SU926301A1 - Способ защиты выработки от горного давлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам защиты от горного давления магистральных выработок на больших глубинах разработки (свыше 800 м).

Известен способ защиты выработки от горного давления путем последующей ее надработки, который состоит в том, что в почве пласта проходят полевую выработку, а затем над ней отрабатывают разгрузочную лаву и в дальнейшем производят поддержание выработки в разгруженном от горного давления породном массиве£1].

Основным недостатком указанного способа является низкая^устойчивость охраняемой выработки при развитии очистных работ, когда осуществляется выемка угольного пласта на участках, . примыкающих к выработанному пространству разгрузочной лавы.

Известен также способ защиты выработки от горного давления, включающий проходку выработки,выемку разгрузочной лавы и отрабЬтку смежных лав, примыкающих к выработанному пространству разгрузочной лавы, и выполнение защитной полосы[2].

Основные недостатки известного способа защиты выработки состоят в том, что ходки или штреки' добычных лав необходимо проводить под или над защитными полосами, чтобы не пес ререзать их подготовительными выработками и обеспечить последующую отработку полос, проходка части выработок не по пласту, а по породам полевыми,увеличивает затраты на проходку выработок. Кроме того, оставление защитных полос' с двух сторон выработанного пространства увеличивает общую протяженность подготовленных выработок, необходимых для выемки подготовленных запасов, что 15 также увеличивает затраты на проходку. Затруднена также отработка длинными лавами защитных полос в конце срока службы выработки, так как полосы принимают на себя значительную часть веса пород кровли, расположенных над выработанным пространством,, поэтому напряженное состояние угля в защитных полосах будет очень высоким, а из-за’ этого выемка лавами 25 угля - трудоемкой и небезопасной.

Цель изобретения - снижение проходческих затрат при выемке угля.

Поставленная цель достигается тем, что защитную полосу выполняют в виде. 30 чередующихся полос выработанного ~ по простиранию пласта, способ управления кровлей -. полное обрушение. : Выемочные штреки 3 проходят вслед за подвиганием разгруз.очной лавы 2 и периодически погашают по мере про5 ведения ходков 4 по обрушенным и уплотненным породам кровли пласта в пределах выработанного пространства разгрузочной лавы и по пласту на остальном протяжении. Полевые штреки

1 проходят в разгруженных породах почвы разгрузочной лавы 2 на расстоянии, не превышающем величину h , ι которая определяется по формуле h=’L ( ctgV. + sini ). В данных конкретных условиях угол полных сдвижений пород кровли составляет '72°, ’угол падения пород ά = 10°, длина лавы L = 200 м, следовательно h = 200 (ctg 72° - sin 10° ) =200- (0,3249 - 0,1736) = 58 Μ. В скобках поставлен знак минус (-), так как штреки расположены со стороны восстания от защитной полосы. Полевые штреки главного направления 1 проведены на следующем расстоянии от границы защитной полосы с выработанным пространством: откаточный в 53 м, вентиляционный в 25 м. Физическая суть такого расположения состоит в· том, что после проведения на указанном расстоянии от границы защитной полосы выработки будут находиться под нависающими над выработанным пространством разгрузочной лавы не отделившимися от массива породами кровли согласно механизма сдвижения пород вокруг очистной выработки. Нагрузка на почву выработанного пространства определяется ве^ом пород, заключенных в области полных сдвижений, причем максимальная нагрузка имеет место в средней части выработанного пространства, где наибольшая высота области полных сдвижений,примерно равная длине лавы.

При развитии очистных работ в пласте, когда происходит увеличение площади выработанного пространства, имеет место увеличение высоты области полных сдвихсений и соответственно нагрузки на почву отработанного пласта и увеличение напряжённого состояния нижерасположенных пород. Однако над участком выработанного пространства, расположенным вдоль защитной полосы, не происходит увеличения области полных сдвижений, поэтому не происходит изменения напряженного состояния пород в почве и обеспечивается устойчивость выработок. При отработке смежных лав 5 (Фиг.1) в каждой 60 второй лаве оставался, неотработанным участок запасов шириной 200 м. Таким образом, вдоль границы выработанного пространства разгрузочной лавы со стороны падения образована защитная 65 полоса из квадратных целиков угля 6 пространства и целиков угля, при этом длина целиков не превышает длину лавы, а выработку проводят на расстоянии от границы защитной полосы, не превышающем величину h ,которую определяют по формуле h =1(сЦдУ t sin*) где L - длина разгрузочной лавы,м;

ψ - угол полых сдвижений пород кровли у границы выработанного пространства,град;

ci, - угол падения пород,град. Расположение выработки на расстоянии, не превышающем указанного в формуле, обеспечивает ее нахождение под охраной защитной полосы в области, где не происходит увеличения напряженного состояния пород при развитии очистных работ в пласте. Вследствие того, что защитная полоса обра-_?п зована не сплошным целиком, а выполйена в виде чередования участков выработанного пространства и целиков угля, подготовительные выработки смежных лав проводят на уровне пласта по границе целик - выработанное пространство. При выемке целиков в конце срока службы выработки применяют короткозабойные системы или средства безлюдной выемки угля,которые имеют более эффективные показа- 50 тели добычи и большую безопасность при работе в условиях повышенного горного давления и нарушенности пластов.

На фиг. 1 схематично представлена 35 защита выработки от горного давления, предлагаемым способом; на фиг. 2 - график результатов шахтных инструментальных наблюдений, где по вертикальной оси отложены · боковые сдвиже- 40 ' ния, по горизонтали - расстояние от кромки защитной полосы, а кружочками показано расположение замерных сечений и их номера.

На глубине 900 м ведется разработка пологого пласта мощностью 1,2 1,4 м,угол падения которого 10°. Боковые породы пласта - аргиллиты средней и ниже средней устойчивости. В пределах крыла шахтного поля или бло- ,λ ка принята погоризонтная подготовка пласта полевыми штреками 1 главного направления (магистральными), из которых один является откаточным, второй - вентиляционным. Отработка запасов в крыле поля или блока производится добычнми лавами' по восстанию. Длина как разгрузочной, так и . добычных лав - 200 м.

Для обеспечения устойчивости полевых штреков главного направления 1 их проходят и поддерживают в предварительно разгруженных породах почвы пласта. Предварительную разгрузку осуществляют за счет выемки разгрузочной лавы 2, отрабатываемой размером 200x200 м. Между целиками находится выработанное пространство, ширина этого пространства не более длины лавы, т.е. 200 м. При погашении магистральных штреков 1 производилась выемка защитных целиков 6 комплексом БЗК с использованием ходков 4, оставшихся от добычных лав. Таким образом,за один проход комплекса отрабатывается полоса угля шириной около 50 м. Выбуривание угля в 'боках штрека позволяет разгрузить его от действия повышенного горного давления и обеспечить безопасность работ..

В результате применения способа защиты выработки от горного давления обеспечивается устойчивость полевых магистральных выработок в течение всего срока их службы, снижаются затраты на подготовительные работы при выемке угольного пласта, после отработки пласта ликвидируются концентраторы повышенных напряжений и обеспечиваются благоприятные условия отработки соседних пластов.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к горному делу, а именно к способам защиты от горного давлени  магистральных выработок на больших глубинах разработки (свыше 800 м). Известен способ защиты выработки от горного давлени  путем последующей ее надработки, который состоит в том, что в почве пласта проход т полевую выработку, а затем над ней отрабатывают разгрузочную лаву и в дальнейшем производ т поддержание выработки в разгруженном от горного давлени  породном массивеtl. Основным недостатком указанного способа  вл етс  низка  устойчивост охран емой выработки при развитии очистных работ, когда осуществл етс выемка угольного пласта на участках примыкающих к выработанному простра ству разгрузочной лавы. Известен также способ защиты выр ботки от горного давлени , включающий проходку выработки,выемку раз- грузочной лавы и отрабЬтку смежных лав, примыкающих к выработанному пространству разгрузочной лавы, и в полнение защитной полосы 2. Основные недостатки известного способа защиты выработки состо т в том, что ходки или штреки добычных лав необходимо проводить под или над защитными полосами, чтобы не перерезать их подготовительными выработками и обеспечить последующую отработку полос, проходка части выработок не по пласту, а по породам полевыми ,увеличивает затраты на проходку выработок. Кроме того, оставление защитных полос с двух сторон выработанного пространства увеличивает общую прот женность подготовленных выработок, необходимых дл  выемки подготовленных запасов, что также увеличивает затраты на проходку . Затруднена также отработка длинными лавами защитных полос в конце срока службы выработки, так как полосы принимают на себ  значительную часть веса пород кровли, расположенных над выработанным пространством,, поэтому напр женное состо ние угл  в защитных полосах будет очень выс;оким ,а из-за этого выемка лавами угл  - трудоемкой и небезопасной. Цель изобретени  - снижение проходческих затрат при выемке угл . Поставленна  цель достигаетс  тем, что защитную полосу выполн ют в виде, чередующихс  полос выработанного пространства и угл , при этом длина целиков не превышает дли ну лавы, а выработку провод т .на рассто нии от границы защитной поло сы, не превышающем величину h ,которую определ ют по формуле h sinoi) где L - длина разгрузочной .лавы,м; V - угол полых сдвижений пород кровли у границы выработанного пространства,град; L - угол падени  пород,град. Расположение выработки на рассто  нии, не превышающем указанного в формуле, обеспечивает ее нахождение под охраной защитной полосы в обла ти, где не ПРО.ИСХОДЙТ увеличени  напр женного состо ни  пород при ра витии очистных работ в пласте. Всле ствие того, что защитна  полоса обр зована не сплошным целиком, а выпол нена в виде чередовани  участков вы работанного пространства и целиков угл , подготовительные выработки смежных лав провод т на уровне плас та по границе целик - выработанное пространство. При выемке целиков в конце срока службы выработки примен ют короткозабойные, системы или средства безлюдной выемки угл ,кото рые имеют более эффективные показатели добычи и большую безопасность при работе в услови х повышенного горного давлени  и нарушенности пла тов, На фиг. 1 схематично представлен защита выработки от горного давлени , предлагаемым способом; на фиг. 2 - график результатов шахтных инстр ментсшьных наблюдений, где по верти .кальной оси отложены.боковые сдвиже ни , по горизонтали - рассто ние от кромки защитной полосы, а кружочками показано расположение замерных сечений и их номера. На глубине 900 м ведетс  разработ ка пологого пласта мощностью 1,2 1 ,4 м,угол падени  которого Ю. Боковые породы пласта - аргиллиты сред ней и ниже средней устойчивости. В пределах крыла шахтного пол  или бло ка прин та погоризонтна  подготовка пласта полевыми штреками 1 главного направлени  (магистральными), из которых один  вл етс  откаточным, второй - вентил ционным. Отработка запаоов в крыле пол  или блока произво-а итс  добычнми лавами по восстанию . Длина как разгрузочной, так и дооычных лав - 200 м. Дл  обеспечени  устойчивости полевых штреков главного направлени  1 их проход т и поддерживают в предварительно разгруженных породах почвы пласта. Предварительную разгрузку осуществл ет за счет выемки разгрузочной лавы 2, отрабатываемой по простиранию пласта, способ управлени  кровлей -. полное обрушение. . Выемочные штреки 3 проход т вслед за подвиганием разгруз.очной лавы 2 и периодически погашают по мере проведени  ходков 4 по обрушенным и уплотненным породам кровли пласта в пределах выработанного пространства разгрузочной лавы и попласту на остальном прот жении. Полевые штреки 1 проход т в разгруженных породах почвы разгрузочной лавы 2 на рассто нии , не превышающем величину h , ) котора  определ етс  по формуле { с t g V.t S i ni ). В данных конкретных услови х угол полных сдвижений пород кровли составл ет 72°, угол падени  пород с1 10 , длина лавы L 200 м, следовательно h 200 (ctg 72°- sin 10° ) 200- (0,3249 - 0,1736) 58 М. В скобках поставлен знак минус (-), так как штреки расположены со стороны восстани  от згицитной полосы. Полевые штреки главного направлени  1 проведены на следующем рассто нии от границы защит-ной полосы с выработанным пространством: откаточный в 53 м, вентил ционный в 25 м. Физи- ческа  суть такого расположени  состоит в- том, что после проведени  на указанном рассто нии от границы защитной полосы выработки будут находитьс  под нависеиощими над -выработанным пространством разгрузочной лавы не отделившимис  от массива породами кровли согласно механизма сдвижени  пород вокруг очистной выработки . Нагрузка на почву выработанного пространства определ етс  пород, заключенных в области полных сдвижений, причем максимальна  нагрузка имеет место в средней части выработанного пространства, где наибольша  высота области полных сдвижений,примерно равна  длине лавы. . При развитии очистных работ в пласте, когда происходит увеличение площади выработанного пространства, имеет место увэличение высоты области ПС1ЛНЫХ сдвихсений и соответственно нагрузки на почву отработанного пласта и увеличение напр жённого состо ни  нижерасположенных пород. Однако над участком выработанного пространства ,расположенным вдоль защитной полосы , не происходит увеличени  области полных сдвижений, поэтому не происходит изменени  напр женного состо ни  пород в почве и обеспечиваетс  устойчивость выработок. При отработке смежных лав 5 (Фиг.1) в каждой вюрой лаве оставалс , неотработанным участок запасов шириной 200 м. таким образом, вдоль границы выработанного пространства разгрузочной лавы со стороны падени  образована защитна  полоса из квадратных целиков угл  б размером 200x200 м. Между целиками находитс  выработанное пространство ширина этого пространства не более длины лавы, т.е. 200 м. При погашении магистральных штреков 1 производилась выемка защитных целиков 6 комплексом БЗК с использованием ход ков 4, оставшихс  от добычных лав. Таким образом,за один проход компле са отрабатываетс  полоса угл  шири|ной около 50 м. Выбуривание угл  в боках штрека позвол ет разгрузить его от действи  повышенного горного давлени  и обеспечить безопасность работ.. В результате применени  способа защиты выработки от горного давлени  обеспечиваетс  устойчивость полевых магистральных выработок в течение всего срока их слуйсбы, снижаютс  зат раты на подготовительные работы при выемке угольного пласта, после отработки пласта ликвидируютс  концент раторы повышенных напр жений и обеспечиваютс  благопри тные услови  отра:ботки соседних пластов. Формула изобретени  Способ защиты выработки от горног давлени , включающий проходку выработки , выемку разгрузочной лавы и отработку смежных лав, примыкающих к выработанному пространству разгрузочной лавы, и выполнение защитной полосы , отличающийс  тем, что, с целью снижени  затрат на проходческие работы при выемке угл , защитную полосу выполн ют в виде чередующихс  полос выработанного пространства и целиков угл , при этом длина целиков не превышает длину лавы ,-а выработку провод т на рассто нии от -границы защитной полосы, не превышающем величину h, которую определ ют по формуле h L (ctgYt sind ) , L длина разгрузочной лавы,м; V - угол полных сдвижений кровли у границы выработанного пространства, град; d- угол падени  пород, град. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Бахтин А.Ф.и др.Совершенствование систем разработки угольных пластов. Киев, Техника, 1977, с.39-43.
2. 2.Зборщик М.П. Особенности развити  очистных работ при разработке пологих пластов на глубоких горизонтах . - Уголь Украины, 1979, 6, с.11-13 (прототип).

   т т т ш 9ш Фог.2 м ,