Обґрунтування способів збереження стійкості дільничних виробок у зонах впливу техногенної вібрації конвеєрних установок
Характер зміщення контуру підготовчих виробок в зонах впливу техногенної вібрації конвеєрних приводів. Механізм розповсюдження в елементах кріплення та навколишніх породах. Особливості роботи аркового піддатливого кріплення за умов впливу вібрації.
Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 24.09.2013 |
Размер файла | 33,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Обґрунтування способів збереження стійкості дільничних виробок у зонах впливу техногенної вібрації конвеєрних установок
Донецьк-2002
Загальна характеристика роботи
Актуальність роботи. Збереження обсягів видобутку вугілля в Донбасі при ускладнені гірничо-геологічних та гірничотехнічних умов і закритті великої кількості старих шахт можливо тільки за умови суттєвої концентрації гірничих робіт на перспективних підприємствах і впровадженні більш продуктивної гірничо видобувної техніки. Практика свідчить, що застосування останньої веде до зростання вуглевидобутку, підвищенню навантаження на очисні вибої, скороченню частки ручної праці і, як наслідок, до зниження собівартості видобутого вугілля. Водночас застосування нової техніки пов'язано з появою шкідливого впливання техногенних вібрацій на вміщуючі породи.
Вплив вібрації (механічних коливань), як відомо, завжди пов'язан з порушенням стану рівноваги конструкції (системи), що розглядається. Підземні виробки глибоких шахт особливо підтримувані в нестійких вміщуючих породах, не є виключенням і вони також зазнають вплив вібрацій. Згідно з досвідом, незважаючи на наявність підсиленого кріплення та завищених перерізів в місцях пунктів перевантаження і на ділянках розташування приводів конвеєрів спостерігаються підвищені зміщення порід контуру виробок і деформації кріплення. В геомеханічному плані шкідливе впливання вібрацій на навколишні породи вивчено недостатньо. В літературі відсутні дані про довжину зон підвищених зміщень, їх величини та швидкості віброконвергенцій. Це свідчить про відсутність наукової основи для обґрунтування способів збереження стійкості виробок. Такий стан питання зумовив актуальність теми обраного дослідження.
Зв'язок теми дисертації з планом основних робіт університету.
Дослідження впливу вібраційних процесів на стійкість виробок, підтримуваних у нестійких вміщуючих породах на великих глибинах є одним з наукових напрямків кафедри гірничої геомеханіки ДонНТУ. Дисертація підготовлена в рамках виконуваної держбюджетної теми Г-25-2000 (номер держреєстрації 0100U001044).
Мета роботи. Метою є обґрунтування способів збереження стійкості пластових виробок глибоких шахт в зонах інтенсивного впливу техногенних вібрацій, ініційованих конвеєрними приводами.
Задачі дослідження. Поставлена мета визначила необхідність рішення таких задач:
1. Дослідити характер зміщення контуру підготовчих виробок в зонах впливу техногенної вібрації конвеєрних приводів.
2. Розкрити механізм розповсюдження вібрації в елементах кріплення та навколишніх породах.
3. Розкрити особливості роботи аркового піддатливого кріплення за умов впливу вібрації і розробити методику розрахунку додаткових зміщень на контурі виробок.
4. Розробити та впровадити способи та технології збереження стійкості підготовчих виробок в зонах інтенсивного впливу конвеєрних приводів.
Об'єкт дослідження - явище зниження стійкості підготовчих виробок в зонах впливу техногенної вібрації.
Предмет дослідження - дільничні конвеєрні виробки глибоких шахт, що підтримуються в слабких вміщуючих породах.
Методи дослідження. Для досягнення визначеної в роботі мети використовувався комплексний метод, який містить аналіз стану і досвіду збереження стійкості дільничних виробок, шахтні інструментальні спостереження з використанням контурних реперів, натурні дослідження розповсюдження вібрації в елементах кріплення і вміщуючих виробку гірничих породах з використанням сучасної звукоуловлювальної апаратури «ЗУА-98» і спеціально сконструйованих та виготовлених низькочастотних вібраційних датчиків, аналітичні дослідження, а також дослідно-промислову перевірку запропонованих способів та технологій.
Ідея роботи полягає в розкритті особливостей механізму поведінки системи «кріплення - навколишні породи» підготовчої виробки за умов впливу техногенної вібрації.
Основні наукові положення і результати, які виносяться на захист, та їх новизна:
1. Вперше експериментально в натурних умовах встановлена загальна довжина зони шкідливого впливу вібрації на стійкість пластових виробок поблизу приводів конвеєрних установок, яка складає 8-15 м. Цим впливанням вібрація збільшує зміщення порід контуру підготовчої виробки у 1,2-1,4 рази.
2. Експериментально розкриті особливості механізму впливання техногенної вібрації на систему «кріплення - навколишні породи», які полягають в розповсюдженні низькочастотних механічних коливань (20-25 Гц) в породах підошви і відсутності шкідливого впливу вібрацій в породах покрівлі і боків. Кріплення виробки сприймає шкідливі вібрації порід підошви на ділянці до 15 м (7-8 м в обидва боки від приводу).
3. Встановлені особливості сприйняття техногенних вібрацій арковим піддатливим кріпленням, які полягають в наявності просковзання його елементів в замках тільки в період пусків та зупинок двигуна конвеєра, тобто під час переходу частоти техногенної вібрації через частоту власних коливань арки 2,0-2,5 Гц. Поряд з цим встановлена залежність величини одиничних зміщень в замках від амплітуди коливань порід підошви, жорсткості спецпрофілю кріплення і величини її статичного привантаження.
Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків та рекомендацій роботи забезпечена аналізом досвіду експлуатації дільничних виробок на провідних вугледобувних підприємствах України, коректністю постановки та достатнім обсягом шахтних інструментальних досліджень. Використанням сучасної мікропроцесорної звукоуловлювальної апаратури, коректністю постановки і вирішення аналітичної задачі з опису роботи рамного піддатливого кріплення за умов впливу вібрації, позитивними результатами виконання дослідно-промислової перевірки запропонованих способів та їх впровадження.
Наукове значення роботи полягає в розкритті особливостей механізму виникнення і розповсюдження техногенних вібрацій в геомеханічній системі «кріплення - навколишні породи» та оцінці їх впливу на стійкість підтримуваних дільничних виробок.
Практичне значення роботи полягає в обґрунтуванні та розробці нових способів збереження стійкості дільничних виробок в зонах впливу техногенної вібрації, заснованих на установленні в підошві виробок вібропоглинальних елементів і конструкцій, підвищенні жорсткості аркового піддатливого кріплення та зменшенні величини її статичного привантаження.
Реалізація висновків та рекомендацій роботи.
Розроблений спосіб збереження стійкості конвеєрних виробок на ділянках активного впливу техногенної вібрації шляхом установлення в породах підошви вібропоглинальних елементів та конструкцій використано під час проведення 15 західного конвеєрного штреку пласта m3 шахти ім. О.Ф. Засядька. Це дозволило істотно скоротити обсяги ремонтних робіт у виробці. Річний економічний ефект склав 15 тис. грн.
Апробація роботи. Основні наукові і прикладні результати роботи були повідомлені та обговорені на засіданнях технічної ради шахт ім. О.Ф. Засядька., ім. В.М. Бажанова і ДХК «Макіїввугілля». Вони були схвалені на міжнародних науково-практичних конференціях «Тиждень гірника» (Росія, м. Москва, МДГУ, лютий 2001 р.) та «Машинобудування і техносфера на межі ХХІ століття» (Україна, м. Севастополь, вересень 2001 р.).
Публікації. Основні наукові та практичні результати роботи опубліковано в 7 наукових публікаціях, з них 5 у журналах, 2 у збірниках наукових праць.
Структура та обсяг роботи.
Дисертація складається з вступу, 5 розділів та висновків, містить 43 рисунка, 6 таблиць, перелік використаних літературних джерел з 47 найменувань, 1 додаток. Загальний обсяг роботи складає 155 сторінок.
вібрація конвеєрний кріплення виробка
Основний зміст роботи
У першому розділі дисертації показано, що проблема збереження стійкості підготовчих виробок є однією з основних і досить складних у вугільній галузі Донбасу. Її рішенню присвячена низка фундаментальних та прикладних досліджень інститутів гірничого профілю: ЗНДМІ, ІГС ім. А.А. Скочинського, УкрНДМІ, МДГУ (МГІ), ДГНА (ДГІ), ДонНТУ (ДПІ), ІГТМ НАН України, ДонФТІ НАН України і т.д. В наявних публікаціях досить повно розкрито суттєвість геомеханічних процесів, відбито вплив основних гірничо-геологічних та гірничотехнічних факторів на стан виробок, розроблено ефективні способи і технології збереження її стійкості і т.д. Проте в гірничотехнічній літературі практично не приділено уваги впливу техногенних вібрацій на стійкість підтримуваних гірничих виробок, особливо в складних умовах глибоких шахт.
Явище вібрації супроводжує роботу будь якого механізму, заснованого на обертанні. Причиною вібрації є наявність технологічних дефектів виготовлення механічних систем, незрівноваженість їх частин, що обертаються, ексцентриситет з'єднувальних муфт, нерівномірний знос, неправильне установлення тощо. Звичайними наслідками дії вібрації є переміщення окремих частин механічної системи одна відносно одної, зниження значення коефіцієнту ковзання між ними, а, інколи, і руйнування. В усякому разі вібрація сприяє порушенню рівноваги системи.
Загально відомо, що стійкість будь-якої виробки залежить, насамперед, від стану та працездатності так званої малої геомеханічної системи «кріплення - навколишні породи». Ця система формується внаслідок перерозподілу напруження в гірничому масиві. Рівновага в ній досягається, не в останню чергу, за рахунок сил тертя між окремими породними блоками та опору аркового піддатливого кріплення, який також залежить від сил тертя в замках. Вплив вібрації на цю механічну систему надає зниження коефіцієнтів тертя між окремими елементами, тобто створюються сприятливі умови для порушення рівноваги.
Це добре погоджується з результатами візуальних обстежень стану конвеєрних виробок. Вони свідчать, що поблизу потужних джерел вібрації, таких як приводи конвеєрних установок, підземні підстанції, вентилятори місцевого провітрювання, зміщення на контурі відбуваються швидше аніж на суміжних ділянках. В практиці роботи глибоких шахт відомі випадки, коли перенесення пункту перевантаження на нове місце за лічені дні призводив до деформації кріплення, яке знаходилось до цього в стані рівноваги протягом тривалого часу. Проте цей геомеханічний феномен досі детально не вивчено. Невідомі величини податкових зміщень контура виробок, характер змінення швидкостей конвергенції, довжина зони підвищених зміщень тощо. Неясними залишаються закономірності розповсюдження техногенних вібрацій в породах, що вміщують виробки, елементах кріплення, не описано характер його роботи за умов вібрації. Все це стримує розробки ефективних способів збереження стійкості конвеєрних виробок, підтримуваних в складних гірничо-геологічних умовах при впливі техногенних вібрацій.
У зв'язку з цим були сформульовані мета, ідея та задачі дослідження.
У другому розділі роботи наведені результати натурних досліджень характеру зміщень контуру підготовчих виробок в зонах розташування конвеєрних приводів, які виконувалися в 7 дільничних штреках, що підтримуються в умовах 4-х шахтопластів 2-х глибоких шахт Донбасу (див. табл. 1).
Для визначення довжини зони підвищених зміщень та їх величини методика інструментальних спостережень передбачала виконання масових вимірювань висоти конвеєрних виробок по всій довжині з періодичністю один раз на два місяці. По результатам спостережень були побудовані графіки вертикальної конвергенції (висоти) вздовж виробок. Типовий графік наведено на рис. 1.
Аналіз виконаних вимірювань переконливо довів, що техногенна вібрація, ініційована конвеєрними приводами, має суттєвий негативний вплив на стійкість виробок. Довжина зони підвищених зміщень змінюється від 8 до 15 м. Максимальна їх величина безпосередньо над приводом конвеєра в 1,2-1,4 рази перебільшує конвергенцію у виробці, виміряну поза межами зони впливу вібрації. (табл. 1).
Для визначення динаміки змінення швидкостей зміщень контуру виробок було проведено натурний експеримент в 11-му східному конвеєрному штреку пласта l1. Для цього в районі майбутнього навантажувального пункту з скребкового конвеєра на стрічковий закладалася спостережна станція, яка складалася з 5-10 контурних вимірювальних перерізів. Вимірювання виконувалися щодня в період до і після спорудження навантажувального пункту. При цьому експеримент неодноразово повторювався. Типові графіки змінення швидкостей вертикальних зміщень наведено на рис. 2.
Аналіз графіків свідчить, що встановлення у виробці додаткового навантажувального пункта спричиняє суттєве (в 2,0-3,5 рази) підвищення швидкості вертикальних зміщень. Його вплив розповсюджується на ділянці 5-6 м в обидва боки від джерела вібрацій. При цьому відзначено нерівномірний та стрибкоподібний характер змінення зміщень.
Для пояснення отриманих результатів було виконано порівняння величини енергії вібрації, ініційованої електродвигуном конвеєра, та енергії, необхідної для
Таблиця 1. Умови виконання інструментальних спостережень і параметри зон підвищених зміщень навколо джерел вібрації
№ п/п |
Виробка, пласт |
Вміщуючі породи |
Глибина розробки, м |
Система розробки, спосіб охорони |
Тип джерела вібрації |
Довжина зони підвищених зміщень, м |
Максимальна величина додаткових зміщень (віброконвергенція), % |
|||
покрівля |
підошва |
привод |
навант. пункт |
|||||||
Шахта ім. О.Ф. Засядька |
||||||||||
1 |
14 західний конв. штрек, m3 |
ГС |
ПГС |
1057 |
стовпова, неторканий масив |
1Л100 |
1Л100+ СП202 |
10 |
30,2 |
|
2 |
15 східний конв. штрек, m3 |
ГС |
ПГС |
1199 |
стовпова, неторканий масив |
2ЛТ100 |
8 |
17,8 |
||
2ЛТ100+ СР70 |
10 |
27,6 |
||||||||
3 |
Конв. ходок розвантажуваль-ної лави, m3 |
ГС |
ПГС |
1204 |
стовпова, неторканий масив |
2ЛТ100 |
2ЛТ100+СР72 СР72+СР72 |
7 8 11 |
23,6 31,6 37,8 |
|
4 |
6-й східний конв. штрек, k8 |
И |
ГС |
1078 |
стовпова, неторканий масив |
1Л80 |
СП202+ 1Л80 |
8 |
31,9 |
|
5 |
11-й східний конв. штрек, l1 |
ГС |
ГС |
1094 |
стовпова, неторканий масив |
1Л100+ СП202 |
15 |
26,3 |
||
Шахта ім. В.М. Бажанова |
||||||||||
6 |
5-й східний конв. штрек, m3 |
ГС |
ПС |
1150 |
суцільна, бут. смуга |
СП202+ 1Л100 |
11 |
38,7 |
||
7 |
6-й східний конв. штрек, m3 |
ГС |
ПГС |
1180 |
суцільна, бут. смуга |
СП202+ 1Л100 |
9 |
27,3 |
руйнування породи. На цих засадах було визначено, що хвильове поле, яке розглядається, не може спричиняти додаткове руйнування навколишніх порід і його вплив на гірничий масив можна класифікувати, як «слабкий».
У третьому розділі дисертації наведено результати досліджень механізму розповсюдження вібрації в малій геомеханічній системі «кріплення виробки - навколишні породи».
На першому етапі було виконано аналіз частот вібрації, ініційованих стрічковими та скребковими конвеєрами, які випускаються серійно. Було встановлено, що коливання, зумовлені роботою двигунів і з'єднувальних муфт стрічкових конвеєрів, мають частоту в діапазоні 16,4-24,7 Гц. Частоти, зумовлені обертанням барабанів, вимірюють в межах 0,625-1,99 Гц.
Для скребкових конвеєрів основні частоти пов'язані з ударним навантаженням під час зачеплення ланок ланцюга з зірками. Їх величина змінюється від 9,3 до 21,8 Гц. Максимальні значення частоти коливань від обертання електродвигуна і роботи турбомуфти складають 24,6 Гц.
Другий етап досліджень полягав в розробці автоматизованого комплексу для досліджень розповсюдження вібрації в породах та елементах кріплення виробок. Для цього як базовий пристрій використовувався найсучасніший варіант звукоуловлювальної апаратури «ЗУА-98». Вона додатково комплектувалася спеціально сконструйованим датчиком коливань з нижньою межею реєстрації 3 Гц, приймальним пристроєм з аналізатором спектрів та самописцем безперервного запису сигналів. Апаратура вмикалася в загальну мережу сейсмоакустичного прогнозу шахти. Її характеристики наведено в табл. 2.
Таблиця 2. Технічні характеристики комплексу
№ |
Параметр |
Одиниці вимірювання |
Значення |
|
1 |
Діапазон робочих частот |
Гц |
3-500 |
|
2 |
Динамічний діапазон в режимі вимірювання прискорення |
дБ |
80 |
|
3 |
Динамічний діапазон в режимі вимірювання швидкостей |
дБ |
40 |
|
4 |
Динамічний діапазон автоматичного реєстратора |
дБ |
40 |
|
5 |
Коефіцієнт нелінійних спотворень |
% |
менше 1 |
|
6 |
Гранична довжина лінії зв'язку |
км |
12 |
На третьому етапі механізм розповсюдження вібрації в геомеханічній системі «кріплення - навколишні породи» досліджувався в 14-му східному конвеєрному штреку пласта m3 шахти ім. О.Ф. Засядька. Суть експерименту полягала у вимірюванні та реєстрації механічних коливань, ініційованих станиною привода конвеєра 1Л100, в породах підошви, боків, покрівлі виробки, а також в елементах аркового піддатливого кріплення вздовж штреку. Для цього датчик коливань закріплювався у коротких шпурах, навмисно пробурених на відстані 0, 2, 4, 6 і 8 м від приводу. Вібрація фіксувалася на поверхні комп'ютером, обладнаним аналізатором спектру «RFT», у вигляді осцилограм, які потім зазнавали спектрального аналізу. Запис кожної осцилограми виконувався протягом 10 с під час роботи конвеєра. Експеримент багаторазово повторювався. Під час подальшого аналізу за основу приймалися коливання самого джерела - потужної станини привода, що лежав на підошві виробки.
На рис. 3 наведено характерні спектри частот вібрації порід підошви на різній віддалі від привода. Їх аналіз свідчить, що основна частота 25 Гц, яка зареєстрована на станині, досить добре передається у підошву. Довжина ділянки складає 8-10 м, що співпадає з розмірами зони підвищених зміщень у виробці. В породах боків і покрівлі штреку вібрація практично не розповсюджувалась, або розповсюджувалась з великим згасанням. Це пояснюється відсутністю безпосереднього контакту з джерелом коливань та високою тріщинуватістю порід навколо виробки.
Для реєстрації механічних коливань в елементах аркового піддатливого кріплення датчик жорстко закріплювався до його ніжок з обох боків виробки, до центру верхняка і в замках піддатливості на різному віддаленні від приводу. Аналіз отриманих під час експерименту спектрів показав, що вібрація конвеєрних приводів через породи підошви з невеликим згасанням передається на ніжки аркового кріплення. Вузли піддатливості є своєрідними компенсаторами коливань. У зв'язку з цим енергія вібрації верхняків в 2-3 рази нижче, аніж ніжок. Довжина зони розповсюдження вібрації у кріпленні виробки склала біля 15 м, що приблизно співпадає з довжиною зони її розповсюдження в породах підошви.
Отримані результати дають змогу в першому наближенні розкрити механізм розповсюдження техногенної вібрації, яка ініціюється приводами конвеєрних установок в малій геомеханічній системі «кріплення - навколишні породи» підготовчої виробки. Суть цього процесу полягає в наступному. Приводна станція, так само, як і будь-який інший механізм за рахунок наявності технологічних факторів, незрівноваженості частин, що обертаються, ексцентриситету з'єднувальних муфт, нерівномірного зносу і неправильного встановлення є джерелом вібрації. Пружними в'язами вона легко передається на потужну станину привода, яка закріплена безпосередньо на підошві виробки. Породи підошви (принаймні їх верхня частина, прилегла до перерізу) також починають коливний рух, при цьому його енергія максимальна безпосередньо біля станини та згасає за експоненціальним законом з віддаленням від неї. Породи підошви виробки, в свою чергу, є джерелом коливань для аркового піддатливого кріплення. При цьому найбільше вібрація розповсюджується в його ніжках (коефіцієнт згасання 0,7) і в меншій мірі - у верхняках кріплення (коефіцієнт згасання 0,5). Вузли піддатливості є своєрідними демпферними елементами піддатливої конструкції. Довжина зони розповсюдження коливань у кріпленні дорівнює довжині аналогічної зони в породах підошви. В породах боків та покрівлі виробки вібрація не розповсюджувалася, що пояснюється відсутністю безпосереднього контакту з джерелом коливань та підвищеною тріщинуватістю поблизу контуру виробки.
У четвертому розділі дисертації розкрити особливості роботи аркового піддатливого кріплення виробок в умовах впливу техногенної вібрації. Описаний раніше механізм свідчить, що важливу роль у збереженні рівноваги малої геомеханічної системи грає кріплення виробки. Для розкриття особливостей його роботи за умов впливу вібрації було проведено цикл аналітичних досліджень. При цьому арка зображувалась класичним осцилятором з позиційним тертям, який функціонує за умов зовнішнього збуджування (рис. 4).
Було встановлено, що частоту власних коливань такої системи можна визначити за формулою:
, рад/с,
де - функція залежності жорсткості арки від її форми; - параметр форми арки; l - довжина прямолінійної частини арки, м; R - радіус кривини верхняка арки, м; Е - модуль пружності сталі арки, Н/м2; J - момент інерції спецпрофілю, м4; m - еквівалентна маса, зосереджена у вершині арки, кг.
Розрахунки, виконані за цією формулою, показали, що величина 0 для кріплення, яке зараз використовується, змінюється від 2,4 до 3,0 Гц, що приблизно в 10 разів нижче частоти вібраційних коливань підошви. Отже, за умов нормальної роботи конвеєра арка функціонує у поза резонансному режимі. Дослідження показали, що в цей час релаксаційних зсувів в її замках бути не може. Проте під час пуску (зупинки) конвеєра частота вібрації зростає (зменшується) від 0 до 25 Гц, і арка змушена переходити через резонансний стан. В ці моменти і відбувається її деформування. Вид нелінійної функції сковзання в замках піддатливості кріплення від часу у цей період наведено на рис. 5.
Аналіз наведеного графіку свідчить, що в період пуску конвеєра відбувається зривне сковзання у фрикційних вузлах (точка А). В цей момент зусилля стискання рами у вертикальному напрямку внаслідок дії коливань підошви стає рівним силі зчеплення в замках FT. Зважаючи, що величина коефіцієнта тертя сковзання приблизно в 2 рази менша, аніж величина коефіцієнта тертя спокою, крива сковзання різко переходить в точку В. Однак, це супроводжується зменшенням швидкості сковзання до 0 і відбувається «схоплення» вузла в точці С із зростанням навантаження і переходом в точку D. Таким чином і відбувається процес накопичення додаткових зміщень (віброконвергенції) на контурі виробки.
На основі математичного моделювання описаного процесу і розрахунків, виконаних на ЕОМ, було побудовано графіки залежності величини одиничного зсуву, тобто зміщення за один пуск (зупинку) конвеєра, від амплітуди зовнішнього збудження, які дозволяють визначати додаткову конвергенцію в зоні впливу вібрації. Ці графіки наведено на рис. 6.
У п'ятому розділі дисертації описані способи збереження стійкості дільничних виробок у зонах впливу техногенної вібрації конвеєрних установок.
Результати виконаних натурних та аналітичних досліджень свідчать, що стійкість виробок, підтримуваних в умовах впливу техногенної вібрації, можливо зберегти шляхом зменшення амплітуди вимушених коливань порід підошви, збільшення жорсткості кріплення та зниження величини статичного привантаження на нього з боку порід покрівлі.
Зменшити амплітуду вимушених коливань, які розповсюджуються від станини в геомеханічну систему «кріплення - навколишні породи», можливо шляхом встановлення привода конвеєра на вібропоглинальні конструкції. Цей принцип покладено в основу нового способу збереження стійкості виробок.
Спосіб виконують таким чином (див. рис. 7). До монтажу конвеєра визначаються місця розташування у виробці його приводних станцій та навантажувальних пунктів. В цих зонах у породах підошви виробки відбійними молотками виймається котлован 1. Його розміри в плані мають бути більшими, аніж розміри станини привода конвеєра 2. Котлован заповнюється пошарово вібропоглинальним 3 та жорстким 4 матеріалом. В якості першого може служити пісок, в якості другого - залізобетонні блоки або затяжка. Для кріплення станини до підошви використовуються забетоновані в шпурах 5 ланцюги 6, які з'єднані гвинтовими стяжками 7.
Коливання, ініційовані приводом конвеєра, в цьому випадку згасатимуть внаслідок наявності під станиною вібропоглинальних шарів. При цьому вібрація не передаватиметься за межі котловану у породи підошви виробки, отже і в елементи аркового кріплення.
Жорсткість кріплення як конструкції можливо досить просто підвищити шляхом нескладної модернізації її верхняка. Перший варіант полягає у встановленні на ньому додаткового горизонтального ребра жорсткості із спецпрофіля (рис. 8, а) Другий варіант полягає у приваренні вузької металевої пластини до верхняка по всій його довжині з боку закріпленого простору (рис. 8, б). Це перетворює його у замкнений жорсткий жолоб.
Зменшення величини статичного привантаження на кріплення з боку порід покрівлі можливо досягти шляхом підсилення його анкерами, які установлюються за традиційними схемами.
Дослідно-промислова перевірка способу збереження стійкості виробок шляхом встановлення конвеєрних приводів на вібропоглинальні конструкції виконувалась в 15 західному конвеєрному штреку пласта m3 шахти ім. О.Ф. Засядька на двох ділянках довжиною по 15 м. Цим було забезпечено їх безремонтне підтримання в зонах інтенсивного впливу техногенної вібрації. Річний економічний ефект від впровадження склав 15 тис. грн. Способи, засновані на збільшенні жорсткості кріплення та зниженні величини статичного привантаження, впроваджені у паспорта проведення дільничних конвеєрних виробок на шахтах ім. В.М. Бажанова та О.Ф. Засядька.
Висновок
В дисертації дано рішення актуальної науково-технічної задачі, яка полягає у виявленні особливостей механізму і визначенні залежності шкідливого впливання вібрацій конвеєрних приводів на стійкість підготовчих виробок, які прилягають до очисних вибоїв.
Основні наукові і практичні результати роботи полягають в наступному:
1. Вперше експериментально в натурних умовах установлена загальна довжина зони шкідливого впливу вібрації 8-15 м на стійкість пластових виробок поблизу приводів конвеєрних установок. Цією дією вібрація збільшує зміщення порід контуру підготовчої виробки в 1,2-1,4 рази.
2. Експериментально розкриті особливості механізму впливу техногенної вібрації на систему «кріплення - навколишні породи», які полягають в розповсюдженні низькочастотних механічних коливань (20-25 Гц) в породах підошви і відсутності шкідливого впливу вібрацій в породах покрівлі та боків. При цьому кріплення виробки сприймає вібрації порід підошви на ділянці до 15 м (7-8 м в обидва боки від привода).
3. Установлені особливості сприйняття техногенних вібрацій арковим піддатливим кріпленням, які полягають в наявності просковзання його елементів в замках тільки під час пусків та зупинок двигуна конвеєра, тобто під час переходу частоти техногенної вібрації через частоту власних коливань 2,0-2,5 Гц. При цьому установлена залежність величини одиничних зміщень в замках від амплітуди коливань порід підошви, жорсткості спецпрофіля кріплення та величини її статичного привантаження.
4. Визначено основні напрямки підвищення стійкості пластових конвеєрних виробок в зонах інтенсивного впливу техногенної вібрації, які полягають у зменшенні амплітуди вимушених коливань порід підошви, збільшенні жорсткості аркового піддатливого кріплення як конструкції і зниження величини статичного привантаження.
5. Розроблено і впроваджено новий спосіб збереження стійкості виробок, підтримуваних в умовах впливу техногенної вібрації, що містить установлення приводних конвеєрних станцій на спеціальні вібропоглинальні конструкції в породах підошви.
6. Розроблені способи збереження стійкості виробок, засновані на підвищенні жорсткості кріплення, як конструкції та зниженні величини статичного привантаження.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Раціональне використання запасів корисних копалин, правильне та безпечне ведення гірничих робіт. Розробка заходів по охороні споруд та гірничих виробок від шкідливого впливу гірничих розробок. Нагляд маркшейдерської служби за використанням родовищ.
дипломная работа [507,4 K], добавлен 16.01.2014Геолого-геоморфологічна та гідрогеологічна характеристика родовища. Сучасний стан гірничих робіт. Топографо-геодезична характеристика планово-висотного обґрунтування на території гірничого відводу. Маркшейдерське забезпечення збійки гірничих виробок.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.04.2012Побудова повздовжнього геологічного перерізу гірничого масиву. Фізико-механічні властивості порід та їх структура. Розрахунок стійкості породних оголень. Характеристика кріплення, засоби боротьби з гірничим тиском. Розрахунок міцності гірничого масиву.
курсовая работа [268,9 K], добавлен 23.10.2014Вибір засобу виймання порід й прохідницького обладнання. Навантаження гірничої маси. Розрахунок металевого аркового податливого кріплення за зміщенням порід. Визначення змінної швидкості проведення виробки прохідницьким комбайном збирального типу.
курсовая работа [347,5 K], добавлен 19.01.2014Різновиди води в гірських породах, оцінка її стану та основні властивості. Класифікації підземних вод за критерієм умов їх формування та розповсюдження. Методика та головні етапи розрахунку притоку підземних вод до досконалого артезіанського колодязя.
контрольная работа [15,4 K], добавлен 13.11.2010Геологічна та гірничотехнічна характеристика родовища. Об’єм гірської маси в контурах кар’єра. Запаси корисної копалини. Річна продуктивність підприємства по розкривним породам. Розрахунок висоти уступів та підбір екскаваторів. Об'єм гірських виробок.
курсовая работа [956,4 K], добавлен 23.06.2011Вибір форми й визначення розмірів поперечного перерізу вироблення. Розрахунок гірського тиску й необхідність кріплення вироблення. Обґрунтування параметрів вибухового комплексу. Розрахунок продуктивності вибраного обладнання й способу збирання породи.
курсовая работа [46,7 K], добавлен 26.11.2010Геометризація розривних порушень. Відомості про диз’юнктиви, їх геометричні параметри та класифікація. Елементи зміщень та їх ознаки. Гірничо-геометричні розрахунки в процесі проектування виробок. Геометризація тріщинуватості масиву гірських порід.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 19.09.2012Механізм впливу палеоекологічного й фізико-географічного фактора на розвиток земної кори. Розвиток органічного світу, його безперервна еволюція й різке зростання розмаїтості представників упродовж фанерозою. Природні катастрофи в історії людства.
реферат [32,5 K], добавлен 14.01.2011Характеристика водного режиму річок: повінь, паводок, межень. Гідрограф. Класифікація Б.Д. Зайкова, М.І. Львовича, П.С. Кузіна. Аналіз антропогенного впливу на водний режим річки на прикладі р. Дніпро. Гідрологічний режим Дніпровського каскаду водосховищ.
курсовая работа [8,2 M], добавлен 22.12.2013Проектування земляної греблі з водоскидною спорудою. Розміщення і компонування вузла споруд. Вибір створу гідровузла. Визначення класу капітальності гідротехнічних споруд. Закладання укосів греблі. Визначення відмітки гребеня. Бетонне кріплення. Дренаж.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.02.2017Господарське значення гідровузла. Оцінка впливу гідротехнічного будівництва на навколишнє середовище. Конструювання споруди і фільтраційний розрахунок земляної греблі. Пропуск будівельних витрат води. Способи виконання земляних і бетонних робіт по греблі.
курсовая работа [530,6 K], добавлен 08.11.2012Осложнения в процессе бурения скважины, возникающие как по геологическим причинам, так и в связи с человеческим фактором. Сведения о возможных авариях и зонах осложнений по геологическому разрезу. Методы предотвращению прихватов бурильной колонны.
курсовая работа [214,9 K], добавлен 28.06.2019Этапы проведения инженерно-геологических изысканий в зонах развития склоновых процессов. Основные требования к программному обеспечению. Методы расчета коэффициента устойчивости склона. Обработка географических координат. Расчет защитного зануления.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 09.11.2015Общая характеристика основных факторов и параметров, влияющих на условия проведения выработок в зонах дизъюнктивности. Оценка вероятности возникновения опасной ситуации по обрушению пород или по внезапному вскрытию перемещенного крыла пласта в выработке.
реферат [14,7 K], добавлен 26.12.2010Компоновка споруд гідровузла. Визначення розрахункових навантажень на греблю. Встановлення розрахункового положення водоупору. Побудова профілю водозливної стінки. Розрахунок стійкості греблі за схемою плоского зсуву. Елементи підземного контуру греблі.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 20.01.2011Продукты выветривания пород, смываемые со склонов и накапливающиеся у их подножия. Геологическая деятельность ледников и ветра в различных климатических зонах. Типы речных террас. Береговые ступени, наблюдаемые в поперечном разрезе речной долины.
реферат [19,9 K], добавлен 13.10.2013Фізико-географічна характеристика Північно-Західного Причорномор’я. Основні тенденції змін клімату у межиріччі. Визначення змін кліматичних чинників формування стоку та характеристик стоку річок. Попередній аналіз даних гідрохімічного складу вод.
курсовая работа [682,9 K], добавлен 22.12.2014Аналіз стану технології утилізації відходів здобичі вугілля. Технологічні схеми залишення породного відвалу в гірничих виробках; ведення очисних робіт і подачі породи у вироблений простір. Економічний ефект від раціонального використання шахтної породи.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 22.06.2014Характеристика вмещающих пород. Опасные зоны лавы. Управление положением комплекса относительно горных выработок. Эксплуатация дробилки и ленточных конвейеров. Специальные меры по безопасному ведению горных работ в опасных зонах у разведочных скважин.
отчет по практике [66,2 K], добавлен 13.11.2014