авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ШАХТИНСКИЙ

ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ,

ШАХТНОГО И ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Сборник научных трудов

Новочеркасск 2005

УДК 622.01

ББК 33.31 Н 34 Рецензенты: д-р техн. наук

, проф. Ф.И. Ягодкин, д-р техн. наук Л.Ю. Шляфер Редакционная коллегия: канд. техн. наук, доц. А.Ю. Прокопов (ответственный редактор);

канд. техн. наук, доц. В.М. Феоктистов Н 34 Научно-технические проблемы разработки угольных месторождений, шахтного и подземного строительства: Сб. науч.

тр. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ). – Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. – 244 с.

ISBN 5-88998-587- Освещены результаты исследований в области технологии, механизации и организации работ на шахтах Восточного Донбасса, шахтного и подземного строительства. Рассмотрены вопросы совершенствования процессов обогащения добытой горной массы, снижения отрицательных последствий угледобычи на окружающую среду.

Сборник печатается по материалам 54-й региональной научно практической конференции по научному направлению «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда», проведенной в апреле 2005 года в Шахтинском институте ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты.

Предназначен для научных и инженерных работников, занимающихся проблемами проектирования и эксплуатации угольных шахт и обогатительных фабрик, а также для преподавателей и студентов горных вузов.

УДК 622. ББК 33. ISBN 5-88998-587-6 © Шахтинский институт ЮРГТУ (НПИ), © Авторы, поименованные в оглавлении, Научное издание НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ШАХТНОГО И ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Сборник научных трудов Технич. редактор: Дмитриева Т.П.

Подписано в печать 27.09.2005 г.

Формат 60х90 1/16. Усл. п/ л. 15,25. Ризография. Тираж 100 экз.

Учебно-производственный центр «Набла»

Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) СОДЕРЖАНИЕ Предисловие.................................................................................................

Страданченко С.Г., Прокопов А.Ю. Основные итоги и приоритетные направления развития науки в Шахтинском институте (филиале) ЮРГТУ (НПИ).............................................................................................. Раздел 1. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ Матвеев В.А., Матвеев А.В. Условия обрушений слоистой кровли над выработанным пространством пластового месторождения............ Феоктистов В.М. Системная интерпретация проблем концентрации горных работ на антрацитовых шахтах..................................................... Малец А.Л., Деркачев А.И. Анализ выемочно-транспортных схем с целью выбора эффективной технологической схемы антрацитовой шахты.......... Беликов В.В., Беликова Н.В. Направления повышения эффективности отработки тонких угольных пластов на шахтах России.......................... Феоктистов В.М., Брянцев Д.Г., Очиев П.В., Рундин Н.С. К вопросу о целесообразности вовлечения в эксплуатацию весьма тонких пластов. Макаров В.Н. Предельная концентрация горного производства – основа конкурентоспособности угледобычи............................................. Индыла С.В., Вацковский Б.В., Шаповалов В.П. Разработка мероприятий по безопасному ведению горных работ на шахте «Западная» ОАО «Гуковуголь».

................................................................. Матвеев В.А., Овсянников А.В. Применение коротко-лавной техноло гии для отработки запасов на проблемных участках шахтного поля..... Страданченко С.Г., Голодов М.А. Проблема реконсервации запасов полезного ископаемого из предохранительных околоствольных целиков и выбор наиболее эффективного способа их отработки................... Турук Ю.В., Слюняев Р.С., Манчуков Д.В. Об эффективности применения электрогидравлической системы управления механизированными комплексами в очистном забое.............................. Лиманский А.В. Состояние и перспективы отработки тонких пластов Восточного Донбасса................................................................................... Титов Н.В. Об оценке влияния изменчивости длины лавы и наличия геологических нарушений на надежность функционирования очистного забоя............................................................................................ Беликов В.В., Беликов А.В. Эффективные параметры анкерной сталеполимерной крепи, крепи усиления и охранных конструкций для поддержания выемочных выработок глубоких шахт........................ Ткачук Р.В. Перспективы применения безлавной выемки тонких пологих пластов угля Восточного Донбасса............................................. Обухов А.А., Мельниченко В.Ф. Определение оптимальных объемов проведения горных выработок в пределах панели для шахт Восточ ного Донбасса……………………………………………………………... Сузинь С.А., Шаповалов В.П. Анализ надежности механизированных комплексов в условиях шахт ОАО «Гуковуголь»............................................. Компанейцев А.Ю. Исследование влияния дизъюнктивных нарушений на конвергенцию подготовительных выработок на шахтах Российского Донбасса.................................................................... Бондарева М.Н., Кохановская Л.В. Исследование возможности применения планов горных выработок для изучения технологических факторов добычи угля подземным способом........................................... Теренчин В.В. Исследование причин, снижающих полноту извлечения угля в шахте............................................................................. Раздел 2. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ Борщевский С.В., Левит В.В. Перспективы и направления совершенствования организации строительства шахтных стволов….. Борщевский С.В., Дрюк А.А. Лабораторные исследования прочност ных характеристик бетонной крепи стволов и пути их увеличения….. Прокопова М.В., Харитонов Р.В. Факторы, влияющие на напряженно деформированное состояние крепи вертикальных стволов........................ Плешко М.С., Крошнев Д.В. Анализ факторов, влияющих на напряженно-деформированное состояние вмещающих пород и крепи сопряжений вертикальных стволов........................................................... Плешко М.С. Исследование эффективности применения облегченных типов крепи на примере строительства вертикального ствола «Северо-Восточный» рудника «Дарасунский»........................................ Страданченко С.Г., Саакян Р.О. Технико-экономическое обоснование внедрения ремонтопригодной конструкции узла крепления расстрела к стенке ствола........................................................ Прокопов А.Ю., Мирошниченко М.А. Моделирование жесткой консольно-распорной армировки стволов с опорами в горизонтальной и вертикальной плоскостях............................................ Плешко М.С., Масленников С.А. Технология проходки ствола с одновременным монтажом безрасстрельной армировки........................ Прокопов А.Ю. Влияние аэродинамических сил на жесткую армировку вертикальных стволов............................................................. Бойко К.К., Литвинский Г.Г. Гидродомкратный подъем сыпучих грузов и воды............................................................................................... Страданченко С.Г., Прокопов А.Ю. Алгоритм моделирования геомеханических процессов подземного пространства.......................... Шульгин П.Н., Литвинский Г.Г. Моделирование взаимодействия зарядов ВВ методом ЭГДА........................................................................ Крапивин А.И., Крапивин В.А. Технико-экономическое обоснование целесообразности применения проходческого комбайна КП-21 в условиях шахты «Дальняя» ОАО «Гуковуголь»..................................... Мартыненко И.А., Голубева И.А., Минакова Ж.А. Несущая способность анкерной крепи на основе минеральных вяжущих........... Мартыненко И.И., Минакова Ж.А., Голубева И.А., Шиповская И.Н.

Влияние тампонажа закрепленного пространства на повышение устойчивости горных выработок............................................................... Мартыненко И.И., Савин А.В., Голубева И.А., Захарова Т.Г. Опыт при менения анкерной крепи в камерах и на сопряжениях подготовитель ных выработок.................................................................................................... Дмитриенко В.А., Бауэр М.А. Проблемы строительства подземных сооружений в неустойчивых осадочных горных породах и пути их решения........................................................................................................ Должиков П.Н., Шубин А.А. Ликвидация водопритоков в условиях развития карста............................................................................................. Раздел 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ Петухов А.Н., Артеменко С.В., Фомин П.Н. Увеличение эффективности работы тяжелосреднего сепаратора…………………… Петухов А.Н., Толкачев В.Е., Бондарева М.Н., Кохановская Л.В.

Отсадочная машина с подвижными бортами............................................ Петухов А.Н., Дашкевич А.И., Горбачев А.В. Бесситный грохот……… Петухов А.Н., Болгов А.Н., Назаренко И.В., Хайруллов М.Р.

Усовершенствование конструкции конического гравитационного сгустителя...................................................................................................... Раздел 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Ефимов А.М., Солмин В.А., Прокопов А.Ю., Суптелин М.В. Исследо вание причин аварии, произошедшей 23.10.03 г. на шахте «Западная»

ООО «Компания «Ростовуголь» ………………………………………... Сибилев А.В., Сибилева А.В. Особенности и проблемы расследования несчастных случаев на производстве…………………………………… Отроков А.В., Хазанович Г.Ш., Ляшенко Ю.М. Разработка методиче ских указаний для проведения экспертизы промышленной безопас ности шахтных ленточных конвейерных установок…………………… Булгаков Ю.Ф., Кавера А.Л. Разработка нового способа предотвра щения возгораний………………………………………………………… Трофимов В.А., Николаев Е.Б., Харьковой В.М. Особенности влияния естественной тяги на режим проветривания шахт……………………... Стеблецов В.Н., Черненко Г.В. Технология эксплуатации запасов Восточного Донбасса при минимальном отрицательном воздействии на экологию……………………………………………………………….. Малышева А.А. Использование твердых техногенных отходов при ликвидации угольных шахт……………………………………………… Колесниченко И.Е., Еремина Е.С. Негативное влияние горящих пород ных отвалов на экологическое состояние Восточного Донбасса…………. Компанеец В.Т., Матвеев В.А., Титов Н.В., Феоктистов В.М.

О брикетировании антрацитового штыба………………………………. Посыльный Ю.В. Методика обработки измеренных оседаний земной поверхности над горными выработками угольных месторождений….. Тетерин А.В., Тетерин Е.А. Современные методы и средства контро ля деформаций зданий и сооружений…………………………………… ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящий сборник вошли научные статьи, отражающие результа ты современных исследований по проблемам разработки угольных платов, углеобогащения, шахтного и подземного строительства, безопасности гор ного производства, проветривания шахт, охраны окружающей среды в Восточном Донбассе. Авторами статей являются преподаватели и аспиран ты кафедр «Разработка пластовых месторождений», «Подземное, промыш ленное, гражданское строительство и строительные материалы»

Шахтинского института ЮРГТУ(НПИ), ученые и специалисты ВНИМИ, МГГУ, ИГД им. Скочинского, Восточно-Украинского Национального уни верситета им. В. Даля (г. Луганск, Украина), Донецкого национального технического университета (г. Донецк, Украина), Донбасского государст венного технического университета (г. Алчевск, Украина), других научных и производственных коллективов. Авторами части статей являются сту денты специальностей 090200, 090300, 090400 Шахтинского института Южно-Российского государственного технического университета (Новочер касского политехнического института). В основу представленных работ по ложены материалы 54-й региональной научно-практической конференции, состоявшейся в апреле 2005 г.

В соответствии с тематикой выполненных научных исследований сборник содержит четыре раздела.

Первый раздел посвящен проблемам разработки запасов угольных шахт, проведения, крепления и охраны подготовительных и выемочных выработок.

Второй раздел включает в себя аналитические и экспериментальные исследования по вопросам подземного и гражданского строительства. Ос новные направления раздела представлены статьями по проблемам разру шения породного массива, крепления вертикальных стволов и их армиро вания, оптимизации геометрических параметров строительных конструк ций, свойствам материалов.

В третьем разделе помещены статьи, в которых предлагаются кон кретные технические решения по совершенствованию процессов обогаще ния добытой горной массы.

Четвертый раздел отражает результаты исследований по вопросам безопасности горного производства, проветривания шахт. В нем также рассмотрены проблемы сохранения окружающей природной среды, сни жения влияния угледобычи на экологию.

Материалы сборника могут быть полезны для научных и инженерно технических работников при проектировании и эксплуатации угольных шахт и обогатительных фабрик, а также преподавателям, аспирантам и студентам горных вузов.

УДК 378.061.6: 001. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ НИР И ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ В ШАХТИНСКОМ ИНСТИТУТЕ (филиале) ЮРГТУ (НПИ) С.Г. Страданченко, директор Шахтинского института (филиала) ЮРГТУ (НПИ), А.Ю. Прокопов, зам. директора по научной работе ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) Приведены результаты научно-исследовательской работы по основным научным направлениям, сведения о подготовке на учно-педагогических кадров высшей квалификации, издании науч ных трудов. Показаны достижения научно-технического твор чества студентов. Проанализированы пути развития научно исследовательской работы и инновационной деятельности ин ститута.

Научная деятельность института имеет многоплановый характер, на правлена на приоритетное развитие фундаментальных, поисковых, при кладных и научно-методических исследований, как основы создания но вых знаний, обеспечения подготовки квалифицированных специалистов и научно-педагогических кадров высшей квалификации и тесно связана с учебным процессом. Научная, научно-техническая и инновационная поли тика в институте осуществляется в соответствии с Федеральным законом о науке и государственной научно-технической политике, приказами Мини стерства образования РФ и решениями учёного совета и ректората ЮРГТУ (НПИ), Концепцией развития ШИ ЮРГТУ (НПИ) на 2003-2008 г. и про граммой ее реализации.

Сотрудники Шахтинского института ЮРГТУ(НПИ) принимают уча стие в работе 6 научных направлений, 3 из которых организованы и дейст вуют в ШИ ЮРГТУ, и по трем направлениям исследования ведутся совме стно с учеными головного вуза (табл. 1).

В настоящее время в институте ведется работа по созданию двух но вых научных направлений:

• «Технико-экономическое обоснование инновационного развития горнодобывающего комплекса Восточного Донбасса» (руководитель – д-р техн. наук С.Г. Страданченко, исполнители – кафедры ППГСиСМ, РПМ, ЭП, ГСН, МИСТ, ПЭБ);

• «Промышленная и экологическая безопасность и охрана труда при освоении метаноносных месторождений угля» (руководитель – д-р техн. наук, проф. Е.А. Колесниченко, исполнители – кафедра ПЭБ).

Все преподаватели института участвуют в выполнении плановых НИР по 13 научным и 6 научно-методическим темам.

Таблица Научные направления Шахтинского института ЮРГТУ Научные направления Кафедры «Разработка пластовых месторождений»;

«Интенсивные ресурсосбере «Промышленная и экологическая безо гающие методы и средства пасность»;

«Подземное, промышленное, разработки угольных пла гражданское строительство и строитель стов, использования углей и ные материалы»;

«Технологические ма охраны труда»

шины и оборудование»;

«Сервис транс (Руководитель – Заслужен портных и технологических машин»;

ный деятель науки, д-р техн.

«Электрификация и автоматизация про наук, проф. В.А. Матвеев) изводства»;

«Экономика и право»

Регион Восточного Донбас са: состояние и перспективы социального развития (Руко- «Гуманитарные и социальные науки»

водитель – д-р филос. наук, проф. В.А. Чуланов) Экономические основы не дропользования, экологии и эффективного использования «Экономика и право»

ресурсов предприятий (Руко водитель – проф. Павленко) «Теория и принципы созда «Машины и оборудование предприятий ния машин, автоматов, робо стройиндустрии»;

тов и гибких автоматизиро «Механика и триботехника»

ванных производств»

«Математика, информационные системы и технологии»;

«Оптимизация учебно «Иностранные языки»;

«Физическое воспитательного процесса воспитание»;

в техническом вузе»

«Физика и химия»;

«Механика и трибо техника»

«Компьютерное моделирова ние процессов и технологий «Технологические машины и оборудова ние»;

горного производства как основы создания систем ав- «Сервис транспортных и технологиче томатизированного проекти- ских машин»

рования и управления»

В 2004 г. на конкурсной основе кафедрой РПМ получен грант Минобра зования и науки РФ: «Геомеханика кровли пластового месторождения на вы емочном участке» (руководитель – проф. В.А. Матвеев).

По научно-технической программе Министерства образования и нау ки РФ в 2004 г. выполнялись 3 темы, выигранные по конкурсу:

- «Проходческие погрузочно-транспортные модули и подсистемы уголь ных шахт на основе клиновых гидрофицированных исполнительных органов» (ру ководитель – проф. Г.Ш. Хазанович, исполнители – кафедры ГМО и СЭТТМ);

- «Исследование социальных, экономических, технико-технологических факторов изменения среды человека в депрессивном регионе» (руководитель – проф. Г.Ш. Хазанович, исполнители – кафедры ГСН, ГМО и ЭП);

- «Развитие генетической теории формирования аномальных зон в угольных пластах и обоснование способов прогнозирования и предотвра щения газодинамических проявлений в горных выработках» (руководитель – проф. Е.А. Колесниченко, исполнители – кафедра ПЭБ).

В 2004 г. было заключено 20 хоздоговоров на общую сумму 4 690 тыс.

руб., из них фактически профинансировано через институт только 550,9 тыс.

руб. Общий объем финансирования НИР составил 1004,2 тыс. руб., в т.ч.:

– хоздоговорные НИР – 550,9 тыс.;

– гранты Минобразования и науки – 72,1 тыс.;

– программы Минобразования и науки – 381,2 тыс. руб.

С целью привлечения дополнительного финансирования научно исследовательской деятельности институт регулярно участвует в конкур сах грантов различных уровней на выполнение НИР. В 2004 г. кафедрами ШИ ЮРГТУ было подано 12 заявок на конкурсы грантов. В марте 2005 г.

шестью кафедрами института (ППГССМ, РПМ, ТМО, СТТМ, ЭП, ФХ) по дано 8 заявок на участие в конкурсе «НИОКР-2005», проводимом Мини стерством общего и профессионального образования Ростовской области.

С января 2005 г. по единому заказ-наряду (ЕЗН) Минобразования и науки РФ финансируется фундаментальная научно-исследовательская ра бота, выполняемая кафедрами ППГССМ и РПМ: «Исследование геомеха нических процессов подземного пространства, влияние этих процессов на сопутствующие среды и земную поверхность» (руководитель темы – д-р техн. наук С.Г. Страданченко). Выполнение данной НИР рассчитано на 5 лет (до 31.12.2009 г.), а в 2005 г. будет выполнен первый этап - «Разработка имитационной модели взаимодействия и деформирования пород в технико технологических сферах» с плановым объемом средств 200 тыс. руб.

В институте ведется работа по внедрению результатов научных ис следований в производство. Кафедрой ППГССМ разрабатывается техноло гия проходки, крепления и армирования вертикального ствола «Северо Восточный» Дарасунского рудника АО «Забайкалзолото». Кафедра РПМ разрабатывает мероприятия по прогнозу проявлений горного давления при выемке углей, технологии безлюдной выемки тонких пластов. Кафедрами ТМО и СТТМ разработан целый ряд технических решений погрузочных органов с гидроприводом, перегружателей клинового типа. Уровень разра боток – промышленные экспериментальные образцы погрузочной машины с клиновыми лапами МПНК, клинового перегружателя, проходческого комбайна с клиновым многогребковым погрузочным органом. На кафедре ПЭБ разработаны способы обеспечения взрывобезопасности шахтной ат мосферы при отработке метаноносных пластов угля, внедрение которых запланировано на ряде шахт Печорского и Кузнецкого бассейнов.

Одной из основных задач функционирования института является подго товка научно-педагогических кадров. Уровень обеспеченности института кад рами высшей квалификации является одним из главных показателей рейтинга вузов России. Норма остепененности для вуза составляет 62,5%.

В настоящее время из 350 человек профессорско-преподавательского состава института степень доктора наук имеют 44 человека (12,6%, что выше, чем в среднем по ЮРГТУ(НПИ), кандидата наук – 195 человек (55,7%), таким образом общий показатель остепененности – 68,3%. Про цент остепененности по кафедрам показан на рис. 1.

92,9 91,7 90, 70 78,6 76, 74,3 72, 60 69,1 66 64,3 63, 40 46,2 43, 20 0 СТТМ ФХ МТ ТМО МИСТ РПМ ФВ МОПСИ ГСН ИЯ ПЭБ ППГССМ ЭП ЭАП Рис. 1. Процент остепененности ППС на кафедрах ШИ ЮРГТУ (НПИ) В институте работает 1 заслуженный деятель науки и 2 заслуженных работника высшей школы РФ. Звание почетного работника высшего обра зования имеют 14 человек. Более 20 человек награждены различными по четными знаками угольной отросли, 17 преподавателей избраны в общест венные академии наук: РАЕН, АГН, МАНЭБ и АГумН.

Шахтинский институт активно готовит научные кадры высшей квали фикации для предприятий и организаций региона. Институт поставил задачу подготовки кандидатов наук до 30 лет и докторов наук – до 40 лет. Необходи мо создать условия для подготовки студентов в аспирантуру, своевременной защиты кандидатских диссертаций, а также стимулировать быстрый переход от защиты кандидатской к подготовке и защите докторской диссертации.

За последние 10 лет качественный состав преподавателей значитель но улучшился. В период с 1990 г. докторские диссертации защитили 22, кан дидатские – 94 чел. За весь срок существования Шахтинского института (с 1958 г.) подготовили и защитили докторские диссертации 28 преподавате лей, кандидатские диссертации защитили 113 чел. Только за последние года защищены 8 докторских и 43 кандидатских диссертации. Количество защит показано на рис. 2, а их распределение по кафедрам – на рис. 3.

5 5 1 2000 2001 2002 2003 2004 (план) докторские кандидатские Рис. 2.

Защита диссертаций в Шахтинском институте ЮРГТУ (НПИ) Основной вклад в подготовку кадров высшей квалификации вносит аспирантура. В настоящее время в институте обучается 63 аспиранта, в т.ч.

54 – по очной, 9 – по заочной формам обучения, по 10 научным специаль ностям.

Наибольший контингент обучается по специальностям:

25.00.22 «Геотехнология (открытая, подземная, строительная») – 10 чел.;

08.00.05 «Экономика и управление народным хозяйством» – 10 чел.;

05.17.07 «Химия и технология топлив и специальных продуктов» – 9 чел.;

22.00.04 «Социальная структура, социальные институты и процессы» – 9 чел.

За последние 3 года более чем на треть увеличилось количество ас пирантов: в 2003 – 47 чел., 2004 – 53 чел. и 2005 – 63 чел. Наибольший прогресс по количеству аспирантов за это время – на кафедрах МО и МИСТ. Наибольшее количество аспирантов обучается на кафедрах ППГССМ –12 чел., МИСТ – 11 чел., ГСН и ЭП – по 9 чел. В 2004 г. значи тельно вырос процент аспирантов, защитившихся в срок. Закончили аспи рантуру в 2004 г. – 15 человек, из них защитили диссертации – 11 человек (73%). В 2003 г. в срок защитились только 30%.

6 9 2 2 3 2 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 СТТМ ТМО МТ МИСТ РПМ ФХ МОПСИ ППГССМ ФВ ГСН ЭАП ИЯ ЭП ПЭБ докторские кандидатские Рис. 3. Распределение защит диссертаций (2001-04 гг.) по кафедрам института Руководят аспирантами 28 чел., в том числе 17 докторов наук и 3 про фессора, кандидата наук. Научные руководители по числу защитившихся ас пирантов и соискателей за 2001-2004 г. представлены в табл. 2.

В 2005 г. при поддержке Министерства образования Ростовской об ласти нами открыта новая научная специальность – 25.00.20 «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная тепло физика». Руководителями аспирантов от нашего института будут д-ра наук С.Г. Страданченко, В.А. Матвеев, А.А. Привалов, В.А. Ткачев (геомехани ка);

Е.А. Колесниченко (рудничная аэрогазодинамика). Осенью 2005 г. бу дет произведен первый набор на эту специальность выпускников кафедр ППГССМ и ПЭБ.

Таблица Лучшие научные руководители за период 2001-04 гг.

Число защитившихся

Научный руководитель докторов наук кандидатов наук Бондаренко О.В. Чуланов В.А. 1 Ягодкин Ф.И. Матвеев В.А. 1 Хазанович Г.Ш. Ткачев В.А. Павленко В.И. Прокопов А.Ю. Черкесова Э.Ю. Посыльный Ю.В. Феоктистов В.М. Дмитриенко В.А. Масякин Б.В. Итого: 2 В 2005 г. также первый набор наших аспирантов будет произведен на специальность 05.23.05 «Строительные материалы, изделия и конструк ции», которая лицензирована в аспирантуре ЮРГТУ. Таким образом, в этом году количество научных специальностей аспирантов нашего института дос тигнет 12.

16 сотрудников нашего института являются членами кандидатских и докторских диссертационных советов. В настоящее время нами ведется работа по открытию диссертационного совета по специальностям 05.23. «Основания и фундаменты, подземные сооружения» и 25.00.20 «Геомеха ника, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика» (председатель – С.Г. Страданченко, ученый секретарь – А.Ю. Прокопов, члены совета от Шахтинского института ЮРГТУ(НПИ) – Матвеев В.А., Привалов А.А., Колесниченко Е.А., Ткачев В.А., Мартынен ко И.А., Луганцев Б.Б.) В институте действует система научно-технического творчества сту дентов. В НИРС участвуют студенты всех специальностей. С апреля 2003 г. в институте действует 9 студенческих научно-исследовательских лабораторий (СНИЛ):

– «Механик» (кафедра МОПСИ, рук. – проф. Евстратов В.А.);

– «Лаборатория моделирования» (кафедра МОПСИ, рук. – доц. Евстра това Н.Н.);

– «Технологии угледобычи» (кафедра РПМ, рук. – ст. преп. Турук Ю.В.);

– «Сдвижение поверхности» (кафедра РПМ, рук. – ст. преп. Тетерин А.В.);

– «Шахтостроитель» (кафедра ППГССМ, рук. – доц. Прокопов А.Ю.);

– «Горношахтное оборудование» (кафедра ТМО, рук. – ст. преп. Воро нова Э.Ю.);

– «Механика канатов и триботехника» (кафедра МТ, рук. – ст. преп.

Туркеничева Л.А.);

– «Информационные технологии и моделирование» (кафедра МИСТ, рук. – доц. Старченко Н.И.);

– «Электропривод» (кафедра ЭАП, рук. – доц. Стеблецов В.Н.).

Ежегодно в рамках университета проводится конкурс на лучшую СНИЛ. Дважды лучшей СНИЛ в Шахтинском институте ЮРГТУ призна валась лаборатория «Механик» (руководитель – проф. В.А. Евстратов). В 2004 г. эта лаборатория заняла 2 место среди 66 СНИЛ университета, при нимавших участие в конкурсе.

Студенты, работающие в СНИЛ, принимают активное участие в ре гиональных, всероссийских и международных конференциях и конкурсах, публикуют статьи в сборниках различных уровней. За 2004 г. студентами ШИ была подана 31 заявка на конкурсы Минобразования РФ. В конкурсе «Студенческая весна-2004» приняли участие 287 студентов.

В 2004 г. нашими студентами было получено 6 наград на областном всероссийском и международном уровнях:

– в конкурсе на премию Губернатора Ростовской области по номи нации «За большие достижения в науке» Диплом лауреата премии полу чил студент МТО (ныне аспирант) Волков Д.В.;

– на международном конкурсе «Русский язык во Франции, француз ский язык в России: новое тысячелетие – новый этап», проходившем в Москве, получила Диплом студентка Минникова С.Н. (рук. Карева Н.А., каф. «Иностранные языки»);

– на II Международном студенческом форуме «Образование, наука, производство», состоявшемся в Белгороде, Диплом II степени получил студент МТО Пятибратов С.А. (рук. – доц. Чистяков А.В., каф. МОПСИ);

– на Всероссийском конкурсе лучших студенческих НИР в области гуманитарных, естественных и технических наук Диплом Минвуза РФ получил студент МТО Волков Д.В. (рук. – доц. Сташинов Ю.П.);

– на Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса, проходившем в Санкт-Петербургском государственном горном ин ституте им. Плеханова, призовые места заняли сразу два наших студента.

Диплом I степени и грант на сумму 600 тыс. рублей получил студент МТО Волков Д.В. (рук. – Ю.П. Сташинов) и Диплом II степени – студент ГСО Тетерин Е.А. (рук. – доц. С.М. Миронюк).

В апреле 2005 г. наши студенты выпускного курса и их руководите ли опять порадовали. Во 2-й тур Всероссийской конференции-конкурса вышли 5 человек, из них двое получили Дипломы III степени. Это студент кафедры ППГССМ Рязанов М.А. (рук. – доц. Прокопов А.Ю.) и студент кафедры ТМО Дудко М.Ю. (рук. – проф. Ляшенко Ю.М.). Оба студента получили приглашение поступить в аспирантуру Санкт-Петербургского государственного горного института. Еще трое студентов получили ди пломы участников конференции-конкурса.

В апреле этого года 8 студентов кафедры ППГССМ представили док лады на Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, состоявшейся в г. Донецке (Украина).

Доклад студентки Мачуковой А.В. (рук. – доц. Меркулов А.В.) был удо стоен Почетной грамоты.

В мае 2005 г. сотрудники и студенты Шахтинского института приняли активное участие во II-й Всероссийской выставке-ярмарке научно исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспи рантов и молодых ученых высших учебных заведений Российской Феде рации «ИННОВ-2005». В экспозицию Шахтинского института вошли са мые новые результаты научных исследований, которые представлены планшетом, 3 действующими натурными образцами, 7 программными про дуктами и рекламными видеороликами о научной и международной деятель ности института. Шахтинский институт был удостоен диплома за активное участие в выставке-ярмарке. Кроме того, дипломами были отмечены луч шие разработки, вошедшие в экспозицию Шахтинского института. К ним относятся:

- перегружатель для крепких кусковых материалов (авторы - доц.

Каргин Р.В., проф. Ляшенко Ю.М., проф. Носенко А.С, рук. – проф. Хаза нович Г.Ш.);

- микропроцессорный модуль управления с регулируемым электро приводом (автор – асп. Волков Д.В., рук. – доц. Сташинов Ю.П.);

- экспериментально-аналитический метод оценки работоспособности крепи подрабатываемых вертикальных шахтных стволов (автор – асп. Голо дов М.А., рук. – доц. Страданченко С.Г.);

- ресурсосберегающая технология армирования глубоких вертикаль ных стволов (автор – асп. Саакян P.O., рук. – доц. Прокопов А.Ю.);

- технология безысносной эксплуатации узлов трения (автор – студ.

Долгополов К.Н., рук. – проф. Рыжиков В.А.).

Большое внимание в Шахтинском институте уделяется изданию сборников научных трудов, монографий, учебников и учебных пособий с грифами Минобразования РФ и УМО. По объему издаваемой печатной продукции наш институт уже несколько лет является одним из самых ак тивных подразделений университета.

Только за 2004 г. были изданы 3 сборника трудов студентов, аспи рантов и молодых ученых ШИ ЮРГТУ и 4 сборника трудов ППС, посвя щенных 50-летию ШИ(ф) ЮРГТУ(НПИ) и 100-летию ЮРГТУ(НПИ). В 2005 г. в качестве приложения к журналу «Известия вузов. Северо Кавказский регион» вышел сборник научных трудов кафедр ТМО, СТТМ и ЭАП «Вопросы горной электромеханики».

Ежегодно публикуется 8-11 монографий, в том числе и в централь ной печати. За период 1999-2004 г. издано 57 монографий общим объемом более 500 печ. л. и 32 учебника и учебных пособия с грифами Минобразо вания или УМО вузов общим объемом 515 печ. л (рис. 4). Наблюдается положительная динамика увеличения доли учебных пособий с грифами Минобразования и УМО в общем количестве изданий.

Только за три месяца 2005 г. было издано 7 монографий и 2 учебных пособия с грифом УМО вузов.

12 10 9 88 7 8 6 4 4 1999 2000 2001 2002 2003 2004 янв.-март монографии пособия с грифом Рис. 4. Издание монографий и учебных пособий с грифами Министерства образования РФ и УМО вузов Значительно возрос объем научных публикаций. Общее количество на учных статей ученых, аспирантов и студентов нашего вуза в 2004 г. составило 561, в т.ч. 50 статей опубликованы в центральной печати и 8 – за рубежом.

Институт уделяет внимание правовой защите результатов научно-ис следовательских и технологических работ. В 2000-2004 гг. получено 45 па тентов Российской Федерации на изобретения и 2 свидетельства на про граммные продукты. Сотрудники института в соавторстве со студентами ежегодно получают 2-3 патента на изобретения. Пять преподавателей за внедрение изобретений в производство с большим экономическим эффек том имеют Знак «Изобретатель СССР» и награждены отраслевыми Знака ми «Шахтёрская слава».

Институт ежегодно проводит научно-технические конференции пре подавателей, аспирантов, докторантов и студентов по научным направле ниям.

Преподаватели и сотрудники института регулярно принимают уча стие в работе международных, всероссийских и межвузовских конферен ций. Ежегодно преподаватели кафедр РПМ, ТМО, ППГССМ, ЭП, ЭАП участвуют в Международных симпозиумах «Неделя горняка» в МГГУ. В январе 2005 г. 45 преподавателей и 12 аспирантов института представили на «Неделе горняка» 52 доклада, в том числе 13 преподавателей и 2 аспи ранта приняли очное участие в симпозиуме.

В последние годы усилена работа по развитию международных связей для совместного выполнения фундаментальных и прикладных программ.

В апреле 2003 г. на уровне ректоров вузов подписан договор о со трудничестве со Специальным высшим учебным заведением Гельзенкир хен (Германия);

в октябре 2003 г. – договор о сотрудничестве с управлени ем кадров по угольной промышленности Чунцин (КНР);

в январе 2005 г. – договор с Восточноукраинским Национальным Университетом им. Даля (Украина), в стадии подготовки и заключения договора еще с тремя ВУЗа ми Украины: Национальным горным университетом (г. Днепропетровск);

Донецким национальным техническим университетом (г. Донецк) и Дон басским государственным техническим университетом (г. Алчевск).

Все названные договора предусматривают совместные исследова тельские и конструкторские проекты, участие в научно-практических кон ференциях и симпозиумах, проводимых обеими сторонами, подготовку со вместных публикаций, обмен научными и учебными материалами и другие аспекты сотрудничества.

Достигнуто предварительное соглашение о приеме в институте в 2005 г. делегации из Казахстана, в которую войдут руководители Объеди нения «Казцинк». Целью этой встречи станет подписание договора о со трудничестве и хоздоговоров на выполнение НИР по проблемам строи тельства и эксплуатации рудников на территории Казахстана.

До торжественных мероприятий, посвященных 100-летию ЮРГТУ (НПИ) и 50-летию ЮРГТУ (НПИ), осталось соответственно 2 и 3 года. Все усилия руководства института, соответствующих подразделений, препода вателей, аспирантов и студентов и впредь будут направлены на обеспече ние высоких результатов в учебно-методической, научной и инновацион ной деятельности для поддержания и дальнейшего повышения уровня на шего Института.

Раздел 1.

ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ УДК 622.23;

622. УСЛОВИЯ ОБРУШЕНИЙ СЛОИСТОЙ КРОВЛИ НАД ВЫРАБОТАННЫМ ПРОСТРАНСТВОМ ПЛАСТОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В.А. Матвеев, А.В. Матвеев ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты В статье изложена математическая модель и примерные расчеты параметров обрушения слоистой кровли над вырабо танным пространством пластового месторождения традици онных форм и размеров. Впервые обосновано сводообразование в горном массиве слоистой структуры.

По мере подвигания очистного забоя происходят деформации и об рушения слоев кровли. Форма и размеры обрушающихся блоков опреде ляют дискретно-динамическую составляющую проявлений горного давле ния как в очистном забое так и в подготовительных выработках, приле гающих к выработанному пространству. Конкретные параметры образую щихся блоков, условия их излома и амплитуды смещений определяются реальной структурой слоистой кровли, формой и размерами обнажений.

При бесконечно большом множестве сочетаний структур кровель и исход ных условий ставить задачу точного описания процесса обрушения в об щем виде не имеет смысла. Однако построить логику решения таких задач для конкретных условий и получить представление о зависимости пара метров разрушения от характеристик структуры кровли и форм обнажений над выработанным пространством в приближенной качественной форме мы считаем возможным и весьма полезным.

В данной работе задача ставится с конкретизацией применительно к развитию процесса обрушения слоев кровли по мере отхода длинного очи стного забоя от разрезной печи при отработке, например, угольного пла ста. Для моделирования этого процесса целесообразно использовать мето дический подход и расчетные формулы, разработанные применительно к расчету бетонных и железобетонных плит методом предельного равнове сия [1].

Геометрическая и силовая схема задачи сводится к следующему.

Очистной забой длиной, ориентировочно, 200 м движется от разрез ной печи, образуя выработанное пространство в форме прямоугольника с меняющимся отношением сторон а/в (длинная – а, короткая – в). С целью упрощения задачи каждый слой рассматривается отдельно и нагружен распределенной нагрузкой от собственного веса. Необходимо определить, при какой максимальной толщине и по какой схеме разлома на блоки мо жет произойти самообрушение слоя, в зависимости от размера выработан ного пространства в направлении движения забоя.

Используется кинематический способ определения предельной не сущей способности слоя кровли при первичном обнажении. Этот способ предполагает рассмотрение кинематически возможных схем расчленения слоя кровли в пределах первичного обнажения и отыскание той схемы, в которой ее реализация происходит при наименьшей нагрузке. Из наблюде ний за разрушением бетонных плит в строительной практике и на объем ных моделях для геомеханических исследований из эквивалентных мате риалов установлено, что плита кровли в стадии предельного равновесия расчленяется на отдельные участки (блоки), соединенные между собой по линиям излома линейными пластическими шарнирами.

Характерные схемы излома плит кровли на стадии первичных обнаже ний при разных размерах выработанного пространства показаны на рис. 1.

При определенных схеме излома и характере нагрузки интенсивность по следней, соответствующая несущей способности плиты, определяется из ра венства работ внешних сил и предельных внутренних усилий, создающих про тиводействующие моменты на линиях шарниров. Приближенно можно счи тать, что плиты породных слоев равномерно нагружены собственным весом.

Рис. 1. Изменение схем разрушения слоя кровли при расширении выработанного пространства Общее уравнение работ при равномерно распределенной нагрузке записывается в форме:

pV = M j Q j cos(M j Q j ), (1) где p – интенсивность предельной распределенной нагрузки;

V = y dF – объем, описанный при виртуальном перемещении блока F плиты, на которую действует равномерно распределенная нагрузка;

M j – равнодействующая погонных предельных моментов, дейст вующих на j-тый блок плиты;

Q j – угол поворота j-того блока вокруг оси вращения.

Поскольку предельный противодействующий момент в шарнирах определяется толщиной плиты h и пределом прочности на растяжение вр, а интенсивность нагрузки и работа внешних сил определяется толщиной h, объемным весом и площадью блока при разных значениях размеров обнажения а и в, то из общего уравнения работ (1) можно вывести зависи мость максимальной толщины слоя, при которой он может обрушиться под действием собственного веса. Для этого воспользуемся готовыми реше ниями для определения максимальных моментов в шарнирах и параметров схем разрушения плит, нагруженных равномерно распределенной нагруз кой, которые приведены в работе [1].

Для первичных обнажений слоев кровли принята схема с защемле нием плиты в массиве по всему контуру обнажения, обозначения элемен тов в которой приведены на рис. 1. Форма плиты характеризуется отноше а нием сторон =. В условиях настоящей задачи при движении очистного в забоя до образования выработанного пространства квадратной формы а равно длине очистного забоя (а = lоз). После этого момента длина очистно го забоя соответствует величине в, а пролет выработанного пространства – величине а.

В качестве параметра, определяющего геометрическую схему из лома плиты, принято отношение расстояния от короткой стороны прямо угольника до точки пересечения осевой и диагональных линий разлома а 2l1, плиты к полупролету бльшей стороны а: = l1, 2 : =.

2 a Параметр схемы излома определяется по формуле:

) ( = 2 1 + 32 1.

Максимальный момент в линиях излома на единицу длины, созда ваемый весом блоков разрушающейся плиты, определяется по формуле ) ( pв 2 1 + 32 М0 =.

Противодействующий предельный момент на единицу длины излома:

вр h M пр = врW =.

Распределенная нагрузка p = h, тогда ) ( hв 2 1 + 32 М0 =.

Приравнивая внешний и противодействующий моменты М 0 = М пр, ) ( вр h hв 2 1 + 32 получим, как условие предельного состояния 482 при разрушении плиты. Отсюда ) ( в2 1 + 32 h. (2) 8 вр Это выражение определяет максимальную толщину плиты, при ко торой может произойти ее самообрушение.

Для величины, определяемой только параметром формы обнажения, ( 1 + 3 1). введем обозначение Т = в рв М0 = h Т.

Тогда Т;

(3) 8 вр Параметр Т меняется во всем диапазоне увеличения выработанного пространства при движении очистного забоя, величина в – короткая сторо на обнажения, увеличивается только до образования квадратной формы обнажения, а далее остается постоянной.

Рассмотрим, как меняются предельный изгибающий момент в лини ях излома и возможная максимальная толщина самообрушающегося слоя h при изменении параметров формы обнажения, когда увеличивается пролет выработанного пространства в направлении движения очистного забоя.

Для этого воспользуемся табличными значениями вычисленных парамет ров разных схем разрушения прямоугольных плит в работе [1] и сведем расчеты в табл.1.

Таблица h, м l1, а а в в при вр = 6000 кПа =25 кН/м М Т м м м (песчанистый сланец) 200 10 2,83 8,4 5,9р 0, 200 20 2,67 16,0 22,2р 0, 200 50 2,25 38,0 117,2р 2, 200 100 1,70 65,0 354,2р 8, 200 150 1,29 85,0 604,7р 15, 200 200 1,00 100,0 833,3р 20, 250 200 1,23 111,2 1025р 25, 300 200 1,41 118,5 1175р 29, 400 200 1,70 130,0 1417р 35, В связи с тем, что результаты формальных расчетов указывают на быстрое увеличение мощности слоев, при которой может произойти само обрушение, необходимо проанализировать правомерность использования этих результатов. Уже при пролете выработанного пространства 200 м расчеты показывают возможность самообрушения плит кровли мощно стью более 20 м. Но они базируются на теории тонких плит, а в данном случае отношение толщины плиты к меньшему ее размеру составляет бо лее 1:10.

В вопросе правомерности использования теории тонких плит для решения задач об условиях разрушения плит такой толщины следует обра титься к мнению известных специалистов в области геомеханики и теории упругости. Проф. А.А. Борисов считал [2], что «точный учет влияния всех факторов практически невозможен ни при каких методах расчета несущей способности кровли. Поэтому, имея в виду приложение теории плит к ре шению рассматриваемой задачи, можно удовлетвориться менее точным, но более удобным и простым разделением плит по отношению наименьшего размера плиты в к ее толщине h». При этом для оценки допустимого зна чения отношения h/в, при котором плиту можно считать тонкой, он приво дит высказывание акад. Б.Г. Галеркина: «То, что имеется в литературе, и подсчеты, проведенные мною, показывают, что теория (тонких плит) дает весьма хорошие результаты в том случае, когда отношение толщины к наименьшему размеру плиты менее 1/10, и теория остается все же приме нимой, когда отношение это доходит до 1/5» [3].

Таким образом, можно считать, что при толщине плиты кровли ме нее 1/6 ее меньшего пролета, характер ее разрушения будет близок к при веденным схемам деления на блоки. В случаях, когда над выработанным пространством может зависать слой бльшей толщины, деформация его будет происходить не по расчетной схеме, а скорее в форме плавного про гиба. В этом случае будут играть большую роль силы поперечного распора в наметившихся плоскостях излома, которые могут удерживать плиту от обрушения даже при наличии трещин излома. Поэтому картину возмож ных обрушений мощных слоев основной кровли можно рассматривать как таковую до значений указанного отношения h/в не более 1/6 1/7, что со ответствует размеру обнажения в направлении движения очистного забоя до 300 м.

Однако, если рассматривать процесс обрушения плит кровли в раз витии снизу вверх в связи с движением очистного забоя от разрезной печи, то следует учитывать то обстоятельство, что пролеты обнажений в выше лежащих слоях могут существенно отличаться от их величин, определяе мых выработанным пространством на уровне пласта. Для этого рассмот рим силовую схему защемления слоя кровли по контуру обнажения (рис.

2). В отличие от идеальной схемы защемления, когда максимальный изги бающий момент в месте заделки уравновешивается эпюрой нормальных напряжений в поперечном сечении плиты, в условиях нагружения плиты в толще пород кровли существуют сжимающие напряжения от веса нале гающих слоев на участке, выходящем за линию кромки нижней опоры (рис. 2). Силы трения, которые возникают на поверхности контакта рас сматриваемого слоя с вышележащим, участвуют в уравновешивании дей ствующего изгибающего момента.

В связи с многообразием условий защемления плит кровли на грани це обнажения выполним анализ последствий влияния сил трения на на пряженное состояние плиты в этом месте по упрощенной схеме. На участ ке АВ силовой контакт прогибающейся плиты с вышележащим массивом может сохраняться в том случае, если прогиб плиты w будет меньше де формации упругого восстановления плиты h вследствие освобождения ее от напряжений защемления: w h. Размер этого участка S может быть определен из условия равенства этих величин.

Рис.2. Схема изгибающих моментов и напряжений в породном слое у места заделки слоя в массиве Нормальные напряжения в массиве в области заделки y = H k, где Н – глубина работ;

– объемный вес пород массива и плиты (сред ний);

k – коэффициент концентрации напряжений.

Распределенная нагрузка от собственного веса плиты кровли p = h.

h Момент инерции плиты единичной ширины J =, где h – толщина пли ты. Пролет плиты над выработанным пространством в. Приведенный мо E дуль упругости Eпр =, где Е – модуль упругости горной породы слоя 1 µ при одноосном нагружении;

µ – коэффициент поперечной деформации.

Расширение плиты от срединной плоскости вверх k Hh h =.

2 Eпр p в2 2 x x + вx 3.

w= Прогиб плиты 12 Eпр J 2 Приравнивая w = h и подставляя развернутые значения р и J, имеем:

12 h в 2 2 x4 k Hh x + вx 3 =, или 12 Eпр h 3 2 2 2 Eпр x 4 2вx 3 + в 2 x 2 = k h 3 H. (4) После подстановки заданных параметров, решая, например, графи чески полученное уравнение, найдем действительный корень х1, который определит величину участка S: S = х1.

Примем распределение нормального напряжения на участке S в форме треугольника x y = Hk 1.

S Напряжения сопротивления сдвигу по поверхности АВ x xy = Hk 1 f, S где f – коэффициент трения.

Момент сил сопротивления сдвигу в сечении АС S S x M S = xy h dx = h f Hk 1 dx = S 0 S x2 S f h Hk S = f h Hk x = f h Hk S =.

2S 0 f h Hk (S x ) В сечении х M ( х) =.

На эту величину снижается изгибающий момент от веса плиты на участке АВ, поскольку эти моменты имеют разные знаки. Остаточный действующий момент, который создает растягивающие напряжения в верхних слоях, равен M д = М изг + М (х) :

h 2 f h Hk S f h Hk hв 2 hв Мд = + x x+ x 12 2 2 2 в пределах х = 0…S.

Перемещение максимума отрицательного значения изгибающего момента в точку В возможно при условии M x= S M x=0, т.е.

M x = S M x =0 0.

Запишем эту разность в развернутом виде:

h в2 в fHk S = + вS S + fHk S fHk S + 2 6 hS (в fHk S ) 0 или в fHk S 0 (5) Поскольку член (– S) в сравнении с пролетом плиты в имеет очень малую величину, можно записать условие перемещения максимума отри цательного изгибающего момента и, следовательно, точки излома плиты от растягивающих напряжений в приближенном виде:

в fHk 0.

В качестве примера были рассчитаны параметры смещения точек из лома плиты кровли относительно створа заделки по большим сторонам а прямоугольника при ее защемлении по всему контуру при следующих ис ходных условиях: глубина работ Н = 400 м, горная порода – песчанистый сланец с коэффициентом трения на межслоевых контактах f 0,4 и объ емным весом = 25 кН/м3, коэффициент концентрации напряжений k 1,8.


Расчеты произведены при толщине слоя кровли h = 1 м и h = 3 м для четырех размеров пролета в: 25;

50;

100 и 200 м. При этих параметрах во всех случаях выполняется условие (5). Это означает, что будет происхо дить смещение точки излома вблизи заделки на величину S.

Для определения величины S используем уравнение (4). Результаты расчетов приведены в табл. 2, там же приведены условные углы наклона h контура обрушения = arctg.

S Таблица Толщина слоя h = 1 м Толщина слоя h = 3 м Смещение Угол наклона Смеще- Угол накло Свободный точки контура об- ние точки на контура пролет кровли рушения, излома S, излома обрушения в, м, град.

м S, град.

м 25 1,12 42 8,4 50 0,54 62 2,96 100 0,27 75 1,41 200 0,134 82,4 0,7 Приближенные зависимости величин смещений S и углов наклона контура обрушения от свободного пролета слоя в показаны на рис. 3.

Полученные результаты дают возможность описать качественную картину развития обрушения слоистой кровли по мере увеличения площа ди выработанного пространства. Поскольку при обрушении каждого по следующего слоя происходит смещение линии излома по отношению к кромке излома предыдущего нижележащего, и общая граница обрушения имеет наклон в сторону образующегося свободного пространства, пролеты по мере развития обрушения вверх сокращаются, при этом интенсивность такого сокращения резко возрастает при малых остающихся пролетах. Это приводит в выполаживанию линии контура обрушения с подъемом вверх (она приобретает форму, близкую к своду) (рис. 4). Таким образом, полу чено теоретическое доказательство образования сводообразных областей в слоистых структурах горных пород и объяснение причины наклонного по ложения поверхностей свободного их обрушения. Форма линии свода оп ределенно не описывается какой-либо элементарной функцией (парабола, эллипс и др.), но образуется в зависимости от структуры слоистой толщи горных пород, геомеханических характеристик и форм первичных обнаже ний. Обращаясь снова к задаче о максимальной толщине плит кровли, ко торые способны к самообрушению по мере развития этого процесса вверх при движении очистного забоя, следует обратить внимание на следующее.

Рис. 3. Графики смещений S места излома слоев и углов наклона поверхности обрушения слоистой толщи Помимо повышения устойчивости слоев кровли значительной тол щины от действия сил поперечного распора при определении возможности самообрушения расчетным методом следует учитывать сокращение реаль ных свободных пролетов по мере развития вверх самообрушения слоев.

Это приводит к тому, что толщина слоев, способных к самообрушению, интенсивно уменьшается, и растет вероятность появления слоев так назы ваемых “пород-мостов”, выше которых обрушение слоев не распространя ется.

Рис. 4. Возможная форма границы зоны обрушения слоистой кровли над выработанным пространством (схема) Разработанная логическая схема и математическая модель определе ния параметров разрушения слоев кровли в пограничной зоне между выра ботанным пространством и нетронутым массивом угольного пласта позво ляет обоснованно задавать исходные параметры и силовые схемы при ис следовании напряженно-деформированного состояния горных пород во круг подготовительных выработок при структурах КД и Д [4].

Литература 1. Справочник по теории упругости. Под ред. П.М. Варвака и А.Ф. Ря бова –К.: Будiвельник, 1971. – 420 с.

2. Борисов А.А. Расчеты горного давления в лавах пологих пластов.

–М.: Недра, 1964. – 279 с.

3. Галеркин Б.Г. Упругие тонкие плиты. – М.: Госстройиздат, 1933. – 172 с.

4. Матвеев В.А., Матвеев А.В. Пути решения проблем геомеханики на выемочном участке пластового месторождения. Науно-техн. обеспече ние горного производства: Материалы международной конференции «Горные науки Республики Казахстан – итоги и перспективы», 14-17 сен тября 2000 г. – Алматы: Изд-во ДГП «Институт горного дела им. Д.А. Ку наева», 2004. – С. 122-127.

УДК 622.33: 001.2:658: СИСТЕМНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПРОБЛЕМ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРНЫХ РАБОТ НА АНТРАЦИТОВЫХ ШАХТАХ В.М. Феоктистов ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты Изложены основные результаты исследования проблем по вышения концентрации горных работ на антрацитовых шахтах Восточного Донбасса, выполненного системным анализом.

Предложены мероприятия, способствующие эффективности уг ледобычи в рассматриваемых условиях.

Сложившаяся в угольной отрасли Восточного Донбасса после ее ре формирования ситуация (сокращение объема добычи угля с 30 до 9 млн. т за период с 1990 по 2004 гг.;

резкое уменьшение потребления антрацитов на тепловых электростанциях;

ликвидация 50 шахт;

потеря значительного числа рабочих мест и связанное с ними ухудшение социально-экономиче ского положения большой группы населения;

уменьшение налоговых по ступлений в местные бюджеты) вынуждает исследователей искать реше ние двух основных проблем.

1. Рост экономического потенциала Восточного Донбасса, позво ляющий выйти на стабилизацию и последующее улучшение социального положения населения шахтерских городов региона.

2. Улучшение технико-экономических показателей работы остаю щихся в эксплуатации и вновь вводимых в работу угледобывающих пред приятий. Причем речь идет не об обычном эволюционном улучшении ТЭП, какое имело место ранее, а о необходимости скачкообразного роста эффективности производства. Один из путей достижения желаемого ре зультата здесь – повышение концентрации горных работ до уровня, кото рый бы позволил отрабатывать запасы антрацитовых пластов с требуемы ми показателями, а, в частности, – с достаточной для инвесторов и самого производства прибылью, способствовал устойчивому функционированию предприятия в условиях переменного спроса на уголь.

Совершенно очевидно, что обе проблемы рассматриваются с единой системной точки зрения. По первой в настоящее время установлены цель, принуждающие связи, критерии, разрабатывается необходимый инструмента рий [1]. Что касается второй проблемы, то выполненный на кафедре «Разра ботка пластовых месторождений» ШИ ЮРГТУ (НПИ) системный анализ ее (см. ниже) позволил получить не только оптимальные значения и параметры концентрации горных работ на антрацитовых шахтах Восточного Донбасса, но и разработать оригинальную эффективную технологию отработки их запасов.

При проведении системного анализа использовались основные кон цепции по нему и терминология, предложенные применительно к задачам горного производства проф. И.В. Ляшенко и проф. В.Г. Сильнеем [2].

Основная цель проекта системного анализа проблем повышения кон центрации горных работ на антрацитовых шахтах Восточного Донбасса заключалась в установлении закономерностей функционирования техноло гической системы шахты и ее основных звеньев (подсистем) для разработ ки и реализации комплекса мероприятий, обеспечивающих безопасную, эффективную и устойчивую работу предприятий по добыче угля.

Предварительное исследование позволило установить, в частности, следующее:

• к настоящему времени известны не подлежащие сомнению основ ные направления повышения концентрации горных работ: увеличение на грузки на очистной забой;

повышение надежности работы всех подсистем шахты;

применение оптимальных параметров систем разработки для кон кретных условий;

использование способов вскрытия и последующей рас кройки шахтных полей, позволяющих иметь минимальный объем проведе ния и поддержания выработок;

создание возможностей для организации работы системы «шахта – лава», в том числе за счет рационального техно логического взаимодействия машин в ней.

Разработанные для конкретных горно-геологических и горнотехни ческих условий мероприятия, соответствующие указанным выше направ лениям, проверены практикой. Они обеспечили получение положительного ре зультата в отрасли, в том числе на шахтах российской части Донбасса. Повы шение уровня концентрации горных работ постоянно рассматривалось специа листами как одно из основных мероприятий улучшения конечных результатов работы предприятий. Концентрация горных работ определяла техническую и технологическую политику на шахтах, на возможности повышения ее уровня строились отношения с заводами-поставщиками горношахтного оборудования;

• уже к середине 80-х годов прошлого столетия в регионе решаю щую роль в формировании среднесуточной добычи на шахту стала играть нагрузка на очистной забой, а не число лав. С ростом глубины работ и уда лением выемочных участков от стволов шахты роль нагрузки, как основ ного фактора концентрации горных работ, продолжала возрастать.

Среднесуточная нагрузка на лаву (Дл, т/сут) в складывающихся за последние 15 лет технических, технологических и экономических услови ях определялась в основном двумя факторами: мощностью пласта и суточ ной скоростью подвигания очистного забоя. Их влияние было примерно одинаковым. В меньшей степени значение Дл определялось ее длиной;

• с внедрением выемочных комплексов III-го поколения возможно сти достижения нагрузки на очистной забой на тонких пластах 1000 и бо лее тонн в сутки (на пластах большей мощности 1600 – 1800 т/сут) возрос ли: выемочная техника (комплексы КД80, КД90, «Дон-Фалия» и др.) имеет высокую надежность;

число лав на шахтах уменьшено до двух-трех, что позволило снизить число подземных транспортных цепей и сосредоточить внимание на обеспечение работоспособности остающегося в эксплуатации оборудования.

Начиная с 1998 года среднедействующее количество очистных забо ев на угольных предприятиях региона достигло значения, близкого к оп тимальному – 1,9-2,0. Поэтому основной задачей улучшения технико экономических показателей работы как отдельных шахт, так и угольных компаний в целом следует считать обеспечение возможностей достижения максимальной нагрузки на очистные забои, в том числе за счет использо вания оптимальных схем раскройки шахтных полей.

При выполнении основного исследования были разработаны:


• структура (системный модуль) добычи антрацита подземным спо собом в реально существующих условиях: определены ограничения (при нуждающие связи, цели), вход, выходы, обратные связи, другие состав ляющие модуля;

• функционально-ориентированная структура процессов на антраци товой шахте, включающая основные подсистемы: «очистные работы», «горнопроходческие работы», «подземный транспорт», «переработка угля и породы на поверхности»;

• гипотетическая (желаемая) система добычи угля на антрацитовой шахте: обоснованы ограничения (принуждающие связи, цели), вход, выхо ды, обратные связи, другие составляющие модуля.

Структура (системный модуль) системы добычи антрацита подзем ным способом в реальном времени приведена на рис. 1.

Сравнительный анализ гипотетической и существующей систем до бычи антрацита показал, что их ограничения по основным пунктам совпа дают. Различие обусловлено лишь необходимостью добывать полезное ис копаемое на гипотетической шахте, во-первых, с минимально допустимы ми в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях фи нансовыми, материальными и трудовыми затратами, и, во-вторых, вполне вероятно появление требования по устойчивой в течение планируемого периода работе предприятия, а также качеству поставляемой потребителю продукции. Очевидно, что эти отличия должны быть зафиксированы в це ли гипотетической системы.

С учетом вышесказанного, цель гипотетической системы для рас сматриваемых условий может быть выражена как добыча антрацита с ми нимально допустимыми финансовыми, материальными и трудовыми за тратами при обеспечении устойчивой работы шахты и планируемого каче ства добываемого полезного ископаемого.

Отличительной особенностью гипотетической и существующей шахт в части принуждающих связей является также специфичность пункта «стратегия и тактика». Именно «возможность изменения тактик, – утвер ждают И.В. Ляшенко и В.Г. Сильней, – обусловливает реальность создания гипотетической системы как улучшенной существующей. Отсутствие та кой возможности равносильно невозможности достижения специфичной части целей и, следовательно, несостоятельности проблемы. Проблемы в этом случае просто не существует» [2].

От систем высшего уровня Ограничения К системам высшего уровня Цели Принуждающие связи (ПС) Планируемые объемы добычи рядового угля. Це ны на уголь. Конкурирующее сырье. Законода- Добыча в определенных гор От других систем тельные, нормативные и др. регламенты. Уровень но-геологических условиях материальных, трудовых и финансовых затрат на необходимого объема угля добычу угля. Стратегия и тактика. Др. виды ПС и время их функционирования Управление Формирование прямого воздействия на функ Выходы системы Входы системы ционирование системы Участок недр, среда, Время (окончание). Добы Время (начало). Ин- тый уголь (объем, качест формация входная во).

Процесс (ограничения, управ- Ресурсы (израсходован Добыча угля ляющая, контроль- ные). Информация (опыт ная). Энергоснабже- функционирования). По ние. Финансирование следствия добычи угля на существенных затрат окружающую природную Обратная связь среду Воздействие на вход, контроль полезности сис темы по выходу Рис 1. Структура (системный модуль) системы подземного способа добычи угля Наличие этого специфического пункта, по сути определяющего грани цы гипотетической системы, поставили автора перед необходимостью устано вить возможности доведения существующего способа добычи до желаемого.

Бесспорно, что имеют место и более жесткие границы исследуемой проблемы, однако они связаны с установлением структуры альтернатив ных возможностей достижения целей. В частности, это может быть отказ от добывания антрацита традиционным способом и переход на подземную газификацию, скважинную гидравлическую добычу, подземную гидроге низацию и др. Такие альтернативы в настоящем исследовании не рассмат ривались, а дальнейший системный анализ заключался в поиске возмож ных путей совершенствования существующей системы «антрацитовая шахта». Для этих целей использовались традиционные для системного подхода критерии: функционирование, степень связности элементов внут ри системы, стоимость, надежность, время, требования к обслуживанию, гибкость.

В качестве инструментариев при выполнении системного анализа использовались некоторые теоремы теории вероятностей, экономико математическое моделирование, экспертная оценка, анализ и синтез, тео рия циклов [3].

Исследования рассматриваемой проблемы позволили установить следующее:

1) существенным фактором повышения эффективности подземной разработки пологих антрацитовых пластов является переход от типичных для рассматриваемых условий схем вскрытия запасов и подготовки их к выемке к технологии отработки, предусматривающей вертикально горизонтальное построение топологии сети горных выработок;

2) вскрытие запасов угля и раскройка шахтных полей должны осу ществляться по схемам, предусматривающим сооружение концентрацион ных горизонтов на принятых отметках и бурение из главных выработок восстающих скважин и слепых стволов для последующей интенсивной от работки запасов;

3) рациональными по условиям безопасного и эффективного функ ционирования шахт оправданными значениями параметров технологии от работки запасов антрацитовых пластов, предусматривающей сооружение концентрационных горизонтов, являются: длина выемочного столба – – 1800 м;

длина очистного забоя – 220 –270 м;

4) устойчивая работа антрацитовой шахты при использовании забой ного оборудования современного технического уровня и рекомендованной топологии горных работ может быть обеспечена при высокоэффективной работе двух-трех очистных забоев.

Установление необходимого числа очистных забоев с целью дости жения оптимального уровня концентрации горных работ и обеспечения высокопроизводительного функционирования предприятия должно осуще ствляться на базе учета стохастического характера влияющих факторов и технического уровня производства.

На базе результатов исследования предложены варианты прогрес сивной технологии отработки запасов антрацитовых пластов, позволяю щие по сравнению с традиционными схемами вскрытия и раскройки шахт ных полей в сопоставимых условиях снизить эксплуатационные расходы в 1,07 – 1,20 раза, резко повысить производительность труда рабочих по до быче.

Вариант 1. В центре шахтного поля до его нижней отметки проводят два центрально-сдвоенных вертикальных ствола. После сооружения око лоствольного двора из его выработок осуществляют подготовку откаточ ного (концентрационного) горизонта: проводят магистральные откаточный и вентиляционный штреки, участковые квершлаги. Выход из выработок откаточного горизонта на пласты выполняют посредством слепых стволов, оборудованных клетевым подъемом, и серии вертикальных скважин, пред назначенных для спуска горной массы, спуска-подъема людей и вспомога тельных материалов, вентиляции (патент РФ № 2120551).

Подготовку выемочных столбов к выемке и очистные работы в пре делах образованных таким образом блоков ведут традиционными спосо бами. Транспортирование горной массы осуществляют по ярусным штре кам ленточными конвейерами, с которых она попадает в углеспускные скважины-бункеры, затем по выработкам откаточного горизонта в ваго нетках электровозами подается к скиповому стволу;

Вариант 2. Вскрытие запасов, сооружение концентрационного гори зонта, выемочные работы в блоке ведут описанными выше способами.

Вместе с тем, в группе блоков по падению проводят пластовую наклонную выработку, соединяемую с блоковым стволом, имеющим выход на земную поверхность (патент РФ № 2183272);

Вариант 3. Вскрытие запасов осуществляют тремя центрально строенными стволами, два из которых (главный и вспомогательный) про водят до отметки нижней границы шахтного поля, третий (скиповый ствол) – до отметки промежуточного горизонта. После сооружения кон центрационных горизонтов на нижней и промежуточной отметках, работы по вскрытию, подготовке и собственно выемке полезного ископаемого ве дут в описанной выше последовательности Экспериментально, в условиях бывшей шахты «Несветаевская»

ОАО «Ростовуголь», проверена идея подготовки выемочных участков с использованием серии восстающих скважин.

Показатели работы добычного участка, вскрытого и подготовленного к выемке по данной схеме, подтвердили правильность выбранного направ ления совершенствования горных работ. Эксплуатационные затраты на добычу 1 т угля на участке были в 2-2,5 раза ниже, чем на производствах с традиционным способом отработки запасов.

Совершенно очевидно, что выполнение системного анализа по рас сматриваемой проблеме должно быть продолжено при объединении всех трех указанных выше проблем в одну с привлечением квалифицированных специалистов по всем вопросам в той или иной мере попадающим в их сферу. Принуждающими связями здесь должны быть: в качестве основного заказчика системы – Администрация Ростовской области или руководство угольной компании, проектные или научно-исследовательские институты;

законодательная база регионального и федерального уровня;

инвестицион ные и кредитные возможности для решения проблемы;

природные ресурсы (участки угольных пластов) Восточного Донбасса;

достижимые в заданный отрезок времени технологии добычи, переработки и использования угле продукции.

Литература 1. Хазанович Г.Ш. О подготовке системной концепции решения проблем угольной отрасли в Восточном Донбассе// Эколого-экономиче ские проблемы природопользования в горной промышленности: Сб. науч.

тр. – Шахты: Изд-во ЮРО АГН, 2002. – С. 33-40.

2. Ляшенко И.В. Системное исследование проблем интенсификации процессов добычи угля. – М.: Недра, 1983. – С. 6-74.

3 Спицнадель В.И. Основы системного анализа: Учеб. пособие. – СПб.: «Изд. дом «Бизнесс-пресса», 2000. – С. 238-318.

УДК 622.232.00.14(06) АНАЛИЗ ВЫЕМОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ СХЕМ С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АНТРАЦИТОВОЙ ШАХТЫ А.Л. Малец, А.И. Деркачев ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты Приведены результаты исследования эффективности ком байновых и струговых выемочно-транспортных схем с учетом влияния основных факторов на качество товарного антрацита с целью выбора эффективной технологической схемы антрацито вой шахты, обеспечивающей максимально возможный уровень концентрации горных работ и качество товарной продукции.

Выемочно-транспортная схема шахты (ВТСШ), как объект исследо вания характеризуется комплексом выемочно-транспортного оборудова ния, органически связанного с процессами выемки угля в очистном забое, транспортировки его по горным выработкам, подъема на шахтную поверх ность и переработки на обогатительной фабрике. Каждая ВТСШ характе ризуется не только уровнем капитальных затрат на оборудование очистно го забоя и себестоимостью добычи угля, но различным уровнем нагрузки на очистной забой и качеством добываемого антрацита.

Критерий оценки эффективности ВТСШ S уд = EK уд + С уд + Ц уд, где Е - коэффициент экономической эффективности капитальных вло жений;

K уд – удельные капитальные затраты на оборудование очистного за боя, руб/т;

С уд – удельные эксплуатационные затраты по очистному забою с учетом условно-постоянных затрат, руб/т;

Ц уд – потери в оптовой цене за счет ухудшения качества товарного антрацита в процессе его выемки, транспортировки и переработки на обогатительной фабрике, руб/т.

Последовательность решения задачи по исследованию эффективно сти ВТСШ следующая [1]: сравнение средств механизации выемки угля по уровню нагрузки на очистной забой;

по удельным затратам с учетом ус ловно-постоянных затрат;

по качеству товарного угля с учетом техниче ских решений, направленных на его повышение.

Задача решается в условиях пласта k2, разрабатываемого ОАО «Шах та Обуховская», средней мощности 1,07 м. Сопротивляемость угля реза нию 260 кН/м.

С использованием опыта работы шахты для механизации выемки уг ля в очистных забоях, приняты механизированные комплексы МКД90СН со стругом СН96, работающим в отстающем и опережающем режимах, и ком плекс МКД90 с одним комбайном К85, работающим по челноковой схеме и с двумя комбайнами К85, осуществляющими выемку по односторонней схеме.

Сравнение средств механизации выемки угля по уровню нагруз ки на очистной забой.

Расчетное определение нагрузки на очистной забой производилось на ЭВМ по разработанной на кафедре РПМ программе.

Анализ графиков, представленных на рис.1, показывает, что наи большую нагрузку на очистной забой обеспечивают двухкомбайновая од носторонняя схема выемки угля и опережающий режим работы струга.

Сравнение средств механизации выемки по удельным затратам.

Учитываются капитальные затраты на оборудование очистного забоя и себестоимость одной тонны угля.

Из анализа графиков на рис. 2 видно, что минимальные удельные за траты обеспечивают два варианта механизации и технологию выемки угля в очистном забое: двухкомбайновая односторонняя схема работы комбай нов - 21,71 руб/т и струговая технология при опережающем режиме работы струговой установки - 25,95 руб/т.

Условно-постоянные расходы уч, руб/т, по выемочному участку уч = (5200 / Д оз + 2,1) k m k s kl k н, условно-постоянные общешахтные расходы ш, руб/т, отнесенные на уча ш = 3420 / Д оз + 1,3, сток, k m, k s, kl, k н - коэффициенты, учитывающие мощность пласта, раз где мер панели по простиранию, длину очистного забоя и глубину веде ния очистных работ;

Д оз - суточная нагрузка на очистной забой, т/сут;

Д оз = 2090 т/сут - на комбайновый забой;

Д оз = 1680 т/сут - на стру говый забой.

Нагрузка Доз, т/сут 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Длина лавы L, м Рис.1. Графики зависимости нагрузки на очистной забой от его длины:

1- отстающий режим работы струга;

2 - опережающий режим работы струга;

3 - двух комбайновая схема выемки угля;

4 - челноковая комбайновая схема выемки угля Удельные затраты Sуд, руб/т 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Длина лавы L, м Рис. 2. Графики зависимости удельных затрат от длины очистного забоя:

1 –отстающий режим работы струга;

2 – опережающий режим работы струга;

3 – двух комбайновая схема выемки угля;

4 – челноковая комбайновая схема выемки угля Суммарные значения участковых затрат и условно-постоянных рас ходов равны: 34,75 руб/т – при струговой технологии и 29,48 руб/т – при двухкомбайновой за счет более высокой нагрузки на очистной забой. Раз ница в учтенных затратах по сравнению со струговой опережающей равна 5,27 руб/т (17,9%).

Сравнение вариантов ВТСШ по качеству товарного угля.

Одним из путей решения задачи повышения качества угля является применение таких средств и технологических схем выемки, транспорти ровки и переработки, которые обеспечивали бы минимальное его измель чение при выемке в очистном забое и на транспортном пути до обогати тельной фабрики.

Основными технологическими процессами и звеньями на транспорт ном пути рядового угля, на котором происходит его дополнительное из мельчение, являются: выемка угля в очистном забое, перепады с конвейера на конвейер, погрузка угля в вагонетки, транспортировка одним - двумя «хвостовыми» скребковыми конвейерами, пропуск угля через осредняю щие и аккумулирующие бункеры в транспортной цепи, загрузочный ком плекс скипового ствола (бункер, питатель, дозатор, скип).

Сравнение вариантов ВТСШ и оценка технических решений и меро приятий, направленных на улучшение качества товарного антрацита, про изводится по содержанию в нем штыба и средневзвешенной оптовой цене.

К оценке приняты следующие варианты ВТСШ.

Вариант 1к. 1с. В очистном забое два комбайна К85 (1к.) или струг СН96 (1с.), транспортная цепь: скребковый конвейер, ленточные конвейе ра в ярусных штреках и бремсберге;

на основном штреке - бункер и элек тровозная откатка, скиповой подъем, загрузочный комплекс с вертикаль ным бункером. Технических решений и мероприятий против измельчения угля не предусматривается.

Вариант 2к. 2с. В очистном забое те же выемочные машины. Из транспортной схемы исключены «хвостовой» скребковый конвейер в ярусном штреке под лавой и бункер в основном штреке. На пересыпах угля с конвейера на конвейер - подсевные течки.

Вариант 3к. 3с. Из транспортной цепи исключаются аккумулирую щий бункер и дозатор;

безбункерная загрузка скипов непосредственно из вагонеток. Выемочно-транспортная схема остается прежней.

Анализ результатов расчетов (табл. 1) показывает, что применение вариантов 2к и 2с обеспечило абсолютное снижение содержания штыба в товарном угле на 2,04% (вариант 2к.) и 1,57% (вариант 2с.), рост оптовой цены соответственно на 1,31% (3 руб.) и на 0,87% (2 руб.). Применение при этой же транспортной схеме безбункерной схемы выдачи угля на шахтную поверхность скиповым подъемом (вариант 3к. и 3с.) приводит к снижению содержания штыба на 10,82% и 12,07% и росту оптовой цены на 6,11% (14 руб.) и 7,93% (18 руб.).

Несмотря на то что при струговой технологии рост качества угля и оптовой цены несколько выше, чем при комбайновой (табл. 1), по суммар ным удельным затратам (руб/т) двухкомбайновая технология обеспечивает их снижение на 7,5% (6,97 руб/т).

Схема 3с. S уд =8,8 + 25,96 + 65,1= 99,85 руб/т;

S уд =7,77 + 21,71 + 63,4= 92,88 руб/т.

Схема 3к.

Таблица Сравнивае- Содержание Абсолютное Оптовая це- Рост оптовой штыба в снижение на мые варианты цены товарном содержания 1 т товарно штыба, % го антраци- руб. % угле, % Комбайновая выемка угля в очистном забое 1к 52,22 - 229 - 2к 50,18 2,04 232 3 1, 3к 41,40 10,82 246 14 6, Струговая выемка угля в очистном забое 1с 54,59 - 227 - 2с 53,02 1,57 229 2 0, Зс 42,52 12,07 245 18 7, При комбайновой технологии затраты на одну тонну угля, с учетом его качества, меньше чем при струговой на 6,97 руб/т (7,5%). При приня той точности расчетов 10% оба варианта равноценны. Но так как при ком байновой технологии нагрузка на очистной забой выше на 24% (на т/сут.), вариант 3к предпочтительнее. Он обеспечивает наибольшую кон центрацию горных работ во времени, за счет более высокой нагрузки на очистной забой, и в пространстве, обеспечивая меньшее число забоев, про тяженность проводимых и поддерживаемых подготовительных выработок.

Предлагаемая конструкция эффективной выемочно-транспортной схемы шахты: в очистном забое - механизированный комплекс МКД90 с двумя комбайнами К85;

выходящий из очистного забоя уголь грузится не посредственно на ленточный перегружатель и штрековый конвейер;

на пере сыпах угля с одного ленточного конвейера на другой - подсевные течки;

без бункерный погрузочный пункт на основном откаточном штреке;

разгрузка ва гонеток в околоствольном дворе производится непосредственно в скип (без бункерная загрузка скипа).

Литература 1. Малец А.Л., Лазченко К.Н., Назаров С.М. Оптимизация техноло гических схем и параметров угольных шахт при проектировании. Шахты:

Издательство ЮРОАГН, 1998.

УДК 622. НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТРАБОТКИ ТОНКИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА ШАХТАХ РОССИИ В.В. Беликов, Н.В. Беликова ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), г. Шахты Обоснованы технология и техника для повышения эффек тивности ведения очистных и подготовительных работ на пла стах мощностью 0,85-1,20 м на угольных шахтах Российской Федерации На 103 действующих шахтах Российской Федерации, имеющих комплексно-механизированных забоя, промышленные запасы угля в пла стах мощностью 0,85 – 1,20 м, которые могут отрабатываться струговыми и комбайновыми комплексами, составляют от 20 до 100 % общих. В то же время, выемка тонких угольных пластов ведется только на 10 шахтах, где в работе находится 16 очистных забоев. Такое положение объясняется тем, что последние 12-15 лет доминировала точка зрения о заведомо не эффективной выемке пластов с таким диапазоном мощности.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.