RU2069268C1

RU2069268C1 - Method for control of rock pressure in extraction of mineral beds at large depths

Info

Publication number: RU2069268C1
Application number: RU94021557A
Authority: RU
Inventors: В.П. Зубов; С.В. Васильев
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им.Г.В.Плеханова
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1996-11-20
Also published as: RU94021557A

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method for control of rock pressure in extraction of mineral beds at large depths includes determination of intensity of coal pressure-out on the edge of breakage face at different points over the face length and filling of worked out space before caving the roof rocks. Hardness of fill in formation of filling mass over face length is varied in compliance with the law analogous to the law of variation of coal pressure-out intensity on the edge of breakage face along the face length. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых, преимущественно угольных, с помощью струговых установок. The invention relates to the mining industry and can be used in underground mining of mineral deposits, mainly coal, using plow installations.

Известен способ управления горным давлением, включающий отработку пласта длинными очистными забоями, использование для отбойки полезного ископаемого стругов и управление кровлей полным обрушением (1, с.188, рис.VIII.II). Однако применение этого способа на больших глубинах разработки затруднено вследствие повышенного вывалообразования кровли в призабойном пространстве лавы, кроме того неравномерный отжим по длине лавы приводит к искривлению линии очистного забоя, что приводит к авариям оборудования. There is a known method of controlling rock pressure, including working out the formation with long working faces, using plows for breaking mineral resources and managing the roof completely collapsing (1, p. 188, Fig. VIII.II). However, the application of this method at great depths of development is difficult due to the increased dumping of the roof in the bottomhole space of the lava, in addition, the uneven extraction along the length of the lava leads to a curvature of the face line, which leads to equipment accidents.

Наиболее близким к заявляемому способу по достигаемому результату и физической сущности является способ, описанный в (2, с.212 216). Сущность этого способа заключается в следующем. Отработку пласта полезного ископаемого производят длинными очистными забоями, для отбойки полезного ископаемого используются струги, по мере выемки пласта проводят закладку породой выработанного пространства. Возведение закладки снижает нагрузки на кровлю в призабойном пространстве и уменьшает вывалообразование, однако неравномерный отжим по длине очистного забоя сохраняется и искривление линии забой в процессе выемки приводит к аварийным ситуациям. Closest to the claimed method according to the achieved result and physical nature is the method described in (2, p. 212 216). The essence of this method is as follows. The mining of the mineral layer is carried out by long working faces, plows are used to break the mineral, and as the excavation takes place, the rock is laid out with the worked out space. The construction of the bookmark reduces the load on the roof in the bottomhole space and reduces dumping, however, uneven extraction along the length of the face is preserved and the curvature of the bottom line during excavation leads to emergency situations.

Задачей заявляемого способа является устранение недостатков известного способа, а именно повышение эффективности очистных работ за счет уменьшения аварийных ситуаций в очистном забое, связанных с искривлением линии забоя в процессе выемки. The objective of the proposed method is to eliminate the disadvantages of the known method, namely increasing the efficiency of treatment by reducing accidents in the face, associated with the curvature of the bottom line in the process of excavation.

Поставленная задача достигается тем, что определяют интенсивность отжима пласта полезного ископаемого на кромке очистного забоя на различных участках по длине лавы, закладку выработанного пространства производят до обрушения пород кровли, при этом жесткость закладочного массива по длине лавы принимают различной. Закон, по которому производят изменения жесткости закладочного массива по длине лавы, принимают аналогичным закону изменения по длине лавы интенсивности отжима пласта полезного ископаемого на кромке очистного забоя. The task is achieved in that the intensity of the extraction of the mineral layer at the edge of the face at different sections along the length of the lava is determined, the mined-out space is laid before the roof rocks collapse, while the stiffness of the filling mass along the length of the lava is different. The law by which changes are made to the rigidity of the stowing massif along the length of the lava, are adopted similarly to the law of the change along the length of the lava, the intensity of the extraction of the mineral layer at the edge of the face.

При отработке пластов полезного ископаемого без оставления целиков между выемочными столбами, жесткость закладочного массива изменяют от максимальной на участке лавы, прилегающем к выработанному пространству, до минимальной на участке, прилегающем к нетронутому массиву. When mining mineral strata without leaving pillars between the extraction columns, the stiffness of the filling array is changed from maximum in the section of lava adjacent to the mined space, to minimum in the section adjacent to the untouched array.

При отработке пластов полезного ископаемого с оставлением целиков полезного ископаемого между выемочными столбами жесткость закладочного массива изменяют от минимальной на концевых участках лавы до максимальной в средней части лавы. When mining mineral strata while leaving the entire pillar of mineral between the extraction columns, the stiffness of the stowing mass is changed from the minimum at the end sections of the lava to the maximum in the middle part of the lava.

Сущность заявляемого способа поясняется схемами, на фиг.1 дана система отработки пласта без оставления целиков; на фиг.2 система отработки с оставлением целиков; 1 массив полезного ископаемого; 2 закладочный массив; 3 выработанное пространство; 4 выемочный столб полезного ископаемого; l - длина лавы; λ жесткость закладочного массива; 5 и 6 кривые, характеризующие законы изменения по длине лавы жесткости закладочного массива; 8 и 9 кривые, характеризующие законы изменения по длине лавы коэффициента отжима; 7 целики полезного ископаемого, оставленные между выемочными столбами. The essence of the proposed method is illustrated by diagrams, figure 1 shows the system of mining the formation without leaving the pillars; figure 2 system development with the left pillars; 1 array of minerals; 2 filling array; 3 worked out space; 4 excavation column of mineral; l is the length of the lava; λ stiffness of the filling array; 5 and 6 curves characterizing the laws of change along the length of the lava stiffness stowage array; 8 and 9 curves characterizing the laws of change along the length of the lava of the spin coefficient; 7 pillars of minerals left between the mining columns.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Выемочный столб 4 подготавливается для отработки длинным очистным забоем и оборудуется струговой установкой. По мере выемки полезного ископаемого в выработанном пространстве формируется закладочный массив 2, жесткость которого закладки по длине лавы обеспечивается, например, путем применения закладочных материалов с различными компрессионными характеристиками. Закон изменения жесткости по длине лавы принимается аналогичными закону изменения К_от. В случае, когда отработка пласта ведется без оставления целиков полезного ископаемого между столбами (фиг.1), закон изменения жесткости l закладочного массива по длине лавы характеризуется кривой 5 (фиг.1), закон изменения К_от кривой 6 (фиг.1).The extraction column 4 is prepared for mining by a long working face and is equipped with a plow installation. As the extraction of minerals in the worked out space, a filling array 2 is formed, the rigidity of which of the bookmark along the length of the lava is provided, for example, by using filling materials with various compression characteristics. The law of change of stiffness along the length of the lava is adopted similar to the law of change of K _from . In the case when the development of the reservoir is carried out without leaving the pillars of the mineral between the pillars (Fig. 1), the law of variation of rigidity l of the filling array along the length of the lava is characterized by curve 5 (Fig. 1), the law of variation of K _from curve 6 (Fig. 1).

При отработке пласта с оставлением целиков 7 (фиг.2) между столбами закон изменения жесткости l закладочного массива и К_от характеризуются соответственно кривыми 8 и 9.When developing the reservoir with the pillars 7 left (Fig. 2) between the pillars, the law of change in stiffness l of the filling array and K _{from are} characterized by curves 8 and 9, respectively.

Повышенное горное давление на больших глубинах вызывает интенсивные смещения кровли, которые приводят к отжиму угля в краевой части пласта. Интенсивность отжима угля при струговой выемке принято характеризовать коэффициентом отжима К_от, который определяется по известной методике ИГД им. А. А. Скочинского и равен отношению сопротивляемости угля резанию в краевой части пласта (0 20 см) к сопротивляемости резанию в нетронутом массиве. Чем меньше величина К_от, тем сильнее разрушен уголь в краевой части пласта и тем больше глубина стружки при проходе струга. Неравномерность смещений кровли по длине очистного забоя, которая обусловлена различием в геомеханическом состоянии массива на концевых участках и в середине лавы, приводит к неравномерности К_от что, в свою очередь, при выемке угля стругом обуславливает различную глубину стружки по длине забоя и вызывает таким образом искривление линии забоя.Elevated rock pressure at great depths causes intense displacement of the roof, which leads to the extraction of coal in the edge of the formation. The intensity of the extraction of coal during plowing is customary to characterize the coefficient of extraction K _from , which is determined by the well-known method IHD them. A. A. Skochinsky and is equal to the ratio of the resistance of coal to cutting in the edge of the formation (0 20 cm) to the resistance to cutting in an untouched massif. The smaller the value of K _from , the more coal is destroyed in the edge of the seam and the greater the depth of the chips during the passage of the plow. The uneven displacements of the roof along the length of the working face, which is caused by the difference in the geomechanical state of the array at the end portions and in the middle of lava leads to unevenness K _of which, in turn, with a recess coal plow causes different chips depth along the length of the face and is thus a curvature slaughter lines.

Возведение закладочного массива уменьшает воздействие горного давления и смещения кровли, которые зависят от свойств закладочного материала и определяются его компрессионными характеристиками. При небольших смещениях кровли (начальная стадия сжатия закладки) ее свойства можно характеризовать через жесткость l = ΔR/Δv, где ΔR реакция закладки, соответствующая смещениям кровли Δv. В общем случае жесткость закладки определяется как λ = dR/dv. Жесткость закладки в зависимости от применяемого материала может изменяться в широких пределах. Закладочный материал с высокой жесткостью развивает реакцию, необходимую для противодействия силам горного давления, при смещениях меньших, чем материал с более низкой жесткостью. Изменяя жесткость закладки по длине лавы можно обеспечить одинаковую глубину стружки при выемке угля стругом и сохранить прямолинейность линии забоя. Закон изменения жесткости закладки по длине лавы должен быть аналогичным закону изменения сопротивляемости угля резанию на кромке забоя или, что то же самое, закону изменения К_от по длине лавы.The erection of the filling mass reduces the effect of rock pressure and roof displacement, which depend on the properties of the filling material and are determined by its compression characteristics. At small displacements of the roof (the initial stage of compression of the bookmark), its properties can be characterized through rigidity l = ΔR / Δv, where ΔR is the reaction of the bookmark corresponding to the displacement of the roof Δv. In general, the stiffness of a bookmark is defined as λ = dR / dv. The stiffness of the bookmark, depending on the material used, can vary widely. High-rigidity backfill material develops the reaction necessary to counteract the forces of rock pressure, with displacements less than material with lower rigidity. By changing the stiffness of the bookmark along the length of the lava, it is possible to ensure the same chip depth when coal is mined with a plow and to keep the bottom line straight. The law of changing the stiffness of the bookmark along the length of the lava should be similar to the law of changing the resistance of coal to cutting at the edge of the face or, which is the same, the law of changing K _from along the length of the lava.

Необходимые для реализации способа параметры отжима пласта по длине лавы определяют шахтными, лабораторными или аналитическими исследованиями. The necessary parameters for squeezing the formation along the length of the lava are determined by mine, laboratory or analytical studies.

Пример конкретного выполнения заявляемого способа в условиях разработки пласта 3 на шахте "Юбилейная" АО "Ростов-уголь". An example of a specific implementation of the proposed method in the development of reservoir 3 at the mine "Yubileinaya" JSC "Rostov-coal".

Разрабатывается пласт мощностью 1,4 м, угол падения 8^o. Система разработки длинными столбами по простиранию, длина лавы 200 м. Лавы отрабатываются без оставления целика угля между выемочными участками.Developed reservoir with a capacity of 1.4 m, a dip angle of 8 ^o . The system is developed by long columns along strike, the length of the lava is 200 m. The lava is mined without leaving a pillar of coal between the excavation sites.

Шахтными исследованиями установлена интенсивность отжима на различных участках по длине лавы. По этим данным построена кривая изменения интенсивности отжима по длине лавы. Mine research has established the intensity of the spin in various sections along the length of the lava. According to these data, a curve is constructed of the change in the intensity of the extraction along the length of the lava.

Для создания в выработанном пространстве закладочного массива с жесткостью, изменяющейся по длине лавы по закону, аналогичному закону изменения интенсивности отжима, производится нагнетание в закладочный материал растворов на цементной основе. Различная жесткость закладочного материала обеспечивается путем изменения процентного содержания цемента в растворе. In order to create a filling array with stiffness varying along the length of the lava according to a law similar to the law of changing the extraction intensity, cement-based solutions are injected into the filling material. Different rigidity of the filling material is provided by changing the percentage of cement in the solution.

Использование заявляемого способа в рассматриваемых условиях обеспечивает примерно одинаковую интенсивность отжима угля по всей длине лавы, что исключает в конечном итоге равномерность выемки на различных участках по длине лавы и способствует сохранению прямолинейности очистного забоя. Это обеспечивает следующие преимущества:
повышение нагрузки на очистной забой на 15 25%
увеличение срока службы конвейера (замковых соединений рештаков) на 20 30%Using the proposed method in the conditions under consideration provides approximately the same intensity of the extraction of coal along the entire length of the lava, which ultimately eliminates the uniformity of the excavation in different sections along the length of the lava and helps to maintain the straightness of the face. This provides the following benefits:
increase in load on the face by 15 25%
increase in the service life of the conveyor (locking joints of the pan) by 20 30%

Claims

1. The method of controlling rock pressure in the development of mineral seams at great depths, including the development of the seam with long faces using plows, the laying of the worked out space before the collapse of the roof, characterized in that the intensity of the extraction of coal on the edge of the face in different sections along the length and during the formation of the filling mass, the stiffness of the tabs is changed along the length of the lava, depending on the change in the intensity of the extraction of coal on the edge of the working face.

2. The method according to claim 1, characterized in that when mining a mineral layer without pillars between the extraction columns, when forming a filling array, the stiffness of the bookmark is changed from maximum in the section of lava adjacent to the mined space, to minimum in the section adjacent to the untouched array of the reservoir.

3. The method according to claim 1, characterized in that when mining the mineral layer between the pillars during the formation of the filling array, the rigidity of the bookmark is changed from the minimum at the end sections of the lava to the maximum in the middle part of the lava.