Разработка методики количественной оценки качества проектов угольных шахт на основе учета экономичности и надежности технологических систем, промышленной и пожарной безопасности, страница 26

Для моделирования рассмотрено вертикальное сечение I-I на рис. 4.13 Модель вертикального сечения углепородного массива  (рис. 4.14) включает 100 породных слоев и угольных пластов. Исходные данные для моделирования следующие: глубина разработки 650 м, мощность пласта 2 м, горно-геологические условия – Антоновско-Есаульское месторождение Кузбасса.  На выемочном участке по простиранию пласта 300 м отработано длинными очистными забоями, 85 м – камерной системой разработки: 6 камер шириной 10 м, ширина междукамерного целика 5 м. Моделирование проводилось численным методом конечных элементов по стандартным программам.

Рис. 4.14. Распределение вертикальных смещений (мм) горных пород при интегральном влиянии выработанных пространств длинных и коротких забоев (сплошные изолинии) и только коротких забоев (пунктирные изолинии)

По закономерностям  распределения вертикальных смещений, приведенных на рис. 4.14, следует, что при отработке выемочного столба по схеме  ДСОàКСО на участке отработки камерами смещения пород кровли (сплошные изолинии) в 2,5-3,0 раза больше по сравнению с вертикальными смещениями при отработке в первую очередь выемочного столба короткими забоями (пунктирные линии).

Ещё более представительными являются полученные результаты распределения максимальных сжимающих напряжений в междукамерных целиках (рис. 4,15, 4.16)

Рис. 4.15. Графики распределения максимальных напряжений (МПа) в междукамерных целиках, кровле и почве камер при интегральном влиянии выработанных пространств длинных и коротких забоев, величины и направления максимальных нормальных напряжений в угольных  целиках указаны векторами,

К1, К2 ….К6 – номера камер

Рис. 4.16.  Графики распределения максимальных напряжений (МПа) в междукамерных целиках, кровле и почве пласта при камерной системе разработки, величины и направления максимальных нормальных напряжений в угольных  целиках указаны векторами, К1, К2….К6 – номера камер

Величины максимальных нормальных напряжений в междукамерных целиках при отработке выемочного столба по схеме ДСОàКСО почти в 1,6 раза больше по сравнению с соответствующими напряжениями на участке, отрабатываемом только камерами. Причем, по мере удаления камер от выработанного пространства ДСО это отношение снижается.

Таки образом по геомеханическим параметрам отработка угольного пласта по схеме КСОàДСО эффективнее и безопаснее традиционной схемы ДСОàКСО.

Таким образом, разработаны и предлагаются для внедрения научные основы системного подхода при разработке и реализации проектов строительства и реконструкции шахт:

1) на стадии подготовки документов для приобретения лицензионного горного отвода проводится классификация запасов угольных пластов для отработки по традиционным технологиям длинными столбами и нецелесообразных для отработки. Характеристика обоих классов запасов угольных пластов должна быть отмечена в лицензионном соглашении;

2) на предпроектной стадии в соответствии с разработанным календарным планом ведения горных работ в шахтном поле выявляются участки пластов со сложными природно-техногенными условиями;

3) на стадии проектирования одновременно разрабатываются проектные решения для отработки запасов угольных пластов по традиционным технологиям длинными столбами с выемкой угля в КМЗ, а также специальные проекты для отработки запасов угля короткими забоями, специальными, в том числе физико-химическими способами. При обосновании последовательности отработки участков пласта по разным технологиям осуществляется геомеханическая и экономическая оценка, в том числе с применением методов имитационного моделирования и многокритериальной оптимизации эффективности вариантов. В календарном плане проекта отражается последовательность отработки угольного пласта по разработанной в настоящей работе схеме КСОàДСО.

Выводы