RU1776309C - Способ охраны горной выработки при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано дл  охраны горных выработок при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах. Сущность изобретени  способ включает проведение горной выработки в выработанном пространстве лавы после полного затухани  уплотнени  обрушенных пород в нем под вли нием горного давлени . Новое в нем то, что выработку провод т в слое разрушенных пород кровли на удалении от почвы пласта, обеспечивающем их разрыхление по значению, равному коэффициенту разрыхлени  при запредельном состо нии этих пород. При этом способе отсутствуют затраты на возведение породной полосы в выработанном про странстве по трассе размещени  выработки и извлечение ее части при проведении последней . сл с

Description

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано дл  охраны горных выработок при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Известны способы охраны горных выработок в выработанном пространстве, включающие их проведение в плоскости разрабатываемого пласта после затухани  усадки обрушенных пород кровли.

Общими недостатками этих способов  вл етс  размещение этих выработок на уровне пласта в зоне максимального разрушени  пород непосредственной кровли и хаотической упаковки их кусков-обломков. Поэтому степень уплотнени  указанных пород под вли нием горного давлени  при очистных работах в их слое высотой, равной высоте проводимой затем в них горной выработке , по сравнению с вышележащими сло ми на удалении от этого пласта наибольша . Неупор доченное размещение породных кусков, малые их размеры и пониженна  плотность упаковки не только затрудн ют процесс проведени  выработки в части выемки неоднородной по прочности среды и снижени  шага установки рамок поддерживающей крепи, но и усложн ет услови  дальнейшего ее сохранени  за счет предотвращени  увеличивающегос  смещени  обнаженных по контуру разрушенных

XS XI О Ы

о ч

Ы

пород при их переуплотнении под вли нием горного давлени  во врем  проведени  и последующего поддержани  этой выработки При этом, в зависимости от габаритов образованных при обрушении породных кусков снижаетс  возможность использовани  несущей способности последних дл  повышени  сопротивл емости горному давлению в совокупности с поддерживающей крепью.

Указанные недостатки в некоторой степени устранимы при полевой подготовке, когда горна  выработка проводитс  на определенном удалении от выработанного пласта, однако при наличии в почве этого пласта мощного сло  весьма прочных пород резко снижают темпы проведени  выработки и повышают их стоимость. При размещении полевой выработки в менее прочных сло х породы почва на значительном удалении ее от выработанного пласта может привести к неблагопри тным услови м ее сохранени , которые аналогичны услови м нетронутого горного массива.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ охраны горной выработки, при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах, включающий проведение горной выработки в выработанном пространстве лавы, в котором породную полосу формируют вслед за лавой шириной, большей ширины горной выработки, а горную выработку провод т по породной полосе в средней ее части после стабилизации процесса ее уплотнени  горным давлением.

Недостатки этого способа охраны горной выработки заключаютс  в том, что необходимо возводить при выемке пласта широкую породную полосу, осуществл ть выемку части уплотненной этой же породной полосы на ширину, равную ширине проводимой выработки, а оставшиес  части породной полосы при дополнительном их уплотнении под воздействием горного давлени  во врем  проведени  и последующего поддержани  выработки увеличивают сближение пород по нормали к их напластованию , а при достижении предельной усадки работают аналогично штампу, способствующему выдавливанию пород почвы в выработку.

Указанные недостатки  вл ютс  основной причиной снижени  устойчивости горной выработки и повышени  совокупных затрат по обеспечению ее поддержани  а удовлетворительном эксплуатационном состо нии .

Цель предлагаемого изобретени  - снижение затрат на проведение и повышение

устойчивости горной выработки путем ее размещени  в ранее обрушенных и уплотненных породах кровли на удалении от выработанного пласта по нормали к нему,

обеспечающем в совокупности со структурно-прочностными характеристиками этих пород в соответствующем сло х наименьшее их уплотнение и выдавливание в охран емую выработку под вли нием горного давлени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе охраны горной выработки при разработке пластов полезных ис- копаемых на больших глубинах,

включающем проведение горной выработки в выработанном пространстве лавы после полного затухани  уплотнени  пород в нем под вли нием горного давлени , выработку провод т в слое разрушенных пород кровли

на удалении от почвы пласта, обеспечивающим коэффициент их разрыхлени  по значе- нию равному величине коэффициента разрыхлени  при запредельном состо нии этих пород,

Способ охраны горной выработки при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах реализуетс  следующим образом.

Горную выработку при ее проведении

размещают в слое обрушенных пород кровли на удалении от выработанного пласта, обеспечивающем величину коэффициента разрыхлени  деформированных под вли нием горного давлени  пород, близкую по

значению коэффициенту разрыхлени  при запредельном их состо нии, завис щем от исходного напр женного состо ни , лито- логического состава, крепости и трещинова- тости этих пород,

Коэффициент разрыхлени  К пород, наход щихс  в различном напр женно-деформируемом состо нии, зависит от величины приращени  относительного объема этих пород А К (К 1 + А К) и определ ют остаточную их плотность, Чем выше степень деформации и разрушени  пород, то есть коэффициент их разрыхлени , тем меньше их плотность. В запредельном состо нии, когда А К Д К, породы деформируютс  с

образованием сплошных трещин, сохран   при этом упор доченную упаковку блоков и остаточную несущую способность. Тогда необходимое условие обеспечени  снижени  уплотнени  обрушенных пород имеет следующую св зь:

,,5 (АКы+ AKki), (1) где AKi ЛКы. AKni и А Ки -относительна  величина увеличени  объема соответственно разрушенных под вли нием горного давлени  пород кровли в ее l-ом слое при запредельной деформации, расчетна  средн   по высоте выработки у ее подошвы и кровли (I 1,2,3,„п. начина  от пласта).

Средн   величина A Ki в пределах любого однородного сло  пород, слагающих кровлю, рассчитываетс  по формуле

р

ЛК,(-а4к)П (-а1К;.,Н;.,),(2)

1Л i IJ

где m - вынимаема  мощность пласта, м;

hi - мощность однородного 1-го сло  пород , кровли м;

а - коэффициент пропорциональности;

A Kip - потенциально возможна  наибольша  относительна  величина увеличени  объема полностью разрушенных под вли нием горного давлени  пород 1-го сло  без ограничени  свободного пространства (при А К|р породы представл ют собой обломочную среду). 4

При ДК|Р АК породный слой плавно опускаетс  с образованием блоков и подвижек между ними по открытым трещинам.

На основании формулы (2)

МСп.1.(.(.,.1|,1 4;-vT7ire40 UV,th П |-ехр(-«ш ,h;4W

ni Ь

где hni - удаление подошвы выработки от границы 1-го сло  пород со слоем 1-1. м;

пь - высота выработки в проходке, м.

При hi hb производ т подрывку нижнего сло , при hi hb выработку располагают на границе с вышележащим слоем.

Величины а, А К и А Кр дл  соответствующих пород устанавливают опытным путем .

Предложенный способ охраны горной выработки имеет следующие преимущества перед известным способом, а именно, отсутствуют затраты на возведение породной полосы в выработанном пространстве по трассе размещени  выработки и извлечение ее части при проведении последней; предотвращаетс  сближение пород по нормали к напластованию за счет дополнительной

0 усадки породной полосы под вли нием горного давлени  при проведении и поддержании выработки; устран ютс  услови  выдавливани  пород почвы в выработку за счет дополнительной концентрации в них

5 напр жений под образованной породной полосой после ее предельной усадки.

Способ может быть использован дл  охраны горной выработки глубоких шахт при разработке тонких пологих пластов, кровли

0 которых склонны к обрушению слагающих ее пород.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ охраны горной выработки при разработке пластов полезных ископаемых

   5 на больших глубинах, включающий проведение горной выработки в выработанном пространстве лавы после полного затухани  уплотнени  обрушенных пород в нем под вли нием горного давлени , отличаю щ0 и и с   тем, что, с целью снижени  затрат на поддержание и проведение горных выработок , а также повышени  их устойчивости за счет уменьшени  вли ни  процесса уплотнени  пород и их смещений по обнаженно5 му контуру под вли нием горного давлени , выработку провод т в слое разрушенных пород кровли на удалении от почвы пласта, обеспечивающем коэффициент их разрыхлени  по значению, равному коэффициенту

   0 разрыхлени  при запредельном состо нии этих пород.