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: 42

Скачиваний: 0

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

I. Средства и способы управления кровлей

и крепления

очистного забоя:

 

а) самопередвигающиеся агрегатные крепи; б) с закладкой выработанного пространства.

II. Средства механизации и способы выемки при отсутствии работы по управлению кровлей и креплению очистного про­ странства :

а) машинами с удлиненными рабочими органами, движу­

щимися вслед за забоем

1.Буровая и шнекобуровая выемка

2.Гидромеханизация

3.Буро-взрывная выемка.

4.Пилы и струги;

б) машинами,

движущимися вслед за забоем

 

 

1. Комбайн!.' с дистанционным управлением.

 

 

Безлюдная

выемка

угля

 

 

 

С креплением

Б ез крепления

призабойного

пространства

призабойного

пространства

 

 

 

 

 

 

 

Агрегатная

I

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

£0

 

к Я

R

 

 

К

X

Ш

 

со я

 

к

О

 

® о

СО

к

СО

СО

g-OS

 

(Q

СО

X

 

2 х

О

2

(0

я

О

5 «

 

« £ s

и

СО

О

2

X

X д

 

X *

 

со 5 о

>>

с

а

а.

S

 

ЮоР

а

я

>>

со

Ч

2

 

2 о

h

1С-н

ш

У.

о

 

о X

и

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

Приведенные

схемы разделения

безлюдных

способов вы­

емки правильнее

отнести к

разряду

классификационных схем,

нежели к классификациям, так как они являются весьма об­ щими: в них не дифференцированы все известные способы выемки и не показана область их применения. Достоинством

этих схем является в основном правильность

выбора клас­

сификационного критерия, который, однако, нуждается

в

дальнейшей конкретизации.

 

 

 

Классификаций способов управления

горным

давлением

в

сложных горногеологических условиях

к настоящему време­

ни также не составлено, если не считать предложений част­

ного характера. Так, в

работе [5l]

помещена классифика­

ционная схема способов

управления

горным давлением при

 

 

73


нами, пилами
от 0,2 м. Для тара-
мощности, начиная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

13

Класс

Способы управле-

 

Область и

условия применения

'

 

 

 

 

 

\класс)ч

характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•ния горным дав-

 

технологическая

[

дополнительные

спосо-

 

 

лением

боковых пород

и

схема

и

средства

|

условия

 

бов

 

 

 

 

 

пласта

 

выемки

|

 

 

 

 

1

С

применением

Во всем диапазоне

Столбы по простира- Во всем диапазоне

 

 

крепи

 

устойчивости по­

нию и

падению с

 

пластов тонких

и

 

 

 

 

 

род и крепости

 

ориентировкой за­

 

 

 

 

 

 

 

 

средней мощности

 

 

 

 

 

угля

 

боя по падению

 

 

 

 

 

 

 

 

не менее

0,3 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(диагонально) и по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

простиранию

 

* т £: ±. 25%;

 

С

применением ме­

Во

всем диапазоне

Столбы

(широкие по-

 

Л »

250

 

Во всем диапазоне

 

ханизированных

устойчивости по­

лосы) по падению

 

мощности от 0,7 м.

 

гидрофицированных

род и крепости

 

 

 

 

 

 

шитовых крепей

угля

 

 

 

 

 

Пласты опасные по

 

поддерживаюше-

 

 

 

 

 

 

 

внезапным выбро­

 

оградительного

 

 

 

 

 

 

 

сам

и

ударам

 

 

типа и с обруше­

 

 

 

 

 

 

 

 

4 т <■ +25% ;

16

нием кровли

 

 

 

 

 

 

 

 

сС ^

-250

 

С применением ме­

Устойчивые и сред­

Столбы

(широкие

2,0 м >

т

0,7

м

 

ханизированных

ней

устойчивости;

полосы) по па­

 

Пласты

опасные пс

 

щитовых

крепей

во

всем диапазо­

дению

 

 

 

внезапным выбро­

 

оградительного

не крепости угл*Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сам

угля

и газа,

 

типа и с

обру­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

горным ударам

 

 

шением

кровли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4/7? <

+15%

 

 

С

применением пе-

Устойчивые и сред-

 

 

 

 

 

еС & -4 5 °

 

 

Столбы

по прости­

0 ,8 м * т $

о,3

м,

 

редвижных легких

ней устойчивости;

ранию с

диаго­

 

Защитные пласты ( l

 

оградительно-под-

средняя крепость

 

нальным

(нависа­

 

том

числе опасные

 

держивающих кре-

углей

 

ющим)

забоем под

 

по внезапным вы­

 

пей

(металличес­

 

 

 

углом

естествен­

 

бросам угля и газа,

 

кие,

пневмобал*,.

 

 

 

ного откоса обру­

 

стрелянию

угля)

 

 

лонные и др.) и

 

 

 

шенных пород или

 

 

Л m i

+20%',

 

 

обрушением (плав­

 

 

 

ориентированным

 

 

Ы. ^

-4 5 °

 

 

ным опусканием)

 

 

 

по падению

 

 

 

 

кровли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I г С применением ста­

ционарных крепей поддерживающего

типа (например, клиновых), с пол­ ным (частичным) обрушением или плавным сближе­

нием боковых по­ род

Устойчивые и сред­

Столбы по прости­

0,3м *

т ^ 0,6 м

ней устойчивости

ранию

Защитные пласты,

боковые породы;

 

в том числе опас­

угли всего диа­

 

ные по динамичес­

пазоне крепости

 

ким проявлениям

 

 

горного давления

 

 

А П Ч ,

± 2 0 % ;

 

 

cL *

45°

С применением пе­

Не ниже средней

 

редвижных легких

устойчивости; во

 

оградительно-под-

всем диапазоне

держивающих кре­

крепости углей

пей и закладкой

 

выработанного

 

пространства

 

II Без крепи в очист­

ном забое, полным обрушением, пере­ пуском пород, за­ кладкой вырабо­

танного простран­ ства

На Естественными или

искусственными по­ датливыми между-

камерными целика­ ми и полным обру­

шением непосред­

ственной кровли в камере с времен­ ным удержанием основной кровли на

барьерных целиках

74

Во всем диапазоне устойчивости бо­ ковых пород ( ис­ ключая конгломе­

раты с линзовид­ ными несвязанны­ ми выключениями) и крепости угля

Кровли ниже сред­ ней устойчивости до неустойчивых,

исключая конгло­ мераты с несвя­

занными линзооб­ разными включе­

ниями размерами, соизмеримыми с

пролетом Ьбнажения; крепость

угля любая

Столбы по прости­ ранию с располо­

жением забоя по падению и накло­

ном до ± 15° к линии падения

0,5 м i т i 0,8 м

Тяжелые труднообрушаемые кровли, сползающие почвы,

под охраняемыми объектами на по­

верхности

Лт ±20%;

оС ^

45°

Камеры

с

обратной

Во всем

диапазоне

выемкой,

столбы

мощности,

начиная

по простиранию

от 0 ,3 м. Возможно

 

 

 

применение отдель­

 

 

 

ных схем при лю­

 

 

 

бых значениях ко­

 

 

 

лебания мощности

Камеры

с

обратной

пласта

сС$ 450

0,3

т

1,2 м

выемкой

шнеко­

Пласты, не опас­

буровыми дистан­

ные по выбросам

ционно

управляе­

или приведенные в

мыми

комплекса­

неопасное

состоя­

ми (например,

ние предваритель­

типа КМД)

ной обработкой

 

 

 

защитных

±30%;

 

 

 

лтб:

 

 

 

U

 

45°

Иб

Пв

Иг

Пд

Пе

ПГ

Ша

3

4

5

С временным под­

Устойчивые и сред­

держанием непо­

ней устойчивости

средственной кров­.боковые породы.

ли барьерными

Для пил и

стругов

погашаемыми це­

угли слабые, тре­

ликами

щиноватые

или

 

склонные к

ударам

и выбросам

Камеры-лавы с вы­ Во всем диапазоне емкой шнеко-буро­ выми комплекса­

ми, стругами-тара " нов, стругов и бу­

рошнековых комп­ лексов

i20%;

для пил - любое

o iz 459

Не рекомендуется на пластах с са­

мовозгорающимися

углями

С полным обрушени­

 

Устойчивые и сред-

Столбы

по прости­

Во всем

диапазоне

ем боковых пород I

1 ней

устойчивости

ранию с

диаго­

тонких

и

средней

длинном очистном

забое-лаве

 

боковые породы,

нальным

( нависа­

мощности

пластов,

 

угли мягкие, мел­

ющим)

забоем под

начиная от

Ю -

 

 

 

 

кокливажистые или

углом

естествен­

■ 0,2 м,

и любыми

 

 

 

 

склонные к ударам

ного откоса по­

колебаниями

мощ­

 

 

 

 

и выбросам

не­

род. Выемка ка­

ности

 

 

 

 

 

 

 

 

большой интенсив­

натными пилами

 

45°

 

 

 

 

ности

 

типа ДГИ-ВНИМИ

ы. г

С естественными

 

Устойчивые и сред­

Камеры

с

обратной о,з м ~

 

 

 

i.+г м

( искусственными;

 

ней устойчивости;

выемкой бурошне­

Пласты, не опас­

податливыми меж-

 

угли всего диапа­

ковыми

комплек­

ные по выбросам

дукамерными це­

 

зона

крепости

сами

 

 

 

либо защищенные

ликами и

заклад­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+30%;

кой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оС ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45°

С перепуском пород Устойчивые и сред-

 

 

 

 

 

 

Столбы по прости­ Во всем диапазоне

или закладкой вы-

 

ней устойчивости

ранию с

диагональ­

мощности

и

 

коле­

работанного прост-

 

боковые .породы,

ным* (нависающим)

бания мощности

ранства в длинном

 

угли

мелкоклива-

забоем

под углом

пластов,

начиная

очистном

забое-

 

жистые мягкие или

естественного от­

от tn

0,2 м

лаве

 

 

 

склонные к

ударам

коса

перепускае­

oi &

 

45°

 

 

 

 

и выбросам

в пе­

мых

пород

I за­

 

 

 

 

 

риферийной части

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кладки) .

Канатная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

забоя

 

пила типа ДГИ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВНИМИ,

струго-

 

 

 

 

 

Поддержание в ус­

 

Устойчивые

и

тараны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полосы

по восста­

Во» всем

диапазоне

тойчивом

состоянии

весьма устойчи­

нию, падению,про­

тонких

и

средней

боковых пород за

 

вые боковые по­

стиранию

вынима­

мощйости пластов,

счет естественно

 

роды во всем ди­

емые различными

начиная от т "0,2м ,

несущей способно­

 

апазоне крепости

дистанционно уп­

и любыми колеба­

сти

 

 

 

угля

 

равляемыми меха­

ниями мощности

 

 

 

 

 

 

 

низированными

с

С

 

45°

 

 

 

 

 

 

 

выемочными сред­

 

 

 

 

 

 

 

 

ствами (струги,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

канатные

аилы,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

комплекс

НГМД

 

 

 

 

 

Комбинированные

 

Устойчивы** и сред­

и др.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Столбы

по прости­

Во всем

диапазоне

средства

управле**.

 

ней устойчивости

ранию,

полосы по

ния горным давле­

 

боковые породы,

восстанию,

каме­

мощности

и

 

колеба­

нием (с креплени­

 

ния мощности, на­

ем в нарезных вы­

 

угли

всего

диапа­

ры с

обратной

чиная с

tn

■ 0,3 м

работках

и без

 

зона

крепости

выемкой

 

 

 

o i ?

45°

крепи в очистном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

забое)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С временным удер-:. Неустойчивые и ни­

Камеры

с

обратной

0(3

 

6

1,2 м

жанием основной

 

же средней устой­

выемкой дистан­

 

кровли

в камерах

 

чивости боковые

ционно управляе­

Пласты, не опас­

с индивидуальной

 

породы с проявле­

мыми бурошнеко­

ны е по

внезапным

посадочной кре­

 

нием

вторичных

выми

механизиро­

выбросам или за ­

пью, выполняющей

 

осадок

 

ванными комплек­

щищенные

 

30%;

функцию барьер­

 

 

 

 

сами

I например,

 

 

 

 

ных целиков, в со­

 

 

 

 

типа КМД)

o i

=

 

45°

четании с

узкими

 

 

 

 

 

предельно

напря­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

женными межка­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мерными целика­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ми с полным об­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рушением

кровли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в камерах

 

 

Устойчивые и сред­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С временным удер­

 

Длинные очистные

0 , 4 u i ®

*

 

2,0 м

жанием непосред­

 

ней устойчивости

забои

лавы по

Пласты,

опасные

ственной

кровли

 

боковые породы

простиранию. Ка­

по горным

 

уда­

специальными кре­

 

 

 

 

натные

пилы типа

рам или внезап­

пями,

предвари­

 

 

 

 

ДГИ-ВНИМИ, стру-

ным высыпанием

тельно

возводимы­

 

 

 

 

го-тараны, комбай­

угля, несамовоз-

ми в нарезных вы­

 

 

 

 

новые установки,

гораюшиеся

работках (костры,

 

 

 

 

бурошнековые ком­

органка и др.)

 

 

 

 

плексы

 

 

 

 

 

 

 

 

75


брзлюдпой niiifiMKG крутых пластов канатными

пилами явля­

ющаяся одной из первых попыток детального

подраадолопия

способов управления давлением применительно

к канатным

пилам.

 

 

 

 

На

основе анализа материалов

наших

последований, а

также

дополнений других авторов

предлагается

классифика­

ция способов управления горным давлением применительно к разработке крутых ( и крутонаклонных) пластов в сложных горногеологических условиях (табл. 13).

Основным классификационным критерием служат сродства

управления горным давлением; по этому принципу

все

спо­

соб!,! управления горным давлением разделяются

на

три

класса:

I - с применением крепи, II - без

крепи,

Ш -

ком­

бинированные.

 

 

 

В CBOio очередь в каждом классе выделяются подклассы,

которые

характеризуются дополнительными

классификацион­

ными признаками - типом технологической

схемы и выемоч­

ного органа, для которых ориентировочно

устанавливается

область

применения.

 

 

 

ЗА К Л ЮЧ Е Н И Е

Витоге обобщения и анализа мирового опыта управления горным давлением на крутых и крутонаклонных пластах со сложными горногеологическими условиями, известных мате­

риалов исследований проявлений горного давления и взаимо­

действия

крепей с боковыми и обрушенными

породами

(за ­

кладкой)

применительно к этим условиям,

результатов ком­

плексных

исследований автора

в широком

диапазоне

геоло­

гических

и производственных

условий

па

тонких и

средней

мощности

крут!,IX пластах представилось

возможным

 

сфор­

мулировать следующие общие выводиi

и

разработать

 

науч­

но обоснованные предложения:

 

 

 

 

 

 

1.

На угольных месторождениях

крутого падения

подав

ляющее большинство пластов (до 70%)характеризуется слож­ ными горногоологнческими условиями по таким факторам, как мощность, угол падения, параметры гипсометрии, склон^

ность

к самовозгоранию и

динамическим проявлениям гор­

ного

давления,

устойчивость

боковых

пород

и угольного

массива, интенсивность тектонических

и

местных

( непро­

гнозируемых)

геологических

нарушений

и др.

Для

подоб-

76

 

 

 

 

 

 

 


ш.i.x условий либо технически невозможны оол/цпшо и при­ менение (на (чтремеппом уровне развития проектирования и машиностроения) механизированных передвижных крепей в длинных очистных забоях-лавах, либо их применение мкопомпческп нецелесообразно и но обеспечивает требуемых норм безопасности.

С учетом известных предложений для пологих и наклон­ ных угольных пластов разработаны количественные критерии степени сложности по большинству из перечисленных выше природных факторов, способствующих объективному установ­ лению области распространения сложных горногоологических условий и решению вопросов рационального выбора и разме­ щения средств и способов управления горным давлением.

2. Перспективными направлениями

совершенствования

способов управления горным давлением

в

очистных

выра­

ботках тонких и средней мощности крут?,1Х

угольных

плас­

тов являются следующие:

 

 

 

л) применение механизированных крепей поддорживиюшооградительного типа с полным обрушением кровли при раз­ работке широкими полосами по палению щитовыми агрегата­ ми (пласты мощностью более 0,7 м) ;

б) управление боковыми породами с применением облег­

ченных дистанционно управляемых

передвижных

крепей ог­

радительно—поддерживающего типа

с обрушением

(плавным

опусканием кровли) или закладкой, стационарных дистанци­

онно устанавливаемых крепей

в

комплексах

оборудования,

обеспечивающих разработку с

попояппым

или

периодичес­

ким отсутствием людей в очистном забое

( пласты мощно­

стью

0,6 м, в том числе нерабочей мощности)

;

 

 

в) способы управления горным давлением

 

без

примене­

ния крепи в очистном забое, при которых

обеспечиваются

возможность и необходимая оффоктивность

работы

дистан­

ционно управляемых выемочных

комплексов

в

 

коротких

очи­

стных забоях-камерах с обратной выемкой

или в

каморах-

лавах за счет регулирования устойчивостью

 

обнажений

бо­

ковых

пород, обрушением (полным или частичным)

с

по­

мощью угольных (или искусственных) ноликов,

ориентиров­

кой забоя в пространстве и другими специальными меропри­ ятиями.

3. Схема выемки' полосами по восстанию ( канатные пи­ лы, буро-взрывные средства отбойки) предопределяет не­

77


благоприятные условия для управления боковыми

 

породами

без крепления угольными целиками оптимальных

размеров,

механизм работы которых на крутом

падении за

пределами

упругого деформирования принципиально

отличается

 

от

та­

кового на пологом падении. А именно

интенсивно

развива­

ющиеся в периферийных зонах целиков необратимые

 

дефор­

мации при дополнительном существенном влиянии

касатель­

ных напряжений сопровождаются на крутом

падении

систе­

матическим "высыпанием" целика, способствующим

 

более

интенсивному развитию потери несущей

способности

вплоть

до полного разрушения. При этом процесс

разрушения

це­

ликов не представляется возможным затормозить

 

или при­

остановить какими-либо известными

производственно-техни­

ческими мероприятиями, за исключением увеличения ширины целиков, что связано с повышенными потерями угля ( до 50%)

и опасностью при разработке свит пластов,

опасных

по ди­

намическим проявлениям горного давления. В связи

с этим

следует констатировать факт неуправляемости процесса про­

явления

горного давления при разработке полосами

по вос­

станию

без крепления с применением угольных

целиков

и

считать нецелесообразным применение этого способа управ­

ления горным давлением на пластах с боковыми

породами

ниже средней устойчивости. Имея в виду известные

досто­

инства

выемки

полосами

по восстанию

канатными

пилами

в

отношении безопасности

и производительности

на

пластах,

опасных по горным ударам и выбросам, следует рекомендо­

вать ее

к применению на пластах с устойчивыми

боковыми

породами, где вопросы устойчивости обнажений

вмещающих

пород имеют

подчиненное значение, а

технология

 

работ

является конкурентоспособной с другими известными спосо­

бами выемки.

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Обоснованы перспективные способы

управления

гор­

ным давлением применительно к разработке

крутых

пластов

короткими забоями (камерами с обратной выемкой)

без

крепления и разработана методика выбора и расчета

пара­

метров системы по геомеханическим факторам (размеры це­

ликов и

пролетов камер). Особенностью

предлагаемых спо­

собов управления горным давлением с обрушением

 

или са­

мотечной закладкой является применение предельно

напря­

женных

(податливых) междукамерных

угольных

целиков,

предопределяющих технико-экономическую

эффективность

78