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: 43
Скачиваний: 0
геологических |
нарушений) |
потерн достигали |
60%. |
Ощутимо |
|
ухудшалось качество угля |
(зольность |
увеличивалась в 3-10 |
|||
раз) . При разработке свит |
сближенных |
пластов, |
опасных по |
||
динамическим |
проявлениям |
горного давления |
(горные уда |
||
ры, внезапные |
выбросы угля и газа) , |
оставление |
целиков |
сопряжено с увеличением опасности работ и недопустимо по
действующим правилам |
безопасности. |
|
|
|
|
|
|
При высоте этажа |
100-130 м (Донбасс, |
некоторые шахто- |
|||||
пласты |
Сучанского и Воркутппского месторождений) |
подго |
|||||
товка |
полосами по восстанию связана |
с |
дополнительными |
||||
техническими трудностями. Работы по проведению |
нарезных |
||||||
ночей |
вручную (с помощью отбойных молотков |
или взрывных |
|||||
работ) |
весьма трудоемки, малопроизводительны |
и |
|
небезо |
|||
пасны, |
особенно на пластах, склонных |
к внезапным |
выбро |
||||
сам, горным ударам и маломощных. Направленное |
|
бурение |
|||||
скважин при высоте этажа 100-130 м остается |
не |
решенной |
|||||
до конца технической проблемой. Попытки |
разделения эта |
||||||
жа не |
несколько подэтажей с целью осуществления |
|
направ |
||||
ленного бурения привели к увеличению |
объема |
подготови |
тельных и нарезных работ на 1 тонну добычи,появлению до полнительного количества опасных объектов горных работ.
Вместе? с том, учитывая известные преимущества схемы пыомкп Кс'шптнмми килями полосами но восстанию Поп кроп
ления, следует считать перспективным ее |
применение |
па |
||
пластах с устойчивыми боковыми породами, |
а также |
|
для |
|
выемки оставленных угольных целиков, где |
вопросы |
управ |
||
ления устойчивостью целиков и обнажений |
боковых |
пород |
||
имеют подчиненное |
значение, а схема выемки полосами |
по |
||
восстанию является |
конкурентоспособной с |
другими |
техно |
логическими схемами.
Известен опыт разработки полосами но восстанию в без людном варианте с буро-взрывным способом отбойки угля в
камерах [ft, Л, |
ю ] |
(Кузбасс, Донбасс), |
когда |
применялись |
|||
в основном то |
же |
способы управления |
горным |
давлением, |
|||
что и с канатными пилами. Зачастую |
в |
качестве |
средства |
||||
поддержания боковых |
пород применялось |
магазииировапие |
|||||
угля в выработанных |
полосах между |
целиками угля |
или ор |
ганными ( костровыми) рядами. При устойчивых боковых по родах и повышенной мощности пластов иногда возникала не обходимость принудительного обрушения кровли в отрабо танных полосах. Параметры схемы при ее промышленных
8
испытаниях следующие: в Донбассе высота |
этажа 67-70 м, |
||||
||шрипа полосы |
10-12 |
м; |
в Кузбассе высота |
подэтажа 35- |
|
'10 м, ширина полосы |
15-20 м. |
|
|
||
Анализ применяемых способов и средств управления 'гор |
|||||
ным давлением |
дает |
основание |
считать их |
но эффективными |
|
и не обеспечивающими |
полной |
безопасности |
работ. Обруше |
ние боковых пород в выработанном пространстве, которое на крутом падении при пойышенных размерах обнажения и от сутствии крепи происходит, как правило, бурно, в той или иной степени сказывалось на смешении боковых пород в по лосах с замагазинированным углем. Вследствие этого проис
ходило зажатие отбитого угля. Взрывной |
способ |
отбойки |
||||||
отрицательно влияет па состояние боковых |
пород, |
a |
следо |
|||||
вательно, на качество полезного ископаемого, при |
этом за |
|||||||
частую не представлялось возможным |
осуществить |
надеж |
||||||
ный контроль за полнотой извлечения угля |
в |
полосе. |
В раз |
|||||
личных вариантах схемы подготовки полосами |
по восстанию |
|||||||
достаточно велик объем трудоемких работ |
|
по |
возведению |
|||||
органной крепи. В работе [ll] приводится |
конструкция вру |
|||||||
бово-отбойной машины, позволяющей дистанционно |
произво |
|||||||
дить подрубку и отбойку угольного пласта |
в лаве, |
ориенти |
||||||
рованной по падению и движущейся по простиранию. |
|
|||||||
Известно сравнительно большое количество |
комплексов |
|||||||
оборудования ( струги, тараны, канатные пилы), |
созданных |
|||||||
за рубежом [ 12, |
13] |
и в СССР [5 , 14, |
15] |
, |
с |
дистанцион |
||
ным управлением |
для |
разработки крутых пластов |
лавами по. |
простиранию без применения крепи,, которые прошли промыш
ленные испытания. |
|
|
|
|
Основными необходимыми условиями, дающими |
возмож |
|||
ность вести очистные работы лавами без крепи, |
являются: |
|||
наличие устойчивых боковых пород, почвы, склонной к |
под |
|||
дуванию, кровли - к главному прогибу |
и мощности |
пластов |
||
менее 1 м. Дополнительным условием считалась |
высокая |
|||
скорость подвигания очистного забоя. |
Предполагалось, |
что |
||
при высокой скорости подвигания забоя |
можно |
обеспечить |
||
нормальное функционирование очистного |
забоя |
без |
крепи за |
счет плавного сближения боковых пород или обрушения кров ли на некотором достаточном удалении от забоя. Длительная проверка: схемы в произволетвенйых условиях не подтверди
ла изложенные предположения: в абсолютном |
большинстве |
условий имели место обрушения пород -кровли |
(почвы) ло- |
9
кального или массового характера, осложняющие выпуск от
битого угля и работу выемочных машин, а в целом |
приво |
||
дившие очистной забой в аварийное состояние. |
|
||
Подобные явления наблюдались даже на весьма |
тонких |
||
(0 ,4 -0 ,6 м) крутых пластах с |
устойчивыми |
боковыми поро |
|
дами. По этой причине опыты |
в длинных |
очистных |
забоях- |
лавах без применения крепи были повсеместно прекращены.
Вместе с тем исследования |
в |
области устойчивости |
неза |
|
крепленных обнажений горных |
пород [16, 17, |
18, 19, |
20, 2 1] |
|
и производственные опыты |
[22] , позволили |
установить ус |
ловия, при которых представляется возможным регулировать
местоположение линии обрушения пород |
непосредственной |
||||
кровли, отодвигая ее от забоя в сторону |
|
выработанного |
|||
пространства без применения крепи вообще |
и |
посадочной в |
|||
частности. |
|
|
|
|
|
|
Для этого длина очистного забоя должна |
|
выбираться |
||
меньше длины предельного пролета основной |
и |
непосредст |
|||
венной кровель, т.е. должно |
соблюдаться |
условие |
|||
|
К} £ |
0 j |
|
|
(1) |
где |
- коэффициент запаса величиной |
менее |
единицы,при |
котором обеспечивается устойчивое состояние основной кро
вли и временно устойчивое непосредственной кровли. |
|
Тем самым представляется возможным |
регулирование |
параметров непосредственной кровли - уменьшение угла на
клона, увеличение шага обрушения (обрушение |
происходит с |
|
отставанием от забоя за счет эффекта защемления |
и зави |
|
сания кровли на контурах забоя и околоштрековых |
целиков). |
|
В условиях развития предельных деформаций |
в - |
основной |
кровле (растрескивание, оседание и обрушение) |
при |
|
в зоне опорного давления формируются напряжения, вызыва
ющие обрушение пород непосредственной кровли |
по |
забой |
|
или даже с некоторым опережением в массив. |
|
|
|
Анализ поведения боковых пород при разработке |
тонких |
||
крутых пластов длинными забоями дал |
возможность |
подой |
|
ти к объяснению механизма поведения |
и обрушения |
пород и |
|
сформулировать основные требования к способам |
и средст |
||
вам управления горным давлением для безлюдной |
|
выемки |
|
[23]. В работе [24] показано, что необходимым |
условием |
упорядоченного опускания толщи пород, подработанных очи стной выработкой, является наличие залегающего непосред10
ственно над пластом монолитного (разумеется, в той мере, как это понятие можно распространять на осадочные горные
породы) слоя (пачки) |
пород, мощность которого находится |
||||
в определенном соотношении с вынимаемой |
мощностью -пла- |
||||
ста, |
а |
именно |
h > т, |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
/77 |
- |
М О Щ Н О С Т Ь |
пласта; |
|
|
4 |
- |
мощность |
первого слоя (пачки) пород кровли. |
|
В |
таких |
условиях |
возможно проявление |
эффекта плавно |
го (упорядоченного) опускания кровли в двух принципиально
различных вариантах |
(см . рис. |
1), |
формирование |
которых |
|||
определяется размерами породных блоков, |
на |
которые раз |
|||||
ламывается подрабатываемый слой (пачка). |
|
|
|
||||
Как установлено |
[24, 25] , |
подобный |
механизм |
разру |
|||
шения и движения имеет место |
( в определенных показанных |
||||||
выше условиях) как |
на пологом, так и на |
крутом |
падении, |
||||
т.е. является общей |
закономерностью |
для |
всего |
диапазона |
|||
углов падения. В то |
же время |
особенности |
крутого |
паде |
ния предопределили и'принципиальные отличия поведения об рушенных пород на первоначальной стадии, предшествующей упорядоченному опусканию [26, 27] , которые были уста новлены в результате шахтных наблюдений при испытании дистанционно управляемых выемочных комплексов без креп ления на пластах с устойчивыми боковыми породами, склон ными к плавному прогибу. Процесс развития деформаций и обрушений толщи пород начинается независимо от состава и свойств пород обычно в виде местных вывалов, коржений с поверхности боковых пород. Обрушенная и перепущенная та
ким образом порода в условиях крутого падения |
располага |
||||
ется в выработанном пространстве под углом |
естественно |
||||
го откоса и при расположении забоя по падению |
вступает с |
||||
ним во взаимодействие. При работе |
без |
крепления подоб |
|||
ные явления нарушают нормальную работу дистанционно |
уп |
||||
равляемых выемочных средств и выпуск отбитого |
угля. |
Эти |
|||
обрушения, названные нами первичными, |
беспорядочными, |
||||
предопределяют особенности механизма поведения |
обрушен |
||||
ных ( перепущенных) пород на крутых |
пластах. |
В |
условиях |
||
работы со стоечной индивидуальной крепью, оставляемой |
в |
||||
выработанном пространстве, таких обрушений |
не было. |
При |
|||
работе без крепи с ними приходится |
считаться |
при решении |
11