Геомеханічні основи та просторово-технологічні рішення забезпечення стійкості виробок вугільних шахт у складноструктурних тріщинуватих порідних масивах
Розробка геомеханічних основ та способів підвищення стійкості комплексу підземних виробок вугільних шахт на основі використання закономірностей деформування тріщинуватого породного масиву, що містить штучні порожнини за допомогою компенсуючих виробок.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 24.09.2013 |
| Размер файла | 93,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Таким чином, можна констатувати що стійкість протяжних виробок вугільних шахт, які розташовані у складноструктурних тріщинуватих порідних масивах, яка оцінюється рівнем еквівалентних напружень, є нелінійною функцією кута нахилу площин тріщин до продовженої вісі виробок, що проводиться; при цьому найменша стійкість виробок має місце при кутах нахилу, які дорівнюються 20…400.
Установлена закономірність була перевірена на моделях з еквівалентних матеріалів. Усього було випробувано 42 моделі. Узагальнені результати іспитів показали, що при гострих кутах зустрічі стійкість виробки в 1,5…2,5 рази нижче, ніж при тупих.
Викладена закономірність була зареєстрована як наукове відкриття.
На його основі у дисертації наведено приклади проектування нових горизонтів для шахти "Шахтарська -Глибока" і для шахти "Добропільська". За рахунок зменшення довжини виробок, приведених у несприятливому з погляду стійкості напрямку, визначений сумарний економічний ефект становить 8947250 грн.
Висновки
Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій надано теоретичне узагальнення й отримані нові рішення актуальної науково-прикладної проблеми, що полягає в підвищенні стійкості виробок вугільних шахт, на основі уперше встановлених геомеханічних закономірностей деформування складноструктурного тріщинуватого порідного масиву, що послаблений штучними порожнинами різного призначення та способів його керованого послаблення з метою підвищення продуктивності шахт і зниження вартості вугілля, що видобувається.
Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:
1. Виконано аналіз роботи Мінпаливенерго України за останні 20 років, що дозволило обгрунтувати актуальність і сформулювати мету досліджень.
Виконано аналіз інформаційних джерел та господарської діяльності найбільш представницьких вугільних холдінгових компаній "Павлоградвугілля", "Добропіллявугілля" і "Шахтарськантрацит", що дозволило визначити ідею і основні задачі досліджень.
Об'єктивно доведено, що вугілля є єдиним стратегічної паливно-енергетичним ресурсом в Україні, який є в достатній мірі, а розвиток економіки країни суттєво залежить від стану перспектив розвитку вугільної промисловості.
2. Стосовно до капітальних виробок, які експлуатуються у тяжких умовах здимання порід підошви, розроблена методика прогнозу обсягів ремонтних робіт; установлено, що побудова стохастичних моделей для підготовчих виробок більш адекватно описується нормальним законом розподілу, а капітальних - законом розподілу Вейбулла, що дозволило підвищити надійність планування ремонтних робіт.
3. Для умов виробок шахт ДХК "Павлоградвугілля" запропоновано металеве кріплення з підвищеною несучою здатністю, та технологію нанесення плівкового покриття, що дозволило підвищити їх стійкість і знизити обсяги ремонтних робіт.
4. Встановлено, що стійкість камер, які працюють в умовах підвищеного гірського тиску й здимання порід підошви, може бути забезпечена комплексом інженерних заходів, основним елементом яких є компенсаційні виробки. При розташуванні камер нижче критичної глибини, що для умов шахт ДХК "Добропіллявугілля" складає 550 м, компенсуючі виробки варто розміщувати на рівні покрівлі камери, що охороняється, при більшій глибині розташування - на рівні підошви, що дозволяє в максимальній мірі використовувати ефект керованого розвантаження порідного масиву.
5. Для підвищення надійності експлуатації камер запропоновано нові конструкції багатошарового кріплення та збірно-розбірних фундаментів піднімальних машин.
6. Доведено, що ефективність роботи вугільної шахти в нових умовах господарювання істотно покращується при повторному використанні підготовчих виробок, підвищити стійкість яких можна шляхом застосування рамно-анкерного кріплення з установкою двох анкерів, які розташовані взаємноперпендикулярно, при цьому один з них спрямований по лінії дії результуючого вектора зовнішнього навантаження у бік лави, а другий - у бік непорушеного масиву.
Очікуваний економічний ефект від впровадження цих рекомендацій у виробках шахт ДХК "Шахтарськантрацит" становить 800000 грн.
7. Уперше доведено, що стійкість виробок у тріщинуватому порідному масиві істотно залежить від напрямку їхнього проведення; максимальна стійкість забезпечується в тому випадку, якщо найбільше число виробок підземного комплексу шахти проходиться з висячого боку стосовно систем тріщин. Це дозволяє найбільш раціональним способом виконувати проектування шахтних полів і істотно (на порядок) зменшити витрати на ремонт виробок.
Викладені вище положення зареєстровані Міжнародним комітетом як наукове відкриття №131 від 14 грудня 1999р.
8. На основі зареєстрованого відкриття і встановлених закономірностей виконано проектування нових горизонтів на шахтах "Шахтарська-Глибока" ДХК "Шахтарськантрацит" і "Добропільська" ДХК "Добропіллявугілля", що дозволило за рахунок зменшення обсягів ремонтних робіт стримати очікуваний економічний ефект у розмірі 465300 грн. і 481950 грн. відповідно.
9. Загальний очікуваний економічний ефект від впровадження рекомендацій і розробок, які викладені у дисертації становить 8947250 грн.
Список опублікованих робіт здобувача за темою дисертації
Тулуб С.Б. Вероятностно-статистическая оценка устойчивости магистральных выработок шахт Западного Донбасса // Науковий вісник НГА України. -1998. -№2. - С.22-26.
Тулуб С.Б., Татаринов А.А., Костогрыз В.И. Выбор рациональных параметров конструкций рамных крепей для условий шахт Западного Донбасса // Науковий вісник НГА України. -1998. -№2. -С.6-8.
Тулуб С.Б., Татаринов А.А., Жолоб А.А. Разработка и шахтные испытания экспериментальной конструкции арочной крепи // Науковий вісник НГА України. -1998. -№3.- С.7-9.
Тулуб С.Б., Кужель С.В. Напряженное состояние породного массива в окрестности камеры с компенсационными выработками // Геотехническая механика.-Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины.-1998.-№9.-С.21-23.
Тулуб С.Б. Про екологічні проблеми розробки вугільних родовищ України // Науковий вісник НГА України. -1999. -№1.- С.23-26.
Тулуб С.Б., Панішко О.І., Мартиненко С.В. Дослідження та оцінка міцності металевого аркового кріплення нетрадиційної форми для підвищення стійкості виробок // Науковий вісник НГА України. -1999. -№2.- С.9-11.
Шашенко А.Н., Тулуб С.Б., Кужель С.В. Новые конструктивные решения по защите от перекоса подъёмной машины, установленной в камере с пучащей почвой // Науковий вісник НГА України. -1999. -№3.- С.9.
Тулуб С.Б., Агєєв В.Г., Мартиненко С.В. Перспективи інвестиційних проектів у Донбасі // Науковий вісник НГА України. -1999. -№3.- С.14.
Тулуб С.Б., Татаринов А.А., Костогрыз В.И. Шахтные испытания экспериментальной конструкции арочной податливой крепи // Уголь Украины. -1999. -№4. - С.11-13.
Тулуб С.Б., Панишко А.И. Влияние несимметрии загружения на несущую способность металлической крепи // Науковий вісник НГА України. -1999. -№4. - С.7-8.
Агеев В.Г., Кужель С.В., Сдвижкова Е.А., Тулуб С.Б., Шашенко А.Н. Исследование влияния угла падения трещин на устойчивость обнажений // Науковий вісник НГА України. -1999. -№5. - С.6-8.
Шашенко А.Н., Тулуб С.Б., Кужель С.В. Оценка влияния компенсационных выработок на устойчивость камер // Науковий вісник НГА України. -1999. -№6.- С.40-42.
Тулуб С.Б., Татаринов А.А., Парчевский Л.Я., Шашенко А.Н. Устойчивость выработок в слабометаморфизованных породах Западного Донбасса в условиях повышенного увлажнения // Горн. информ.-аналит. бюллетень. - М.: изд-во МГТУ, 1999. -№8. - С.73-76.
Тулуб С.Б., Панишко А.И., Мартыненко С.В. Оценка угла установки анкера в системе "арка-анкер" // Науковий вісник НГА України. - 2000. - №1. - С.11-14.
Тулуб С.Б., Костогрыз В.И., Железняк В.Д. Выбор рациональных параметров конструкции рамных крепей для условий шахт Центрального Донбасса // Горн. информ.-аналит. бюллетень. - М.: изд-во МГТУ, 2000. -№2. - С.147-149.
Сдвижкова Е.А., Тулуб С.Б., Агеев В.Г. Оценка влияния азимута проведения протяженных горных выработок на их устойчивость // Горн. информ.-аналит. бюллетень. - М.: изд-во МГТУ, 2000. -№2. - С.144-146.
Тулуб С.Б., Панишко А.И., Мартыненко С.В. Оптимизация геометрических параметров металлической арочной крепи и оценка прочности полученной конструкции // Горн. информ.-аналит. бюллетень. - М.: изд-во МГТУ, 2000. -№12. - С.170-173.
Тулуб С.Б., Шидловский А.К., Пивняк Г.Г., Кулик М.Н. Структура и переспективы потребления энергоресурсов в Украине // Горный журнал. - 2000. - №6. -С.158-161.
Тулуб С.Б. Моделирование устойчивости камеры с компенсационными выработками // Геотехническая механика.-Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины.-2000.-№ 20.-С.45-50.
Тулуб С.Б. Определение параметров установки анкеров в системе "арка-анкер" // Геотехническая механика.-Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины.-2000.-№ 23.-С.11-16.
Тулуб С.Б., Мартиненко С.В. Дослідження стійкості камер вугільних шахт на однорідних моделях із еквівалентних матеріалів // Науковий вісник НГА України. - 2001. - №1. - С.3-7.
Тулуб С.Б. Пріоритетні питання питання розвитку паливно-енергетичного комплексу України // Науковий вісник НГА України. - 2001. - №2. - С.8-10.
Сдвижкова Е.А., Тулуб С.Б., Шашенко А.Н. Закономерности проявления горного давления в подготовительных выработках, пройденных в противоположных направлениях // Проблеми гірського тиску. - Донецьк: ДТТУ.-2001.-Вип.5. - С.72-79.
Тулуб С.Б., Панішко О.І., М'якенький В.В., Мартиненко С.В. Дослідження процесу деформування металевого аркового кріплення при несиметричному навантаженні в умовах ДХК "Шахтарськантрацит" // Науковий вісник НГА України. - 2001. - №3. - С.10-13.
Шашенко А.Н., Тулуб С.Б., Мартыненко С.В. Технические решения по обеспечению устойчивости камер в условиях шахт ГХК "Шахтерскантрацит" // Cборник научных трудов НГА Украины №11, Т.1. - Днепропетровск: РИК НГА Украины, 2001.- С.47-51.
Диплом № 131 от 14.12.1999г. (Международная ассоциация авторов научных открытий РАЕН) на открытие "Закономерность изменния устойчивости обнажений в выработках" / Авторы: Шашенко А.Н., Агеев В.Г., Кужель С.В., Сдвижкова Е.А., Тулуб С.Б.
S.B. Tulub, V.G. Agejev, A.I. Panishsko. Providing stability of reentrant developments // Mine Planning and Equipment Selection 1999, Mine Environmental and Economical Issues 1999, NMUU.- Dnipropetrovsk.- 1999.- p. 297-301.
A.N. Shashenko, E.A. Sdvizhkova, S.B. Tulub. The analysis of a condition of mine workings intersected by planes of weakness// Mine Planning and Equipment Selection 1999, Mine Environmental and Economical Issues 1999, NMUU.-Dnipropetrovsk.- 1999.- p. 301 - 306.
S.B. Tulub. Coal as the base of the long-term powers Strategy of Ukraine// Mine Planning and Equipment Selection 1999, Mine Environmental and Economical Issues 1999, NMUU.- Dnipropetrovsk.- 1999.- p. 651 - 658.
Shashenko A., Ivanov A., Kuzhel S., Sdvizhkova E., Tulub S. Wytrzynalosc wyrobisk w spekanym masywie skalnym // Efektywne prowadzenie wyrobisk w trudnych warunkach gorniczo-geologicznych (Miedzynarodowa konferencja naukowo-techniczna). - Szczyrk. - 2000. - S.1-4.
Tulub S.B. The estimation of stressed state of massif under the protection of chambers with compensatory mine workings // Geotechnological Issues of Underground Space Use for Environmentally Protected World 2001, NMUU.- Dnipropetrovsk.- 2001.- p.181-184.
Особистий внесок автора у публікаціях, які написані у співавторстві, полягає в наступному. У роботах [2, 3, 9] обгрунтовано на основі аналізу натурних вимірів форму металевого кріплення, запропоновані розрахункові схеми, та виконано аналіз отриманих залежностей. У роботах [4, 12, 21, 25] розроблені розрахункові схеми, виконані графічні відображення результатів, зроблено аналіз напруженого стану навколо камер з допоміжними виробками, виконано розробку технічних рішень по підвищенню стійкості камер піднімальних машин. У роботі [5] приймав участь у постановці задачі, розробці розрахункових схем та аналізі отриманих залежностей. У роботі [6] запропоновано ідею, і проаналізовані результати розрахунків. У роботі [7] приймав участь у роботі технічних рішень по фундаментам піднімальних машин. У роботі [8] збирав та обробляв дані по перспективам розвитку вугільної промисловості Донбасу. У роботі [10] йому належить постановка задачі, аналіз схем та формулювання висновків. У роботах [11, 16, 23, 26, 30, 31] автор приймав участь у зборі статистичної інформації та її аналізу, розробляв і уточнював розрахункові схеми, приймав участь у лабораторних експериментах та оформленні матеріалів по науковому відкриттю. У роботі [13] автору належить ідея та рішення задачі по стійкості виробок з урахуванням вологості вміщуючих порід. У роботах [14, 15] йому належить ідея та методика розрахунків кріплення. У роботі [17] виконано постановку задачі, обрано метод оптимізації проаналізовані результати розрахунків. У роботі [18] зібрано статистичний матеріал, проаналізовано інформаційні джерела та зроблені висновки. У роботі [24] автору належить ідея досліджень, постановка задачі і аналіз отриманих залежностей. У роботах [27, 28, 29, 30] запропоновані ідеї, технічні рішення та сформульовані висновки.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Геолого-геоморфологічна та гідрогеологічна характеристика родовища. Сучасний стан гірничих робіт. Топографо-геодезична характеристика планово-висотного обґрунтування на території гірничого відводу. Маркшейдерське забезпечення збійки гірничих виробок.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.04.2012Геометризація розривних порушень. Відомості про диз’юнктиви, їх геометричні параметри та класифікація. Елементи зміщень та їх ознаки. Гірничо-геометричні розрахунки в процесі проектування виробок. Геометризація тріщинуватості масиву гірських порід.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 19.09.2012Раціональне використання запасів корисних копалин, правильне та безпечне ведення гірничих робіт. Розробка заходів по охороні споруд та гірничих виробок від шкідливого впливу гірничих розробок. Нагляд маркшейдерської служби за використанням родовищ.
дипломная работа [507,4 K], добавлен 16.01.2014Геологічна та гірничотехнічна характеристика родовища. Об’єм гірської маси в контурах кар’єра. Запаси корисної копалини. Річна продуктивність підприємства по розкривним породам. Розрахунок висоти уступів та підбір екскаваторів. Об'єм гірських виробок.
курсовая работа [956,4 K], добавлен 23.06.2011Побудова повздовжнього геологічного перерізу гірничого масиву. Фізико-механічні властивості порід та їх структура. Розрахунок стійкості породних оголень. Характеристика кріплення, засоби боротьби з гірничим тиском. Розрахунок міцності гірничого масиву.
курсовая работа [268,9 K], добавлен 23.10.2014Обоснование схемы сбойки. Определение допустимых расхождений забоев по ответственным направлениям. Маркшейдерское обслуживание проходки выработок, проводимых встречными забоями. Определение ожидаемой ошибки смыкания осей сбойки, проводимой из разных шахт.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.08.2012Преимущества использования ГИС-технологий при проектировании автоматизированных информационных систем. Функции геоинформационной системы на примере программного комплекса "Вентиляция шахт". Функциональные возможности по моделированию схемы вентиляции.
реферат [19,7 K], добавлен 05.12.2012Метан - один із основних видів парникових газів. Розгляд потенціальних ресурсів України метану вугільних пластів, його прогнозоване добування. Проблема емісії шахтного метану. Вироблення теплової енергії в котельних та модульних котельних установках.
реферат [503,0 K], добавлен 12.07.2015Коротка горно-геологічна характеристика шахтного поля. Розкритя шахтного поля. Розрахунок співвідношення між очисними і підготовчими роботами. Недоліки стовпової системи розробки. Провітрювання лави і контроль за змістом метану в гірських виробленнях.
курсовая работа [609,8 K], добавлен 24.08.2014Аналіз стану технології утилізації відходів здобичі вугілля. Технологічні схеми залишення породного відвалу в гірничих виробках; ведення очисних робіт і подачі породи у вироблений простір. Економічний ефект від раціонального використання шахтної породи.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 22.06.2014
