Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Обеспечение безопасности при разработке рудных месторождений

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Методы исследований. Основные научные и практические результаты диссертации получены с использованием комплексного метода исследования, включающего: анализ и обобщение литературных источников и производственного опытаэкспериментальные исследования в лабораторных и производственных условияханализ установленных закономерностейопытно-промышленные испытания и внедрение разработанных рекомендаций… Читать ещё >

Обеспечение безопасности при разработке рудных месторождений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Анализ надежности и безопасности отработки мощных рудных месторождений на больших глубинах на примере Шерегешского рудника
    • 1. 1. Анализ состояния горных работ Шерегешского рудника
    • 1. 2. Анализ состояния и основных направлений обеспечения надежности и безопасности отработки мощных рудных месторождений на больших глубинах на примере Шерегешского рудника
  • 2. Исследование горных выработок и вентиляционных сооружений
    • 2. 1. Методы исследований
    • 2. 2. Исследование зависимости распределения потоков воздуха от глубины отработки месторождений
    • 2. 3. Исследование аэродинамических характеристик горных выработок
    • 2. 4. Лабораторные испытания пенопластов
  • 3. Разработка средств и способов безопасной и эффективной воздухоизо-ляции горных выработок
    • 3. 1. Технические решения для воздухоизоляции горных выработок. 3.2. Основы техники безопасности при применении синтетических материалов в подземных условиях
  • 4. Опытно-промышленные испытания средств и способов изоляции горных выработок
    • 4. 1. Опытно-промышленные испытания на Шерегешской шахте
    • 4. 2. Технико-экономическая оценка рекомендаций
  • 5. Разработка средств и способов гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов массового взрыва
    • 5. 1. Средства и способы обеспечения устойчивости коммуникаций и проветривания горных выработок
    • 5. 2. Оценка экономического эффекта внедрения способа гашения воздушных ударных волн и нейтрализации продуктов взрыва

Актуальность настоящей работы определяется тем, что при подземной разработке рудных месторождений в Российской Федерации более 35% руд черных и цветных металлов добываются высокопроизводительными системами с обрушением руд и вмещающих пород. При отбойке руды используются массовые взрывы. С одной стороны, это ведет к тому, что при быстром росте глубины отработки на подземных рудниках Сибири возрастают контакты действующих горных выработок с обрушенными зонами и возникающие при этом утечки воздуха затрудняют нормальное проветривание горных выработок. С другой стороны, массовые взрывы сопровождаются разрушающим воздействием воздушных ударных волн на горные выработки, оборудование и коммуникации с мгновенным выделением большого объема отравляющих веществ. Нарушается нормальный режим проветривания. Восстановление горных выработок, сооружений и нормального проветривания ведет к вынужденным простоям производственного процесса в течение продолжительного времени.

На решение этих задач на примере работы шахты «Шерегешская» и направлена настоящая работа.

Цель работы состоит в научном обосновании средств и способов обеспечения безопасности в условиях отработки мощных рудных месторождений на больших глубинах.

Идея работы заключается в выявлении и использовании закономерностей изменения контролируемых параметров производственной системы и её элементов и разработке на этой основе средств и способов обеспечения безопасности при отработке рудных месторождений подземным способом.

Задачи исследования:

— исследовать динамику контролируемых параметров безопасности производственной системы в условиях отработки мощных рудных месторождений на больших глубинах;

— разработать средства и способы обеспечения безопасного и эффективного проветривания горных выработок;

— разработать средства и способы гашения ударных воздушных волн и нейтрализации вредных газов при массовых взрывах в выемочных блоках.

Методы исследований. Основные научные и практические результаты диссертации получены с использованием комплексного метода исследования, включающего: анализ и обобщение литературных источников и производственного опытаэкспериментальные исследования в лабораторных и производственных условияханализ установленных закономерностейопытно-промышленные испытания и внедрение разработанных рекомендаций в производственных условияхэкспертные оценки.

Научные положения, выносимые на защиту:

— с углублением горных работ и пропорциональным увеличением количества подаваемого в шахту воздуха темпы роста утечек воздуха в шесть раз превышали темпы роста подаваемого в шахту воздуха;

— в условиях действующих скоростей движения воздушных потоков в горных выработках нанесение пенополиуретана на воздухоизолирующие сооружения толщиной слоя 100 мм повышает их воздухонепроницаемость в 5 раз, дальнейшее увеличение толщины слоя не дает значимого эффекта. Герметизация вентиляционных сооружений в шахтных условиях повышает их воздухонепроницаемость в 3−3,5 раза, а обеспеченность рабочих мест свежим воздухом — в 2−2,5 раза;

— гашение ударных воздушных волн и нейтрализация продуктов массового взрыва в условиях отработки мощных рудных месторождений на больших.

Щ глубинах обеспечивает сохранность горных выработок и коммуникаций, нейтрализует до 90% токсических веществ и сокращает время восстановительного проветривания в три раза (до 16−18 часов).

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационной работе, обеспечиваются и подтверждаются:

— многочисленными и длительными (в течение 12 лет) комплексными наблюдениями и измерениями в натурных условиях вентиляционных режимов при различной глубине отработки железорудных месторождений Сибири;

— удовлетворительным согласованием полученных результатов, лабораторных и опытно-промышленных экспериментов по определению аэродинамических параметров горных выработок и вентиляционных сооружений в шахтном поле (расхождение не превышает 20%);

— положительным опытом эффективной и безопасной работы при использовании разработанных технико-технологических решений на Шерегеш-ском руднике.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— для условий отработки мощных рудных залежей на больших глубинах установлено соотношение между темпами роста глубины горных работ, количеством подаваемого в шахту воздуха и их утечками;

— определена зависимость коэффициента воздухонепроницаемости пластин пенополиуретана от толщины наносимого слоя на вентиляционные сооружения и скорости воздушного потока в горных выработках;

— разработан способ герметизации вентиляционных сооружений в шахтных условиях и определена их аэродинамическая характеристика;

— разработан способ гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов массового взрыва в горных выработках и определены основные технико-экономические характеристики этого способа.

Личный вклад автора состоит:

— в установлении закономерностей распределения воздушных потоков в шахтной вентиляционной сети и в обосновании необходимости разработки новых средств и способов обеспечения устойчивости и эффективности проветривания горных выработок в условиях отработки рудных месторождений на больших глубинах;

— в обосновании аэродинамических параметров горных выработок и вентиляционных сооружений для условий отработки рудных месторождений на больших глубинах;

— в разработке технических и технологических решений по воздухоизоля-ции горных выработок на основе применения синтетических материаловв разработке средств и способов гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов взрыва.

Практическое значение работы:

— установлены оптимальные режимы вентиляции шахтного поля на различных глубинах отработки железорудных месторождений;

— выявлена закономерность распределения потоков и объемов воздуха в зависимости от глубины ведения горных работ и качества воздухоизоляции горных выработок и на этой основе рекомендованы технические решения по дополнительной воздухоизоляции горных выработок в районах, контактирующих с отработанными выемочными блоками;

— разработано оборудование для нанесения пенополиуретановых покрытий на вентиляционные перемычки и технология воздухоизоляции отработанных выемочных блоков, горных выработок на основе применения синтетических материалов;

— разработаны и используются средства и способы гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов массового взрыва.

Реализация результатов работы. Полученные выводы и результаты диссертационной работы использованы при:

— создании типовых паспортов режимов вентиляции в сложных горногеологических и горнотехнических условиях отработки подземных железорудных месторождений на различных глубинах;

— обеспечении оптимальных схем и способов вентиляции при отработке запасов Шерегешского месторождения;

— разработке способов и средств гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов взрыва.

Научные результаты и практические рекомендации выполненной работы вошли в методические документы для практического использования при подземной разработке железорудных месторождениях Сибири на больших глубинах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты практического использования докладывались на конференциях и совещаниях Горнорудных управлений ОАО «КМК» и ОАО «ЗСМК», Ташта-гольского, Казского и Шерегешского рудников (гг. Новокузнецк, Таштагол, Каз, Шерегеш, 1998;2003 гг.), на научно-технических советах ВостНИГРИ, Сибгипроруда, СибГИУ, КузГТУ и НЦ ВостНИИ. Результаты внедрения разработанных рекомендаций были представлены на Кузбасской выставке «Инновация изобретений 2002 года» и удостоены приза «Золотой самородок» .

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 10 печатных работах, включая 2 патента Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, изложенных на 117 страницах машинописного текста, включает 27 таблиц, 13 рисунков и список использованной литературы из 99 наименований.

Выводы по главе.

1. Разработаны средства и способы гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов массового взрыва в выемочных блоках при отработке мощных рудных месторождений на больших глубинах.

2. Использование способа нейтрализации продуктов массового взрыва позволило сократить время восстановительного проветривания в сети горных выработок в 3 раза, время простоя вместо 43−72 часов уменьшено до 16−18 часов.

3. Использование разработанного комплексного способа гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов массового взрыва обеспечивает экономический эффект по каждому блоку в размере 1,5 млн. рублей.

Заключение

.

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой изложены организационно-технические решения, обеспечивающие безопасные и эффективные режимы проветривания горных выработок и проведения массовых взрывов, имеющие существенное значение для повышения безопасности и эффективности разработки мощных рудных месторождений на больших глубинах.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Анализ состояния горных работ на примере шахты «Шерегешская» показал, что при отработке мощных рудных залежей с углублением горных работ пропорционально увеличивается потребное количество воздуха для проветривания горных выработок. При этом темпы роста утечек воздуха превышают рост потребного его количества в 6 раз. Утечки воздуха достигают 20% от общего объема воздуха, поступающего в шахту. Используемая технология массовых взрывов приводит к значительным разрушениям горных выработок, к нарушению нормального их проветривания и, как следствие этого, — к простоям из-за разрушений и загазований обширной сети горных выработок.

2. Для организации нормального проветривания горных выработок и обеспечения на этой основе безопасного и эффективного развития горных работ:

— создан испытательный стенд и на его основе установлено, что в условиях действующих скоростей движения воздушных потоков в горных выработках нанесение пенополиуретана на воздухоизолирующие сооружения толщиной слоя 100 мм повышает их воздухонепроницаемость в 5 раз, дальнейшее увеличение толщины слоя не дает значимого эффекта;

— разработаны технические решения и средства для изготовления и применения в шахтных условиях пенополиуретанов. Герметизация вентиляционных сооружений в шахтных условиях повысила их воздухонепроницаемость в 3−3,5 раза, а обеспеченность рабочих мест свежим воздухом — в 2−2,5 раза.

3. В результате использования на шахте «Шерегешская» разработанных средств и способов снижения воздухопроницаемости вентиляционных сооружений обеспечено сокращение утечек воздуха в 1,5−4 раза и повышение эффективности распределения воздуха в сети горных выработок на 16,8%.

4. Разработаны средства и способы гашения ударных воздушных волн и нейтрализации до 90% продуктов массового взрыва. Использование способа нейтрализации продуктов массового взрыва позволило сократить время восстановительного проветривания в сети горных выработок в три разавремя простоя с 43−72 ч уменьшено до 16−18 ч.

5. Выполненная работа позволила получить годовой экономический эффект в размере 1,2 млн. рублей из-за сокращения утечек свежего воздуха через изолирующие вентиляционные перемычки и 1,5 млн. рублей в результате использования разработанного комплексного способа гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов массового взрыва.

Показать весь текст

Список литературы

  1. К.З.Ушаков, А. С. Бурчаков, Л. А. Пучков. «Аэрология горных предприятий». М., «Недра». 1987 г.
  2. А.А.Мясников, А. Ф. Павлов, В. А. Бонецкий. «Повышение эффективности и безопасности горных работ». М. «Недра». 1979 г.
  3. А.А.Мясников, М. А. Патрушев. «Основы проектирования вентиляции угольных шахт». М. «Недра». 1971 г.
  4. А.И. Копытов, В. В. Першин, М. А. Копытов, A.B. Ефремов. «Способы и средства интенсификации горнопроходческих работ на рудниках». «Научный и технический прогресс- основа развития Шерегешского рудника». СИНТО.Кемерово. 2002 г.
  5. К.З.Ушаков и др. Справочник «Рудничная вентиляции». М.Недра. 1988 г.
  6. М.А. Патрушев. «Исследования просачивания воздуха через вентиляционные перемычки». Записки горного института, т38, 1959 г.
  7. П. Р. Б. Тян, В. Я. Потемкин, С. В Сапончик. «Управляемость вентиляционной сети шахты физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых». 1974 г. № 6, с 88−92.
  8. В.А. Зеленецкий, Б. Ю. Пронякина. Отчет о Н.И.Р. «Исследование эффективных схем проветривания горизонтов подземных рудников методом дифференцированных сечений вентиляционных выработок». ВостНИГРИ, Новокузнецк, 1992 г.
  9. Ю.А .Миллер, Е. Л .Счастливчиков. «Особенности применения изолирующих сооружений в шахтах, расположенных в зонах многолетней мерзлоты». ВостНИИ. «Вентиляция шахт и предупреждение эндогенных пожаров». Кемерово, 1976 г. т.28 с. 212−215.
  10. В.К. Сальников «Исследования и выбор основных технологий применения пенополиуритана для вентиляционных сооружений». Автореферат. Пермь, 1972г15. «Вспененные пластические массы». Каталог. Черкассы. 1988 г. -38с.
  11. Б.А. Оленев, Е. М. Мордкович, В. Ф. Калошин. «Проектирование производств по переработке пластических пластмасс». М. «Химия». 1982 г. -256с.17. «Технология пластических масс». /Под. ред. В. В. Коршака, изд.2е, перераб. М. Химия, 1976.-608с.
  12. В.В. Васильев, В. Т. Волков, В. И. Левченко. «Физико-химическое упрочнение горных пород в шахтах. Обзорная информация». М.: ЦНИЭИуголь, 1985 г. вып. 186 с 23−32.
  13. В.В. Васильев. «Полимерные композиции в горном деле». М. Наука.1986г.
  14. А.Ф. Милетич. «Утечки воздуха и их расчет при проветривании шахт». М. Недра. 1968 г.
  15. М.А. Патрушев, В. Л. Кондратов. «Утечки воздуха в глубоких шахтах Донбасса». Донецк. Донбасс, 1973 г.
  16. С.Ф. Шепелев, С. Цой, Ю. А. Залевский. «Воздушные завесы как средство регулирования воздухораспределения в выработках и методика их расчета при встречном взаимодействии струй». Труды ИГД АН КазССР, т.5 1960г.
  17. С.Ф. Шепелев, Г. А. Радченко. «Расчет проветривания силикозоопасных рудников по данным передового производственного опыта обеспыливающей вентиляции». Каз. НТО цветной металлургии, Алма-Ата, 1960 г.
  18. А.И. Ксенофонтова, A.C. Бурчаков. «Теория и практика борьбы с пылью в угольных шахтах». М. изд-во. «Недра» 1965 г.
  19. А.Ф. Павлов, Н. И. Ларин «Совершенствование газового контроля угольных шахт."Кемерово 1998 год.
  20. Б.Т. Баркалиев. «Создание эффективной технологии разработки сложных крутопадающих рудных тел малой и средней мощности». Авт. На соиск. Д.т.н. Новосибирск, 1991 г.
  21. В.Г. Фурсов, JI.M. Цинкер, В. Н. Никитин и др. «Промышленное освоение новых элементов систем разработки на предприятиях НПО «Сибруда», «Интенсивные методы подземной разработки рудных месторождений на больших глубинах». М. ИПКОН. 1990 г. с 6−9.
  22. В.А .Сухановский, А. Б. Умнов, В. М. Куроченко, «Интенсификация проветривания глубоких подземных рудников», М. «Недра» 1992 г. стр. 142.
  23. И.Н, Мохирев, В. И. Куртыгин, «Проблемы вентиляции рудника АОСП «Гипс-KNAUF» и пути ее решения», Пермь, «Горное эхо» № 1(6) 2002 г.
  24. Л.М.Цинкер, Л. С. Костерин, С. Я. Клубов. А.С.840 394 СССР Е 21 С 1/00, Опубл. 23.06.81. Би.№ 23.
  25. Е. Г. Фурсов, Л. М. Цинкер, П. С. Ратушняк. «Повышение эффективности подземной разработки руд». Кемерово, 1991.
  26. М.В. Курленя, A.A. Еременко, Л. М. Цинкер, Б. В. Шрепп. «Технологические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири». Новосибирск «Наука,"2002 г.
  27. Технические отчеты по результатам ВДС на шахте «Шерегешская» г. Таштагол, Кемеровской области. 1960 -1999 г. 36. «Конструкции изолирующих сооружений для шахт восточных районов СССР». ВостНИИ, Кемерово, 1976 г.
  28. Официальный бюллетень госкомитета России (СССР) по изобретениям и открытиям, 1970−2001г.
  29. Официальные патентные бюллетени США, Франции, Англии, Германии, 19 702 001.
  30. Stolle Е. Gasvorkommen in Kalibergwerken des Sudharzgebietes. Bergbautechnik. 1953. Bd. 3 N12. S 646−650.
  31. Gimm W. Kohlensaure und Kohlenwasserstoffgase im Ralibergbau der DDR und Methoden zur Bekampfung der Gasgefahren. Bergbautechnik. 1954, Bd.4 N 11, S. 587−592.
  32. Li T.M., Kennedy B.A. Mining technology in 1981. Equipment and Trends. -World Mining, 1982, v 35 N8, p.75−77.
  33. A.c. № 1 416 713 СССР, Е21 23 F5/00. «Устройство для удаления пыли при транспортировке сыпучих материалов». Опубл. 15.08.88 г., Б. и. № 30. (соавторы Г. Е. Мелиди, В. Н. Никитин, Б. 3. Рубежов и др.).
  34. Заявка № 2 000 107 272/03 от 3.03.2000 г. на изобретение РФ. «Способ воздухоизоляции горных выработок», (соавторы JI. М. Цинкер, П. А. Филиппов, В. В. Дорогунцов и др.).
  35. А.Д. Вассерман, С. П. Алехичев, Е. Г. Максимов. «Методы оценки вентиляционных систем рудников». Изд. «Наука» J1.1974г.
  36. С.П. Алехичев, А. Д. Вассерман, «Воздухораспределение в рудниках с зонами обрушения».
  37. ВостНИГРИ. «Методическое руководство по проветриванию железорудных шахт Сибири». Новокузнецк 1998 г.
  38. Б.П. Алехин, Г. В. Калабин. «Естественная тяга и тепловой режим рудников». Изд. «Наука» Л. 1974 г.
  39. С.П. Алехичев .Л. А. Пучков. «Аэродинамика зон обрушений и расчет блоковых утечек воздуха». Л. «Наука» 1968 г.
  40. Л.А. Пучков. «Аэродинамика подземных выработанных пространств». М. изд. МГГУ, 1993 г.
  41. Ю.А. Шашмурин. «Методика замеров и расчетов вентиляционных параметров рудников с фильтрационными утечками или притоками воздуха». Ново-полоцк. Новополоцкий политехнический институт. 1981 г.
  42. Л.А. Пучков, Н. О. Каледина. «Динамика метана в выработанных пространствах шахт». М.-МГГУ. 1995 г.
  43. Ф.А. Абрамов, Р. Б. Тян, В. Я. Потемкин «Расчет вентиляционных сетей шахт и рудников» М., Недра 1978. 230с
  44. Б.М. Яворский, А. А. Детлаф. Справочник по физике. Стр. 332. М. изд-во. «Наука.» 1977 г.
  45. Справочник по рудничной вентиляции под. ред. К. З. Ушакова. М. «Недра» 1988 г.
  46. A.B. Ефремов, Е. П. Рябченко, Б. М. Сваровский. «Развитие техники добычи руд на больших глубинах». Новосибирск. 1988 г. с135−145.61. «Конструкции изолирующих сооружений для шахт Восточных районов СССР». ВостНИИ. Кемерово. 1976 г.
  47. В.А. Зеленецкий, Б. Ю. Пронякина. Отчет о Н.И.Р. «Исследование эффективных схем проветривания горизонтов подземных рудников методом дифференцированных сечений вентиляционных выработок». ВостНИГРИ, Новокузнецк, 1992 г.
  48. Ю.А. Миллер, E.JI. Счастливчиков. «Особенности применения изолирующих сооружений в шахтах, расположенных в зонах многолетней мерзлоты». ВостНИИ. «Вентиляция шахт и предупреждение эндогенных пожаров». Кемерово, 1976 г. т.28 с. 212−215.
  49. Ю.А. Миллер, В. И. Маевская, Отчет о Н.Р. «Усовершенствование способов и средств профилактики эндогенных пожаров в шахтах Восточного района страны». ВостНИИ. Кемерово, 1980 г.
  50. Н.И. Ларин, А. Ф. Павлов, В. Ю. Тимофеенков, «Совершенствование службы вентиляции угольных шахт». ВостНИИ, Кемерово. 1999 г.
  51. Б.Г. Крохолева, К. С. Подвысоцкий, A.B. Евсеев. «Служба депрессионной съемки ВГСЧ». М. «Безопасность труда». 1.1998г. стр. 60.
  52. JI.M. Цинкер, B.B. Дорогунцов, П. А. Филиппов, В. Н. Никитин, B.JI. Меер и др. «Совершенствование технологии подземных горных работ на руднике «Шерегеш»» М. «Горный журнал» 1992 г. № 6 с 7−11.
  53. А.И. Субботин «Управление безопасностью труда» Безопасность труда в промышленности 2001 год № 11 С2−4
  54. А.И. Ксенофонтова, А. С. Бурчаков, «Теория и практика борьбы с пылью в угольных шахтах». М., Недра, 1965 г.
  55. Б.А. Оленев, Е. М. Мордкович, В. Ф. Калошин. «Проектирование производств по переработке пластических пластмасс». М. Химия. 1982 г. -256с.
  56. В.В. Васильев, В. Т. Волков, В. И. Левченко. «Физико-химическое упрочнение горных пород в шахтах». Обзорная информация. М.: ЦНИЭИуголь, 1985 г. вып. 186 с 23−32.
  57. REED J., Rock reinforcement and stabilization-bolting alternatives. -Mining Go-nigr. J., 1974r. 60. № 12, с 40−45.
  58. В.В. Васильев. «Полимерные композиции в горном деле». М. «Наука». 1986 г.
  59. Е.В. Кузьмин, С. В. Пацев, С. В. Фомичева и др. «Нагнетание полиуретанов для крепления оснований рудных блоков». «Горный журнал», 1985 г. 15−16с.
  60. О.Е. Глезман. «Способы применения полиуретана». Глюкауф № 15, 1972 г. 16−19с.
  61. Д.М. Бронников, Н. Ф. Замесов, Г. И. Богданов. «Разработка руд на больших глубинах». М. Недра. 1982 г.
  62. ШИк^, СозБе^СЛ.Асас!, 8сь255, № 1962г.
  63. Л.Я. Тарасов. «Крепильщик при подземной добыче руды. М. Недра. 1971 г.87. «Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом». М. НПО ОТБ. 1996 г.
  64. Ю.Ф. Карабанов. В. И .Сидоров. В. А. Ткаченко. «Оценка уровня промышленной безопасности в организациях, эксплуатирующих опасные производственные объекты». М. Промышленная безопасность. № 6. 2001 г.
  65. Ю.П. Попов. «Система подготовки и аттестации руководящих работников и специалистов организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты». М. «Безопасность труда в промышленности». № 10. 1998 г.
  66. В.В. Дорогунцов, А. П. Гайдин, П. А. Филиппов, Л. М. Цинкер. «Способ восстановления теплоизоляции и антикоррозийной защиты зданий и сооружений». Заявка № 99 117 613 (1 180 448), приоритет от 05.08,99 г.
Заполнить форму текущей работой