цикла практически не оказывает влияния на выходной параметр р", а уравнение хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Полученные зависимости позволяют определить силовые параметры механизированной крепи, обеспечивающие сохранение пород кровли в связном состоянии, разворот перекрытия в процессе работы с опусканием завальной консоли, а также смещения кровли за цикл, не превышающие критические.

Изучение влияния сопротивления механизированной крепи на состояние кровли в призабойном пространстве, величину отжима угля из забоя и просадку штоков гидростоек при увеличении мощности угольного пласта до 5 м с трудноуправляемыми породами кровли показало следующее. При сопротивлении крепи 1000—1350 кН/м2 средние значения просадок за цикл не превышали 8 мм и лишь в 2% случаев просадки достигали 35 мм. При уменьшении сопротивления до 750 кН/м2 средние значения просадок возросли до 30 мм, а максимальные до 80—100 мм. Отжим увеличился с 200 до 1000 мм. При сопротивлении кровли 1000 кН/м2 в кровле на: чали развиваться отслоения пород, а при 750 кН/м2 появйлись заколы и вывалы высотой до 0,3 м. Протяженность зоны влияния очистных работ возросла с 30 до 50 м. Однако шаг осадок основной кровли не изменился.

В очистном забое с механизированной крепью изменение ширины поддерживаемого пространства (длины верхняка секции) при постоянном удельном сопротивлении крепи не оказывает существенного влияния на опускание кровли, если общее сопротивление крепи изменяется пропорционально длине верхняка. В случае, когда общее сопротивление остается постоянным, увеличение длины верхняка в два раза вызывает увеличение опускания кровли на 40—70%.

Установлено, что для пластов с трудноуправляемыми породами кровли мощностью 3,5—5 м сопротивление механизированной крепи должно составлять не менее 1000—1300 кН/м2 и крепь должна обеспечивать начальный распор до 0,6—0,8 от номинального рабочего сопротивления.

Результаты шахтных исследований силового взаимодействия механизированной крепи с породами кровли показали, что на максимальную величину реакции крепи (в конце выемочного цикла) в значительной степени влияют начальный распор, время выполнения выемочного цикла, просадка штоков крепи как в режиме нарастающего, так и постоянного сопротивления.

Увеличение начального распора до 60'—'80% от номинального сопротивления приводит к росту максимальной величины реакции крепи, однако его дальнейшее увеличение не оказывает существенного влияния на нагружение крепи. Значение начального распора не должно быть равным номинальному значению сопротивления крепи или превосходить его, чтобы гидростойки крепи начинали работать в режиме нарастающего сопротивления, а их предохранительные клапаны не срабатывали преждевременно.

Таким образом, для успешной отработки пластов с труд-нооуправляемыми кровлями требуются механизированные крепи с несущей способностью не менее 1300 кН/м2, работающие в поддерживающе-оградительном режиме. Режим постоянного сопротивления крепей в сложных горно-геологических условиях является неприемлемым, так как при работе в этом режиме не удается ограничить величину смещения кровли. Смещение кровли больше допустимой величины приводит к заколам кровли и вывалам породы в рабочее пространство, т. е. кровля становится неуправляемой.

Проведенные исследования позволяют установить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния породного массива над механизированной крепью очистного забоя в зависимости от силовых, геометрических и технологических параметров системы «крепь — вмещающие породы», осуществлять прогноз интенсивности нагружения механизированных крепей для разрабатываемых и проектируемых к отработке угольных пластов и выемочных столбов; осуществлять рациональную раскройку проектируемых к отработке угольных пластов с учетом выявленных закономерностей силового взаимодействия механизированных крепей с породами кровли в границах шахтопласта; определять рациональную область применения существующих типов механизированных крепей в соответствии с их техническими характеристиками; прогнозировать надежность эксплуатации механизированных крепей в процессе ведения очистных работ.

Результаты исследований были использованы при разработке технических решений, защищенных авторскими свидетельствами РФ (№№ 1121193, 1439252).

3. Разработка рекомендаций по выявлению и устранению причин неэффективного управления кровлей в комплексно-механизированных очистных забоях [6, 17, 23, 28—30]

Анализ причин замедления роста средней добычи из очистного забоя показал, что до 30% действующих на Ленинском руднике очистных забоев имеют фактическую нагрузку ниже проектной вследствие имеющихся трудностей с управлением кровлей.

Для обеспечения объективной количественной оценки основных показателей, характеризующих ситуацию с управлением горным давлением в очистном забое, а также разработки мер по устранению причин неэффективного управления кровлей совместно с учеными ВНИМИ были разработаны и внедрены методика комплексного обследования и измерений в очистном забое для выявления причин его неудовлетворительной работы, связанных с неэффективным управлением кровли, а также методика выбора мер по улучшению управления кровлей в лаве. Общая схема действия по оценке эффективности управления кровлей, выявлению и устранению причин представлена на рис. 4.

Типовой комплекс наблюдений и измерений в лаве предусматривал определение количественных показателей, характеризующих ширину незакрепленных обнажений кровли в призабойном пространстве и их нарушенность вывалами или заколами (уступами). Для обеспечения статистической достоверности результатов диагностики измерения повторяли на 25—30 секциях крепи, равномерно распределенных по всей длине лавы.

Для повышения представительности результатов измерений в сомнительных случаях проводили повторные обследосания в другой части цикла изменения интенсивности горного давления между вторичными осадками.кровли.

Вместе с оценкой геомеханических характеристик-на тех же секциях проводили экспресс-диагностику фактического сопротивления гидростоек крепи и оценку причин их пониженного сопротивления. Регистрировали показания текущего давления индикаторов давления (ИД) на стойках секций крепи. При необходимости применяли индивидуальную или выборочную тарировку ИД данной крепи в сочетании с последующим измерением выдвижки штоков ИД с помощью индикаторов часового типа. ИЧ-25, обеспечивающих возможность измерения выдвижки ИД в диапазоне 0—25 мм с точностью 0,01 м.

Количественным показателем эффективности управления кровлей считали наблюдаемую в лаве степень нарушенности кровли в призабойном пространстве лавы вывалами и заколами (уступами). Управление кровлей считали удовлетворительным, если число секций крепи с вывалами из кровли или уступами высотой, более 5 см составляло не более 10% числа секций, на которых проведены измерения, а вывалы высотой более 0,3 м или уступы более. 0,1 м наблюдались в 5% случаев и менее. '

Если нарушенность обнажений кровли оказывалась выше названных значений, то при дальнейшей интерпретации результатов измерений и наблюдений и определении очередности принятия мер по улучшению управления кровлей исходили из того, что для сохранения устойчивости обнажений кровли в призабойном пространстве лавы наиболее важна ширина незакрепленного обнажения кровли между крепью и забоем, а наиболее важная силовая характеристика крепи — величина ее начального распора, значение которой оказывает решающее влияние на образование в кровле вывалов высотой более 0,3 м и уступов.

При оценке причин неудовлетворительной устойчивости обнажений кровли в лавах учитывали также возможность неблагоприятного влияния геологических нарушений, зон. повышенного горного давления (ПГД) и других локально действующих факторов (уменьшение угла встречи эндогенных и экзогенных трещин с линией забоя менее 15°, обводненность пород, изменение состава и строения непосредственной кровли).

При интерпретации результатов измерений и выборе первоочередных мер по управлению кровлей учитывали, что развитие, вывалов и заколов в кровле лавы, а также ухудшение условий работы крепи из-за увеличения податливости контакта крепи с боковыми породами представляют собой процессы с прямой и обратной связью, которые взаимно усиливают действие друг друга.' Для прекращения действия такого «усилителя» нарушенное™ кровли могут понадобиться экстренные, меры по уменьшению отставания крепи от забоя, дополнительному креплению кровли, или химическому упрочнению угольного или породного массива.

В качестве одной из мер может применяться разработанный и внедренныйособ управления кровлей в очистном забоемеханизированной крепью по а. РФ № 1671888. Сущностьособа заключается в том, что повышение безопасности и эффективности ведения работ достигается зает повышения обрушаемости основной кровли при более полном Использовании рабочегопротивления крепи по поддержанию непосредственной кровли на участке ее обнажения.

Контроль за исполнением рекомендованных мер по улучшению управления кровлей и их эффективностью осуществляли путем повторных оценок состояния крепи, технологии и нарушенное™ кровли.

Экспресс-диагностика в очистных забоях угольных шахт Ленинского рудника выполнялась более 200 раз. Из результатов статистической обработки показателей нарушенности незакрепленных обнажений кровли у забоя следует, что вывалы и уступы наблюдались в 65% лав. При этом 38,2% лав не имели нарушений кровли или имели малую нарушенное™ (до 10%), 24,7% имели нарушенность среднюю (10—30%) и. 37,1%—высокую (более 30%). Величина нарушенности существенно различается для различных типов крепей, что объясняется главным образом величиной средней наработки крепей.

Анализ структуры выявленных причин неэффективного управления кровлей показал, что около 80% выявленных причин связаны с неправильным управлением крепью и ее неудовлетворительным техническим обслуживанием. Эти причины хорошо поддаются направленному управляющему воздействию и дают быстрый технический и экономический эффект. Остальные причины связаны главным образом с факторами, характеризующими горно-геологические условия и их соответствие технической характеристике механизированной крепи. Эти причины слабо поддаются управляющему воздействию, поэтому их необходимо учитывать на стадии проектирования и планирования работ для выявления возможного локального несоответствия крепи горно-геологическим условиям ее эксплуатации.

Систематическая работа по оперативному выявлению и устранению причин неэффективного управления кровлей в действующих комплексно-механизированных забоях позволила практически исключить случаи длительного снижения добычи из лавы из-за неэффективного управления кровлей.

4. Научное обоснование, разработка и совершенствование прогрессивных технологий отработки запасов пологих угольных пластов с трудноуправляемыми кровлями [5, 7—11, 16, 18—24]

Разработка и совершенствование прогрессивных технологических решений подземной угледобычи, поиск рациональ ных конструкций горно-шахтного оборудования и параметров систем отработки пологих угольных пластов Централь-ногой Южного Кузбасса принципиально осуществляются на базе оценки технологичности принимаемого решения, обеспечивающего увеличение полноты выемки запасов угля и улучшение технико-экономических показателей работы при создании безопасных условий труда. Реализация этого может быть осуществлена при выполнении следующих мероприятий: применение технологических схем отработки пологих угольных пластов, обеспечивающих их рациональную раскройку при возможности выбора максимально адаптированного для конкретных горно-геологических условий типа механизированного комплекса; применение технологических схем непрерывной отработки выемочных полей с разворотом комплексов на 180° и с многоразовым разворотом и переводом их без перемонтажа в смежный выемочный столб; применение высокоэффективных схем управления газовыделением при разработке высокогазоносных угольных пластов; создание новых средств проведения и поддержания подготовительных выработок, в том числе и на сопряжении с комплексно-механизированным забоем.

Качество выработки стратегии развития угледобывающего предприятия напрямую зависит от достоверности прогноза горно-геологических условий, предопределяющих объективность выбора и реализации эффективных безопасных технологических решений на всех этапах их освоения.

Пространственное распределение природных факторов в различных сочетаниях порождает многообразие горно-геологических условий, которые с увеличением глубины разработки проявляются в виде интенсивных обрушений угля и породы, горных ударов, внезапных выбросов и других явлений, усиливающих негативное влияние на работоспособность применяемых технологических схем ведения горных работ, снижая диапазон их эффективного применения.

Для определения перспективных решений по совершенствованию подготовки и внедрению рациональных планировочных схем раскройки шахтопластов было осуществлено изучение основных горно-геологических и технологических характеристик и разработаны принципы районирования угольны пластов по природным факторам.

Проведенные исследования показали, что применяющиеся технологические схемы работоспособны лишь в узком диапазоне изменения горно-геологических условий, так как их параметры по своей структуре в течение периода функционирования сохраняются неизменными. В этой связи обеспечение соответствия элементов технологии при взаимодействии ее со средой может достигаться выделением контуров в границах шахтного поля с определенными типами условий, либо использованием рекомендаций по изменению технологических режимов и параметров с учетом изменчивости горно-геологической ситуации. Достоверный прогноз особенностей поведения пласта позволяет осуществлять предварительную подготовку очистного и подготовительного забоев к предстоящим изменениям. Для реализации данного направления была проведена типизация шахтопластов по основным горно-геологическим факторам, оказывающим влияние на эффективность и безопасность технологических схем ведения горных работ, и выделены группы шахтопластов по сложности эксплуатации.

Установлено, что наибольшее влияние на условия разработки месторождений оказывает тектоническая структура массива. Поэтому в качестве критерия, наиболее полно отражающего напряженно-деформированное состояние массива и позволяющего осуществить эффективную и безопасную подготовку и отработку, следует принимать тектонические напряжения, приводящие к образованию пликативных и дизъюнктивных форм. На основании выявленной интенсивности тектонических деформаций шахтное поле может быть разделено на региональные и локальные тектонические блоки, которые позволяют осуществить подготовку, выбрать надежные способы поддержания горных выработок.

Для оценки тектонической структуры массива была предложена методика, в основе которой известные положения механики сплошной среды, а также следующие параметры: изменчивость и интенсивность поверхности гипсометрии почвы пласта и поверхности тектонических деформаций; тип, амплитуда, ориентировка и падение сместителя прогнозных нарушений; соотношение угловых параметров линий очистного забоя с тектоническими осями. При планировании горных работ на проектной площади учитывается тектоническая сложность пласта, характеризующаяся пликативными и дизъюнктивными деформациями и пространственной ориентировкой фигур тектонических деформаций, построенных на геометрической поверхности. В зависимости от угла встречи линии очистного забоя с осями фигур тектонических деформаций и напряжения движения забоя по отношению к осям тектонических напряжений для шахт Ленинского рудника определены четыре основные схемы расположения линий очистиого забоя: неблагоприятного, относительно неблагоприятного, относительно благоприятного и благоприятного, определяющих эффективность пространственно-планировочных решений и интенсивность ведения очистных работ. Кроме того, осуществлен прогноз тектонических деформаций угольных пластов проектируемых к отработке участков шахт «Комсомолец», «Полысаевская», им. С. М. Кирова, а также рекомендованы и внедрены рациональные схемы подготовки новых шахтопластов.

Анализ показывает, что более чем на 70% шахт Кузбасса не представляется возможным создать условия для высокоэффективного применения механизированных комплексов, в том числе и нового технического уровня, вследствие высокой газообильности и сложности горно-геологических условий. Так, например, разрыв между средними показателями работы лучших и худших комплексно-механизированных очистных забоев составляет 10—12 раз; до 65:% механизированных комплексов работает в выемочных столбах, имеющих длину менее оптимальной.

Под руководством и при непосредственном участии автора были разработаны технологические схемы очистных работ, обеспечивающие возможность дифференцированного набора прогрессивных взаимоувязанных технических и технологических решений, что позволяет в соответствующих условиях достичь нагрузку на очистной забой, оборудованный механизированным комплексом, в 500 тыс. т и 1 млн. т в год.

Для сокращения затрат на монтажно-демонтажные работы при внедрении на шахтах интенсивной технологии разработаны технологические схемы бесцеликовой отработки выемочных коротких столбов с разворотом механизированных комплексов (рис. 5), позволяющие повысить коэффициент непрерывного использования механизированных комплексов во времени за счет движения плоскости очистного забоя по криволинейной траектории при отсутствии перемонтажей.

Широко апробированная на практике технология процесса разворота позволила определить область рационального применения, расчета и выбора параметров процесса. Выделены три группы технологических схем: с ограниченным поворотом (менее 180°), с одноразовым разворотом на 180° и многоразовым разворотом комплекса.

Установлено, что по техническим возможностям и конструктивным параметрам комплексы МКМ97(КМК98), КМ87Э, КМТ, ОКП70, 4КМ130, УКП, «¡Пиома» обеспечивают процесс разворота забоя на 180°.

Технологические схемы с разворотом комплекса на 180° следует применять на пологих пластах мощностью до 4 м при длине выемочного поля 300—800 м с непосредственой Кровлей не ниже средней устойчивости и прочной почвой; при длине "выемочного поля свыше 800 м целесообразность разворота механизированного комплекса определяется его эксплуатационным состоянием.

Исследования показали, что технологические схемы с разворотом комплексов на 180° могут применяться на пластах, склонных к самовозгоранию. При этом при газообильности не более 3 м3/мин по поддерживаемой выработке при развороте должно проходить количество воздуха, не менее рассчитанного по минимально допустимой скорости движения его по этой выработке. При газообильности более 3 м3/мин могут применяться технологические схемы, предусматривающие прямоточные схемы проветривания с подсвежением с направлением общей исходящей струи на отстающую сбойку и промразрезную выработку.

На пластах с высокой газообильностью следует предусматривать предварительную дегазацию выемочных столбов и отвод (отсос) метана на специальные дегазационные выработки (фланговые уклоны, бремсберги и др.) или через скважины на поверхность.

Для конкретных горно-геологических условий следует выбирать не только технологическую схему подготовки и отработки КМЗ с разворотом, но и рациональные технические и технологические решения по проведению, креплению, охране и поддержанию выемочных выработок, обеспечивающих их эксплуатационное состояние в течение всего срока службы.

При использовании технологических схем с разворотом комплекса на 160° участки штреков и других выработок, переходимых механизированым комплексом , необходимо закреплять металлической или сталеполимерной анкерной крепью с металлической затяжкой.

Крепь переходимых выработок до подхода КМЗ на 20—30 м к ним следует усиливать индивидуальными гидростойками или двумя-тремя рядами деревянных подхватов. Зоны ослабленных вмещающих пород следует упрочнять нагнетанием смолы в массив или закреплять дополнительной рамной крепью.

Для обеспечения проветривания КМЗ при развороте необходимо формировать обводную выработку в очистном забое на границе «массив — выработанное пространство» или предварительно проходить ее по планируемой траектории движения крайней секции механизированного комплекса.

Формирование выработки в очистном забое рекомендуется производить выемочными комбайнами с двухсторонним расположением выемочных органов по специально разработанным схемам, либо с использованием созданного совместно с учеными ПНИУИ устройства для возведения выемочных выработок, защищенного патентом РФ (№ 2002054).

Анализ отработки угольных пластов на участке разворота механизированного комплекса показал, что при входе комплекса в разворот и его выходе из разворота могут возникать горные удары, резкоижающие эффективность и безопасность ведения горных работ. Для предотвращения горных ударов разработан и внедренособ отработки угольных пластов,лонных к горным ударам, на участке разворота механизированного комплекса (по а. № 1460263). Для предотвращения горных ударов при входе и выходе из разворота комплекса, из подготовительных выработок в обеороны от угловых точек разворота комплекса на ширину, равную ширине зоны влияния опорного давления очистной выработки, бурят наклонныеважины в основную кровлю пласта и производят расслоение пород основной кровли. Превышение забоя разгрузочныхважин над их устьемставляет (3—4)от, где от— мощность угольного пласта. Расслоение пород производят гидродинамическойратификацией. Кроме того, в процессе выемки угля по всей площади разворота комплекса из очистной выработки осуществляют периодически, а из подготовительных выработок — постоянный прогноз удароопасности.

Применение данного способа на шахтах Ленинского рудника существенно повысило безопасность ведения очистных работ.

В настоящее время более 60% шахт Кузнецкого бассейна относятся к сверхкатегорным по метану, а управление газовой обстановкой в выработках достигается совершенствованием и созданием новых средств управления системами вентиляции и дегазации выемочных участков и шахт в целом. Однако, несмотря на применяемые мероприятия, вопросы снижения газообильности выемочных участков остаются не до конца решенными, особенно при отработке высокопроизводительных очистных забоев с нагрузкой свыше 2000 т/сут без применения дегазации выработанного пространства Действующих лав.

Для определения наиболее эффективных способов и схем управления газовыделением выполнены шахтные и аналити-тические исследования дегазации выработанных пространств: с применением наклонных скважин, пробуренных из вентиляционной выработки навстречу лаве; вертикальных скважин, пробуренных с поверхности; вертикальных фланговых скважин; поверхностных газоотсасывающих вентиляторов, установленных на устьях вентиляционных скважин.

Исследования показали, что коэффициент дегазации при использовании различных схем изменяется от 0,1—0,3 при использовании наклонных скважин до 0,7—0,8 при использовании схем вентиляции, обеспечивающих отсос метановоздушной смеси через фланговую скважину вентилятором ВМЦЦ-7.

По результатам проведенных исследований по изучению аэрогазодинамики выработанных пространств, закономерностей формирования зон разрушения пород кровли при разработке пологих высокогазоносных угольных пластов мощностью до 10 м, результатов моделирования на ЭВМ возду-хораспределения в вентиляционных сетях, а также обобщения отечественного и зарубежного опыта совместно с учеными ВостН/ИИ для обеспечения надежного проветривания комплексно-механизированных очистных забоев разработаны и внедрены рекомендации по снижению газообильности выемочных участков в уклонных и бремсберговых полях с применением поверхностных газоотсасывающих вентиляторов, установленных на устьях вентиляционных скважин.

Сущность способа снижения газообильности выемочного участка заключается в следующем: метан, выделяющийся из разрабатываемого пласта в призабойное пространство очистной выработки, удаляется вентиляционной струей с допустимым содержанием по системе действующих горных выработок за счет общешахтной депрессии. Часть метана из разрабатываемого пласта и метан, поступающий из под-, над-рабатываемых пластов в выработанное пространство, отводится по системе аэродинамически активных каналов в зонах обрушения пород кровли с помощью газоотсасывающих вентиляторов типа ВМЦГ-7, устанавливаемых на устьях вентиляционных скважин, пробуренных с поверхности на фланговые газодренажные выработки, соединенные с выработанным пространством.

Разделением воздушной струи на два потока при воз-вратноточной схеме проветривания достигается максимальное использование эффекта аэродинамической изоляции лри-забойного пространства очистной выработки от выработанного, что исключает условия для образования слоевых и местных скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой с исходящей струей. При этом реализуется комбинированная схема проветривания, совмещающая достоинства возвратноточной и прямоточной схем и устраняющая их недостатки.

Для реализации способа разработаны основные технологические схемы для снижения газообильности выемочных участков и исключения условий образования местных и слоевых скоплений на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой (рис. 6), а также методика расчета основных параметров проветривания. Схемы охватывают следующий диапазон условий: пологие пласты мощностью до 10 м, длина выемочного столба до 200 м, длина очистного забоя до 300 м, глубина разработки до 1000 м, нисходящий и восходящ-ий порядок .р.тра.бот.ки .выемочных столбов, управление кровлей — полным обрушением пород. . ;; . В процессе ведения, горных работ на шахтах Ленинского рудника отмечен целый ряд осложняющих проявлений горного давления в выработках: просыпание пород кровли в подкрепное пространство; вывалы, обрушения, значительный отжим угля в очистных забоях и бортах подготовительных выработок; зажатие механизированных крепей и деформация их отдельных узлов; пучение пород почвы в подготовительных выработках в зоне влияния очистных работ; разрушение угольных целиков.

Шахтные инструментальные наблюдения, проведенные на шахтах «Полысаевская» и «Кузнецкая», показывают, что применение способов разгрузки массива с помощью передового торпедирования, гидродинамической стратификации, взрывания ВВ в скважинах и шпурах, пробуренных в породах кровли, эффективно, однако полностью они не могут предотвратить разрушение массива пород вокруг выработок. Область их применения не распространяется на, неустойчивые породы непосредственной, кровли, которые при разрушении увеличивают свой объем и приводят к больашм. смещениям контура подготовительных выработок.

В таких условиях основным средством, повышения устойчивости подготовительных выработок является применение крепей. При этом крепь не должна допускать разрушения и расслоения пород. Так как существующие крепи, технология их установки и наличие закрепного пространства дают возможность в большинстве случаев лишь уменьшить расслоение и разрушение пород, приводя к незначительному изменению параметров зон разрушения. пород, нами были предложены конструкции усиливающей крепи: винтовой анкерной и секционной механизированной крепи.

Увеличение глубины ведения горных работ привело к резкому сокращению объемов применения металлических замковых анкеров. Для расширения области применения анкерных крепей была разработана и внедрена новая конструкция винтового металлического анкера, обеспечивающего надежное поддержание подготовительных выработок и . монтажных камер в необводненном массиве пород с прочностью на сжатие не менее 30 МПа. .Исследование работоспособности: винтовых анкеров на шахтах Ленинского рудника показало, что ее применение позволяет уменьшить конвергенцию в выемочных штреках в 1,7—1,8 раза по сравнению со смешанной крепью, улучшить состояние контура выработки. Прочность закрепления винтовых анкеров длиной 180.0 мм диаметром 28—30 мм превышает 120 кН. По результатам исследований разработаны рекомендации по применению винтовой анкерной крепи на шахтах Кузбасса, включающие выбор области

Рис.5. Технологические схемы отработки угольного пласта: а- с разворо-•■м комплекса по палению; б - с многоразовым разворотом комплекса по надело а) с отводом метана через аэродинамически активные каналы в разрушенных породах кровли б) с отводом метана при отработке выемочного столба спаренными лавами

Рис.6. Технологические схемы управления газообильноетью выемочных участков: 1 - очистная выработка: 2 - выработанное пространство: 3 -приссчная выработка; 4 - газодренажная выработка; 5 - вентиляционная скважина; 6 - газоотсасывающая установка; 7 - воздухонодаюшая скважина; В - нагнетательный воздухогюдающии вентилятор: 9 - частично сохраняемая выработка

Блок-схема формирования Порядок прогнозирования

1.1. Геолого-маркшейдерское прогнозное заключение на лаву

1.2. Определение суммарной мощности толщи пород, влияющей на нризабой-ное пространство лавы

1.3. Определение условии расслоения толщи пород и установление мощности отдельных слоев

1.4. Определение предельных пролетов слоев кровли ) Определение характера обрушения слоев кровли

2. Определение нагрузки на посадочную крепь при обрушении устойчивых слоев кровли

3. Установление слоя, являющегося ос- ' новной кровлей

4. Обоснование параметров посадочной крепи

5. Определение периода действия паспорта крепления и управления кровлей

1.6. Оценка условий, при которых кровля зависает на значительной площади

Меры предотвращения

3.1. Выбор способа сосадки кровли, при котором предотвращается массовое обрушение кровли в выработанном пространстве лавы 3.2,Обоснованне параметров способа посадки кровли и крепи

Случаи проявления

4.1. При нахождении людей в лаве или в выработках, прилегающих к-лаве Рис.8. Графи'ц^Щя интерпретация модели формирования массовых ¡обрушений кровли в выработанном прострафср^нстве лавы. I сопровождающихся динамическими и воздушными ударами

Опасное массовое обрушение кровли в выработанном пространстве лавы рационального применения, порядок расчета параметров крепления выработок и технико-технологическое сопровожде-нне"винтовой анкерной крепи.

Эффективность очистных работ даже в случае применения механизированных комплексов нового технического уровня значительно снижается на концевых участках лав и ее сопряжений с выемочными выработками. В этой связи предложен ряд технических решений по совершенствованию конструкций механизированных крепей сопряжений.

Для поддержания неустойчивой кровли на сопряжении очистного забоя с выработкой, проводимой совместно с под-виганием очистного забоя, разработана механизированная крепь сопряжения (по патенту РФ 2011835), состоящая из двух секций, одна из которых расположена со стороны лавы, а вторая — со стороны свободного прохода. Наличие гидродомкратов передвижения позволяет производить перемещение секций вдоль оси секций под возведенной крепью горной выработки. Автономное управление гидросистемой обеспечивает безопасность работ. Сопротивление комплекта крепи составляет 2650 кН, что позволяет использовать ее в любых по сложности горно-геологических условиях.

Новым направлением совершенствования крепления выемочных выработок является использование новых конструкций механизированной крепи (по патентам РФ 1792489, 1808091, 2042825), предназначенных для поддержания кровли в горных выработках, подготовительных забоях, камерах и на сопряжениях выемочных выработок с очистным забоем.

В основе конструкций заложен принцип безразгрузочного перемещения отдельных элементов, образующих непрерывную балку, расположенную на передних и задних секциях крепи. Механизированную крепь можно устанавливать в зоне влияния опорного давления в выемочной выработке и осуществлять ее непрерывное перемещение по мере подвигания очистного забоя. По сравнению с крепью сопряжения пеналь-ного типа данная конструкция более устойчива и имеет большую площадь контакта с кровлей. Использование ее в качестве крепи сопряжения позволяет сократить на 30—40% материальные и трудовые затраты, механизировать ручные операции по дополнительному креплению подготовительных выработок.

5. Научное обоснование и реализация технологических решений по повышению уровней стабилизации процесса угледобычи и безопасности горных работ [2, 19, 25, 26, 31—35]

Уровни охраны и безопасности работ в угольной промышленности в значительной мере характеризуются числом и тяжестью аварий на шахтах, разрезах, обогатительных фабриках и травматизма работающих в отрасли (за определенный период времени и на единицу производимой продукции).

Анализ динамики этих показателей в угольной промышленности за время, прошедшее с 1988 г. до начала ее реструктуризации (1993 г.), а также в последующий период показывает, прежде всего, что в течение данного периода имел место устойчивый рост травматизма по отрасли в целом. При этом особенно неудовлетворительным состоянием безопасности работ и условий труда характеризуются угольные шахты — более 2/3 всех случаев травматизма имеет место именно при подземном способе угледобычи.

Безопасность труда на шахте неотделима от производственного процесса, определяется его состоянием и должна обеспечиваться на всех стадиях проектирования и эксплуатации.

Для формирования стабильного снижения уровня производственного травматизма необходима система управления безопасностью труда, что связано с разработкой комплексного подхода к оценке безопасности труда на угольных шахтах, включающего выявление условий формирования опасных и вредных производственных факторов, выбор оптимального варианта технологического процесса по критерию безопасности и оценку эффективности управления безопасностью труда.

Проведенные совместно с учеными ВостНИИ и КузГТУ исследования позволили определить основные виды опасных производственных факторов (ОПФ), выявить условия их формирования и провести систематизацию по двум классам. К первому классу относятся такие факторы, проявление которых обусловлено состоянием массива горных пород, окружающих выработки, состоянием атмосферы и других составляющих условий эксплуатации объекта. Проявление ОПФ этого класса предотвращают разработкой соответствующих мер на стадии проектирования горных работ и контролем за выполнением этих мер на стадии эксплуатации. Ко второму классу относятся такие группы факторов, которые обусловлены неправильными действиями непосредственных исполнителей работ.

Установлено, что каждый вид ОПФ проявляется только при определенных условиях, которые характеризуются рядом параметров. Параметры могут быть объединены в группы, отражающие отдельные условия эксплуатации объекта.

Так как в качестве объекта может приниматься любой технологический процесс, то выбор его оптимального варианта осуществляется по условию предотвращения совокупности возможных ОПФ, а управление безопасностью труда для технологического процесса состоит в выборе оптимального варианта всех составляющих этого объекта, обеспечивающих предотвращение совокупности возможных ОПФ.

Проведённые исследования условий проявления и предотвращения отдельных ОПФ были использованы при составлении моделей их формирования, которые фиксируют уровень изученности конкретного ОПФ. Совокупности моделей формирования и предотвращения ОПФ были положены в основу разработанных и внедренных на шахтах Ленинского рудника типовых рабочих схем по управлению безопасностью труда основных технологических процессов. Рабочие схемы построены для полной совокупности, группы и одного ОПФ и в них рассмотрены, помимо всех возможных для данных конкретных условий ОПФ, принимаемые способы и средства по их предотвращению. В качестве оперативных документов рабочих схем по управлению безопасностью труда используются разработанные картограммы безопасности труда, отражающие объемы, время и место проведения мероприятий по предотвращению ОПФ.

Для оценки эффективности управления безопасностью труда разработана методика количественной оценки, позволяющая осуществлять научный выбор оптимального варианта технологического процесса по уровню безопасности и минимальным экономическим затратам.

В соответствии с методикой безопасность труда на шахте в целом и на отдельном технологическом процессе характеризуется отсутствием ОПФ и выражается через единичные и обобщенные показатели.

В общем виде уровень безопасности труда на объекте определяется как где Л^ф.и N6 — соответственно фактическое и базовое значения показателя безопасности (при изменении от 0 до 1).

Единичные уровни безопасности объекта определяются по трем вариантам: по числу фиксированных положений возможных и предупрежденных проявлений ОПФ; по фиксированным площадям проявления ОПФ и по вероятностям проявления ОПФ.

Обобщенный показатель безопасности труда на объекте отражает степень предотвращения совокупности опасных производственных факторов, проявление которых возможно, и определяется как

Л/^Л'фу/Л'оу, (7) где Ру —уровень безопасности объекта по /-й группе ОПФ; N0] и N фу — соответственно общее число и число предотвращенных ОПФ по /-й группе.

Так как нормативные значения уровней безопасности труда на объекте по отдельным опасным производственным факторам и группам равны единице, то, вснперрых, определение уровня безопасности труда является оценкой эффективности осуществляемого управления безопасностью труда, а, во-вторых, утверждение проекта и эксплуатация объекта напрямую связаны с уровнем безопасности труда.

Кроме того, выбор оптимального варианта схемы технологического процесса по минимальным экономическим затратам осуществляется из числа вариантов, обеспечивающих нормативное значение уровня безопасности труда.

Анализ травматизма, вызванного ОПФ, показал, что большинство случаев смертельного травматизма на шахтах (58%) произошло из-за обвалов и обрушений пород и угля, и его доля постоянно возрастает.

Значительное число разновидностей опасных обрушений пород и угля, существенно отличающихся закономерностями разрушения массива вокруг горных выработок, обусловили необходимость первоочередной разработки моделей формирования видов опасных обрушений.

В соответствии с разработанным комплексным подходом к оценке безопасности труда были выделены три класса опасных обрушений с последующим разделением на группы по характерным условиям и особенностям формирования рассматриваемых ОПФ.

Для обоснования мероприятий по предотвращению обрушений горных пород в лавах на пологих пластах разработана блок-схема (рис. 7). На основе разработанной блок-схемы обоснования мероприятий и полученных фактических результатов по исследованию геомеханических особенностей проявления гордого давления при отработке пологих угольных пластов разработаны модели формирования олас-ных обрушений пород и угля (рис. 8) и методика расчетов по выделенным по-' зициям моделей.

Разработанные модели рассматривают предотвращение проявлений опасных обрушений горных пород как изменение системы элементов природных и горнотехнических условий, позволяют научно обосновать выбор оптимальных способов и средств защиты, проводить оптимизацию параметров технологических схем, исходя из требований техники безопасности и минимизации экономических затрат.

Угольная промышленность Кузбасса является базовым сектором экономики региона и представляет собой мощный, до недавнего времени стабильно функционирующий хозяйственный комплекс, производящий более 50% продукции угольной промышленности России. В то же время наблюдаемые в последние годы события наглядно показывают низкую готовность угольной отрасли к вхождению в рыночную экономику.

На Многих угольных Шахтах в настоящее время стоит вопрос не о дальнейшем развитии, а о стабилизации процесса угледобычи, сохранении шахтного фонда и коллектива трудящихся.

Проведенный анализ состояния угольной промышленности Кузбасса свидетельствует о кризисное™ ее положения. Структурное несовершенство производственного потенциала, товарного ассортимента ведут к нерациональному использованию выделяемых на угледобычу средств, вовлечению в отработку низкотехнологичных запасов угля. Техническая и технологическая отсталость угледобывающих производств определяет их высокую ресурсоемкость, опасность и низкую продуктивность.

Решение проблемы эффективной работы угольной отрасли возможно в результате разработки и внедрения комплекса технико-технологических и организационно-экономических мероприятий, направленных на стабилизацию деятельности угольных шахт и обеспечение роста уровня показателей их работы -в ближайшем будущем.

Реализация разработанных автором технико-технологических решений производилась одновременно с совершенствованием структуры системы предприятий угледобывающего региона и оптимизации горных работ на шахтах.

На основе анализа современного состояния угольной отрасли Кузбасса были выделены главные черты, которые были сопоставлены затем с моделью желаемого состояния угольной промышленности региона. Это позволило определить основные направления структурной перестройки: собственно реструктуризация и диверсификация отрасли путем организации новых производств. Итогом обоснования направлений реформирования стали: реорганизация производственного объединения «Ле-нинскуголь»' в ассоциацию самостоятельных предприятий (АСП «Лени'нскугбль»); акционирование предприятий и образование акционерного общества открытого типа (АООТ «Лениискуголь»); программа развития горных работ на шахтах; реструктуризация угольной отрасли региона; диверсификация основного производства.

Важнейшим положительным фактом реорганизации, акционирования и приватизации угольных предприятий явилось установление принципиально новой системы управления, в основе которой— наличие контрольного пакета акций по каждому отдельному акционерному обществу в АООТ «Ленинск-уголь» и у государства (ГК «Росуголь»), Кроме того, трудовые коллективы все больше начинают чувствовать ответственность за принимаемые решения и свои права в. поисках улучшения работы в новых рыночных условиях.

В основу программы развития горных работ были положены разработанные мероприятия, направленные на достижение высокорентабельной работы угольной отрасли в ближайшие годы, включающие разработку и внедрение новых рациональных схем подготовки и отработки выемочных полей, техническое перевооружение угольного сектора, обеспечивающие ведение горных работ в условиях комплексной механизации, высокой безопасности и производительности.

Разработанные программы предусматривали реструктуризацию производственной и сырьевой базы отрасли, совершенствование структуры товарной продукции.

Программами реструктуризации, санации и закрытия неперспективных и особо убыточных шахт предусматривается прекращение деятельности значительного количества предприятий, работающих в неблагоприятных горно-геологических условиях с низкими технико-экономическими показателями, и покрытие потребности в угле за счет благоприятных месторождений и участков, где возможно организовать высокоэффективную добычу угля, конкурентоспособного на внутреннем и внешнем рынках.

С этой целью осуществлена оценка минерально-сырьевой базы Кузнецкого бассейна, по результатам которой выделены участки, благоприятные для подземной разработки с применением высокопроизводительного очистного оборудования.

Для повышения эффективности функционирования угольной промышленности Кузбасса .на топливном рьшке, внедрения и освоения новых товарных рынков разработаны основные принципы диверсификации основного производства: при оритет в создании производств для нужд топливно-энергетического комплекса региона; ориентация на высокий и устойчивый спрос, обеспечение высокой эффективности создаваемого производства; обязательное создание новых рабочих мест; кооперация с заинтересованными инвесторами по принципу 50 на 50; ориентация на м

На основе указанных принципов разработана и частично профинансирована корпорацией «Кузбассинвестуголь» региональная инвестиционная программа, включающая 1В проектов, принадлежащих ко всем трем видам диверсификации:- горизонтальной, вертикальной и конгломератной. Это позволит уменьшить социальную напряженность в регионе, обеспечить занятость сокращаемых трудящихся из сферы угольного производства, улучшить состояние окружающей среды.

Перечисленные выше технико-технологические и организационно-экономические решения, разработанные лично автором или с его непосредственным участием, их реализация позволят сохранить и обновить потенциал угольных предприятий Кузбасса, обеспечить поступательное развитие и совершенствование угледобывающего комплекса в соответствии с меняющимися условиями российского рынка энергоресурсов.