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

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

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