Файл: Глушихин, Ф. П. Трудноуправляемые кровли в очистных забоях.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 64

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

выклинивания пород), большой податливости крепи и т. д. Все это указывает иа необходимость тщательного изучения строения и свойств пород на пластах, где ожидается зависание кровли при отходе лав от разрез­ ных печей. Это особенно важно, когда лаву намечается оборудовать механизированной крепью. Затраты на де­ монтаж, ремонт и замену узлов поврежденной механи­ зированной крепи могут оказаться значительно больше затрат на проведение дополнительной разведки участка,

§ 2. Крепление лав при первых осадках

Для предотвращения завалов очистных забоев при первых осадках кровель, склонных к зависанию, при­ меняются различные меры, которые можно разделить на следующие группы: увеличение несущей способности крепи; уменьшение ожидаемых нагрузок; предупрежде­ ние воздушных ударов.

Увеличение несущей способности крепи применяется, когда непосредственно над пластом залегают легкообрущающиеся породы небольшой мощности, а основная кровля представлена породами средней прочности, об­ рушение которых происходит при сравнительно неболь­ шой длине пролета (до 20—30 м ). В качестве крепи применяют кусты из стоек, тумбы ОКУ, костры, иногда органные ряды из деревянных стоек. При этом целе­ сообразно принимать увеличенную ширину поддержи­ ваемого пространства с многорядной установкой уси­ ливающей крепи [65]. Наиболее удачным следует считать применение, наряду со стоечной крепыо, кост­ ров, сохраняющих несущую способность даже при боль­ ших смещениях кровли, при которых стоечная крепь выходит из строя. Увеличение несущей способности крепи за счет применения жестких крепей нежелательно, так как помимо высокого сопротивления необходимо обеспечивать значительную податливость. Жесткая крепь при первых осадках может привести к разруше­ нию пород на контактах и обыгрыванию крепи, что увеличит опасность завала лавы.

Особую сложность представляет увеличение несущей способности механизированных крепей, которые не рас­ считаны на работу в условиях первого обрушения проч­ ных кровель. Увеличивать сопротивление срабатывания

182

клапанов опасно, так как крепь может быть выведена из строя. Применение дополнительных гидравлических стоек, устанавливаемых под крепью, не всегда возмож­ но, так как имеются крепи с большим коэффициентом перекрытия кровли. Устанавливать дополнительные стойки в выработанном пространстве, находясь под крепью, практически невозможно, а находясь в вырабо­ танном’ пространстве опасно, так как современные меха­ низированные крепи почти полностью от него отгоро­

жены.

Заслуживает внимания способ увеличения несущей способности механизированной крепи за счет примене­ ния отработки лавы в начальный период в направлении, противоположном основному направлению отработки. Для этого в разрезной печи монтируют обычное обору­ дование и начинают отрабатывать лаву, устанавливая в выработанном пространстве деревянные стойки и ко­ стры для будущей монтажной камеры. После первого обрушения основной кровли монтируют механизирован­ ную крепь, демонтируют обычное оборудование и с по­ мощью механизированного комплекса начинают отра­ батывать лаву в основном направлении.

Этот способ сравнительно дорог, но может найти применение там, где нет возможности использовать другие меры для предотвращения завала лавы и дефор­ мирования механизированной крепи. Монтаж механизи­ рованного комплекса иногда можно совмещать с на­ чальной отработкой лавы.

Если непосредственная кровля склонна к значитель­ ному зависанию в выработанном пространстве, приме­ няется ее принудительное обрушение, которое, однако, не исключает усиления крепи на период осадки основной кровли.

Принудительное обрушение основной кровли приме­ няется на пластах, где она сложена мощными и моно­ литными слоями крепких песчаников. Иногда они за­ легают и непосредственно над пластом. В обоих случаях для предотвращения зависания кровли на больших площадях используют длинношпуровое взрывание с целью вызвать нарушение равновесия пород над выра­ боткой и их обрушение. Взрывание может производиться с помощью длинных скважин, проходимых в основной кровле наклонно к пласту из специальных камер, распо­

183


лагаемых над штреками, как это предложено работни­ ками ШахтНИУИ £63]. Трудности этого способа за­ ключаются в обеспечении точности бурения скважин на большую длину. Скважины бурят впереди очистного забоя с таким расчетом, чтобы взорвать заряды после того, как забой лавы подвинется на 6—7 м за линию скважины. Усиление крепи при этом также необходимо.

Другой способ принудительного обрушения основной кровли разработан в Караганде [43]. Он заключается в том, что из штреков в сторону выработанного прост­ ранства по нормали к пласту пробуривается веер на­ клонных скважин, образующих одну плоскость. Для обеспечения более полного обрушения основной кровли таких вееров может быть несколько. Все заряды взры­ ваются одновременно при отходе забоя от последнего ряда скважин на 15 м. Этот метод более удобен, чем предыдущий, так как не требует подготовки специаль­ ной камеры, а сами скважины имеют меньшую длину, что облегчает более точное их проведение. Метод был опробован при эксплуатации механизированных крепей и показал хорошие результаты.

Известен также способ ослабления песчаников путем нагнетания в них воды (Печорский бассейн).

Эти способы ослабления влияния первичных осадок непосредственной и основной кровель являются основ­ ными при отработке лав с обрушением. Их целесооб­ разно использовать при применении механизированных крепей.

В КНИУИ разработан метод предварительного тор­ педирования кровли. Сущность его заключается в том, что из выработок в кровлю впереди очистного забоя пробуриваются скважины. После взрывания зарядов в скважинах забой движется под нарушенную кровлю. Опыт показывает, что метод предварительного торпе­ дирования значительно уменьшает вредные последствия не только первичных, но и вторичных осадок кровли.

При залегании в кровле прочных песчаников и из­ вестняков большой мощности применяют и другие спо­ собы предотвращения их обрушения на больших площадях. К ним следует отнести в первую очередь частичную закладку (если позволяют горно-геологиче­ ские условия), выкладку костров, оставление в выра­ ботанном пространстве крепи и т. д. Эти меры позво­

184

ляют предотвратить массовое обрушение пород при достижении предельной величины пролета обнаженной кровли. Оставляемые в выработанном пространстве костры можно закладывать породой для придания им большей жесткости. В ряде случаев производят после­ дующее взрывание оставленной в выработанном прострзнстве крепи. Тзкой метод получил широкое рзспространеиие и в Кузбассе.

§ 3. Направления дальнейших исследований

Анализ применяемых способов и средств управления кровлей в начальный период работы очистных забоев на пластах с прочными трудноуправляемыми кровлями показывает, что проблема управления кровлей в данных условиях, несмотря на отдельные положительные при­ меры, еще не решена. Нерешенными остаются вопросы расчета необходимой несущей способности крепи, вели­ чины и скорости смещения кровли над призабойным пространством в период обрушения, допустимых пре­ дельных площадей обнажения по фактору воздушного удара и т. д. Очевидно, что для решения этих вопросов

необходимо

провести

специальные

исследования как

в шахтных, так и в лабораторных условиях.

Основной

задачей

исследований

является поиск

приемлемых способов управления и средств крепления не только с технической, но и с экономической точки зрения. Особенно это важно в связи с широким приме­ нением механизированных крепей.

Очевидно, что при отработке пластов, кровля кото­ рых представлена породами средней прочности и до­ пускает небольшие предельные пролеты обнажения, возможно использование механизированных крепей с повышенным сопротивлением, имеющих специальные устройства по предотвращению гидравлических ударов в стойках. Такие крепи разработаны рядом зарубежных фирм. Результаты исследований [66] показывают, что для пластов с труднообрушаемыми кровлями повыше­ ние сопротивления механизированных крепей — настоя­ тельная необходимость. На вопрос о том, насколько его повысить, пока нет достаточно аргументированного ответа. Представляется, что одним только увеличением сопротивления механизированных крепей (даже до

185


600 тс на секцию) вопрос о безопасном ведении работ при первых осадках решить вряд ли удастся. Необхо­ димо знать сопряженные параметры смещения кровли: общую величину и максимальную скорость. Возможно, что создавать крепи с весьма высоким сопротивлением не потребуется. Представляется целесообразным создать механизированные крепи с параметрами, приведенными в главе VI книги и испытать их в натурных условиях. Одновременно следует провести широкие исследования на моделях из эквивалентных материалов и установить принципиальные закономерности взаимодействия кре­ пей с прочными кровлями при отходах лав. На основе этих исследований должны быть уточнены требования, предъявляемые к механизированным крепям для пластов с трудноуправляемыми кровлями, особенно в части пре­ одоления вредного воздействия первых осадок.

Совершенствование способов по предотвращению зависания кровли на больших площадях необходимо продолжить с экономической оценкой проводимых меро­ приятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в шахтных условиях исследования позволили получйть качественно новые сведения об особенностях разрушения и перемещения трудноуправ­ ляемых кровель пологих угольных пластов под воз­ действием очистной выемки. Количественные и качест­ венные характеристики параметров разрушения послу­ жили основой для построения расчетных схем, и опре­ деления размеров блоков, на которые разрушается массив пород. Изучение в шахте и на модели условий перемещения этих блоков и взаимодействия их с крепью помогло установить основные закономерности проявле­ ний горного давления на пластах с трудноуправляемыми кровлями, определить дополнительные требования, предъявляемые к крепям, и вывести необходимые рас­ четные формулы.

Для совершенствования паспортов крепления лав, определения возможности применения механизирован­ ных крепей и оценки объема производства крепей с по­

186

вышенным сопротивлением целесообразно в каждом бассейне провестидетальные разведочные работы по всем пластам, кровлю которых по внешним признакам можно отнести к числу трудноуправляемых.

Нэ все известные и вновь вскрываемые пласты с трудноуправляемыми кровлями следует создать горногеологические паспорта с тем, чтобы во многих случаях можно было решать вопросы управления кровлей и креп­ ления призабойного пространства без проведения допол­

нительных,

весьма трудоемких

исследований. Вместе

с тем эти

материалы позволят

полнее представить

диапазон изменения горно-геологических условий пла­ стов с трудноуправляемыми кровлями и более правиль­ но поставить дальнейшие исследования.

Приведенные результаты исследований относятся в основном к тяжелым кровлям. Другие подтипы трудно­ управляемых кровель исследованы в меньшей степени. Совершенно недостаточно освещены вопросы, касаю­ щиеся первых осадок кровли. Поэтому данную работу следует рассматривать как первую систематизированную стадию в исследованиях трудноуправляемых кровель.

Основным методом дальнейших исследований следует считать натурный, но он обязательно должен сочетаться с лабораторным, так как только в последнем случае мы можем исследовать критические режимы работы крепи и предельные состояния кровли.

Следует указать, что с увеличением глубины горных работ изменяется схема разрушения пород, что, в свою очередь, приводит к изменению условий работы крепи. Это необходимо иметь в виду при дальнейших исследо­ ваниях кровель пластов.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Р о с т о в ц е в Д .

С .

У п р а в л е н и е к р о в л е й п ри р а з р а б о т к е

п о л о г о п а д а ю щ и х п л а с т о в

к а м е н н о г о у г л я . К и е в , и зд .

О Н Т И ,

1935.

2. К у з н е ц о в

Г .

Н .

И с с л е д о в а н и е п р о я в л е н и й г о р н о го

д а в л е н и я п ри п р и м ен ен и и м е х а н и зи р о в а н н ы х к р еп е й .

Л ..

Ф о н д ы

В Н И М И , 1956.

 

 

 

 

 

 

 

3. Д а в н д я н ц

В .

Т .

С о в е р ш е н с т в о в а н и е

с п о с о б о в

и

с р е д с т в у п р а в л е н и я к р о в л е й н а ш а х т а х Д о н б а с с а .

М .,

« Н е д ­

р а » , 1969.

 

 

 

 

 

 

 

4. В р е м е н н ы е т е х н и ч ес к и е у с л о в и я н а п р о е к т и р о в а н и е м е т а л ­

л и ч е с к и х и н д и в и д у а л ь н ы х ,

к о м п л е к т н ы х и а г р е г а т н ы х к р еп е й д л я

п о л о ги х п л а с т о в К у з б а с с а .

С о с т а в и т е л ь С . Т .

К у з н е ц о в . Л .,

и зд .

В Н И М И ,

1961.

 

 

 

 

 

 

5. В а с и л ь е в П .

В ., И в а н о в К . И ., К а р н ы ш е в А .

Д .

У п р а в л е н и е к р о в л е й

н а

п о л о г и х п л а с т а х .

М ., Г о с г о р т е х и з -

д а т ,

1962.

 

 

 

 

 

 

 

6. И в а н о в К- И . И с с л е д о в а н и е с п о с о б о в у п р а в л е н и я к р о в ­

л ей

б е з к р е п л е н и я

о ч и стн о го п р о с т р а н с т в а .—

В к н .: « Р а з р а б о т к а

у го л ь н ы х

м е с т о р о ж д е н и й » .

М ., У г л е т е х и з д а т ,

1958.

 

 

7. Б о р и с о в А .

А .

Р а с ч е т ы г о р н о го д а в л е н и я в л а в а х п о ­

л о г и х п л а с т о в . М .,

« Н е д р а » , 1964.

 

 

 

8. P a v l o v i c h К- R o z k la d p o w e rz c h n i

o s la b in e j s p o is t o s c i

u s k a la c h m e to d a o z n a c z a n ia tr w a lo s c i i p r o b a k la s y f ik a c ji s tr o p o w p o k la d o w w e g la w G o r n o s la s k im Z a g le b iu W e g lo w y m , P r a c e G Io w -

n e g o

in stitu tu G o rn ic U v a , N

4 2 9 ,

1967.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. К о в p и ж и н А .

К .,

К р ы л о в В .

Ф .,

3 а п р е е в С . И .

У п р а в л е н и е

к р о в л е й

в

о ч и стн ы х з а б о я х

н а

ш а х т а х

К у з б а с с а .

М .,

« Н е д р а » ,

1969.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

L a b

a s

s e

A .

D ie

A u s w ir k u n g

d e r

B e h a n d lu n g

d e s

H a n -

g e n d e n

a u f

d en

G a n g

d e r

K o h le u n d

d a s V e r h a lte n

d e s

N e b e n g e -

s te in s .

In te rn . K - fu r G e b ir g s d r e c k fo r s c h u n g ,

P a r i s ,

1961.

 

 

 

 

11.

У и н с т е н л и

А .

У п р а в л е н и е

к р о в л е й

в м е х а н и з и р о в а н ­

н ы х

о ч и стн ы х з а б о я х .—

В

к н .:

« М е ж д у н а р о д н а я

к о н ф е р е н ц и я

п о

г о р н о м у

д а в л е н и ю » .

М .,

У г л е т е х и з д а т ,

1957.

 

 

 

 

 

 

12.

E v e r tin g

G .

D e r

P e rio d e n d ru c k .

G liic k a u f

F o r s c h u n g s —

H e fte 26 . H e ft 5,

1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

Г о р н о е

д е л о ,

 

эн ц и к л о п ед и ч еск и й

сп р а в о ч н и к .

Б о ч к а ­

р е в

В .

Г . Г и п о т е зы

г о р н о г о

д а в л е н и я

в о ч и стн ы х

в ы р а б о т к а х ,

т . 5.

М ., У г л е т е х и з д а т ,

1958.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

Р у п п е н е й т

К .

В .

Д а в л е н и е

и

с м е щ е н и е г о р н ы х

п о ­

р о д

в

о ч и стн ы х

в ы р а б о т к а х

п о л о г о п а д а ю щ и х п л а с т о в , М .,

У гл е ­

т е х и з д а т ,

1957.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

188


 

15.

И

л ы и т е й п

 

А .

М .

З а к о н о м е р н о с т и

п р о я в л е н и й

г о р н о ­

го д а в л е н и я . М .,

У г л е т е х н зд а т ,

1958.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

Ш п р у т

Ф .

 

М е т а л л и ч е с к о е к р еп л ен и е

о ч и стн ы х

в ы р а б о ­

то к .

М ., У г л е т е х н зд а т ,

1956.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

Д е н о э л ь

 

Л .

О б з о р

те о р и й

г о р н о го

д а в л е н и я . —

В

к н .:

« М е ж д у н а р о д н а я к о н ф ер ен ц и я п о го р н о м у д а в л е н и ю » . М ., У гл е -

т е х и з д а т ,

1957.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 С о в е р ш е н с т в о в а н и е у п р а в л е н и я

го р н ы м д а в л е н и е м . М .,

« Н е д р а » ,

1967. А в т .:

 

К .

 

А .

А р д а ш е в ,

В .

 

Ф .

К р ы л о в ,

Н .

И .

К у к -

к о в

и

д р .

а в 11 д я н ц

В .

._

 

 

 

 

б о к о в ы х

п о р о д

п р и

р а з ­

 

19.

Д

Т .

 

Д в и ж е н и е

р а б о т к е у го л ь н ы х п л а с т о в в Д о н е ц к о м б а с е н и е . М ., У г л е т е х н зд а т

З а п а д у г л я ,

1948.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0 . С л е с а р е в

 

В .

 

Д .

 

У п р а в л е н и е

 

го р н ы м

д а в л е н и е м

при

р а з р а б о т к е у го л ь н ы х п л а с т о в Д о н е ц к о г о б а с с е й н а . М ., У гл е т е х -

н з д а т ,

1952.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. J a c o b i

О . D ie B e w e g u n g e n z e b ro c h e n e r G e s te in ss c h ic h -

len

urn

b e r g m a n n is c h e

H o h lra u m e .

« G lu k a u f » ,

 

1957,

4 5 /4 6 .

 

 

 

22 . В а с и л ь е в

 

П . В . П о в е д е н и е к р о в е л ь у го л ь н ы х п л а ­

с т о в

в

г о р н ы х в ы р а б о т к а х .

М .,

н зд . И Г Д

и м .

С к о ч и н с к о го ,

 

1966.

 

23. К у з н е ц о в

 

Г . Н . П р е д е л ь н ы е с о с т о я н и я т в е р д ы х г о р ­

н ы х п о р о д с у ч е т о м п р о с т р а н с т в е н н о й о р и е н ти р о в к и е с т е с т в е н ­

н ы х п о в е р х н о с т е й

о с л а б л е н и я .

Л .,

н зд .

В Н И М И ,

 

1961

(Т р у д ы

В Н И М И , № 4 3 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 4 . Я к о б и О . З н а ч е н и е п у с т о т в л а в а х з а ли н и ей о б р у ш е ­

ния

д л я

у п р а в л е н и я

к р о в л е й .

« Г л ю к а у ф »

(р у сск и й

п е р е в о д ),

1969,

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 5 . К

р а в ч е и к о

В . И .

П р е д у п р е ж д е н и е

з а в а л о в

о ч и стн ы х

з а б о е в . М .,

« Н е д р а » ,

1970.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26. К у з н е ц о в С. Т. , О р л о в А. А. , Г л у ш и х и н Ф . П .,

С а д ы к о в

Н .

П р о я в л е н и е

 

г о р н о го д а в л е н и я

в

о ч и стн ы х

в ы р а ­

б о т к а х п ри п р и м ен ен и и м е х а н и з и р о в а н н ы х к р еп е й . М ., « Н е д ­

р а » ,

1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27. О р л о в А . А .

 

К л а с с и ф и к а ц и я

 

с о с т о я н и я

к р о в л и в

о ч и стн ы х

в ы р а б о т к а х .—

« У г о л ь » , 1967,

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28. К у з н е ц о в

 

С . Т . О н а п р а в л е н и я х с о в е р ш е н с т в о в а н и я

м е х а н и зи р о в а н н ы х к р еп е й и п р и е м о в а к т и в н о го у п р а в л е н и я к р о в ­

лей

при и х

п ри м ен ен и и .

 

М .,

 

и зд .

Ц Н И И Т Э И ,

197и.

 

 

 

 

 

 

29 . П а н о в

А . Д . С о с т о я н и е и с с л е д о в а н и й г о р н о го д а в л е ­

ния

и

к р е п л е н и я

 

о ч и стн ы х

и

п о д г о т о в и т е л ь н ы х

в ы р а б о т о к .

М .,

и зд . Ц И Т И у г л я ,

1961.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30. Д а в и д я н ц В . Т ., К о з е л е в

 

Г . Л . И с с л е д о в а н и я

п р о я вл ен и й

г о р н о г о

д а в л е н и я

в о ч и стн ы х

з а б о я х

при

н о в ы х

в и ­

д а х

к р е п е й . М ., Г о с г о р т е х и з д а т ,

1960.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 1 . И с с л е д о в а н и е

 

в з а и м о д е й с т в и я

 

м е х а н и зи р о в а н н ы х

к р еп е й

с

к р о в л я м и

о ч и стн ы х

в ы р а б о т о к .

 

Л .,

н зд .

В Н И М И ,

 

1969,

(Т р . В Н И М И , с б . 7 3 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 2 . К у з н е ц о в

 

С. Т. ,

 

 

Г л у ш и х и н

Ф .

П. ,

П е к а р ­

с к и й

 

Д . Г . И с с л е д о в а н и е м е х а н и з м а в з а и м о д е й с т в и я к р еп ей

о г р а д и т е л ь н о - п о д д е р ж и в а ю щ е г о т и п а с т р у д н о о б р у ш а е м ы м и к р о в ­

л я м и .

Л .,

и з д . В Н И М И ,

 

1968,

(Т р у д ы

В Н И М И сб .

6 8 ) .

 

 

 

35 .

 

 

К у з н е ц о в

С . Т ., Г л у ш и х и н Ф . П . и д р . К в о ­

п р о с у м е х а н и за ц и и у п р а в л е н и я т р у д н о о б р у ш а е м ы м и к р о в л я м и .—

« У г о л ь » , 1968, №

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

189