Файл: Воскобоев, Ф. Н. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых пластов в сложных горногеологических условиях.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 40
Скачиваний: 0
М и н и с т е р с т в о у г о л ь н о й п р о м ы ш л е н н о с т и С С С Р
Центральный научно-исследовательский институт экономики и научно-технической информации угольной промышленности
Серия "Технология добычи угля подземным способом"
Ф.Н. Воскобоев
УПРАВЛЕНИЕ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТОНКИХ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ КРУ ТЫ Х ПЛАСТОВ В СЛОЖНЫХ ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Москва 1974
Г*с. публичная j
»|Шучв<»-Гввида’ат©‘«Ш! |!
%йвл«(Ъ .•--г. |
‘ |
|
у |
;-.■••-' |
[ |
ЧИТ ' |
: о ~ :' ' 'АЛЛ |
| |
УДК 622.831.24:622.333.031.2/.3-118
АН Н О Т А Ц И Я
Вброшюре рассматриваются вопросы уп равления горным давлением в сложных гор ногеологических условиях при разработке тонких и средней мощности крутых пластов с применением и без применения крепи, а та кже с полной закладкой выработанного про странства. Предлагается классификация спо собов управления горным давлением при раз работке месторождений со сложными горно геологическими условиями. На основе иссле дований даются практические рекомендации для производства.
Брошюра предназначена |
для широкого |
круга работников угольной |
промышленности. |
ЦНИЭИуголь, 1974.
ВВЕДЕНИЕ
Из крутых пластов в СССР добывается подземным спо собом около 25% высококачественных энергетических и коксующихся углей. В отдельных угольных бассейнах удель
ный вес добычи, получаемой из крутых пластов, |
еще выше. |
Тонкие и средней мощности крутые пласты |
разрабаты |
ваются в Донбассе, Кузбассе, Кизеловском, Сучанском-, Пе чорском и других бассейнах. По общей оценке в Донбассе около 70% крутых пластов характеризуется сложными гор ногеологическими условиями. Проведенные исследования поз волили разработать критерии оценки степени сложности ус ловий, обоснованные количественными и качественными па раметрами природных и производственно-технических факто
ров. К природным факторам |
относятся мощность пласта,ко |
|||||||||
лебание |
мощности, |
угол падения и его колебания, |
тектони |
|||||||
ческие |
и |
геологические нарушения, устойчивость |
боковых |
|||||||
пород |
и |
угольного |
массива, |
проявления |
вторичных |
|
осадок |
|||
основной |
кровли, |
склонность |
к динамическим |
проявлениям |
||||||
горного |
давления |
(выбросы |
угля и газа, |
горные удары) и др. |
||||||
К производственно-техническим - техническая |
возможность |
|||||||||
создания |
средств |
комплексной |
механизации очистных |
работ |
||||||
или возможность и технико-экономическая |
эффективность |
|||||||||
применения имеющейся техники. |
|
|
|
|
||||||
Основным средством выемки угля в сложных |
условиях |
|||||||||
являются отбойные |
молотки, |
а |
средством |
крепления |
и уп |
|||||
равления |
горным |
давлением |
- |
индивидуальные |
призабойные |
|||||
деревянные стойки |
и стационарные или переносные специаль |
|||||||||
ные крепи (костры, |
органные |
крепи и д р .). |
Применяемые |
|||||||
способы |
крепления |
и управления горным |
давлением |
отлича- |
||||||
3
ются высокой трудоемкостью (.до 80% общей |
трудоемкости |
||||
очистных работ) , требуют расхода лесоматериалов |
в сред |
||||
нем до |
60 м3 |
на 1000 т добычи. |
|
|
|
Основным |
направлением механизации |
процессов |
крепле |
||
ния и управления горным давлением на пологих |
пластах |
||||
средней |
мощности являются создание и |
применение |
комп |
||
лексов |
оборудования с механизированными |
крепями |
для |
||
системы разработки длинными очистными |
забоями. |
Однако |
|||
опыт и исследования показали, что современные гидрофици-
рованные крепи поддерживающе-оградительного типа |
либо |
||
не соответствуют по своим техническим параметрам |
слож |
||
ным условиям тонких и средней мощности |
крутых пластов, |
||
либо не обеспечивают необходимой |
технико-экономической |
||
эффективности. Следует заметить также, |
что создание гид- |
||
рофицированных механизированных крепей для определенной, весьма значительной области сложных условий (наличие ма ломощных пластов менее 0,6 м, в том числе нерабочей мощ
ности, колебания мощности более ± 25% средней, |
резкого |
|||||
колебания параметров |
гипсометрии) |
представляет |
собой |
|||
весьма сложную |
и до |
сих пор не решенную техническую за |
||||
дачу. Вместе |
с |
тем освоение разработки маломощных |
(ме |
|||
нее 0,6 м) , в |
том числе нерабочей мощности, крутых |
плас |
||||
тов представляет большой практический интерес, |
так |
как |
||||
наряду с существенным (до 20-30%) |
приращением |
добычи |
||||
высококачественных углей открывается возможность расши
рения области использования защитной выемки - |
радикаль |
|||
ного средства борьбы с внезапными выбросами |
угля |
и га |
||
за, горными ударами. |
|
|
|
|
Результаты исследований позволяют считать, |
что |
для |
||
сложных условий перспективными являются |
способы разра |
|||
ботки, осуществляемые с постоянным |
или |
периодическим |
||
отсутствием людей в очистном забое, при которых управле
ние горным давлением производится без крепи или с при |
|
менением простых, облегченных конструкций |
передвижных |
vстационарных) дистанционно-управляемых |
vустанавливае |
мых) крепей оградительно-поддерживающего типа. Перспек тивным также для определенной области сложных условий (наличие одиночных пластов, опасных по внезапным выбро
сам угля и газа |
и горным ударам), ограниченной допусти |
||
мыми требованиями по мощности пласта |
и колебанию |
мощ |
|
ности^ является |
способ управления горным |
давлением |
с при- |
4 |
|
|
|
менением гидрофииированнь’х |
механизированных |
щитовых |
|||
крепей поддерживающе-оградительного типа при |
разработке |
||||
крутых пластов широкими полосами по падению |
с |
обруше |
|||
нием кровли. Создание и освоение технологии очистных |
ра |
||||
бот в сложных горногеологических условиях' |
является ком |
||||
плексной проблемой. Основная роль в ее решении |
|
принад |
|||
лежит вопросам управления горным давлением. |
Исследова |
||||
ния в области механики горных пород и горного |
|
давления |
|||
необходимы для получения исходных данных |
для |
разработки |
|||
научно обоснованных технических требований |
на |
создание |
|||
работоспособных конструкций |
механизированных |
крепей |
и |
||
комплексов, выбора и расчета оптимальных параметров сис тем разработки и способов управления боковыми породами, установления рациональной области применения технических средств механизации крепления и управления горным дав лением.
СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ БЕЗ КРЕПЛЕНИЯ
При разработке пластов угля полосами |
по восстанию без |
||||||
крепления основным способом управления |
горным давлени |
||||||
ем является временное поддержание боковых |
пород |
уголь |
|||||
ными целиками или специальной крепью |
|
(органная |
крепь, |
||||
кусты и др.). |
Менее распространены |
способы |
управления |
||||
боковыми породами с применением самотечной |
закладки,' |
||||||
возводимой в |
выработанном пространстве |
|
между |
рядами |
|||
органной крепи или с помощью маганизирования |
отбитого |
||||||
угля (рис. 1). |
|
в |
качестве |
сред |
|||
В безлюдном варианте с применением |
|||||||
ства отбойки канатной пилы схема впервые |
была предложе |
||||||
на ДГИ и опробована на шахтах Донбасса |
[ l , 2] . |
|
|||||
ВНИМИ и комбинатом "Кизелуголь" |
[з] |
усовершенство |
|||||
ванный вариант пилы, получивший название |
|
|
пилы |
ДГИ- |
|||
ВНИМИ, |
был |
применен при разработке |
крутых |
пластов, в |
|||
том числе опасных по горным ударам. Основой |
для |
совер |
|||||
шенствования |
выемочного органа канатной |
пилы послужила |
|||||
работа |
[4] |
, посвященная исследованию |
|
механизма раз |
|||
рушения трещиноватых угольных пластов и пластов, опасных по горным ударам.
5
Канатная пила ДГИ-ВНИМИ прошла |
промышленные ис |
||||
пытания при разработке пластов полосами |
по |
восстанию |
|||
практически во всех угольных бассейнах |
страны |
( Кизелов- |
|||
ский, Кузнецкий, Донецкий, Печорский, |
Сучанское |
место |
|||
рождение) |
в широком диапазоне горногеологических |
усло |
|||
вий [б] . |
Работы проводились преимущественно |
на |
пластах |
||
с устойчивыми и средней устойчивости |
боковыми |
породами. |
|||
Наклонная |
высота этажа (подэтажа) изменялась |
от 40-60 м |
|||
(Кузбасс, Кизеловский бассейн) до 100-130 |
м |
(Донбасс), |
|||
ширина полосы,определяемая устойчивостью |
боковых пород и |
||||
мощностью применяемого оборудования, не превышала 10-15 м.
Рис. 1. Технологические схемы и способы управления горным давлением при безлюдной выемке тонких
исредней мощности крутых пластов:
а, б, в - разработка полосами по восстанию - с полным об
рушением при помощи угольных целиков |
1 а) , |
с полной |
за |
|||
кладкой и возведением органной крепи |
(б), |
с поддержанием |
||||
кровли целиками в сочетании с магазинированием |
угля |
1 в) ; |
||||
г - разработка |
полосами по падению |
с |
щитовым |
огражде |
||
нием, д, е, ж - |
разработка столбами |
по |
простиранию с |
пе |
||
редвижными распорно-оградительными крепями - с наклоном
забоя на массив (д), по падению ( е) с |
наклоном забоя на |
выработанное пространство |
(ж) |
Размеры целиков в испытываемом диапазоне условий изме нялись от 3 до 10 м, наиболее часто целики принимались
6
размером 3-4 м. В условиях кровель, |
сложенных |
из |
проч |
||
ных пород, типа кварцевых песчаников |
и песчаников, |
устой |
|||
чивые площади обнажения достигали весьма |
значительных |
||||
размеров (до 1700.м ^). Там, где |
боковые пброды были сред |
||||
ней и ниже средней устойчивости, |
что |
наиболее |
характерно |
||
для подавляющего большинства условий угольных месторож дений СССР, а также в местах замещения прочных боковых
пород более слабыми разработка с помощью |
канатных |
пил |
без крепления осложнялась из-за внезапных |
обрушений |
бо |
ковых пород. В результате применения канатных пил в боль
шинстве условий потери угля возросли |
с 18-20 |
до |
35-40%, |
|
а зольность угля увеличилась с 0,5 до |
1,5-5% |
[ 6J. |
На |
шах |
те "Нагорная" при ухудшении боковых пород |
потери |
воз |
||
росли до 50-60% [ б] . |
|
|
|
|
Применение схемы выемки полосами |
по восстанию [5] с |
|||
использованием канатных пил имеет как положительные чер ты: наличие безопасности ведения работ, эффективность раз рушения пласта, высокая производительность труда, так и недостатки, которые существенным образом снижают техни ко-экономические показатели добычи угля на пластах с по родами ниже средней устойчивости, а в неустойчивых обна жениях боковых пород и угольных пластов делают эту схе му неприемлемой. Одним из главных недостатков схемы яв
ляется |
наличие неблагоприятных условий |
для |
управления |
горным |
давлением целиками, механизм работы |
которых на |
|
крутом падении за пределами упругого деформирования прин ципиально отличается от механизма на пологом падении [7J. Развивающиеся при дополнительном воздействии касатель ных напряжений в периферийных зонах целиков необратимые деформации сопровождаются на крутом падении системати ческим высыпанием целика, способствующим более интен сивному, чем на пологом падении, развитию потери его не сущей способности вплоть до полного разрушения. При вы емке полосами по восстанию, когда скатывающийся поток угля проходит через всю длину выработанной полосы, этот процесс разрушения целиков не представляется возможным приостановить какими-либо известными способами. Возмож
но, |
однако, продлить срок службы целика путем увеличения |
|
его |
ширины или уменьшения пролета камеры, но это |
связа |
но с повышенными потерями угля в недрах. В особо |
небла |
|
гоприятных условиях (наличие слабых боковых пород, |
зон |
|
7