XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

С целью решения таких вопросов, становится необходимым решение по снижению объема операций, производимых при проведении добывающих операций, использование комплексов оснащенных интеллектуальной и высокоскоростной технологией контроля и обратной связи, и максимально обезопасить технологию проведения работ.

Следовательно, для определения условия работы в шахтах по добычи углы, в особенности в крайне сложных горно-геологических условиях, что прямо отражаются на технологии добычи, необходимо полностью изучить технологию проведения горных работ, методику исследования, отслеживания и управления горной массой над выработкой, в которой производится выемка полезного ископаемого, а так же по породам вмещающим исследуемый пласт.

Горный массив, в котором происходит добыча полезных ископаемых, строительство вспомогательных выработок и прочее, представляет собой неоднородную среду, состоящую из различных горных пород имеющих неодинаковую прочность, в некоторых случаях физическое состояние и возраст. Так в условиях производства горных пород могут встречаться как пласты состоящие из песка, так и встречаются линзы с заключенной в них водой, газом.

Второй сложностью, при проведении работ по добыче полезных ископаемых приводит к существенным изменениям окружающей среды, которые, в краткосрочной перспективы не обратимы.

Таким образом, можно отметить сложные горно-геологические условия при проведении добычи полезных ископаемых шахтным способом. Так же, при проведении добычи полезных ископаемых, отмечается удорожание части работ, в особенности связанные с методикой закрепления горных пород, при проведении очистных операций. Вопрос о улучшении операций выемки горных пород, является наиболее важным, так как он позволяет понизить экономические затраты на добычу, при увеличении экономической выгоды.

Процесс управления горным давлением, при проведении добычи полезных ископаемых шахтным методом, может быть решен только двумя методами, это использование механизированных крепей, которые позволяют снижать или иными словами сбрасывать накопленную энергию деформации горных пород, путем их усадки, или же строительством новых сбросовых выработок.

Однако использования методики по созданию выработок для снижения горного давления, являются экономически более затратными.

Следовательно, актуальностью представленной работы является изучение процесса по управлению горным давлением, для создания экономически оправданных и относительно не металлоемких горных крепей, для интенсификации процесса управления горным давлением в условиях шахт опасных по газу и пыли, а так же внезапным выбросам.

Как было сказано ранее, в современных источниках информации, об строении и состоянии горного массива существует большое количество вариаций по определению состоянием горного массива.

Наиболее точным определением может, служит следующее – горный массив по которому ведется добыча полезного ископаемого, строительство вспомогательных сооружений в условиях шахты является участок земной коры, которому присуще свои горно-геологические, гидрологические, температурные, магнитные и возрастные свойства.

Каждый из названных параметров является важным вопросом, который вносит существенное влияние на технологию выемки полезного ископаемого и вопросы, которые необходимо решать по мере работы.

Согласно существующих методик изучения, классификации и контроля за горным массивом,производят деление всего горного массива на ряд составных частей, так наиболее крупными частями горного массива являются блоки (Рисунок 1), пачки и отдельно классифицируемые геологические объекты.

Основными градациями разделения выступают физические переходы одной слагаемой породы в другую, а так же границы различных геологических формаций. Необходимо отметить тот факт, что деление на пачки блоки и иные геологические формации носит зачастую практический характер, так как физическое разделение возможно, но в условиях интенсивного производства практически мало используется.

Как можно видеть из представленных данных, разделение угольных пластов на пачки, зачастую носит чисто утилитарный подход, поскольку вид угольной пачки, практически не заметен не вооруженному глазу. Однако, физические свойства, температурный режим, газоносность, водо-насыщенность и иные параметры у двух рядом находящихся пачек могут быть совершенно разными, что вносит дополнительные вопросы по добыче полезного ископаемого, но что более важно на управляемость вмещающих и вышележащих пород. В ряде источников [2] вводят понятие соразмерных структурных порядков, которые необходимо для составления математических зависимостей взаимного влияния и развития точек напряжение в горном массиве. Так, соразмерные структурные элементы или порядки представляют физически однородную структуру, состоящую из одного материала, в которой происходит накопление и передача напряжения в горном массиве. Однако, в самом определении присутствует ряд допущений, которые возможно использовать при создании математических описаний, которые соответствуют на 84,23% реальному поведению горного массива в условиях шахт. Согласно этому утверждению, для определения состояния горного массива можно отслеживать на глубину от 1 метра состояние массива.

Таким образом, большинство современных технологий, таких как анкирование складывающих пород, исследование процессов развития трещин и прочее ориентируется на указанную глубину.

Однако, при создании систем мониторинга, необходимо отслеживать не только состояние окружающего массива на глубину более 1 метра, но и оценить влияние этого массива на весь геологический участок.

Заключение

Комплекс мероприятий по развитию систем анализа и управления горным давлением в условиях отработки полезного ископаемого шахтным методом несет на себе несколько основных задач.

Первой задачей является создание единого комплекса управления и отслеживания ситуации при работе шахты, позволяющего оперативно и что более важно, правильно реагировать на внезапные кратковременные повышения давления в горном массиве.

Согласно ряду источников, при проведении очистных работ по углю в шахтах имеющих средние глубины работы до 520 метров, и угли склонные к внезапным выбросам горной массы и газа интенсивность изменения горного давления в слагающих породах за одни оперативные сутки меняется от 0,6 МПа до 40 МПа.

При этом возрастание давление так же не имеет практического геометрического центра и может происходить практически по всей длине очистных штреков.

Следовательно, вторым фактором, который необходимо учитывать при решении по создании системы по управлению горным давлением является система позволяющая локально управлять не только блоками секций крепи, а отдельными элементами, позволяя производить усиление при локальных нагрузках.

Так же следует учитывать сложные горно-геологические условиях угольных шахт, так например, при использовании высокомощных механизированных крепей можно решить проблему по учету локального возрастания давления и способности крепи ее воспринимать, однако ремонт такого типа в подземных условиях не возможен, а учитывая экономическую стоимость подобного типа оборудования, использование металлоемких и высокомощных механизированных крепей является не эффективным способом проведения работ по добыче полезных ископаемых шахтным методом.

Таким образом, создание системы по управлению горным давлением, через систему гибкого управления основными параметрами механизированных крепей, является актуальной в современных условиях, а так же необходимым для снижения количества несчастных случаев на производстве.