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: 56

Скачиваний: 0

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

под щитовым ограждением, с полным

обрушением пород

кровли в рабочей камере (или полной

закладкой

выработан­

ного пространства). Пролет камеры выбирается

предельным

или близким к пределу устойчивости.

Обрушение пород кров­

ли систематически происходит вслед за движением щитового ограждения и закладочной "подушки" с отставанием от него

на 5-10 м. По данным шахтных и лабораторных

наблюдений,

обрушение

пород кровли

в камере происходит

под

углом

к

вертикали около 15-20°.

Мощность

обрушающейся пачки сло­

ев кровли в камере ограничивается

 

длительно

устойчивым

пролетом

CL*

(см..рис.

5), который по данным исследований

для подавляющего большинства условий Донбасса

может

быть принят с

запасом

1 м. Приняв для подсчета

исходных

нагрузок зону обрушения кровли в

камере, ограниченную

по

высоте пролетом в 1 м,

считаем, что

примерно

 

такая

же

или несколько

большая

( в пределах

максимальной

высоты

свода) толща

пород непосредственной

кровли

будет нагру­

жать узкий целик. Последнее предположение обосновывается следующими соображениями. В условиях крутого падения имеются благоприятные условия для плотной подбутовки об­ рушенными породами вышележащей толщи пород кровли. С течением времени, когда создаются условия для опускания

вышележащей

толщи, подбутовка

воспринимает вес

опуска­

ющихся пород

и служит опорой,

препятствующей

передаче

дополнительных пригрузок на целик.

С учетом изменения несущей способности угольного мас­ сива во времени в натурных условиях, работающего за пре­

делами упругости

[40], выражения

для определения

нагру­

зок, действующих по нормали к напластованию Рп

-,

сдвига­

ющихся усилий Рс

, действующих

по плоскостям

напласто­

вания, запишутся следующим образом:

 

 

РП— у [(б + f)/f + h I» f ] (C0S *d+m sen 2C<) ;

 

(10)

Pc - j f [ ( 6 + f ) h + ^ - ^ - ]({- m )U n Z c L ,

( П )

38

где

о

У - объемный вес пород, т/м°;

к- мощность пород непосредственной кровли, ока­

S

 

зывающей давлениена целик,

м;

-

ширина целика, м;

 

Л.

-

ширина камеры, м;

 

оС

-

угол падения пласта, град;

 

Л7

-

боковой распор;

 

Y

-

угол обрушения породу

= 15-f20°.

Выражения (10),

( l l ) записаны в общем виде

с учетом

влияния бокового распора, так как в рассматриваемом

слу­

чае боковой

распор

действует в направлении

вкрест

про­

стирания.

 

 

 

 

 

 

Исходная нагрузка на целик принимается при максималь­

ной величине

площади A BflF

(см . рис. 5), так

как

в момент

образования

целика

кровля в

рабочем пространстве

сохра­

няет устойчивость до тех пор, пока не разовьется достаточ­ ное обнажение пород кровли.

После обрушения кровли в камере

целик

нагружен

не­

сколько меньшим объемом породы,

определяемым

площа­

дью АБС£г .

 

 

 

 

 

 

Условия

сохранения прочности целиков в

заданный про­

межуток

времени запишется уравнением

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

y[(S+ § Д

* t^LL-XCOS^* т и /еС У 6* * * * * »

■,

( 1 2 )

где <о

-

кубиковая прочность угля,

полученная

в

натур­

кф

 

ных условиях по методике

ВНИМИ

[4l] ;

 

-

коэффициент формы (для целиков с

соотношением

 

 

высоты к ширине 0 ,5 £ -£ -<

2 );

 

 

 

 

b

-

коэффициент, учитывающий уменьшение несущей

 

способности целика во времени

[40]

;

 

к- коэффициент, учитывающий неравномерный харак­ тер нагружения, неоднородность материала и др.

Срок службы целика

определяется временем,

необходи­

мым

для расширения камеры, с учетом технологического за­

паса

1,5-2 суток. Силы

бокового распора от

обрушенного

(закладочного) массива

принимаются в запас прочности це-

 

 

 

39

лика. Вычислив по формуле ( l l )

значения

сдвигающихся

усилий и сопоставив их

с величиной сил

внутреннего

трения

и сцепления в пласте и

самого

пласта

с

боковыми

порода­

ми, полученных при натурных испытаниях

на сдвиг,

можно

произвести проверку прочности целика на сдвиг. При кровлях прочных, способных к зависаниям на больших площадях с последующим бурным обрушением, целесообразно применение

полной закладки

выработанного пространства в

сочетании с

узкими податливыми целиками, ширина которых

определяет­

ся по предложенной выше методике.

 

 

 

 

 

Анализ технико-экономической эффективности

рассмот­

ренных технологических схем и способов

управления горным

давлением при разработке камерами с обратней

 

выемкой

комплексами типа КМД показывает [42]

, что

даже

при

разделении принятой в Донбассе высоты этажа

на два

под­

этажа (условия,

при которых достигнуты

наиболее стабиль­

ные результаты

работы дистанционно

управляемого

обору­

дования комплекса КМД) достигается

существенный

эконо­

мический эффект по сравнению с базовой технологией ( ком­ байновая лава с индивидуальной крепью: производительность

труда увеличивается в 3,66 раза, себестоимость

угля

по

очистному забою снижается в 4,22 раза,

а

участковая

се­

бестоимость снижается в 1,46 раза. Отсутствие

людей в

очистном забое позволяет обеспечить полную безопасность

ведения

работ.

 

 

 

 

 

 

Камерные системы с обратной выемкой с рекомендуемы­

ми способами управления горным давлением

следует

при­

менять на шахтах или участках выемочных полей

с

интен­

сивным

распространением тектонических

нарушений дизъюн­

ктивного типа, где применение механизированных крепей ог-

радительно-поддерживающего типа либо

невозможно,

либо

экономически невыгодно. Не рекомендуется

применение

ка­

мерных

систем с обратной выемкой без

крепления

на сле­

дующих

пластах, склонных к высыпаниям

угля;

одиночных,

I опасных

по внезапным выбросам или незащищенных.

 

 

На основании результатов испытания

комплексов

КМД1

и КМД2

в Донбассе и Кузбассе и промышленной проверки не­

которых из рассмотренных способов управления горным дав­

лением

готовится

к изготовлению и промышленному приме­

нению серия таких

комплексов.

 

 

 

 

 

40

Разработка столбами по простиранию

ВНИМИ обоснованы и проверены в производственных ус­ ловиях способ управления горным давлением и технологиче­ ская схема, позволяющая в значительной степени избегнуть недостатков, присущих схеме "полосы по восстанию" при ра­ боте канатными пилами. Сущность предложения заключается в следующем*^ ^рис. 6). Очистной забой ориентируется на­ клонно в сторону выработанного пространства под углом, равным или близким углу естественного откоса обрушенных Vперепущенных) пород. В качестве выемочного органа ис­ пользуются канатная пила типа ДГИ—ВНИМИ.

Рис. 6. Технологическая схема и способы управления гор­

ным давлением при разработке крутых пластов столбами по простиранию без крепления с применением канатных пил:

а - обрушением пород кровли; б - с временным поддержа­ нием боковых пород в призабойном пространстве с помощью

закладки или переспускаемых обрушенных пород; в - под­ держанием кровли в выемочном блоке с помощью

угольных целиков

^ Предложено совместно с И.М. Петуховым.

41

Обеспечение условий нормального функционирования очи­ стного забоя при отсутствии крепи гарантируется тем, что при таком расположении очистного забоя обрушение пород кровли будет происходить так, как показано на рис. 6, а; в верхней части этажа обрушение будет распространяться на забой, а в нижней части - с некоторым отставанием от за­ боя, что обусловливается действием факторов, благоприятст­

вующих устойчивости пород кровли на участке,

 

углубленном

в массив (двустороннее опирание кровли -

на угольный

мас­

сив и "подбутовку" из обрушенных пород

и угля

над

отка­

точным штреком).

 

 

 

 

 

Лабораторные опыты на объемных моделях

 

из

эквива­

лентных материалов, проведенные во ВНИМИ,

 

подтвердили

правомерность выдвинутых предположений:

при

 

наступлении

предельного состояния обрушение происходило

либо

в верх­

ней половине этажа, либо на всю высоту этажа,

но

контур

обрушения был близок фигуре прямоугольника.

Площадь

же

кровли, близкая по форме треугольнику, углубленная в мас­

сив в

нижней половине забоя, находилась постоянно

в

ус­

тойчивом состоянии и тем самым

обеспечивались

сохран­

ность

рабочего пространства и возможность

выпуска отби­

того угля. Если в этих условиях использовать

для

дистан­

ционной подрубки

пласта тонкий

режущий орган

с

дистан­

ционным управлением типа, например, канатной

пилы ДГИ-

ВНИМИ и переместить его перед наступлением

предела ус­

тойчивости пород кровли в нижнюю половину забоя,

обеспе­

чив его постоянное прижатие к забою, то можно-

создать

условия, исключающие возможность его защемления

обру­

шенными породами. Вероятность зажатия каната

в.

верхней

части

забоя, где

ожидается

распространение

обрушения

по

забой,

ничтожно

мала, так

как незначительное

продвижение

каната после стабилизации последствий обрушения обеспечит его перемещение под угольный массив. Вслед за этим воз­ можны перемещение режущего органа в часть забоя, взаи­ модействующую с обрушенными породами, и возобновление работы очистного забоя. При этом, разумеется, не исключе­ ны потери угля в процессе обрушения пород, однако эти по­ тери будут значительно меньше тех, которые имеются при камерно-столбовых системах разработки с выемкой полоса­ ми по восстанию, поскольку уголь и порода в раздробленном состоянии располагаются под разными углами естественного откора.

42 *'

Смотрите также файлы