Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Современные технологические и технические решения отработки угольных пластов

Покупка
Артикул: 424780.02.99
Доступ онлайн
345 ₽
В корзину
Одним из основных факторов, осложняющих разработку пластов Вор- кутского месторождения на глубине 900⎯1000 м, являются горные удары в кровле, которая сложена мощными слоями прочных пород, склонных к зави- саниям на больших площадях. Превентивные меры, регламентированные ин- струкциями по борьбе с горными ударами, очаг которых формируется в уголь- ном пласте, в данных условиях не гарантируют безопасность горных работ, а методы прогноза не обладают достаточной надежностью. Решение совокупности указанных проблем возможно при условии использования современных достижений и информационных ресурсов в области геотехнологии: многоштрековая подготовка, тросовая анкерная крепь, автоматизированные системы контроля проявлений горного давления в масштабе реального времени, цифровые модели шахт и экспертные системы. Проектирование подготовки выемочных участков при охране выработок околоштрековыми целиками должно производиться исходя из условий предотвращения горных ударов в кровле, динамических разломов почвы и снижения потерь угля. Для инженерно-технического персонала ОАО «Воркутауголь» и других угольных компаний и шахт c аналогичными горно-геологическими условиями при разработке пространственно-планировочных решений по вскрытию, подготовке и отработке угольных месторождений. Кафедра «Подземной разработки пластовых месторождений» Московского государственного горного университета рекомендует разработанные технологические и технические решения для внедрения.
Логинов, А. К. Современные технологические и технические решения отработки угольных пластов / Логинов А.К.; Под ред. Михеев О.В. - Москва :Горная книга, 2012. - 392 с.: ISBN 978-5-98672-305-1. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/994441 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
УДК 622.26:622.83 
 
ББК  33.31 
 
Л 69 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным  
для взрослых. СанПиН 1.2.1253⎯03», утвержденным Главным  
государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 
 
 
Рецензент 
заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических 
наук В.Н. Вылегжанин 
 
 
 
 
Л 69 
Логинов А.К.  
Современные технологические и технические решения отработки угольных пластов / Под ред. О.В. Михеева. ⎯ М.: Издательство «Горная книга», 2012. ⎯ 392 с. 
ISBN 978-5-98672-305-1 (пер.) 
 
Одним из основных факторов, осложняющих разработку пластов Воркутского месторождения на глубине 900⎯1000 м, являются горные удары в
кровле, которая сложена мощными слоями прочных пород, склонных к зависаниям на больших площадях. Превентивные меры, регламентированные инструкциями по борьбе с горными ударами, очаг которых формируется в угольном пласте, в данных условиях не гарантируют безопасность горных работ, а 
методы прогноза не обладают достаточной надежностью. 
Решение совокупности указанных проблем возможно при условии использования современных достижений и информационных ресурсов в области 
геотехнологии: многоштрековая подготовка, тросовая анкерная крепь, автоматизированные системы контроля проявлений горного давления в масштабе реального времени, цифровые модели шахт и экспертные системы. 
Проектирование подготовки выемочных участков при охране выработок 

околоштрековыми целиками должно производиться исходя из условий предотвращения горных ударов в кровле, динамических разломов почвы и снижения потерь угля. 
Для инженерно-технического персонала ОАО «Воркутауголь» и других 

угольных компаний и шахт c аналогичными горно-геологическими условиями 
при разработке пространственно-планировочных решений по вскрытию, подготовке и отработке угольных месторождений. 
Кафедра «Подземной разработки пластовых месторождений» Московского государственного горного университета рекомендует разработанные
технологические и технические решения для внедрения. 
 
УДК 622.26:622.83  
ББК 33.31  
 
ISBN 978-5-98672-305-1 
© А.К. Логинов, 2006, 2012 
 
© Издательство «Горная книга», 2006, 2012 
 
© Дизайн книги. Издательство «Горная  
     книга», 2006, 2012 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 
Угольная промышленность России в настоящее время находится в периоде реконструкции, основной особенностью которого является поиск путей модернизации производства с целью 
обеспечения конкурентоспособности шахт на рынке угля.  
Осуществление этой задачи в современных условиях часто 
требует технических решений, в которых нетрадиционные подходы становятся нормой. Учитывая длительный период спада 
производства 1990⎯2000 годов, для форсирования отставания 
представляется необходимым в максимальной степени использовать информационные ресурсы, созданные отечественной 
горной наукой, и достижения в данной области развитых угледобывающих стран. В указанный период в США, Канаде, Австралии, ЮАР происходило наращивание добычи угля и соответственно интенсивно развивались научные исследования. В этих 
странах суточная нагрузка по участку 10⎯15 тыс. т и более в 
последние годы стала нормой. Обеспечение такой производительности 
⎯ 
итог 
целого 
комплекса 
организационнотехнических и технологических мероприятий, среди которых 
особого внимания заслуживают применение многоштрековой 
подготовки, тросовых анкерных крепей, оперативных методов 
прогноза и предотвращения опасных проявлений горного давления поддержание и охрана выработок угольными целиками. 
Это в значительной степени инициировалось экономическими проблемами. В США, например, около 80 % электроэнергии вырабатывается на угле, добываемом в основном подземным способом. На мировом рынке энергоносителей на ведущие 
позиции выходят Австралия, Китай, Вьетнам, Индонезия. Планируется освоение месторождений, которые ранее не разрабатывались, например крутые мощные пласты в западных штатах 
США. Благодаря этому, в сочетании с одновременным совершенствованием технических средств по добыче, технологических мероприятий по управлению горным давлением и внедре
нием автоматизированных систем контроля за его проявлениями 
решение проблем добычи угля выходит на уровень высоких 
технологий.  
На шахтах России, и в частности на Воркутском месторождении, иного пути решения проблемы резкого повышения производительности очистных работ не существует и поэтому для 
преодоления длительного отставания представляется целесообразным обратиться к опыту зарубежному стран. В настоящее 
время в данной области наметился определенный прогресс. Одной из первых по этому пути пошла «Распадская угольная компания» в Кузбассе. ОАО «Воркутауголь» приступило к реализации проекта освоения на современном научно-техническом 
уровне мульдовой части Воркутского месторождения путем 
объединения действующих шахт «Северная», «Заполярная», 
«Комсомольская» и «Воркутинская» в одно мощное предприятие по добыче и обогащению угля — шахту «Воркута».  
На Воркутском месторождении внедрение современных 
технологий осложняется тем, что разработку угольных пластов 
в ближайшие десятилетия предстоит вести на глубинах 900—
1100 м. В бывшем СССР проблема управления горным давлением на угольных шахтах изучалась на протяжении почти 70 лет 
во всех угольных месторождениях. Научные школы, сформировавшиеся в отраслевых, академических научно-исследовательских институтах и университетах и созданные на этой основе информационные ресурсы были в состоянии решать задачи управления состоянием массива горных пород практически любой 
степени сложности. Полученные данные были опубликованы и 
обобщены в нормативно-технических и методических документах. По-видимому, в связи с этим в середине 1980-х годов у некоторых руководителей угольной отрасли сложилось ошибочное представление о том, что все проблемы по управлению горным давлением решены и развивать исследования в этой 
области нецелесообразно. Однако из нашей недавней истории 
хорошо известно, что любые административные ограничения на 
научные исследования неизбежно ведут к отставанию в экономике. Поэтому без пополнения новыми экспериментальными 

данными научные принципы и положения, заложенные в Инструкциях, Руководствах и других нормативных технических документах, в России остались на уровне 1970-х годов.  
Но в то же самое время в развитых угледобывающих странах (США, ЮАР, Канада, Австралия) исследования по рассматриваемому в данной монографии направлению интенсивно развивались. Ежегодно в разных странах проводятся международные конференции по горному давлению, в которых принимают 
участие крупнейшие специалисты. Активное использование информации, содержащейся в материалах этих конференций, для 
шахт России представляется в современных условиях чрезвычайно важным. 
Использованные при составлении монографии зарубежные 
публикации отражают условия, характерные для большинства 
угольных месторождений, в том числе, отечественных, на которых существуют проблемы по управлению геомеханическими 
процессами: достаточно большие по сравнению с прочностью 
пород напряжения; наличие главных максимальных горизонтальных напряжений, превышающих вертикальные; тектоническая нарушенность и зоны ослабления массива тектоническими 
трещинами; динамические формы проявлений горного давления 
— пучение и разломы почвы, горные удары и выбросы, отжим 
угля и откольные явления в краевых частях целиков и пластов; 
глубина от нескольких десятков метров до 1 км и более, мощность пластов до 2—3 м, типы кровель ⎯ трудно- и легкообрушающиеся, склонные к пучению породы почв, системы разработки ⎯ длинные столбы с обрушением и камерно-столбовая, 
очистное оборудование ⎯ механизированные комплексы и короткозабойные комбайны, способы охраны выработок ⎯ угольные целики, в том числе многорядные, и бутовые полосы. 
Изучение современного состояния подземной добычи угля в 
российских шахтах и зарубежного опыта вызывает необходимость уточнения ряда положений, содержащихся в нормативнотехнических и методических документах, по вопросам применения бесцеликовой схемы подготовки выемочных полей, крепления выработок анкерными крепями, исключения способа охра
ны подготовительных выработок целиками, применения камерно-столбовой системы, обязательности опережающей выемки 
защитных пластов на пластах, опасных по горным ударам.  
В первую очередь это относится к способам подготовки выемочных полей и охраны подготовительных выработок. С ростом глубины горных работ стали обнаруживаться принципиальные недостатки бесцеликовой технологии [142]: возросли смещения контура выработок до величин, превышающих конструктивную податливость крепей, вследствие чего участились ситуации, при которых требуется ремонт и восстановление крепления. Для уменьшения смещений возникла необходимость 
применения мощных посадочных крепей на границе с выработанным пространством (железобетонные тумбы, многорядная 
органная крепь и др.), активных способов управления горным 
давлением (торпедирование кровли, щелевая разгрузка и др.), 
специальных крепей усиления, устанавливаемых в зонах интенсивных проявлений горного давления впереди и позади очистных забоев. Все эти мероприятия приводят к увеличению себестоимости угля. Кроме того, обострилась проблема крепления 
сопряжений лав с конвейерным и вентиляционным штреками. 
На основании опыта развитых угледобывающих стран можно 
утверждать, что решение проблемы заключается в применении 
охраны подготовительных выработок целиками. Однако, очевидно, что при проектировании целиков должна обеспечиваться 
не только надежная охрана выработок собственного пласта, но и 
предотвращение горных ударов, снижение их вредного влияния 
на выработки сближенных пластов, уменьшение потерь угля в 
недрах. В такой постановке проблема представляется комплексной, включающей не только расчет прочностных и деформационных свойств целиков, обеспечение оптимального в данных 
горно-геологических условиях и горно-технических ситуациях 
режима их взаимодействия с боковыми породами, но и вопрос 
применения комбинированной системы отработки выемочных 
участков, при которой выемочные поля для механизированных 
комплексов подготавливаются по многоштрековой схеме, а целики между штреками отрабатываются обратным ходом короткозабойными комбайнами. 

Необходимо отметить, что тенденция к расширению области применения бесцеликовой технологии на шахтах основных 
угольных бассейнов России, Казахстана и Украины привела к 
свертыванию исследований по охране выработок целиками. В то 
же время на шахтах США, ЮАР, Австралии, Канады и других 
стран подобные исследования экспериментальными и теоретическими методами проводятся постоянно и в больших объемах. 
Необходимость таких исследований была продиктована случаями внезапного массового разрушения целиков (коллапса), иногда с трагическими последствиями. Поэтому проблема разрушения целиков остается актуальной в связи с охраной труда и 
безопасностью во всех странах применительно к системам разработки с длинным очистным забоем и камерно-столбовой.  
Во-вторых, опыт применения штанговой сталеполимерной 
и клинораспорной анкерной крепи в качестве основной в подготовительных выработках угольных шахт показал необходимость 
использования удлиненных анкеров, закрепляемых в основной 
кровле. В этом направлении перспективным является использование тросовых крепей. 
В-третьих, это касается проблемы горных ударов. Для 
угольных пластов в границах шахты «Воркута» в соответствии 
с «Каталогом…» [4] минимальная глубина, с которой пласты 
отнесены к угрожаемым или опасным по горным ударам, составляет в блоке № 1 для пласта «Мощный» 720 м, для пласта 
«Пятый» 880 м, для пластов «Тройной» и «Четвертый» 470—
500 м. В блоке № 2 в границах полей № 1 и 2 пласты «Тройной» и «Четвертый» с глубины 350—375 м и в поле № 3 пласт 
«Четвертый» с глубины 205 м и пласт «Тройной» с глубины 
455 м отнесены к удароопасным. В блоке № 3 пласты «Тройной» и «Четвертый» отнесены к склонным к горным ударам с 
глубины 350—375 м. Однако концепции «минимальной глубины», представленной в работах [9, 10, 11], противоречат 
многочисленные случаи сильных горных ударов, которые, как 
будет показано в VII главе, происходят в угольных шахтах на 
глубинах всего несколько десятков метров.  

Следует также учитывать, что одной из главных особенностей 
продуктивной части Воркутского месторождения является наличие 
в кровле пластов мощных слоев прочных пород. В таких условиях, 
несмотря на проведение всех регламентных профилактических мероприятий, на шахтах продолжают происходить горные удары в 
кровле и динамические разломы почвы (см. VI главу). Это означает, что такие меры, как опережающая отработка защитных пластов 
и локальная разгрузка в условиях шахты «Воркута», могут оказаться неэффективными. Поэтому устанавливаемые действующими в России правилами [2—8] ограничения, в подобных горногеологических условиях не гарантируют повышение безопасности, 
но приводят к неоправданным экономическим затратам. Так, например, «Инструкция…» [7] содержит правильные указания и рекомендации по прогнозу и предотвращению горных ударов, вполне соответствующие требованиям аналогичных документов, принятых в других странах. Однако все существующие методы оценки 
удароопасности не обеспечивают получения прогноза надежнее, 
чем 50 на 50 %, что нельзя считать приемлемым ни с точки зрения 
обеспечения безопасности, ни с экономических позиций. Разрешение этого противоречия в практике работы шахт развитых угледобывающих стран осуществляется посредством применения автоматизированных систем контроля геомеханических процессов в 
очистных и подготовительных выработках в реальном времени.  
В монографии предлагается принцип предотвращения динамических проявлений горного давления на основе автоматизированного геомеханического мониторинга в масштабе реального времени. Такой подход получает все большее распространение в зарубежных шахтах, но для отечественной угольной 
промышленности он является новым. Применение его в шахтах 
позволяет проводить мероприятия, основываясь на оперативных 
данных о физическом состоянии массива в каждой конкретной 
выработке в каждый момент времени. Такой подход диктуется 
необходимостью создания условий для рентабельной работы 
шахт в современной экономической ситуации при безусловном 
обеспечении безопасности труда шахтеров.  
Изложенное выше определило содержание данной работы.  

Доступ онлайн
345 ₽
В корзину