B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев icon

B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев




Скачати 100.31 Kb.
НазваB. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев
Дата22.06.2012
Розмір100.31 Kb.
ТипДокументи

Безопасность труда

B. И. НИКОЛИН, доктор техн. наук, С. В. ПОДКОПАЕВ, канд. техн. наук
(ДонНТУ)


C. Г. ЛУНЕВ, канд. техн. наук

(Донецкое теруправление Госнадзорохрантруда)

В. И. МОРДАСОВ, канд. техн. наук (ПО "Снежноеантрацит")

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ТРАВМАТИЗМА НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

В течение многих лет по количеству несчастных ДонНТУ экспериментально доказывает, что в ос-
случаев (НС) опасный производственный фактор нове природы травматизма от обрушений находится
(ОПФ) — обвалы и обрушения (далее обрушения) — расслоение пород кровли под действием деформаций
устойчиво занимал в СССР и занимает сейчас в Укра- генетического возврата, развивающихся при проведе­
ние первое место. На ряде шахт, где по природным нии выработок после деформаций упругого восстанов-
условиям нет эндогенных пожаров, взрывов пыли, ления [1, 2]. Под расслоением понимается образова-
внезапных выбросов угля и газа, взрывов метановоз- ние систем технологических трещин, ориентированных
душных смесей, травматизм от обрушений превосхо- параллельно плоскостям напластования (наслоения),
дит 50%. Из анализа травматизма в угольной промыш- Массив становится совокупностью отдельных парал-
ленности СССР следует, что примерно 80% несчаст- лельных пластин, пересекающихся с природными и
ных случаев от обрушений происходило по практически не связанных одна с другой,
организационным причинам. Сомневаясь в правиль- На первом этапе доказательства заключались в
ности таких выводов, высказали предположение, что изучении особенностей разработки запасов антраци-
часто недостаточная изученность природы обрушений тов, оставленных в целиках. Установлено, что в цели-
и принятие ошибочных технических решений обуслов- ковых лавах шахт ПО "Снежноеантрацит" травматизм
ливают травматизм по этому фактору. от обрушений увеличился по сравнению с обычными

лавами в 1,6 раза из-за системы трещин, образовав­шихся над целиками и подготовительными выработ­ками, пройденными примерно 30—40 лет назад [1].

На втором этапе процесс расслоения пород кровли пласта, продолжавшийся почти два года, был подтвер­жден на основании анализа кернового материала, полученного при бурении разведочной скважины в под­готовительной выработке шахты "Заря" перпендику-

Шахта "Донецкая" сдана в эксплуатацию в 1957 г. с го­довой проектной мощностью 600 тыс. т, на 2000 г. установлен был план по добыче 80 тыс. т. Вскрыты и разрабатываются пласты h\ Подремовский (мощность 1,2—1,9 м), Ремовс-кий (0,5—0.6 м) и /г| Усовский (0,8—0,95 м) с углами паде­ния 16—-20°. В связи с отработкой запасов пласта Подре­мовский техническим советом шахты в 1998 г. было решено вынимать надштрековые целики коренных откаточных штре­ков камерами. Ранее при отработке в бремсберговой части.

На третьем этапе на круп­номасштабных плоских моделях эквивалентных мате­риалов исследовалась зависимость смещений пород кровли пласта от подвигания лавы. Результаты [3], убе­дительно подтвердив гипотезу, не исключали необхо­димость ее новых доказательств.

В дальнейшем анализировались данные специаль­ных расследований обстоятельств, при которых про­исходили обрушения кровли, сопровождавшиеся смер­тельным или групповым травматизмом. Приводим пер­вые итоги анализа: обстоятельства и причины НС, произошедших в течение четырех месяцев 2000 г. на шахтах "Донецкая" ГХК "Торезантрацит" (5 февра­ля), ОАО "Шахта "Комсомолец Донбасса" (9 июня) и "Краснолиманская" (8 мая).

шахтного поля проектом предусматривалось оставление над-штрековых охранных целиков размером по восстанию 20— 30 м, в которых через 30—40 м проводились "выдачные печи" (рис. 1).

При выемке целиков должны были проводить разрезную печь 7 шириной 3,5 м и длиной 15—20 м, а затем снизу с помощью буровзрывных работ в камерах снять три полосы угля размерами по 5x1,6 м. После достижения очистной ка­мерой ширины 8 м оставляется целик угля 5 м и проходится разрезная печь для отработки очередной очистной камеры. При выемке угля в камере № 5 и произошло обрушение по­род кровли.

До 20.01.2000 г. отработаны 43 очистные камеры над-штрековых целиков (от ПК-24 до ПК-51). В связи с ухудше­нием горно-геологических условий в районе ПК-50—ПК-52 (увеличение мощности пласта, различные нарушения) было принято решение отрабатывать камеры, начиная с ПК-23 в

направлении с востока на запад. До группового несчастно­го случая отработаны четыре камеры. В акте специального расследования констатируется нарушение технологии работ, выразившееся в уменьшении ширины междукамерных це­ликов, а также в сокращении целика между камерой № 4 и выдачной печью, отсутствие целиков над камерами № 2 и 3.

Следующее положение специального акта рассматрива­ем как ключевое, определяющее причину группового несча­стного случая со смертельным исходом, который произошел "вследствие внезапного обрушения массива нарушенных пород, отслоившихся на высоту 2—4,5 м по неровной поверх­ности техногенного характера, потерявших устойчивость из-за недостаточной плотности крепи и несущей способности надштрековых целиков". Это положение, по нашему мне­нию, подтверждает обсуждаемую гипотезу, поскольку об­рушение массива нарушенных пород и есть расслоившийся под действием деформаций генетического возврата массив; отслоившиеся на высоту 2—4,5 м породы — подтверждение той же гипотезы расслоения, происходящего во времени.

Следует добавить, что если бы членам технического со­вета шахты в 1998 г. были известны доказательства рассло­ения пород кровли, то за счет принятия простейших реше­ний выемки угля в очистных камерах травматизм мог быть предотвращен, например, выполнен был расчет крепи, ос­нованный на необходимости предотвращения обрушений расслоившихся пород кровли, соответствующих их массе. Масса пород, обрушаясь, преодолевала предел прочности расслоившейся породы срезу у стенок выработки:

М-(5 + 1*)/гр7,

где В — ширина выработки;

+1 * — увеличение ширины выработки на 0,5 м у каждой из ее стенок в связи с возможными переборами при буровзрывном разрушении или из-за проявлений горного давления;

р — высота зоны расслоения пород над подготовитель­ной выработкой; Y — объемный вес пород.

Для наиболее прочных углей (антрацитов) нами экспе­риментально определено, что высота зоны технологическо­го расслоения составляет примерно 2 м, т. е. с некоторым запасом 0,5В. Своеобразие этой зоны заключается в том, что если технологическое расслоение происходит не только в непосредственной кровле, но и в малопрочных породах ос­новной, и если до контакта с более прочными породами при­мерно такое же расстояние, то произойдет и разрушение на контакте с ними. Данное состояние требует введения коэф­фициента безопасности не менее двух и тогда hp=B, а на­грузка М-(В2+КВ)у (где К — коэффициент размерности). При ширине выработки 5 м нагрузка на 1 м крепи не превы­сит 80 т.

Отсутствие каких-либо методических нормативных ре­шений (указаний) привело к игнорированию при специаль­ном расследовании изучения особенностей горно-геологи-ческих условий. Лишь в заключении экспертной комиссии есть общая констатация того, что непосредственная кровля

пласта представлена сланцем песчаным, слоистым, трещи­новатым мощностью 7—10 м.

• На шахте "Комсомолец Донбасса" обрушение пород
кровли произошло при ремонте вентиляционной выработ­
ки на гор. 555 м, предназначенной для выдачи исходящей
струи воздуха при отработке запасов южного крыла блока
№ 1. Выработка проведена в 1994 г. смешанным забоем по
пласту /4 мощностью 1 м с подрывкой пород кровли, зак­
реплена арочной трехзвенной крепью АПЗ площадью сече­
ния 13,8 м2, шаг установки 1 м. Над пластом залегает сланец
глинистый тонкослоистый мощностью 5 м, /=4...6. Слоис­
тость пород непосредственной кровли обусловлена наличи­
ем сланца песчаного (мощность 0,1—0,5 м) и углистого ма­
териала в виде очень тонких (0,2—0,5 см) слойков. Основ­
ная кровля — сланец песчаный мощностью 13 м и крепостью
/=6...8.

Во время проведения вентиляционной выработки геоло­гами шахты задокументировано наличие в породах непос­редственной кровли пласта разнонаправленных гладких зер­кал скольжения, по которым происходило обрушение на высоту до 4 м в виде глыб и блоков. В заключении эксперт­ной комиссии отмечается, что раскрытость природных тре­щин различная, от нескольких сантиметров до 5 мм. Рас­крытость одннх и тех же трещин не постоянна во времени. При описании обстоятельств аварии подчеркивалось, что за время поддержания выработки породы непосредственной кровли расслоились, потеряли устойчивость и находились в состоянии неустойчивого равновесия. Высота полости, об­разовавшейся при обрушении, 2,2—2,5 м.

В формулировке причин аварии утверждается, что неус­тойчивость пород кровли обусловлена пустотами в закреп-ном пространстве, массовым скоплением трещин и расслое­нием пород из-за наличия разнонаправленных зеркал сколь­жения и временного фактора. А обрушение произошло в результате воздействия на породный массив при производ­стве ремонтных работ. С последним утверждением можно согласиться, если под породным массивом понимать рассло­ившуюся, разрушенную во времени породу, которую нача­ли "выпускать" подобно тому, как это делается при разра­ботке рудных месторождений камерно-столбовыми систе­мами. Все подчеркнутые положения полностью объясняются процессом развития деформаций генетического возврата. Говорить теперь следует об опасных зонах, содержащих расслоившиеся породы, и об упрочнении надежно скрепля­ющими составами.

• На шахте "Краснолиманская" авария произошла при
проведении вентиляционного штрека 6-й южной лавы пла­
ста к5 площадью сечения всвету 13,8 м2. Причина аварии
комиссией специального расследования определена как вне­
запное обрушение раздробленной породы при вскрытии
проходческим комбайном сместителя крутопадающего гео­
логического нарушения типа сброс с амплитудой смещения
пласта 1,1 м, сопровождавшееся попутым газовыделением.

Штрек проводился по выбросоопасному пласту к5 мощ­ностью 2,4 м с подрывкой непосредственной кровли — гли­нистого сланца на высоту 1,8 м при его мощности 3,8 м. Основная кровля представлена песчаником монолитным,

водоносным, трещиноватым мощностью 2,5—17 м,/=6...7. Перед обрушением арочная крепь на участке протяженнос­тью 6.5 м от забоя была обрушена необычно. Ножки один­надцати рам как бы отодвинуты от забоя — сдвинуты вплот­ную к раме № 12, оставшейся неповрежденной, а верхняки всех нарушенных рам собраны в "гармошку" и наклонены по выработке от забоя примерно на 1,5 м. Над штреком об­разовалась пустота -- полость общей площадью примерно 25 м2. Объем обрушившихся пород (примерно 60 м-1) соста­вил около 30% суммарного рабочего сопротивления всех рам. Такая вертикальная нагрузка недостаточна даже для рабо­ты крепи в податливом режиме.

Изучение причин аварии [4] привело к выводу, что до вскрытия сброса обрушение глинистых сланцев в призабойной части штрека не происходило не только из-за возведенной крепи с шагом 0,5 м, но и из-за связи глинистого сланца с массивом со стороны обеих стенок и забоя выработки. При вскрытии сброса связь впереди забоя оказалась устранен­ной, что и способствовало при увеличении площади обна­жения до 25 м2 обрушению — отслоению глинистого слан­ца от песчаника на высоту примерно 2 м, до контакта с пес­чаником.

В соответствии с приводимым в статье доказатель­ством гипотезы природы обрушений, в частности для шахты "Краснолиманская", вполне уместна аналогия расслоившихся пород кровли штрека с балкой (рис. 2, а). В реальных производственных условиях только в непосредственной близости от забоя подготовитель-

ной выработки расслоения пород не будут значитель­ными. На большем расстоянии они достаточно интен­сивны и позволяют рассматривать расслоившийся мас­сив как равномерно нагруженный разрушенной мас­сой. В окрестности забоя (рис. 2, б) изгибающий момент М* способствует деформированию пород балки в сто­рону выработки, устранение связи с массивом впере­ди забоя (нарушение типа сброса) — возникновению существенных растяжений также в сторону выработ­ки (рис. 2, в). Следовательно, во всех таких случаях очевидно ухудшение состояния пород кровли.

Анализ эпюры (рис. 2, б, в), расчет нагрузки и опи­сание обстоятельств, при которых произошли приве­денные три обрушения, доказывают неточность пре­жних представлений о том, что травматизм — резуль­тат действия загадочных высоких напряжений. Все вполне удовлетворительно объясняется с позиций из­ложенной гипотезы. Достоверности высказанной ги­потезы придаем первостепенное значение, поскольку она может способствовать разработке и внедрению принципиально новых низкозатратных способов ох­раны выработок — предотвращению обрушений, со­провождающихся травматизмом. Рассмотрены лишь случаи обрушений, происшедшие на шахтах, где по­роды, вмещающие прочные антрациты, мало склон­ны к деформациям генетического возврата. Максималь­ная природная склонность к таким деформациям от­носится к геологопромышленным районам, в которых разрабатываются угли, характеризующиеся выходом летучих веществ F(/"/=18...28%. Решения, относящиеся к уменьшению травматизма в выработках шахт, раз­рабатывающих угли примерно такой степени метамор­физма, требуют отдельного рассмотрения.

Выводы. В основе травматизма от обрушений на­ходятся деформации генетического возврата, прояв­ляющиеся при разгрузке (проведении выработок) в зависимости от природной склонности к ним различ­ных пород, вмещающих угольные пласты, и от техно­логии разработки последних. При расследовании НС от обрушений особенности горно-геологических усло­вий, в которых ведутся горные работы, должны рассматриваться детально. Для сохранения устойчи­вости выработок следует ориентироваться не на сни­жение напряжений на их контуре, а на изменение на­правленности деформаций генетического возврата, значительная часть которых не будет существенно влиять на сохранность параметров поперечного сече­ния выработок.

При обосновании технических решений, ориенти­рованных на предотвращение травматизма от обру-

шений, рекомендуется исходить из достижения устой­чивости выработок за счет применения технологичес­ких решений (проведение компенсационных ниш и траншей), основанных на изменении направленности природных деформаций генетического возврата, а так­же на использовании облегченных, в том числе анкер­ных, крепей, устанавливаемых не только во время про­ведения подготовительных выработок, но и после того, как деформации генетического возврата практически завершились (150—200 сут). Установка крепей долж­на сопровождаться (или их установке должно предше­ствовать) скреплением пород, расслоившихся и пре­вратившихся в высокопроницаемые слоистые масси­вы, надежными вяжущими составами.


  1. Мордасов В. И. Безопасность отработки запасов антра­
    цитов в целиках// Уголь Украины.— 2000.— № 8.

  2. Ящчяо-методический семинар "Практическая необходи­
    мость изучения закономерностей развития деформаций об­
    ратной ползучести осадочных пород", прошедший на фа­
    культете геотехнологий и управления производством Дон-
    ГТУ// Изв. Донецкого горного ин-та.— 2000.— № 1.

  3. Мордасов В. И., Лясковский А. В., Савченко П. И. Совер­
    шенствование методики и результаты моделирования про­
    явлений горного давления на эквивалентных материалах//
    Изв. Донецкого горного ин-та.— 2000.— № 2.

  4. Николин В. И., Лукинов В. В. Особенности газодинами­
    ческого явления, произошедшего в мае 2000 г. на шахте
    "Краснолиманская7'// Изв. Донецкого горного ин-та.—
    2000.— № 2.

Схожі:

B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconМіжнародна науково-технічна конференція, присвячена 80-річчю Дніпропетровської області та 90-річчю
В. а д-р техн наук, проф.; Перегудов В. В., д-р техн наук, проф.; Рудь Ю. С., д-р техн наук, проф.; Сидоренко В. Д., д-р техн наук,...
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconА. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко
А. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко, д-р техн наук, В. Т. Абабков, канд техн наук; Н. Н. Киселев; В. В. Зайцев; Е. Д....
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconМ. І. Волков, д-р техн наук; О. М. Алексєєв, канд техн наук; О. М. Кочевський, канд техн наук
Створення бібліотеки електронних підручників для студентів спеціальностей напряму “інженерна механіка”
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Патрубки конструкция и размеры гост 6942. 4-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
B. И. Николин, доктор техн наук, С. В. Подкопаев iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним отступы конструкция и размеры гост 6942. 11-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи