Способ формирования демонтажной камеры при разработке пологих угольных пластов

Актуальность вопроса о повышении эффективности монтажно-демонтажных работ при разработке пологих угольных пластов большой мощности сохраняется уже на протяжении многих лет и постоянно возрастает в связи с общим осложнением условий ведения горных работ. В статье представлены результаты рассмотрения опыта монтажно-демонтажных работ на шахтах России, описаны достоинства и недостатки основных технологий формирования демонтажных камер. К числу последних относятся заблаговременная проходка опережающей демонтажной выработки и формирование камеры непосредственно очистным забоем. В статье показано, что на практике ведение монтажно-демонтажных работ может приводить к продолжительным простоям очистных механизированных комплексов, особенно в период демонтажа. В свою очередь, простои добычного оборудования, достигающие несколько десятков суток, наносят предприятию существенный экономический ущерб. Основной причиной увеличения продолжительности демонтажа является неустойчивое состояние пород непосредственной кровли над демонтажной камерой. Разупрочнение кровли и потеря ее устойчивости при вводе комплекса в демонтажную выработку происходит в результате длительного воздействия опорного давления приближающейся лавы. Авторами статьи предлагается способ формирования демонтажной камеры, в котором породы непосредственной кроли над будущим местом демонтажа заблаговременно извлекаются, а на их месте возводится искусственный закладочный массив. В результате искусственная кровля в демонтажной камере позволяет более эффективно проводить мероприятия по ее креплению и управлению в сравнении с естественной кровлей. В свою очередь, это повышает эффективность и безопасность труда горнорабочих при ведении демонтажных работ.

Карпов Г. Н., Ковальский Е. Р., Носов А. А. Способ формирования демонтажной камеры при разработке пологих угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6—1. — С. 54—67. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_54.

Исследование выполнено за счет субсидии на выполнение государственного задания в сфере научной деятельности на 2021 год №FSRW-2020—0014.

Карпов Григорий Николаевич¹ — канд. техн. наук, доцент, http://orcid.org/0000-00023763-2701, e-mail: Karpov_GN@pers.spmi.ru;
Ковальский Евгений Ростиславович¹ — канд. техн. наук, доцент, http://orcid.org/00000002-6656-9377, e-mail: Kovalskiy_ER@pers.spmi.ru;
Носов Александр Алексеевич¹ — аспирант, http://orcid.org/ 0000-0001-7453-4556, e-mail: Nosov_AA@pers.spmi.ru;
¹ Санкт-Петербургский Горный Университет, 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия В. О., д. 2, Россия.

Карпов Григорий Николаевич, e-mail: Karpov_GN@pers.spmi.ru.

1. Мешков А. А., Казанин О. И., Сидоренко А. А. Повышение эффективности технологии и организации монтажно-демонтажных работ при интенсивной разработке пологих угольных пластов на шахтах Кузбасса // Записки Горного института. — 2021. — № 4 (249). — C. 342–350. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.3.

2. Казанин О. И., Сидоренко А. А., Мешков А. А. Организационно-технологические принципы реализации потенциала современного высокопроизводительного очистного оборудования // Уголь. — 2019. — № 12. С. 4–12.

3. Таразанов И. Г. Итоги работы угольной промышленности России за январьдекабрь 2016 года // Уголь. — 2016. — № 3. С. 58–72.

4. Таразанов И. Г., Губанов Д. А. Итоги работы угольной промышленности России за январь-декабрь 2020 года // Уголь. — 2020. — № 3. — С. 54–69.

5. Ермакова И. А., Федусов В. А. Состояние демонтажных работ на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2019. — № 4. — С. 123–130. DOI 10.18796/0041-5790-2021-3-27—43

6. Никитина А. М., Риб С. В., Борзых Д. М., Дадынский Р. А. Совершенствование технологии вспомогательных работ для обеспечения эффективной работы длинных очистных забоев // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2020. — № 6. — С. 113–118.

7. Wang B. Dang F. Chao W. Miao Y. Li J. Surrounding rock deformation and stress evolution in pre-driven longwall recovery rooms at the end of mining stage // International Journal of Coal Science & Technology. 2019, vol. 6, pp. 536–546, DOI: 10.1007/s40789019-00277-0.

8. Peng S. S. Longwall Mining: Second edition. Wiley, 2006. 636 p.

9. Карпов Г. Н. Обоснование технологии демонтажа очистных механизированных комплексов при высокой концентрации горных работ: Автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук — СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2013. — 24 с.

10. Никитина А. М., Риб С. В., Борзых Д. М., Дадынский Р. А. Демонтаж механизированного комплекса при помощи демонтажного щита в условиях шахт Юга Кузбасса // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. — 2020. — № 6. — С. 165–170.

11. Ермакова И. А., Федусов В. А. Влияние расположения демонтажных камер на длительность демонтажных работ на шахтах АО «СУЭК-Кузбасс» // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2020. — № 1. — С. 234–243.

12. Zubov V. P., Anisimov K. A. Substantiation of the method ensuring the safe development of the pit reserves of kimberlite ore deposits in the conditions of the Udachny mine // E3S Web of Conferences, Saint Petersburg, 2021. pp. 101–112.

13. Шулятьева Л. И. Пространственно-временное моделирование и организация процессов подготовки запасов угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 12. — С.166–181. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12—0166—181.

14. Гоголин В. А., Ермакова И. А., Пириева Н. Н., Федусов В. А. Схемы расчета напряженного состояния целика под демонтажную камеру // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2021. — № 2. — С. 146–154.

15. Харитонов И. Л. Проявления горного давления при подготовке демонтажных камер различными способами // Уголь. — 2016. — № 12. — С. 37–39.

16. Гречишкин П. В. Результаты демонтажа механизированного комплекса по нижнему слою при использовании высокопрочной полимерной сетки в качестве перекрытия // Уголь. — 2014. — № 2. — С. 15–17.

17. Sidorenko A. A., Sidorenko S. A., Ivanov V. V. Numerical modelling of multiple-seam coal mining at the Taldinskaya-Zapadnaya-2 mine // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2021, vol. 19, no. 5, pp. 568–574.

18. Sidorenko A. A., Ivanov V. V., Sidorenko S. A. Computer modeling of rock massif stress condition for mining planning on overworked seam // Journal of Physics: Conference Series. 2020, no. 1661,. pp. 1–6.

19. Kang H. Lv H. Zhang X. Gao F. Wu Zh. Wang Zh. Evaluation of the ground response of a pre-driven longwall recovery room supported by concrete cribs. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016, no. 49, pp. 1025–1040, DOI: 10.1007/s00603-015-0782-2.

20. Phuc L. Q., Zubov V. P., Dac P. M. Improvement of the loading capacity of narrow coal pillars and control roadway deformation in the longwall mining system. a case study at khe cham coal mine (vietnam) // Inzynieria Mineralna. 2020, vol. 1, no. 1, pp. 115–122. DOI 10.29227/IM-2020—02—15.

21. Sidorenko A. A., Ivanov V. V., Dmitriyev P. N. A study of gas drainage methods efficiency in Kotinskaya mine in Russia // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, no. 4, pp. 530–535.

22. Казанин О. И., Ярошенко В. В. Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов донной части Воркутского месторождения // Записки Горного института. — 2020. — № 3 (244). — С. 395–401. DOI: 10.31897/pmi.2020.4.1.

23. Торро В. О., Ремезов А. В., Климов В. В., Дедиков Е. А. Факторы оценки устойчивости демонтажных камер при формировании их очистным забоем // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2017. — № 6. — С. 47–53 . DOI: 10.26730/1999-4125-2017-6-47—53.

24. Трофимов В. А., Кубрин С. С., Филиппов Ю. А., Харитонов И. Л. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния вмещающего массива и пологого мощного угольного пласта при завершении отработки выемочного столба // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 8. — С. 42–56. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-08—0-42—56.

25. Kazanin O. I., Sidorenko A. A., Vinogradov E. A. Assessment of the influence of the first established and identification of critical steps in main roof caving // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018, vol. 13, no. 10, pp. 3350–3354.

26. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021613663. 05.03.2021. Зубов В. П., Ле К. Ф. Программа для вычисления параметров зоны опорного давления и диаграммы распределения напряжений в краевой части массива угля. 2021. Бюл. № 3.

27. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021613815. 10.03.2021. Сидоренко А. А., Голубев Д. Д., Нагорнов Д. О. Программа для прогноза параметров напряженно-деформированного состояния пласта в зоне опорного давления лавы. 2021. Бюл. № 3.

28. Nikiforov A. V., Vinogradov E. A., Kochneva A. A. Analysis of multiple seam stability // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 1132–1139 .

29. Артемьев В. Б., Логинов А. К., Ютяев Е. П. и др. Альтернативные технологии формирования демонтажных камер в условиях ОАО «СУЭК-Кузбасс» // Уголь. — 2010. — № 3. — С. 20–23.

30. Stankus John C. A Case Study of a Low Overburden Longwall Recovery with PreDeveloped Recovery Entries // 33rd International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, W. V. — 2014. — pp. 1–8.

31. Bauer E. Longwall recovery utilizing the open entry method and various cementconcrete supports // 7th International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, W. V. —1988. — pp. 30–42.

32. Tadolini S. C. Pre-driven experimental longwall recovery room under weak roof conditions — design, implementation and evaluation // 21st International Conference on Ground Control in Mining, Morgantown, W. V. — 2002. — pp. 1–10.

33. Карпов Г. Н., Ковальский Е. Р., Смычник А. Д. Определение параметров разгрузки массива горных пород на концевых участках демонтажной камеры // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 8. — С. 95–107. DOI: 10.25018/0236-14932019-08-0-95—107.

34. Tadolini, S. C., Ground Control Support Considerations for Pre-Driven Longwall Recovery Rooms: Ph.D. Dissertation submitted to College of Engineering and Minerals Resources. — Morgantown: West Virginia University. 2003. 163 p.

35. Патент РФ № 2743162. 15.02.2021. Карпов Г. Н., Ковальский Е. Р., Носов А. А. Способ формирования демонтажной камеры при разработке пологих угольных пластов. 2021. Бюл. №5.