RU2236589C1

RU2236589C1 - Method for preserving preparatory mines in low-stability rock solids

Info

Publication number: RU2236589C1
Application number: RU2003124678/03A
Authority: RU
Inventors: П.Н. Дмитриев (RU); П.Н. Дмитриев; А.Д. Ментух (RU); А.Д. Ментух
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2004-09-20

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: method includes determining convergence of preparatory mine before start of its driving, leaving in soil of preparatory mine during its driving of coal pack having power equal to mine convergence, and full extraction of this coal pack in case of equality in lowering of ceiling and raising of soil, during extraction of first adjacent coal column on the side of cleaning face(lava). In the mine a portion of pack is left having rectangular cross-section with width of no more than 0.5 of mine width with greater share of ceiling lowering in total convergence, or trapezoid shape with slant of side edge no less than angle of coal inner friction - with greater share of soil swelling in total convergence.

EFFECT: higher reliability level and no need for maintenance of mine for its operation in second use.

4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для охраны подготовительных выработок при разработке угольных пластов, в кровле и почве которых залегают неустойчивые породы, в том числе - пучащие, столбовыми системами разработки с повторным использованием подготовительных выработок.The invention relates to the mining industry and can be used to protect preparatory workings in the development of coal seams, in the roof and soil of which unstable rocks lie, including heaving, by pillar mining systems with the reuse of preparatory workings.

Известен способ охраны подготовительной выработки, применяемый при разработке угольных пластов, в почве которых залегают слабые пучащие породы, предполагающий борьбу с пучением пород почвы путем подрывки вспученных пород почвы после прохода очистного забоя (Эффективные способы предотвращения пучения пород в шахтах. - М.: ЦНИЭИуголь, 1985, стр.11).There is a known method of protecting the preparatory mine, used in the development of coal seams, in the soil of which weak heaving rocks lie, which involves combating soil heaving by blowing up expanded soil after passing the face (Effective ways to prevent rock heaving in mines. - M. TsNIIEugol, 1985, p. 11).

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

- большие затраты на проведение выработки увеличенного сечения, с запасом на величину ожидаемой конвергенции;- high costs of carrying out the development of an enlarged section, with a margin of the value of the expected convergence;

- дополнительные затраты на поддержание повторно используемой выработки за счет осуществления подрывки вспученных пород почвы после прохода очистного забоя.- additional costs for maintaining reused production due to the erosion of expanded soil after passing the face.

Прототипом изобретения является способ охраны подготовительной выработки, описанный в патенте РФ №2149999 “Способ разработки пологих угольных пластов, склонных к пучению”, в котором перед началом проходки подготовительной выработки определяют конвергенцию выработки на всем ее протяжении и при ее проходке оставляют пачку угля в почве подготовительной выработки мощностью, равной величине максимальной конвергенции, которую извлекают полностью во время отработки смежного столба.The prototype of the invention is a method for protecting the preparatory mine, described in RF patent No. 2149999 “Method for the development of shallow coal seams prone to heaving”, in which, before the start of the excavation, the convergence of the mine is determined over its entire length and a packet of coal is left in the preparatory soil production capacity equal to the maximum convergence, which is extracted completely during mining adjacent column.

- полное извлечение защитной пачки в почве выработки после прохода первого смежного очистного забоя снижает эффективность мероприятия в целом, не позволяя использовать защитные свойства пачки для компенсации деформаций выработки после прохода первого очистного забоя;- the complete extraction of the protective pack in the working soil after the passage of the first adjacent treatment face reduces the effectiveness of the measure as a whole, not allowing the protective properties of the package to be used to compensate for deformation of the production after the passage of the first treatment face;

- полное извлечение пачки после прохода первого смежного очистного забоя для компенсации конвергенции на участке между первым и вторым очистными забоями потребует применения более сложных и дорогостоящих технологий охраны выработки, усложняя и повышая стоимость добываемого полезного ископаемого.- the complete extraction of the pack after the passage of the first adjacent treatment face to compensate for convergence in the area between the first and second treatment faces will require the use of more complex and expensive technologies for protecting the mine, complicating and increasing the cost of the extracted mineral.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат на поддержание повторно используемой подготовительной выработки при разработке угольных пластов, в кровле и почве которых залегают неустойчивые, в том числе - пучащие, породы.The technical result of the invention is to reduce the cost of maintaining reused preparatory workings in the development of coal seams, in the roof and soil of which unstable, including heaving, rocks occur.

Технический результат достигается тем, что в способе охраны подготовительных выработок в слабоустойчивых породах, включающем определение конвергенции подготовительной выработки перед началом ее проходки, оставление в почве подготовительной выработки во время ее проведения пачки угля мощностью, равной конвергенции выработки, и полную выемку этой пачки угля при равенстве опускания кровли и поднятия почвы, при отработке первого смежного угольного столба со стороны очистного забоя (лавы), согласно изобретению в выработке оставляют часть пачки прямоугольного сечения шириной не более ¹/₂ ширины выработки при большей доле опускания кровли в суммарной конвергенции, или трапециевидной формы с наклоном боковой грани не менее угла внутреннего трения угля - при большей доле пучения почвы в суммарной конвергенции.The technical result is achieved by the fact that in the method of protecting preparatory workings in weakly stable rocks, which includes determining the convergence of the preparatory working out before starting its sinking, leaving a pack of coal with a capacity equal to the convergence of working out in the soil of the preparatory working out and complete excavation of this pack of coal at equality lowering the roof and raising the soil, when mining the first adjacent coal column from the side of the face (lava), according to the invention in the development leave frequent packs of rectangular cross-section width is not more than ^_half the width of the production at a higher proportion in the total roofing lowering convergence or trapezoidal shape with inclined side faces of at least the angle of internal friction of coal - at a higher proportion in the total soil swelling convergence.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что его применение обеспечит следующий экономический эффект:The advantages of the proposed method are that its application will provide the following economic effect:

- снижаются затраты на поддержание выработки при ее повторном использовании;- reduced costs of maintaining development during its reuse;

- обеспечивается возможность повторного использования выработок при разработке пластов, в почве которых залегают слабые пучащие породы;- it is possible to reuse workings in the development of formations in the soil of which weak radiating rocks lie;

- создается эффективное защитное сооружение для предотвращения внезапных поднятий почвы в подготовительных выработках;- an effective protective structure is created to prevent sudden elevations of the soil in the preparatory workings;

- расширяется область применения по углу залегания разрабатываемых пластов от пологих до наклонных.- the field of application is expanding in the angle of occurrence of the developed formations from gentle to inclined.

Сущность предлагаемого способа поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами.The essence of the proposed method is illustrated by the following description and the accompanying drawings.

На фиг.1 изображена принципиальная технологическая схема проведения выработки с оставлением пачки угля в ее почве;Figure 1 shows a schematic flow chart of the development of leaving a pack of coal in its soil;

на фиг.2 - сечение выработки после полного извлечения пачки угля в ее почве;figure 2 is a cross section of the development after the complete extraction of a pack of coal in its soil;

на фиг.3 - сечение выработки с оставленной частью пачки прямоугольного сечения;figure 3 is a cross section of the workings with the left part of the pack of rectangular cross section;

на фиг.4 - сечение выработки с оставленной частью пачки трапециевидного сечения.figure 4 is a cross section of the development with the left part of the pack trapezoidal section.

Предлагаемый способ выполняется следующим образом. Перед началом проведения выработки 1 с неустойчивыми породами кровли и почвы определяют конвергенцию, включающую опускание неустойчивой кровли и поднятие (пучение) почвы, на всем протяжении выработки (например, как в книге О.Якоби. Практика управления горным давлением. - М.: Недра, 1987, с.353) и оставляют пачку 2 угля в почве горной выработки (фиг.1) мощностью, равной максимальной конвергенции, затем при проходе смежного очистного столба полностью извлекают ее в случае равенства опускания кровли и пучения почвы. При конвергенции, по преимуществу состоящей из опускания кровли, оставляют пачку прямоугольной формы шириной не более ¹/₂ ширины выработки - (фиг.3). При конвергенции, состоящей по преимуществу из пучения почвы, оставляют пачку трапециевидной формы с углом наклона боковой грани трапеции ρ не менее угла внутреннего трения угля (фиг.4).The proposed method is as follows. Before starting mine 1 with unstable roof and soil rocks, convergence is determined, including lowering the unstable roof and raising (swelling) the soil, throughout the entire development (for example, as in the book by O. Jacobi. Mountain pressure management practice. - M .: Nedra, 1987, p. 353) and leave a pack of 2 coal in the soil of a mine (Fig. 1) with a capacity equal to the maximum convergence, then when passing an adjacent treatment column, they are completely removed if the roof lowering and soil heaving are equal. When convergence, mainly consisting of lowering the roof, leave a pack of rectangular shape with a width of not more than ^1/2 _{of the} width of the output - (figure 3). When convergence, consisting mainly of soil heaving, leave a trapezoidal bundle with an angle of inclination of the lateral edge of the trapezoid ρ not less than the angle of internal friction of coal (figure 4).

Значение угла внутреннего трения угля ρ можно заимствовать, например, из книги “Справочник (кадастр) физических свойств горных пород: М.: Недра, 1975”. Оставление части пачки угля в выработке обеспечивает управление конвергенцией пород в выработке при повторном ее использовании: опускание неустойчивых пород кровли (при устойчивых породах почвы) компенсируется извлечением оставленной части пачки угля прямоугольной формы при отработке второго смежного выемочного столба с размещением транспортного и другого необходимого оборудования в выработке в пространстве извлеченной части пачки. Пучение неустойчивых пород почвы (при устойчивых породах кровли) предотвращается наличием оставленной части пачки трапециевидного поперечного сечения, причем силовое противодействие пучению со стороны консольно работающей трапециевидной оставленной пачки обеспечивается внутренней связностью угля в пачке по всей ее ширине при наклоне внешних граней пачки более угла внутреннего трения ρ в угле.The value of the angle of internal friction of coal ρ can be borrowed, for example, from the book “Directory (cadastre) of physical properties of rocks: M .: Nedra, 1975”. Leaving part of the coal pack in the mine provides control over the convergence of the rocks in the mine when it is reused: lowering unstable roof rocks (with stable soil) is compensated by extracting the left part of the rectangular coal pack when mining the second adjacent extraction column with the placement of transport and other necessary equipment in the mine in the space of the extracted part of the pack. The formation of unstable soil rocks (with stable roofing rocks) is prevented by the presence of the left part of the trapezoidal bundle bundle, and force resistance to heaving from the side of the cantilever working trapezoidal left bundle is ensured by the internal cohesion of the coal in the bundle over its entire width when the outer edges of the bundle tilt more than the internal friction angle ρ in the corner.

На всех этапах обеспечивается возможность размещения в выработке транспортных устройств или других необходимых механизмов, свободное пространство для перемещения людей и для целей вентиляции, предотвращается снижение качества полезного ископаемого от подрывки пород кровли и/или почвы, не предполагается использование нетрадиционных технологий и механизмов.At all stages, it is possible to place in the development of transport devices or other necessary mechanisms, free space for moving people and for ventilation, to prevent the quality of minerals from undermining the roof and / or soil, to prevent the use of non-traditional technologies and mechanisms.

Предлагаемый способ рекомендуется использовать при разработке пластов любой мощности в один слой, а также при слоевой отработке мощных пластов.The proposed method is recommended to be used in the development of formations of any power in one layer, as well as in layer mining of powerful formations.

Способ может быть рекомендован как мероприятие по снижению интенсивности пучения и как мероприятие по предотвращению внезапных поднятий почвы.The method can be recommended as an event to reduce heaving intensity and as an event to prevent sudden elevations of the soil.

Преимуществом предлагаемого способа охраны подготовительных выработок является то, что резко уменьшаются затраты на поддержание и ремонт подготовительных выработок в случаях, когда породы почвы пласта склонны к пучению, и повышается уровень надежности безремонтной эксплуатации выработки при ее повторном использовании.The advantage of the proposed method for the protection of the preparatory workings is that the costs of maintaining and repairing the preparatory workings are sharply reduced in cases when the soil of the formation is prone to heaving, and the level of reliability of the maintenance-free operation of the work during its reuse increases.

Claims

A method for protecting preparatory mine workings in weakly stable rocks, including determining the convergence of the preparatory mine before the start of its sinking, leaving a pack of coal with a capacity equal to the convergence of the mine in the soil of the preparatory mine, and the complete excavation of this bundle of coal in case of equal roof lowering and raising the soil, during mining of the first adjacent coal column from the side of the face (lava), characterized in that part of the pack of rectangular section with a width not a ^_half-width when making a larger proportion of the lowering of the roof in the total convergence or trapezoidal shape with inclined side faces of at least the angle of internal friction of coal - at a higher proportion in the total soil swelling convergence.