книги из ГПНТБ / Технология добычи и обогащения углей в Печорском бассейне [коллектив. моногр

подсчитывается его площадь. Этим же способом можно с доста­ точной точностью определить фактическое сечение. Недостатки этого способа заключаются в значительной трудоемкости при про­ ведении замеров. Кроме того, выработки с поперечным сечением 17 м2 и более трудно измерить этим способом из-за их большой высоты.

Вт о р о й способ, более упрощенный, заключается в том, что площадь сечения выработки, закрепленной металлической рамной крепью, разбивается на две элементарные части— трапецию и полукруг. В шахтных условиях по этому способу измеряется шири­ на выработки по почве и на уровне перехода прямолинейной части стойки в криволинейную, а также высота прямолинейной части стойки от почвы. По этим данным вычисляется сечение вы­ работки

где D — ширина выработки в свету по почве, м; ТД— ширина выработки в свету на уровне перехода прямолинейной части стой­ ки в криволинейную; h — высота прямолинейной части стойки от почвы выработки в свету; 0,97 — поправочный коэффициент, учи­ тывающий разницу в кривизне верхняка и стойки.

Ошибка измерения упрощенным способом составляет 10—12%. Этот способ пригоден только при равномерном проскальзывании элементов крепи в узлах податливости и совершенно неприменим при крепи с сильно деформированными элементами.

Для определения поперечного сечения выработки в ПечорНИИПроекте применен фотометрический способ, который заклю­ чается в том, что выработка фотографируется в натуре и в лабо­ раторных условиях по фотографии вычисляется сечение выработки в свету.

Чтобы избежать искажения в изображении, необходимо пра­ вильно установить фотоаппарат во время съемки выработки. Опти­ ческая ось фотоаппарата должна быть параллельна продольной оси выработки и перпендикулярна к плоскости ее сечения. Однако это не всегда достигается на практике. В связи с этим в измеряе­ мом сечении подвешиваются маркировочные рейки длиной 1 м, расположенные в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На почве выработки в плоскости фотографируемой рамы протя­ гивается маркировочный шнур.

Для получения фотокопии в масштабах 1:50 или 1:100 во время печатания позитивов рисунок проектируется таким образом, чтобы маркировочные рейки изображались на позитивной бумаге в выбранном масштабе. Для этого на позитивной бумаге в выб­ ранном масштабе наносятся простым карандашом два взаимно перпендикулярных отрезка. Изображение фокусируется таким об­ разом, чтобы марки совпали с отрезками, нанесенными на позитив­ ную бумагу. По фотографиям с применением планиметра или

96

Все расчёты производились на ЭЦВМ «Промйнь» по Специально разработанной программе.

Аналитические выражения математических моделей для выра­ боток, находящихся в зоне влияния очистных работ, приведены в табл. 18.

Из табл. 18 видно, что взаимосвязь отдельных элементов мо­ делей соответствует инженерно-логическим представлениям об изучаемом явлении. Коэффициенты корреляции имеют высокую степень надежности. Это подтверждает, что математические моде­ ли включают в себя наиболее значимые факторы-аргументы, кото­ рые можно использовать при прогнозировании запаса сечения вы­

98

Из табл. 20 видно, 4fo на осадку крепи наибольшее влийние оказывает площадь поперечного сечения выработки в свету, мень­ шее— крепость пород, затем — глубина, время и мощность пласта.

Й

ЛS “-1,010 +0,100$+0,002Н+0,0807+0,250(Г-0,100fnp

6 S = 0,856 +0,044S +0,001Н +0,0557 +0,059т -0,166fnp

\12,7

-л,г

г8,9

г7,1

- 6,0

Рис. 42. Номограммы для определения запаса сечения выра­ боток на осадку:

а — в зоне влияния очистных работ; б — при надработке и подработке

Из-за сложности расчета по эмпирическим выражениям за­ труднено их практическое использование. В связи с этим анали­ тические зависимости на рис. 42 приведены в виде номограмм. Ключ к номограмме выражен схемой:

S — а — Н; а —р — Т\

7* 99

сечения на осадку крепи позволяет наиболее полно учитывать ос­ новные влияющие факторы. Это обеспечит более эффективное использование арочной металлической крепи.

§ 9 . А Н А Л И З Р А С Ч Е Т А Э К О Н О М И Ч Е С К О Й Э Ф Ф Е К Т И В Н О С Т И К Р Е П Е Й П О Д Г О Т О В И Т Е Л Ь Н Ы Х В Ы Р А Б О Т О К

За последние годы на шахтах нашей страны идет интенсивный процесс замены деревянной крепи-в подготовительных выработ­ ках более эффективной металлической и железобетонной. По со­ стоянию на 1 января 1971 г. протяженность выработок, закреплен­ ных этими крепями, на шахтах Министерства угольной промыш­ ленности СССР достигла 15 342 км, что составляет 60% всех поддерживаемых выработок (без нарезных). Этими прогрессивны­ ми видами крепей ежегодно крепится около 2000 км горных выра­ боток различного назначения. К 1975 г. протяженность подготови­ тельных выработок с металлической и железобетонной крепями предполагается довести до 80% от общей их протяженности, а в Донецком бассейне в основном завершить переход на эти виды крепи.

Важное значение имеет правильное использование крепей и их оценка не только в техническом, но и в экономическом отно­ шении, если учитывать высокую стоимость крепежных материа­ лов—заменителей, которые, например, в Печорском бассейне в 4 раза дороже деревянной крепи. Однако если у производственни­ ков соображения технической целесообразности применения этих крепей не вызывают сомнений, то вопросам экономичности не всегда уделяется должное внимание, хотя затраты на приобрете­ ние крепежных материалов (металлической и железобетонной крепей) являются одной из наиболее расходных статей.

Так, например, применение крепежного металлопроката к концу девятой пятилетки по.Печорскому бассейну возрастет до 55 тыс. т в год, а расходы на его приобретение составят 10 млн. руб. Естественно, что при подобных размерах финансовых вложений эти мероприятия необходимо квалифицированно обосновать с точки зрения экономической эффективности, а также продуманных технических решений, обеспечивающих их своевременную реализа­ цию. Расчеты эффективности применения различных видов крепей бывают приблизительны и не полностью отражают состояние экономики. Не располагая четкой методикой расчета срока оку­ паемости крепей и реальными параметрами стоимости поддержа­ ния выработок, практически невозможно дать достоверную оценку экономичности применения крепей, используя для этого одни толь­ ко нормативные источники. Ущерб от незнания точных границ области экономического применения различных видов крепей

100

может выражаться значительными суммами. Прежде всего это относится к основным подготовительным выработкам, имеющим значительную протяженность и длительный срок эксплуатации, в которых замена деревянной крепи производится в первую очередь.

Основная сложность вопроса заключается в отсутствии утвер­ жденных норм стоимости поддержания. Расчет экономичности крепи сводится к двум самостоятельным задачам — определению первоначальных стоимостных затрат на крепление (с учетом стои­ мости материала) и установлению затрат на поддержание выра­ боток в эксплуатационном состоянии. Если определение первона­ чальных затрат не вызывает затруднений, то расчет стоимости поддержания является сложной задачей, связанной с постановкой специальных исследований и учетом взаимовлияния различных факторов горно-геологического и горнотехнического характера. Ре­ шение этой задачи обычно входит в функции бассейновых инсти­ тутов, которые должны в итоге разработать инструкцию или временное руководство, являющееся нормативным или методиче­ ским документом. Наличие стоимостных норм поддержания — обязательное условие объективной экономической оценки примене­ ния различных видов крепи.

Впрактике учета обычно пользуются усредненным показа­ телем стоимости поддержания 1 м выработки в год, который опре­ деляется по совокупности основных влияющих факторов.

Вработе [10] установлено, что при достаточно большой про­ тяженности выработки (свыше 800—1000 м) и длительном сроке эксплуатации среднегодовая стоимость поддержания 1 м прибли­ жается к постоянной величине. Исходя из наличия стоимостных норм крепления и поддержания, окончательная задача определе­ ния экономической эффективности решается на основе методики,

учитывающей ряд дополнительных технических и технологиче­ ских особенностей (длительность межремонтного срока, среднюю поддерживаемую длину выработки и пр.). Для наиболее харак­ терного вида выработок, имеющих значительную протяженность и длительный срок эксплуатации, в которых прогрессивные виды крепей внедряются в первую очередь, учет этих особенностей почти не влияет на точность экономических расчетов, а только их усложняет. В связи с этим представляется целесообразным усовершенствование общей методики расчета экономической эф­ фективности крепей для и более распространенного случая, когда рассматриваются основные подготовительные выработки.

Полная стоимость крепления и поддержания 1 м выработки выражена формулой

С = Р + Тг,

где Р — заработная плата с начислениями при креплении 1 м выработки с учетом стоимости материалов, руб; Т — срок эксплуа­ тации выработки, лет; г — стоимость поддержания 1 м выработки в год, руб,

101

Путем сравнения полных стоимостей крепления и поддержа­ ния при различных видах крепей выведена общая формула эффек­ тивности применения крепи в зависимости от срока эксплуатации

Я — Сг— С2 = Рх — Р2 + Т (гг— г3).

Выражения Р\ — Р2 и г{—г2— определяют различие в стоимо­ сти крепления и поддержания сравниваемых видов крепей и для одной и той же выработки первая является величиной постоянной, а вторая — условно-постоянной.

Это позволяет заранее вычислить их стоимость для каждого сечения и учесть в качестве реальных показателей, характеризую­ щих конкретные величины экономической эффективности крепле­ ния и поддержания. Для определения этих показателей предлага­ ются специальные обозначения.: гк— градиент эффективности крепления 1 м выработки, руб; гп — градиент эффективности под­ держания 1 м выработки в год, руб. (табл. 23).

Основываясь на градации общей стоимости крепления и под­ держания по площади сечения и сроку эксплуатации выработки, можно получить основные исходные данные для аналитического выражения критериев экономичности крепи.

Для примера в табл. 21 приведены показатели стоимости крепления и поддержания деревянной и металлической арочной крепями на шахтах Печорского бассейна, развернутые по площа­ ди поперечного сечения выработки.

Пользуясь обозначениями гк и га, получим общее выражение

102

В формуле (16) выражение Тги определена полная экономия при поддержании в течение срока эксплуатации. Экономия при поддержании выработки — величина переменная, находящаяся в прямой функциональной зависимости от срока эксплуатации. В зависимости от срока эксплуатации эта величина может быть меньше, больше или равна разности стоимостей крепления гк. Это определяет два варианта решения задачи:

Первый вариант соответствует условию, при котором стоимость крепления и поддержания при одном виде крепи больше этих же стоимостей при другом виде крепи, например при сравнении эконо­ мичности деревянной и анкерной или металлической и железобе­ тонной крепей.

Второй вариант характерен для сравнения экономичности де­ ревянной крепи с железобетонной или металлической. В этом случае градиенты эффективности будут иметь противоположные знаки (см.табл. 21).

Общая формула (16) соответствует всем случаям сравнения, однако при втором варианте необходимо соблюдать отрицатель­ ный знак — гк, свойственный градиенту эффективности крепления. При этом в определенный начальный период эксплуатации Q и Qср будут выражены отрицательными значениями, определяющи­ ми не экономию, а удорожание сравниваемой крепи.

Для упрощения расчетов формулами (16) и (17) рекоменду­ ется пользоваться для решения задач первого варианта.

Для второго варианта удобнее пользоваться основной фор­ мулой

учитывая только абсолютные значения градиентов эффективности без соблюдения знаков (± ).

По формуле (18) условие экономичности применения крепи описано выражением

q = Tra— rK> 0,

аусловие удорожания выражением

—q = Тги— гк < 0.

Для второго варианта характерен частный случай, при кото­ ром экономичность применения обеих крепей в определенный период времени Т0 будет одинаковой

<70 = ТУп — гк = 0 или Т0 га — гк.

103

Глава III

УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ И УЛУЧШЕНИЕ ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТ

§ 1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ ГАЗООБИЛЬНОСТИ, ДЕГАЗАЦИИ И ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТ ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА ДО 1985 г.

Для рассматриваемого периода в Печорском бассейне харак­ терно создание крупных шахт производственной мощностью 2100— 4500 тыс. т в год при больших размерах шахтных полей по прости­ ранию и вскрытие на действующих шахтах нижележащих горизон­ тов большой мощности.

В Воркутинском промышленном районе удельный вес комплек­ сно-механизированной добычи составит к 1985 г. около 100%, нагрузка на очистной забой 1500—2000 т/сут, длина лавы — 200 м. На Интинском месторождении также будет завершен переход на комплексно-механизированную добычу; среднесуточная добыча

угледобычи могут быть реализованы при правильно выбранных технологических схемах проветривания и дегазации выемочных участков.

Установленные в работе [И] закономерности изменения с глу­ биной газоносности угольных пластов, газового давления и по­ тенциальной метаноемкости, газообильности выработок и струк­ туры газового баланса шахт полностью раскрывают все газовые характеристики угленосной толщи месторождений Печорского бассейна, а их инженерное приложение позволяет для всевозмож­ ных сочетаний горнотехнических условий параллельными метода­ ми определять ожидаемое газовыделение в горные выработки как при реконструкции шахт, так и при новом шахтном строительстве в интервале глубин до 1000 м от поверхности.

Инженерные расчеты показывают, что шахты Интинского ме­ сторождения в перспективе будут характеризоваться следующими газовыми показателями (табл. 22).

105