Файл: Скуба, В. Н. Исследование устойчивости горных выработок в условиях многолетней мерзлоты.pdf

1965; Скуба, Мельников, 1968), где ежегодно ею крепится бо­ лее 50% всех подготовительных выработок. За рубежом штан­ говая крепь широко применяется в США (Thomas, 1954), Ка­ наде (Forrester. 1959), Англии (Brown, Whalley, 1953), ГДР

(Шрюман, 1962), Польше (Partyka, 1960), Чехословакии (Коsina, 1960) и других странах.

Анализ опыта применения штанговой крепи на угольных шахтах Советского Союза и за рубежом убеждает, что приме­ нение штанговой крепи возможно не только в особых, благо­ приятных для нее условиях, но и в горнотехнических условиях многих, если не большинства, отечественных угольных шахт (в том или ином виде) и всегда со значительным технико-эко­ номическим успехом. Однако технико-экономическая целесо­ образность использования штанговой крепи не исчерпывается снижением прямых расходов при проходческих работах. Не поддается стоимостному выражению, но имеет огромное зна­ чение улучшение условий труда и снижение несчастных слу­ чаев при проведении и эксплуатации горных выработок (Фет-

твайс, 1963).

Дальнейшее совершенствование и, как следствие, расшире­ ние объемов и области применения штанговой крепи в угольной промышленности должно основываться на снижении стоимости крепи и увеличении производительности труда при креплении горных выработок за счет внедрения более дешевых и более соответствующих данным условиям видов штанг, а также ра­ циональных конструкций и параметров штанговой крепи.

Наши исследования в области крепления горных выработок посвящены изучению влияния положительного теплового ре­ жима шахт на устойчивость подготовительных выработок, на работоспособность различных видов штанг и закономерности проявлений горного давления в подготовительных выработках с целью установления научно обоснованных исходных данных для выбора и проектирования конструкций крепи, паспортов крепления и определения области применения штанговой кре­ пи при разработке угольных месторождений в различных гео­ криологических зонах.

в области многолетней мерзлоты является наличие различных температурных зон в толще мерзлых пород (зоны многолетней мерзлоты, переходной зоны и подмерзлотных горизонтов), характеризующихся разными прочностными свойствами гор­ ного массива и устойчивостью выработок.

2. Основные исследования в области совершенствования крепления горных выработок сводились к оценке природных

12

условий и их влияния на эффективность поддержания горных выработок при существующих на шахтах способах крепления

Г Л А В А II

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ШАХТ ПРИ ПОДОГРЕВЕ ВОЗДУХА, ПОСТУПАЮЩЕГО В ВЫРАБОТКИ

В ХОЛОДНЫЕ ПЕРИОДЫ ГОДА, ДО ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

§ 1. Методика исследований

Исследования характера изменения температуры и влаж­ ности шахтного воздуха во времени и по длине вентиляционного пути, а также формирования температурного поля в окружаю­ щем выработки породном массиве при подогреве воздуха, посту­ пающего в горные выработки, до положительной температуры в течение всего холодного периода года проводились по спе­ циально разработанной методике, в основу которой положена методика, созданная в Ленинградском горном институте им. Г. В. Плеханова.

Измерение температуры, влажности и скорости проходя­ щего по выработкам воздуха проводилось по маршрутам, вклю­ чающим главные воздухоподающпе, основные капитальные и участковые выработки, очистные забои, выработки исходя­ щей струи и каналы вентиляторов. Количество замерных пунк­ тов на шахте составляло 20— 30, а расстояние между ними 100—200 м (рис. 2). Температура воздуха измерялась ртутными термометрами, влажность — психрометрами и волосяными гиг­ рометрами, скорость движения воздуха— анемометрами. Час­ тота маршрутных съемок: в первый год — еженедельно; во второй и последующие годы — ежемесячно в середине месяца. Одновременно проводилось измерение температуры пород вок­ руг горных выработок.

Общеизвестно, что наиболее удобен для измерения темпе­ ратуры горных пород способ, основанный на изменении электри-

13

тельного прибора применять удобный в работе и транспорти­ ровке потенциометр постоянного тока типа КП-59. Класс точ­ ности прибора 0,05. Потенциометр КП-59 имеет регулируемый источник напряжения внутри корпуса, что дает возможность отказаться от отдельного источника питания и регулировочного; сопротивления для установки необходимой величины тока в из­ мерительной цепи.

Проверка схемы в различных условиях показала, что при температуре воздуха +20° разница в показаниях по сравнению с эталонным метеорологическим термометром с ценой деления 0,1° колеблется в пределах 0,01—0,079°, средняя по 10 замерам составляет — 0,037°. При температуре 0° разница находится в пределах 0,02—0,05°; средняя 0,043°; при температуре ми­ нус 20° — в пределах 0,03—0,09°, средняя — 0,052°.

Высокая точность, малые габариты и вес аппаратуры поз­ воляют с большой эффективностью применять разработанный метод для измерения температуры горных пород в массиве, скоплений отбитого полезного ископаемого, температуры шахт­ ной атмосферы, при изучении температурного состояния пород, термодинамических процессов, происходящих при разработке полезных ископаемых, и т. д. Изучение температурного режима пород, окружающих горные выработки, проводилось в шахт­ ных условиях на специально оборудованных, постоянно дейст­ вующих геотермических станциях. Каждая станция представ­ ляет собой серию шпуров (10—12 шт.) диаметром 42 мм, распо­ ложенных в почве, боках и кровле выработок (рис. 3). Длина шпура до 6,5 м. В забое каждого шпура были установлены тер­ мометры сопротивления типа TCM-XI, специально подготовлен­ ные в лабораторных условиях. Локальное заложение термо­ метров продиктовано необходимостью изолировать их от при­ тока воздуха из выработки и циркуляции воздуха по шпуру,

15

и закреплялась изолированной лентой. На трубку до упора с термометром надевались два уплотнительных кольца из резины.

введения термометра в шпур поддержка извлекалась. Затем ре­ зиновая пробка (розетка) обматывалась волокнистым асбестом и фланелью и вводилась плотно в шпур. Термометры, устанав­ ливаемые в почву, запаковывались в тонкую водонепроницае­ мую оболочку. Буровая мелочь и шлам из шпуров в почве из­ влекались при помощи специально изготовленного конуса.

Техника измерения при положительной и отрицательной температуре среды ничем не отличается. Установлено, что по­ тенциометр КП-59 обеспечивает заданную точность измерений + 0,1° при температуре от —20 до -f50°.

Измерение температуры горных пород производилось сле­ дующим образом. Потенциометром определялось падение напря­

Для упрощения расчета выражение 1/Кцоост заменялось коэффициентом К , подсчитанным для каждого термометра. Тогда

16