Файл: Воскобоев, Ф. Н. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых пластов в сложных горногеологических условиях.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 53

Скачиваний: 0

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

определяет перспективность применения этих крепей на пластах со слабыми боковыми породами, в том числе в ме­

стах перехода геологических нарушений,

часто

встречаю­

щихся на месторождениях крутого падения.

Производство

очистных работ в забоях с

дистанционно управляемыми

ма-

u инами и механизмами без

присутствия

людей

открывает

возможность пересмотра существующих

требований к пара­

метрам средств и способов крепления

(.удельное

сопротив­

ление, плотность, коэффициент перекрытия обнажений) .

Так,

на пластах мощностью 0,5 -0,6 м при боковых

породах

Щ,

1У и У1 классов (по классификации ДонУГИ)

при установке

клиновых крепей с расчетом, что на 4-5 м^

приходится

од­

на опора, обеспечивается удовлетворительное

поведение

бо­

ковых пород. В случае появления местных нарушений боко­

вых пород

плотность крепи должна быть

увеличена при

не­

обходимости до одной опоры на 1 м^.

 

 

 

 

В центральном районе Донбасса имеется около

60 забоев

на пластах

рабочей мощности (.равных или менее

0,6

м,

что

составляет

около 20% всего количества

действующих

забо­

ев) , где можно применить клиновые крепи. По данным Дон­

УГИ и ВНИМИ, количество шахтопластов

мощностью от 0,3

до 0,5

м .составляет около 300. Из этого

 

количества

58

(35%)

являются защитными по отношению

к пластам рабочей

мощности, опасным по внезапным выбросам

угля.

При раз­

работке этих пластов будет дополнительно

осуществлена

защита 32 шахтопластов рабочей мощности

и защитной

вы­

емкой

будет обеспечено около 82% всего

числа

разрабаты­

ваемых опасных пластов.

Оценка технико-экономической эффективности разработки защитных пластов произведена по следующей методике: рас­

сматривалась в виде

базового варианта разработка опасно­

го по выбросам одиночного пласта со средней

мощностью

0,8 м -с выполнением

мероприятий, определяемых

правилами

безопасности (бурение дегазационных и разгрузочных сква­ жин и т .п .). В сопоставленной новой технологии производи­ лась разработка без проведения этих мероприятий, а учиты­ вались затраты на разработку маломощного (0,35 м) за­ щитного пласта ( по которому пройден групповой штрек) с применением дистанционно управляемого механизированного комплекса. Расчеты показали [39] , что, несмотря на уве­ личение капитальных затрат при совместной отработке опас32

ного и защитного пластов,

годовая экономия на один забой

составляет 161-240 тыс.р.

Участковая

себестоимость

нд

1 т

угля при этом снижается с

7 р. 7 к. до 5 р. 50 к.;

про­

изводительность рабочего по участку повышается с 2,96

до

3,8 т в смену.

 

 

 

 

Оценка применения клиновых крепей

в качестве

специ­

альной крепи совместно с призабойной стоечной крепью вза­

мен непереносных деревянных костров показывает,

что и

в

этом случае имеется ощутимый экономический

эффект

(табл. 5).

 

 

Т а б л и ц а

5

Вид

2

крепле-

со

ния

ь

о

 

со

 

с

 

А

 

ь

 

о

 

о

 

X

 

в

 

о

 

2

Виды затрат (на 10 ед. крепления

матери-

 

ал

2

со .

коп

 

руб.-

изготовление

чел» час

руб.-коп.

возведение

X

.

коп-

О

 

СО

 

X

.

руб

X

Ф

 

£-

Н

I «

со

 

fht

о

о 5

со

8

н»

2

е

з !

я

2

о

ф га

' 2

«

5 ^ г

>»

«О-

 

О VD

 

2

 

«

Q*

о а.

 

со

 

я

 

ш

о

 

ю

 

и

 

О

 

т

 

Деревян­

 

 

 

 

 

 

 

 

ные ко­

0,45

0,80

18-

 

10,3

12-

40-

-

стры

 

Клиновая

 

 

90

 

 

90

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

деревян­

 

 

 

 

 

 

 

 

ная

0,45

0,45

10-

5,1

2-90 5,8

7-90

28-

4839

крепь

 

 

 

60

 

 

 

96

50

Результаты

исследований

в области управления боковыми

породами

в очистных выработках маломощных

 

пластов с

применением клиновых крепей реализованы в технико-эконо­

мических требованиях на проектирование дистанционно

уп­

равляемых механизированных комплексов

для

разработки

маломощных пластов с клиновыми крепями,

внедряются при

промышленном испытании этих комплексов

на пластах

Дон­

басса, а также использованы в ГДР

для разработки

маломощ­

ных (0 ,2 -0 ,4 м) пластов медистых

сланцев ( г. Мансфельд).

33

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ КРЕПИ

Разработка камерными системами с обратной выемкой

Известно несколько схем выемки при камерных и камер­ но-столбовых системах разработки. Одной из них, получив­ шей наибольшее распространение, предусматривается прямой

порядок выемки - полосами (столбами по восстанию).

При.

безлюдном варианте эта схема, как было показано

 

выше,

имеет крупные недостатки. По другой, принципиально

отли­

чающейся схеме выемка производится в обратном

порядке

после предварительного проведения узкой передовой печи.

Камерная система разработки с обратной выемкой

явля­

ется перспективной, так как обеспечивает возможность соз­ дания благоприятных условий для реализации эффективных и экономичных (с точки зрения потерь в целиках) способов управления горным давлением, а также возможность приме­

нения дистанционно управляемых выемочных

машин

(напри­

мер, комплексы КМД конструкции Донгипроуглемаша).

Комплекс КМД (рис. 5) состоит1из трех

основных уз­

лов: платформы-, перемещающейся по штреку

на

колесном

ходу, на который смонтированы приводы вращения

штанг и

подачи режущего органа; двух составных штанг и режущего

органа. Вначале

при переднем ходе проводится узкая

нарез­

ная выработка

-

печь

прямоугольного

сечения

(1,2

м х0,6м )

на всю высоту

этажа.

На вентиляционном штреке

на режу­

щий орган надеваются

секционные шнековые

расширители,

позволяющие при обратном ходе проводить камеру

шириной

до 5 м. Передний ход

осуществляется с помощью периодиче­

ского наращивания штанг, обратный, при котором

произво­

дится

очистная

выемка, сопровождается снятием штанг.

За­

тем машина перемещается по штреку к месту

проведения

новой

камеры,

и

цикл

повторяется. При переднем

ходе,

как

видно

из рис.

5, штанги и режущий орган находятся в узкой

выработке (печи), которая охраняется широким

целиком

со

стороны выработанного пространства.

При обратном

ходе

(см . рис. 5) режущий

орган машины находится

под прикры­

тием

щитового

ограждения со стороны

обрушенных

пород

или закладки. Подробно устройство, принцип действия и ре­ зультаты промышленных испытаний комплексов типа КМД описаны в работе

А-А

В-В

Рис. 5. Схема к расчету размеров меж-

дукамерных целиков при разработад ка­ мерами с обратной выемкой без крепле­ ния с применением комплексов типа

КМД

35

При рассмотренной схеме выемки имеется возможность оперативно вслед за продвижением вниз' режущего органа осуществлять либо полное обрушение в камере, либо полную закладку и тем самым создавать условия для применения узких податливых угольных целиков.

Анализ способов управления горным давлением без при­ менения крепи при камерных и камерно-столбовых системах

разработки, опыт применения комплексов КМД

на пластах

Центрального района Донбасса и результаты

исследований

ВНИМИ [7] позволили установить особенности

управления

горным давлением на больших глубинах и обосновать мето­ дику выбора рациональных технологических схем и способов управления горным давлением. Способ управления горным давлением путем удержания кровли на опорных целиках,рас­ считываемых на нагрузку от всего веса пород над вырабо­ танным пространством до поверхности, является неприемле­ мым, так как на достигнутых глубинах разработки в Дон­ бассе (более 500 м) он влечет за собой недопустимо высо­ кие потери угля. Способ управления горным давлением плав­ ным сближением боковых пород на разрушаемые горным дав­ лением целики угля, расцениваемый на пологом падении как один из экономичных, ’в условиях крутого падения при рабо­

те полосами по восстанию оказывается

неэффективным

по

следующим причинам. В указанных условиях

целики нахо­

дятся в более сложном напряженном состоянии

и потеря

их

несущей способности, сопровождающаяся

полным разруше­

нием и высыпанием целиков, наступает

при

 

значительно

меньших величинах сближения боковых пород

и

деформаций

целика, чем это имеет место на пологом падении.-В резуль­ тате образуются периодически возрастающие пролеты и раз­ виваются массовые обрушения кровли, создающие опасность в зоне рабочего пространства очистного забоя и подготови­ тельных выработок. В принципе плавное сближение боковых

пород при камерно-столбовой системе разработки

возможно

и на крутом падении, но для этого требуется

оставление

более широких целиков, обусловливающих значительно боль­

шие потери угля, чем на пологом падении.

 

При разработке камерами с обратной выемкой

открыва­

ется возможность управления горным давлением узкими по­ датливыми целиками, так как при обрушении кровли в ка­ мере или подаче закладки во время обратного хода режу­

36

щего органа создается боковой распор на оставляемый це­ лик и угольный массив, и в результате повышается работо­ способность податливого целика и увеличивается срок его службы. Поэтому при применении комплексов КМД на плас­ тах с неустойчивыми легкообрушающимися кровлями пер­ спективным является способ управления горным давлением полным обрушением кровли, осуществляемым в рабочей ка­ мере вслед за выемкой с оставлением узких, предельно де­ формирующихся междукамерных целиков ( см. рис. 5 ). Послед­

ние должны выполнять функции кратковременного

( в

течение

суток) поддержания непосредственной кровли

в

рабочем

пространстве камеры с ограждением от прорыва обрушенных пород из отработанной камеры в рабочее пространство.

Положительной особенностью управления горным давле­ нием с помощью узких предельно напряженных целиков яв­

ляется наличие у них большой податливости,

что

позволяет

избегать взаимодействия целика с большими массами

пород

("заданные деформации"), а поддерживать

 

лишь

нижнюю

пачку сравнительно легко отслаивающихся

и

обрушающихся

пород непосредственно кровли ("заданные

нагрузки")

[24].

Вышележащие слои пород при этом находятся

во

временно

устойчивом состоянии за счет собственной естественной не­ сущей способности ( кровля опирается на угольный массив и обрушенную породу - см. рис.4) .Предполагается, что в ус­ ловиях, где осадки основной кровли оказывают вредное вли­ яние на состояние кровли в рабочем пространстве, в допол­ нение к узким целикам необходимо назначать более широ­ кие промежуточные целики, расстояние между которыми оп­

ределяется предельным

пролетом

основной кровли.

Послед­

ние частично (до 60-70%) будут

погашаться комплексом по­

сле отработки блока и осадки на его

площади

основной

кровли.

 

 

 

 

 

 

 

Перспективным для

больших глубин

разработки

является

применение самотечной

закладки, подаваемой в камеру на

щитовое

ограждение в

процессе ее

расширения.

Применение

закладки

целесообразно применять

также в сочетании с по­

датливыми предельно напряженными целиками,

выполняющи­

ми роль ограждения рабочей камеры от выработанной.

В НИМИ предложены

расчетная,

схема

и методика расчета

узких междукамерных целиков для разработки крутых уголь­ ных пластов комплексами КМД (см . рис. 5), размещаемыми

37

Смотрите также файлы