close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Способ повышения устойчивости выемочных и магистральных горных выработок.

код для вставкиСкачать
113
Вестник Научного центра №2 2008 г.
УДК 622.261.27
В.А. Полухин, В.В. Скобликов
Южно-Российский государственный технический университет
Способ повышения устойчивости выемочных и магистральных
горных выработок
____________________________________________________________________________________
Предлагается способ повышения устойчивости выемочных и магистральных горных
выработок путем бурения вспомогательных разгрузочных скважин и шпуров
____________________________________________________________________________________
Одним из технологических способов снижения повышенных напряжений в геомассиве
вокруг сооружаемых выработок является образование по пласту с обеих их сторон между
параллельными разгрузочными скважинами 2
вспомогательных скважин (шпуров) (рисунок 1).
Заряды ВВ этих шпуров 1 взрывают одновременно с зарядами в забоях выработок, опережающих
очистной забой или отстающих от него.
114
Вестник Научного центра №2 2008 г.
Рисунок 1 - Схема расположения разгрузочных скважин (2) и шпуров (1) в
угольном массиве
При этом разгрузочные скважины выполняют роль объемов - пустот, в которые
перемещается разрушенный уголь под действием энергии взрыва и горного давления. В
результате этого создаются заполненные разуплотненным углем разгрузочные полости вдоль продольной оси с обеих сторон выработки. Наличие таких полостей и создает эффект снижения
механических напряжений
σ уmax = K 0γH
в массиве вокруг выработки и предотвращает
выдавливание пород в ее область на протяжении эксплуатационного периода.
Соотношение, которое позволяет реализовать выбор диаметра разгрузочных скважин,
включает параметры: dш - диаметр вспомогательной скважины (шпура); αк - коэффициент
увеличения радиуса цилиндрической вспомогательной скважины при камуфлетном взрыве; ∆ величину сближения кровли с почвой в угольном массиве; l -расстояние между стенками главных и
вспомогательных скважин; k р
камуфлетных
цилиндрических
-
коэффициент разрыхления угля;
полостей,
возникающих
после
d k = d шα k
взрывания
- диаметр
зарядов
во
вспомогательных скважинах.
Для расчета диаметра разгрузочных скважин D можно дать комментарий, основанный на
определении объемов перемещаемого в разгрузочные и вспомогательные скважины разрушенного
угля.
При сближении кровли с почвой на расстояние ∆ и пластической деформации
разрушенного угля в границах заштрихованной на рисунке 1 зоны 3* в заштрихованные области 1*
Вестник Научного центра №2 2008 г.
115
и 2* вспомогательных 1 и разгрузочных 2 скважин на единицу их длины должен переместиться
объем разрушенного угля, равный:
⎛ ⎛ d − dш
V = k p Δ⎜⎜ l − ⎜ k
2
⎝ ⎝
⎞⎞
⎟ ⎟⎟
⎠⎠
, м3.
(1)
Чтобы после сближения вплоть до касания кровли с почвой разрыхленный уголь смог разместиться в пустотах, созданных разгрузочными скважинами диаметром D, и в камуфлетных пустотах с диаметром dк , образующихся после взрыва во вспомогательных скважинах с диаметром dш,
должно выполняться приближенное соотношение:
πd k2 d k
⎛ d k − d ш ⎞ πD 2 D
− Δ+
−
Δ,
l −⎜
⎟≈
2 ⎠
8
2
8
2
⎝
(2)
откуда
D≈
(2Δ ±
π
1
4Δ2 + 8πk p / Δ − 4πk p d k Δ + 4πk p d ш Δ − π 2 d k2 + 4πd k Δ
)
, мм.
(3)
Полученное приближенное функциональное соотношение отражает осредненную связь D
и dш при характерных значениях параметров, которые входят в формулы (2), (3). Расстояние l
должно быть минимальным допускаемым правилами безопасности и составлять 0,7-1,2 м. Для
достижения технических результатов длина разгрузочных и вспомогательных скважин должна
быть равной и выбираться на основе известных способов, которые обеспечивают оптимальный
размер разгрузочных полостей [1]. Величины сближения кровли с почвой в угольном массиве
составляют ∆ = 15-50 мм. Коэффициент разрыхления изменяется в пределах К р = 1,2-1,4.
Предложенный способ предотвращения выдавливания пород в выработки приведен на
рисунке 2, где изображена схема размещения разгрузочных и вспомогательных скважин для
создания разгрузочной полости с обеих сторон выработки.
116
Вестник Научного центра №2 2008 г.
Рисунок 2 - Схема размещения разгрузочных (2) и вспомогательных (1) скважин по пласту
Для подготовки и отработки выемочного участка обратным ходом сначала проводят вентиляционный и конвейерный штреки на всю его длину, которые крепят металлической крепью,
имеющей постоянное сопротивление и податливость до 1,0 м и более. Одновременно с
проведением конвейерного штрека с обеих его сторон для создания разгрузочной полости бурят
разгрузочные и вспомогательные скважины буровым оборудованием, находящимся в его забое.
Заряды во вспомогательных скважинах (шпурах) взрывают вместе с зарядами забоя
штрека. При подвигании очистного забоя в результате образования полости с обеих сторон
выработки опорное давление
K 0 = σ ymax lγH
перемещается в глубину угольного массива, что
образует вблизи нее зону пониженных напряжений. Со стороны выработанного пространства
выработки поддерживаются податливыми или жесткими ограждающими средствами. Как в
сплошном массиве, так и за лавой выработки находятся в зоне пониженных напряжений с обеих
сторон. Это предотвращает выдавливание пород в подготовительные выработки.
Предлагаемый способ в сравнении с разуплотнением массива скважинами (шпурами)
одинакового диаметра 0,042 м может применяться в выработках с породами неодинаковой
прочности и позволяет значительно снизить трудозатраты, связанные с их ремонтом. При этом
способ обеспечивает возможность расположения привода конвейера лавы в полости штрека и
увеличить нагрузку на лаву до 2000-5000 т угля в сутки.
Пример. Необходимо определить диаметры разгрузочных скважин с целью предотвращения
выдавливания пород в область выработки, проводимой по пласту с коэффициентом рыхления
угля kp =1,2; сближениями кровли и почвы пласта ∆1 = 15 мм, ∆2 = 30 мм и ∆3 = 50 мм;
расстояниями между стенками главных и вспомогательных скважин l1 = 1000 мм и l2 = 700 мм.
Диаметр вспомогательных скважин - 70 мм; коэффициент увеличения радиуса для камуфлетной
полости αk = 1,6.
117
Вестник Научного центра №2 2008 г.
Диаметры разгрузочных скважин, определяемые по формуле (3), составили:
при l1 = 1000 мм - D1 = 176 мм, D2 = 266 мм, D3 = 349 мм;
при l2 = 700 мм - D1= 134 мм, D2 = 214 мм, D3 = 283 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Полухин, В.А. Зависимость длины разгрузочных полостей от глубины проведения горных
выработок / В.А. Полухин, Н.С. Хапилова //
- С.14-19.
Известия вузов. Горный журнал. -1989. -№12.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
385 Кб
Теги
способы, горный, магистральных, устойчивость, повышения, выемочных, выработок
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа