Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности



жүктеу 0.83 Mb.
бет1/7
Дата07.05.2019
өлшемі0.83 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7





Раздел 3



Геотехнологии. Безопасность
жизнедеятельности




УДК 622.284(574.32)




С.К. ТУТАНОВ
В.Ф. ДЕМИН
В.В. ЖУРОВ
В.В. ДЕМИН

Оценка проблемы совершенствования технологии крепления горных выработок





Одним из основных ограничивающих факторов темпов проведения горных выработок, снижающих производительность труда проходчиков, является процесс крепления горных выработок. Процесс крепления и поддержания горных выработок является одним из главных составляющих, определяющих эффективность подземной добычи угля. Одним из условий эффективной и безопасной работы при проведении подготовительных выработок на шахтах является обеспечение их устойчивости при минимальном расходе крепежных материалов.

В общем цикле проходки на угольных шахтах крепление занимает от 25 до 50 % времени и затрат труда. Подготовительные и капитальные горные выработки крепятся преимущественно металлическими арками из спецпрофиля (86%), которые характеризуется относительно большой массой элементов и необходимой податливостью.

Из-за большого числа элементов и расхода металла такой крепи невозможно создать эффективные средства механизации для ее возведения, а высокий коэффициент аэродинамического сопротивления увеличивает расход электроэнергии, ухудшает качество проветривания по сечению выработок.

Крепи, выполненные из тяжелых профилей специального проката (металлическая арочная крепь), в условиях значительного напряженного состояния горного массива не обеспечивают необходимой устойчивости и безремонтного поддержания выработок. После их возведения вследствие отсутствия контакта с вмещающими породами они не воспринимают горного давления и способствуют распространению трещинообразования во вмещающем породном массиве, что приводит к смещению контуров выработки и дополнительной пригрузке от окружающих пород. Их возведение является плохо поддающимся механизации трудоемким процессом. Материалоемкость крепей снижает технико-экономические показатели проходки и в значительной степени сдерживает темпы проведения выработок.

Так, на шахте «Саранская» УД АО «АрселорМиттал Темиртау» за последние три года шахтой недопройдено 2,2 км выработок. На шахте «Шахтинская» за два года допущено отставание на 2,06 км проходки, «Казахстанской» недопройдено 3,16 км, «Тентекской» – 2,06 км.

Задача состоит в постепенной замене металлической арочной крепи на другие, более прогрессивные и экономичные, поддающиеся механизации и со значительно меньшей трудоемкостью, материалоемкостью и стоимостью. Технолого-экономические показатели крепления горных выработок с различными видами крепи, применяемыми на шахтах Карагандинского бассейна, представлены в таблицах 1 и 2.


Таблица 1 – Трудоемкость крепления 1 м выработки различными крепями

Вид крепи

Трудоемкость, чел-смен

Доставка крепи

Возведение крепи

Всего

Металлическая арочная

0,539

1,071

1,61

Железобетонная рамная

0,603

1,02

1,623

Анкерная в сочетании с металлической рамной

0,473

1,067

1,54

Анкерная

0,069

0,526

0,595

Таблица 2 – Затраты на крепление 1 м выработки


различными видами крепи

Вид крепи

Площадь
сечения
выработки, м2

Затраты на крепление 1 м выработки, тыс. тенге

Деревянная рамная

9

38,6

Металлическая арочная

9

46,8

Железобетонная рамная

7,9

42,9

Анкерная в сочетании с деревянной рамной

6

17,2

Анкерная в сочетании с металлической рамной

9

42,3

Анкерная

9

18

Применяемые типы шахтных крепей в основном требуют больших затрат ручного труда при возведении и в большинстве случаев нетехнологичны.

Решить проблему можно путем изыскания и разработки нетрадиционных конструкций. В этом отношении внимания заслуживают упрочняющие крепи и крепи с предварительным распором, с помощью которых может быть создана система «крепь – вмещающие породы» уже в начальный период сооружения выработки, что очень важно для последующего обеспечения ее эксплуатационного состояния с наименьшими затратами на поддержание.

Одним из прогрессивных и экономичных видов крепи является анкерная, которая относится к крепям бесподпорного типа и по сравнению с подпорными конструкциями имеет следующие преимущества: повышает безопасность ведения горных работ, так как лучше любой другой крепи противостоит взрывным работам при аварийных ситуациях (газодинамических явлениях, взрывах газа и угольной пыли) и может устанавливаться в забое как временная; обладает потенциальными возможностями для полной механизации процесса крепления; требует меньшего расхода крепежных материалов и затрат на их доставку; позволяет уменьшить сечение горной выработки на 18-25 % и ее аэродинамическое сопротивление. Применение анкерной крепи позволяет значительно увеличить скорость и снизить затраты на проведение выработок, сократить расход и уменьшить стоимость крепежных материалов, расходы на ремонт и поддержание горных выработок, улучшить состояние выработок и повысить безопасность работ. Объем внедрения анкерного крепления выработок на шахтах угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау» в 2006г. представлен в таблице 3.

На шахтах Карагандинского бассейна затраты на крепление одного метра выработки площадью сечения 14,4 м2 составляют: анкерной крепью – 30, анкерной в сочетании с рамной крепью – 40-60, металлической арочной – 60-80, железобетонной рамной – 55 тыс. тенге.

Важным преимуществом анкерной крепи является также возможность приблизить площадь сечения выработки в свету к площади сечения в проходке. Площадь сечения выработки в проходке только на 6,6-12,5% превышает площадь сечения в свету при креплении анкерной крепью, тогда как при рамных крепях – 28-46%. Этот показатель весьма важен при проведении выработок с подрывкой боковых пород. Горная масса от излишнего сечения выработки удорожает её проведение, увеличивает нагрузку на подземные транспортные коммуникации шахты.



Выработки, закрепленные анкерной крепью в самостоятельном виде и в сочетании с рамными крепями, поддерживаются с меньшими затратами по сравнению с выработками, закрепленными рамными крепями (таблицы 4 и 5).
Таблица 3 – Внедрение анкерного крепления
выработок на шахтах угольного департамента
АО «АрселорМиттал Темиртау» в 2006 г.

Шахта

Проход­ка, м

Закреплено анкерной крепью, м

чистое

смешанное

всего

%

им. Костенко

6571

1800

1300

3100

47

им. Кузембаева

7210

1900

2200

4100

56

«Саранская»

4900

-

810

810

16

«Абайская»

6438

-

1050

1050

16

«Казахстанская»

8226

-

1300

1300

16

им. Ленина

5160

200

2400

2600

50

«Шахтинская»

6524

72

4058

4130

63

«Тентекская»

3781

-

340

340

9

Всего по угольно­му департаменту

48810

3882

13458

17340

36

Таблица 4 – Трудоемкость поддержания выработок



Показатели

Шахты

им. Костенко

им. Байжанова

Трудоемкость поддержания 1 км выработок, закрепленных крепью, чел.-смен:

- металлической

- сборной железобетонной,

- анкерной в сочетании с рамной крепью

- анкерной

1963


2410

1132


35

1510


1365

1262


-

Анкерная крепь позволяет совмещать операции проходческого цикла. По мере подвигания забоя кровля выработки может крепиться анкерной крепью, а с отставанием на 20-30 м от забоя возводится постоянная рамная крепь с увеличенным расстоянием между рамами.

Применение анкерной крепи на шахтах позволяет обеспечить ряд преимуществ по сравнению с обычными системами крепления: сокращение продолжительности цикла установки крепи (время подготовки очистных забоев снижается на 75 %); уменьшение продолжительности операций на концевых участках лавы и, соответственно, времени простоев очистного забоя; увеличение скорости подвигания выработок в 2-3 раза); сокращение стоимости материалов и в значительной степени трудоемкости работ по креплению (затраты по подготовке очистных забоев уменьшаются на 70 %); повышение безопасности работ; облегчение работ по транспортировке; улучшение условий эксплуатации выработки (размер и форма); уменьшение сечения проводимой выработки и вспучивания почвы, присечки пород; уменьшение засоренности угля породой; повышение производительности труда в 3-5 раз при высокой несущей способности крепи; возможность быстрого изменения шага установки анкеров и в связи с этим увеличение плотности анкерного крепления при соответствующих горно-геологических условиях; простота поддержания посредством наличия дополнительных прогонов; значительные преимущества при поддержании сопряжения лавы со штреком. Использование прямоугольного сечения подготовительных выработок с анкерной крепью обеспечивает возможность устанавливать механизированную крепь лавы непосредственно в конвейерном и вентиляционном штреках, что позволяет отказаться от сложных схем передвижения секций на концевых участках лавы и выполнять эти операции без простоев; повысить эффективность крепления подготовительных выработок участков, отрабатываемых в обратном порядке.

Схемы нагружения системы «анкер-массив» с полимерным или бетонным крепежным составом в различных по структуре массивах окружающих горных пород представлены на рисунке 1.


Таблица 5 – Эксплуатационные показатели применения различных видов крепи



Вид крепи

Надежность

Увеличение размеров выработки, %

Объем извлечения, %

Показатели, отнесенные к 1 м2 площади в свету

Возможная степень механизации возведения крепи, %

Стоимость крепления, тыс. тенге

Трудоемкость крепления, чел.-мин.

Стоимость ремонта, тыс. тенге

Трудоемкость ремонта, чел-мин

Деревянная

0,7

25

20

35-40

24

30

22,5

59

Металлическая податливая

0,6

20

70

60-80

32

20

20

50

Cборная блочная

0,6

30

-

60-90

41,3

40

32

40

Бетонная

0,76

30

-

80-90

46

35

18

71

Металло-бетонная

0,4

35

10

100-120

106

60-90

40

27

Набрызг-бетонная

0,9

8

-

35-30

10

-

-

95

Анкерная

0,8

8

10

25-30

12

-

-

80


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет