Ремонт горных выработок реферат

Обучение

ТПГВ 10.Ремонт, восстановление и погашение выработок

Ремонтом горной выработки называют работы по исправлению деформированной крепи, расширение сечения выработки, исправление профиля пути и его параметров, исправление водоотливной канавки.
Различают следующие виды ремонта: текущий (частичный), средний, капитальный и восстановление выработки (ликвидация завалов).
При текущем ремонте заменяют отдельные поломанные или деформированные рамы крепи или их элементы, затяжка, заделывают трещины или небольшие вывалы в монолитной крепи, выработки очищают от грязи, подсыпают балласт, устраняют дефекты рельсового пути, ремонтируют и очищают водоотливные канавки.

Способы частичного ремонта деревянной крепи.

а – для замены сломанного верхняка стойки ремонтируемой рамы сшивают досками 2 со стойками соседних рам или подпирают их специальными упорами – вилками 1; б — в неустойчивых породах сломанный верхняк заменяют под защитой забивной крепи; в- при замене обеих стоек под верхняк подбивают две временные стойки 3(или ВК-7), а затем сломанные стойки заменяют новыми; г- при замене одной сломанной стойки – одну временную стойку 3; д- если установка временной стойки мешает движению транспорта – один конец лома 5 заводят под верхняк соседней рамы, а другой поднимают и прикрепляют скобой 4 к стойке ближайшей рамы; е- если нужно заменить несколько стоек в соседних рамах – то верхняки ремонтируемых рам поддерживают временными стойками, подбитыми под прогон 6; ж- для замены лежня в полной крепежной раме под верхняк ремонтируемой рамы устанавливают два коротких продольных прогона 6, опирающийся на временные стойки 3, затем временно удаляют стойки рамы, извлекают поломанный лежень, укладывают новый, устанавливают постоянные стойки, убирают короткие прогоны и расклинивают раму.

Негодные затяжки удаляют по одной, чтобы не допустить вывала породы. Заводят новые, забучивают пустоты.
Ремонт металлической крепи производят аналогично.
В бетонной крепи заделывают трещины и заменяют небольшие участки. Сильно деформированные участки удаляют и образовавшиеся окна заделывают бетоном или железобетоном.
При ремонте рельсового пути подтягивают болты на стыках, заменяют часть рельс, стрелок, шпал, перебивают костыли.
При среднем ремонте производят замену рам, установку промежуточных рам (арок), а так же поддирку почвы без перестилки рельсового пути.
При капитальном ремонте производят сплошную замену крепи, расширение поперечного сечения выработки, поддирку почвы с перестилкой рельсового пути, восстановление или проведение новой водосточной канавки. При замене удаляют струю крепь, выпускают породу, грузят её в вагонетки и устанавливают новую крепь. Если производят подрывку породы, то применят отбойные молотки, БВР, комбайны, поддирочные машины.
Все текущие ремонтные работы должны проводиться согласно мероприятий и правил безопасности.
Все остальные виды ремонта должны проводиться в соответствии с паспортом ремонта.

Поддирочная машина PSU 9000

Поддирочная машина ПМ 1100

Меры безопасности.

Работы, связанные с ремонтом выработки, ремонтом крепи или перекрепке сопряжений выполняют не менее двух рабочих, которые должны быть ознакомлены под роспись с паспортом перекрепления выработки. Начинать работы необходимо в присутствии лица технического надзора.
Крепильщики должны осмотреть рабочее место, проверить качество вентиляции, замерить газ метан. При ремонтных работах в выработках с локомотивной откаткой должны быть выставлены световые сигналы и предупреждающие знаки «Ремонтные работы» на расстоянии тормозного пути, но не менее 80м в обе стороны от места работы.
Кабели и трубопроводы должны быть отсоединены от элементов крепи, уложены на почву и закрыты специальными настилами, чтобы предохранить их от механических повреждений.
В наклонных выработках, оборудованных бесконечной откаткой, ремонт крепи выполняется только после освобождения каната от вагонеток. Допускается оставлять вагонетки, предназначенные для ремонта, при условии их надежного закрепления, а в выработках с концевой откаткой, кроме того – прикрепления их к тяговому канату.

При оборудовании выработок конвейером должны быть приняты меры против случайного включения его в работу.
При угле наклона выработки свыше 18 градусов запрещается выполнять ремонтные работы более чем в одном пункте по её длине.
При проведении ремонтных работ в стволах, уклонах, бремсбергах запрещается подъем и перемещение по ним людей, не занятых на ремонте.
На каждую выработку составляется документ (паспорт), который представляет собой журнал, содержащий все данные о ремонте выработки, объемах и времени выполнения.
Паспорт ремонта состоит из пояснительной записки и графической части.
В пояснительной записке указывают виды нарушений, подлежащих ремонту, причины их вызвавшие, описывают организацию труда и вопросы техники безопасности, приводят расчет трудоемкости и стоимостных показателей выполняемых работ. Особо выделяют мероприятия, направленные на предупреждение развития нарушений крепи и породных обнажений в период выполнения ремонта. Указываются меры контроля. При необходимости выпуска породы и образования пустот обосновывают порядок работ, выполняемых при этом.

В графической части показывают сечение и разрез проектной выработки и указывают основные размеры и особенности применяемой крепи. Обязательно показывают характер нарушенности крепи и породных обнажений с размерами смещений и прогибов крепи, трещин, вывалов и пр. В графической части необходимо показать усиления отдельных элементов ремонтируемого участка и смежных с ним. В графической части должны быть представлены график организации работ и основные технико – экономические показатели.
Паспорт ремонта согласовывают и утверждают в установленном порядке. Все лица, занятые на этих работах должны быть ознакомлены с паспортом под роспись.
После выполнения ремонтных работ паспорт ремонта сохраняют как приложение к паспорту данной выработки.

Восстановление горных выработок.

Восстановление выработок производят после завалов, происшедших по разным причинам. Перед тем как начать работу по разборке завала, необходимо установить его размеры и на границе завала отремонтировать или усилить крепь, для того, чтобы не допустить его дальнейшего распространения. Применяют два способа восстановления выработок: с выпуском породы из зоны завала и без выпуска.

Схема восстановления выработок

В местах заколов в кровле установить дополнительные стойки или распорки
(Рис а) 1, в сводах выложить деревянные костры 2.
Работы по выпуску породы осуществляют под защитой крепи (Рис б), состоящей из бревен длиной 3-5м, уложенных одними концами на ранее установленную крепь, а другими — на обрушенную породу. Применяют также передвижные щиты – платформы (Рис10-2в), состоящие из тележки 1, ручной лебедки 2, предохранительного перекрытия 3, четырех гидравлических стоек 4 и перегружателя 5. По мере уборки породы и установки крепи щит- платформу передвигают.
При высоте свода обрушения до 2м выкладывают деревянные костры, при 2-5м устанавливают распорную многоярусную крепь, при большей высоте – укладывают 3-5 рядов накатника из бревен с насыпкой сверху породы (1-1,5м).
Восстановление выработки с выпуском породы применяют при завалах длиной до 50м. Если завалы более обширные – целесообразно пройти новую выработку.
Восстановление выработок без выпуска породы применяют при завалах большой протяженности и значительной высоты. Обрушенную породу вынимают только в пределах сечения выработки, а остальную породу удерживают, применяя забивную крепь или проходческие щиты.
При возведении забивной крепи (Рис г,д) у забоя устанавливают раму 1, оставляя зазор между верхняком и кровлей, в который забивают клинья 3. когда клинья будут забиты на половину своей длинны , устанавливают промежуточную раму 2, которая служит опорой для кольев. После этого колья забивают на всю длину. Затем под защитой кольев убирают породу. После уборки породы заводят вспомогательный верхняк 4, под который снова устанавливают раму на той высоте, что и раму 1. В промежуток между её верхняком и верхняком 4 забивают колья на половину их длины, устанавливают новую промежуточную раму и т.д.
Вместо деревянных кольев могут использоваться металлические клинья.
Для восстановления выработки составляется паспорт (проект) восстановления выработки, который должен быть подготовлен и утвержден за 5 дней до начала восстановительных работ. В паспорте обязательно предусматривают мероприятия, направленные на предупреждение развитие деформаций при ведении работ по разбору завала ( восстановлению выработки). Все лица, которые будут заняты на восстановительных работах, должны быть ознакомлены с паспортом работ и готовить необходимые материалы и оборудование для проведения восстановительных работ.

Погашение выработок.

Погашение выработок – ликвидация горных выработок надобность в которых полностью отпала. Ликвидируемые выработки должны быть изолированы от действующих, а оборудование, крепь, рельсы, трубы – демонтированы для повторного использования, если это экономически целесообразно. Извлечение крепи является сложной и опасной операцией, так как возможно обрушение пород. Поэтому допускается извлечение крепи только механизированным способом с безопасного расстояния и в присутствии лица технического надзора. Применяются специальные машины МИК-2М, МИК-3, КИМ, МРА-1; различные лебедки, которые устанавливаются на расстоянии не менее 8м от участка погашения. В выработках с углом наклона от 15 – 30 градусов извлекать крепь разрешается только снизу вверх, а свыше 30 градусов крепь не извлекают.
Устья выработок изолируют перемычками.
Погашение выработок проводится по специальному паспорту, который составляют и утверждают в установленном порядке. Он предусматривает: средства механизации, организацию работ, безопасное их ведение, контроль за выполнением работ, необходимые мероприятия по предупреждению обрушений и самопроизвольного погашения выработок.
Все работы по погашению выработки ведутся в присутствии лица технического надзора.

Источник

Бугаев Владимир Анатольевич

Институт горного дела и геологии

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

Специальность Разработка полезных месторождений

Геотехническое обоснование параметров нового способа ремонта горных выработок с помощью невзрывчатых разрушающих смесей

Научный руководитель: к.т.н., доцент Сахно Иван Георгиевич

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Обоснование и актуальность темы

Одной из наиболее актуальных задач угольной отрасли, наряду с наращиванием объемов добычи, традиционно остается обеспечение эксплуатационного состояния горных выработок. Вопрос восстановления эксплуатационного состояния выработок стоит достаточно остро, особенно для подверженных влиянию очистных работ и поддерживаемых за лавой. Несмотря на достигнутые результаты в технологии и технике проведения и крепления выработок, ремонт и перекрепление остаются неизменными технологическими процессами производственной деятельности угольных шахт. Так в настоящее время на шахтах Украины ежегодно ремонтируется около 300 км. выработок, при этом замена деформированных элементов крепления, обычно сопровождается присечкой пород кровли, почвы и боков, а процесс перекрепления остается до сих пор практически не механизированным. В условиях глубоких шахт Донбасса средний удельный объем перекрепления выработок составляет 7,5 м на 1000 т добычи. Опыт [1–3] показывает, что ведение ремонтных работ нарушает сложившееся равновесное состояние и приводит к интенсивному деформированию вмещающего выработки массива, что негативно сказывается на послеремонтном состоянии выработки. Таким образом, в настоящее время вопрос восстановления эксплуатационного состояния горных выработок достаточно актуален.

2. Цели и задачи исследования

Цель работы – обоснование параметров разрушения горных пород с помощью НРС при проведении ремонта выработок.

Идея работы заключается в сохранении естественных прочностных свойств законтурных пород при присечке смещенных в полость выработки пород при ведении ремонта горных выработок за счет квазистатического разрушения пород.

Задачи, решаемые в магистерской работе:

1. Установление аналитической зависимости для расчета расстояния между шпуровыми зарядами НРС.
2. Разработка модифицированной смеси НРС, позволяющей сократить время разрушения пород, и изучение ее свойств.
3. Разработка технологической схемы ведения работ по ремонту горной выработки при разрушении пород с помощью НРС.

Объект исследования – массив вмещающий горную выработку. Предмет исследований – процессы разрушения пород квазистатическим действием НРС. Методы исследования – систематизация, аналитический, метод физического моделирования, метод статистической обработки данных.

3. Научная новизна и практическая ценность работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

• впервые получена аналитическая зависимость для расчета параметров разрушения пород в условиях двух открытых плоскостей с помощью НРС;
• установлены закономерности изменения распорно-компрессионных свойств НРС при добавлении пластифицирующих добавок и добавок на основе доменных шлаков.

Практическая ценность работы заключается в разработке технологии ремонта горных выработок с присечкой прочных пород шпуровыми зарядами НРС.

4. Обзор существующих исследований и разработок

Мировая практика разработки месторождений угля ориентирована на безремонтное поддерджание вырботок, реализация концепции безремонтного поддержания выработок для шахт Украины на практике до сих пор не осуществлена, несмотря на внедрение в последние годы на передовых угледобывающих предприятиях Украины современных, отвечающих мировому уровню, средств и технологий поддержания горных выработок. Таким образом, в передовой зарубежной практике аналогов предлааемым решениям нет.

Как правило работы по разрушению боковых пород при ремонте выработок проводят либо с помощью буровзрывных работ, либо механическим способом, в основном при помощи отбойных молотков. Область применения того или иного способа определяется прочностью пород, и возможностью развития вывала при проведении присечки. Как правило разрушение с помощью отбойных молотков производится в том случае когда присекаемые породы имеют прочность до 4–5 единиц по шкале проф. М.М. Протодьяконова, и развитую систему природных и техногенных трещин. Разрушение пород с помощью отбойных молотков связано с большой долей ручного труда, низкой безопасностью и производительностью работ. Так, подвигание одной точки перекрепления, с заменой рамы арочной крепи за сутки составляет одну реже две рамы.

Буровзрывной способ разрушения присекаемых пород при ведении ремонта выработки позволяет повысить темпы ведения работ, так как основная часть времени производственного процесса при перекреплении выработки затрачивается на разрушение пород. Однако ударно-динамическое воздействие на деформированные в полость выработки породы при взрывании шпуровых зарядов взрывчатых веществ, приводит к развитию существующей системы трещин, отслаиванию, разрыхлению вмещающих пород, что влечет за собой вывалообразование, и снижение прочности пород приконтурной зоны. Кроме того, это вызывает усиление конвергенции и не позволяет обеспечить устойчивость выработки в послеремонтный период.

Однако в ряде случаев, когда прикотурная область представлена прочными породами с высокой степенью трещиноватости, разрушение которых с помощью отбойных молотков физически невозможно, альтернативы буровзрывному способу разрушения нет. В то же время ведение БВР в таких условиях приводит к развитию вывалов из кровли, что вызывает необходимость закладки пустот образованных при обрушении, снижение темпов ведения ремонтных работ, повышение трудоемкости и стоимости работ по перекреплению.

Известны попытки щадящего разрушения пород приконтурной зоны за счет применения контурного взрывания, способов мягкого взрывания с помощью пластиковых зарядов (зарядные трубки К и КК фирмы Форсит и российские типа Гранилен ), а также при помощи механических приспособлений и инструментов, например гидроклиньев [3]. Однако эти способы не нашли применения при ведении ремонтных работ из-за низкой эффективности, нетехнологичности и необходимости приобретения, обслуживания дополнительного оборудования для привода гидроклиньев. Известны способы повышения устойчивости пород приконтурной зоны и предотвращения вывалоообразования, основанные на упрочнении их химическими композициями [4]. Однако широкого практического применения эти способы не нашли из-за сложности управления зоной упрочнения в процессе нагнетания вяжущих составов, высокой стоимости работ по упрочнению, повышению трудоемкости работ.

В магистерской работе предлагается несколько новый подход к решению проблемы восстановления эксплуатационного состояния выработок. Основная идея его заключается в осуществлении присечки пород деформированных в полость выработки с помощью невзрывчатых разрушающих составов. Такой подход может быть реализован как в условиях прочных так и в условиях слабых пород. При этом может осуществляться присечка как по всему сечению, так и какой-то части выработки. В общем случае предлагаемый способ ремонта горных выработок ведется в такой последовательности: определяют ориентацию системы кливажных трещин в смещенных в полость выработки породах, производят усиление крепи на участке ведения ремонтных работ, после усиления крепи ослабляют замки на рамах деформированной металлической арочной крепи и ведут отбойку пород смещенных в полость выработки путем бурения шпуров и размещения в них невзрывчатых разрушающих составов, при этом шпуры бурят по линиям эквидистантным проектному контуру выработки. После обрушения пород до проектного контура производят извлечение деформированной металлической арочной рамы крепи и возведение рамы новой крепи по проектному контуру. Предлагаемый способ ремонта представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Способ ремонта горных выработок
(1 – горная выработка, 2 – кливажные трещины, 3 – деформированные породы, 4 – деформированные рамы крепи, 5 – крепь усиления, 6 – замок деформированной рамы крепи, 7 – шпур, 8 – проектный контур выработки, 9 – контур смещенных в полость выработки пород, 10 – невзрывчатый разрушающий состав, 11 – рама новой крепи)

Отбойка вмещающих пород путем бурения шпуров и размещения в них невзрывчатых разрушающих веществ позволяет за счет роста квазистатического давления саморасширения НРС получить разрушение пород по требуемому проектному контуру, при этом исключить вывалообразование в кровле и боках выработки, минимизировать расслоения приконтурных пород и обеспечить устойчивость горной выработки после ремонта, что позволяет сократить трудовые и материальные затраты на обеспечение эксплуатационного состояния выработки. При этом разрушенные породы плавно опускаются на рамы деформированной крепи с послабленными хомутами, что обеспечивает безопасность и предотвращает образование вывала. Предварительное определение ориентации системы кливажных трещин позволяет учесть кинетику сдвижений пород после их разрушения и минимизировать энергозатраты на разрушение пород при ремонте выработки. Бурение шпуров по линиям эквидистантным проектному контуру выработки, обеспечивает поочередное обрушение пород от деформированного контура выработки до проектного, при этом учитываются естественные линии скольжения в приконтурных породах, закономерность передачи давления от саморасширения НРС в шпуре вглубь массива, расстояние до открытой поверхности, что позволяет обеспечить разрушение породы от растягивающих напряжений. При этом законтурная область пород остается ненарушенной, что способствует обеспечению устойчивости ремонтируемой горной выработки.

В современной отечественной и зарубежной практике щадящего разрушения горных пород, элементов зданий и сооружений накоплен большой положительный опыт использования невзрывчатых разрушающих составов (НРС) на основе оксида кальция. Применение НРС в промышленном строительстве связывают с ликвидацией бетонных несущих конструкций и фундаментов в работающих цехах и других объектах при их реконструкции [5], в дорожном строительстве – с разрушением асфальтобетонного покрытия [6] и др. Основными преимуществами невзрывного разрушения в этом случае является отсутствие звукового эффекта, разлета частей разрушенного объекта, возможность разрушения вблизи работающего оборудования и людей. Основными направлениями применения НРС в горном деле является добыча и разделывание блоков ценных горных пород [7], добыча блочного камня и разрушение негабаритов [8, 9] при открытом способе добыче, в этих случаях применение НРС за счет отсутствия динамического эффекта при разрушении позволяет повысить качество разделки добываемых материалов и значительно снизить количество отходов.

Одной из основных задач горнодобывающей отрасли является сокращение затрат на ведение горных работ и повышение безопасности труда работающих. Решение этих задач в ряде случаев может быть достигнуто за счет использования НРС. Перспективными направлениями применения НРС в условиях угольных шахт является их использование при проходке выработок, оконтуривании сопряжений и ремонте вертикальных стволов [10, 11], крепленении выработок [12], восстановлении эксплуатационного сечения [13] и др.

Однако, несмотря на имеющийся практический опыт, накопленный при ведении открытых горных работ и в строительстве, прямое его перенесение в подземные условия не представляется возможным, поскольку ведение работ в условиях подземных горных выработок связано со специальным режимом безопасности, обусловленным пылегазовой составляющей шахтной атмосферы и тепловым режимом, стесненными условиями ведения работ, высокой концентрацией людей и техники на единицу площади.

Рисунок 2 – Картина распределения эквивалентных напряжений по Мизесу

Текущие и планируемые результаты по теме исследований

Основной перспективой исследований является возможность использования результатов работы на предприятиях угольной промышленности Украины.

Источник