RU1778312C - Способ возведени опережающей крепи при разработке выбросоопасных крутых угольных пластов - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угл , породы и газа. Целью изобретени   вл етс  повышение безопасности ведени  горных работ за счет исключени  обрушений и выдавливани  угл . Дл  этого перед разработкой пласта одним из известных методов определ ют коэффициент концентрации напр жений с удалением от забо  и размер зоны активного выдвижени  угл  в краевой части пласта. Затем в нависающем угольном массиве по простиранию пласта бур т шпуры на определенном рассто нии друг от друга и глубиной, превышающей размер зоны активного выдвижени  пласта на величину извлекаемой полосы угл . В шпурах размещают ампулы со скрепл ющей смесью, причем ампулы размещают в пор дке возрастани  коэффициента расширени  смеси, обратно пропорционального коэффициенту концентрации напр жений. Ампулы разрушают стержнем . 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угл  и газа.

Известен способ предотвращени  обрушений угл  над кровлей выработок, пройденных в выбросоопасных пластах, включающий образование разгрузочных полостей на уровне почвы и кровли выработки по простиранию пласта, заполнение этих полостей быстротверде- ющей смесью на длину, котора  перекрывает кровлю проводимой параллельно выработки, при этом временное сопротивление изгибу смеси после затвердевани  больше предельно допустил мого временного сопротивлени  сжатию угл .

Недостатками такого способа  вл етс  низка  технологичность вследствие необходимости наличи  специального оборудовани  дл  нагнетани  смеси и использование только в подготовительных выработках при наличии со00

СО

ГО

седнеи, параллельной, заранее пройденной выработки.

Известен способ возведени  напр женной ачкероподобной крепи при проведении подготовительных выработок, включающий бурение шпуров по периметру проведенной выработки, установку в них ампул со смесью, увеличивающейс  в объеме при твердении и их разрушение посредством введени  в шпур стержн , причем ампулы со смесью устанавливают в каждый шпур от его забо  к устью в пор дке уменьшени  коэффициента расширени  смеси, обратно пропорционального изменению коэффициента концентрации напр жений вокруг выработки, вызванных ее проведением.

Недостатки способа, определенного в качестве прототипа, следущие: способ не исключает обрушений и высыпаний угл  непосредственно в процессе проведени  выработок, т.к. выполн етс  уже после проходческого цикла и оформлени  забо ; способ не обеспечивает предотвращение .газодинамических  влений в результате обрушений (высыпаний) и выдавливаний угл , т.к. упрочнение нависающего массива по контуру не исключает возможности разв зывани  выброса из глубины масс ва; область применени  способа ограничена подготовительными выработками способ не учитывает физическую природу разв зывани  внезапных обрушений и выдавливаний угл  при разработке выбросоопасных крутых пластов и тем самым не обеспечивает безопасность ведени  горных работ.

Целью изобретени   вл етс  повышение безопасности ведени  горных работ за счет исключени  обрушений и выдавливаний угл .

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в способе возведени  опережающей крепи при разработке выбросоопасных крутых угольных пластов , включающем определение коэффициента концентрации напр жений с удалением от забо , бурение шпуров в нависающем угольном массиве по простиранию пласта, размещение в них ампул со скрепл ющей смесью, коэффициент расширени  которой измен етс  по длине шпура и разрушение ампул стержнем , дополнительно определ ют размер зоны активного выдвижени  угл  в краевой части пласта, а бурение шпуров производ т глубиной, превышаю0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щей размер этой зоны на величину извлекаемой полосы угл , при этом ампулы размещают от забо  к устью шпура в пор дке возрастани  коэффициента расширени  смеси, обратно пропорционального коэффициенту концентрации напр жений в краевой части угольного пласта, а рассто ние г между шпурами определ ют из соотношени 

,

где К - средний коэффициент расширени  скрепл ющего состава по длине ш пура; d - -диаметр шпура.

На Фиг 1 приведена схема креплени  нависающего массива в процессе осуществлени  способа (на разрезе по простиранию пласта); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (на разрезе вкрест простирани  пласта).

Способ осуществл ют следующим образом .

При разработке выбросоопасных крутых пластов определ ют одним из известных способов (аналитически или - экспериментально) коэффициент концентрации напр жений с удалением от забо  1 м размер зоны 2 активного выдвижени  угл  в краевой части пласта . Затем в нависающем угольном массиве 3 по простиранию пласта бур т шпуры k, глубиной, превышающей зону 2 активного выдвижени  на величину извлекаемой полосы 5 угл  за выемочный цикл. В шпуры от забо  к устью устанавливают ампулы в пор дке возрастани  коэффициента расширени  смеси, обратно пропорционального коэффициенту концентрации напр жений в краевой части пласта. Рассто ние между шпурами определ ют из соотношени 

где К - средний коэффициент расширени  скрепл ющего состава по длине шпура; d - диаметр шпуров, м. Опробывание способа было проведено на шахте Булавинска  ПО Орджо- никидзеуголь при разработке пласта Мз Толстый-запад, гор. 90 м. Пласт сложного строени , состоит из двух угольных пачек, разделенных породным слоем Уголь верхней пачки измен етс  от средней крепости до м гкого,.

51

II-IV типа тектонической нарушенное™ Нижн   пачка угл  раздроблена, IV-V типа наруыенности, хорошо развит кливаж. Мощность пласта 0,85-1,25 м. Выемка угл  велась лавой с потолко- уступной формой забо . Неустойчивый уголь пласта и отсутствие специальной крепи посто нно приводили к высыпани м угл  интенсивностью от 2 до 38 т, создава  аварийные ситуации. Нарезка технологических пазов оказалась невозможной из-за слабой устойчивости угл . В качестве специальных мер была прин та технологи  укреп- лени  нависающего массива угл  в

кутках уступов опережающей крепью с применением пенополиуретанового скрепл ющего состава согласно предлагаемому способу. В результате бурени контрольных шпуров дл  определени  коэффициента концентрации напр жений по выходу буровой мелочи и теизометрических измерений было установлено , что коэффициент концентрации на- пр жении с удалением от забо  на глубине 1 м составл ет 1,5, на глубине 2 м - 2; на глубине 3 м - 3 а

, размер зоны активного выдвижени  угл  составл ет 1,8 м. При ширине полосы

угл , извлекаемой за выемочный цикл 0,9 м, минимальна  глубина шпуров составл ла 2,7м. Дл  возведени  опережающей крепи бурили шпуры глубиной 3 м, в которые помещали ампулы со

скрепл ющим составом, причем на третьем , от забо , метре шпура устанавливали три ампулы с коэффициентом расширени  8, на втором метре - три ампулы с коэффициентом расширени  6, на первом метре - три ампулы с коэффициентом расширени  k. Т.е. ампулы устанавливали от забо  к устью шпура в пор дке увеличени  коэффициента расширени  смеси, обратно пропорцио- нального коэффициенту концентрации . напр жений в краевой части пласта. Испытание предлагаемого способа обеспечило доработку пласта до тех - н ических границ шахтного пол  без обрушений и выдавливаний угл .

Использование предлагаемого способа исключает значительное обнажение угольного массива при выбуривании паза, что, в свою очередь, исклю- чает обрушени  (высыпани ) угл . Возводима , согласно предлагаемому способу , опережающа  крепь преп тствует выдвижению краевой части пласта, что 0

83

,- 0 5

0

5

0 5 0

5

12б

позвол ет локализовать и предотвратить разв зывание выброса или выдавливани  угл . Согласно предлагаемому способу, опережающую крепь можно возводить в любой выработке, где есть возможность пробурить в забое шпуры , т.е. в отличие от прототипа, способ применим не только в подготовительных , но и в нарезных или очистных выработках, что расшир ет область применени  способа. Кроме того, бу- реиие нескольких шпуров дл  возвепе- ни  опережающей крепи, по сравнению со сплошным выбуриванием паза по всей мощности пласта, позвол ет значительно снизить трудоемкость выполнени  работ в забое, что позвол ет получить экономический эффект 0,15- 0,25 руб/т. В среднем, по предварительным расчетам, возможный годовой экономический эффект по одному забою составл ет 6-8 тыс. руб. на одну лаву.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с аналогами и прототипом позвол ет с использованием новых признаков, учитывающих физические процессы, протекающие в нависающем массиве угл , повысить опасность горных работ путем исклюг чени  обрушений у выдавливаний угл  и расширить область применени  способа в очистных и нарезных (монтажные ниши щитовых лав) выработках,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ возведени  опережающей крепи при разработке выбросоопасных крутых угольных пластов, включающий определение коэффициента концентрации напр жений с удалением от забо , бурение шпуров в нависающем угольном массиве по простиранию пласта, размещение в них ампул со скрепл ющей смесью, коэффициент расширени  которой измен етс  по длине шпура, и разрушение ампул стержнем, отличающийс  тем, что, с целью повышени  безопасности ведени  горных работ путем исключени  обрушений и выдавливаний угл , дополнительно определ ют размер зоны активного выдвижени  угл  в краевой части пласта, а бурение шпуров производ т глубиной , превышающей размер этой зоны на величину извлекаемой полосы угл , при этом ампулы размещают от забо  к устью шпура в пор дке возрастани  коэффициента расширени  смеси, обрат517783126

   но пропорционального коэффициенту ношени r Kd, где К - средний коэф- концентрации напр жений в краевой фициентрасширени  скрепл ющего сое- части угольного пласта, а рассто ние тава подлине шпура; d - диаметр шпу г меж,чу шпурами определ ют из COOT- pa.

   Ч

   2

   -

   L,

   А

   Фиг

   Фиг.2