Решение. Частичная закладка выработанного пространства

Частичная закладка выработанного пространства

Полная закладка выработанного пространства

Под термином полная закладка следует понимать совокупность процессов, охватывающих приготовление, транспортирование и укладку в выработанное пространство закладочного мат ериала, свойства которого отвечают определенным требованиям. Технологическая схема выемки тонкого пологого угольного пласта с закладкой выработанного пространства показана на рис. 4.6.

Управление кровлей полной закладкой следует применять:

– для охраны ответственных сооружений на поверхности;

– при слабых, склонных к сползанию пород почвы и весьма слабых породах кровли на крутых пластах;

– как правило, при разработке крутых пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа;

– при разработке пластов с самовозгорающимися углями.

Стоимость закладочных работ достигает 30% стоимости работ по добыче угля. Поэтому закладку применяют лишь в тех случаях, когда другие, более простые и дешевые способы управления горным давлением в данных горно-геологических и технологических условиях не могут обеспечить безопасную и эффективную добычу угля, охрану недр и окружающей среды.

Закладочный материал может быть получен в шахте (проведение, перекрепление вы­работок) или доставлен с поверхности (из карьеров, породных отвалов, отходы обогащения, металлургии, электростанций и др.).

В связи с тем, что поверхностные отвалы горят, загрязняя атмосферу, занимают значительные площади плодородных земель, загружают подъемный транспорт и др., особенно актуально не выдавать породу из шахты. В проектах новых шахт предусматривают подземные породные комплексы с дробильными установками, бункерами и пр. с целью оставления породы в выработанном пространстве очистных забоев.

В зависимости от того, какой вид энергии используется для транспортировки породы в выработанное пространство, различают пневматическую (энергия сжатого воздуха), гидравлическую (энергия потока воды), механическую (установки типа скреперов) и самотечную (движение породы под собственным весом на крутом падении угольных пластов) закладки.

	Рисунок 4.6 – Технологическая схема выемки тонкого угольного пласта механизированным комплексом с пневматической закладкой 1 – пневмозакладочная машина; 2 – пневмозакладочный трубопровод; 3 – насосная станция; 4 – секции механизированной крепи; 5 – комбайны; 6 – конвейер; 7 – забойный распределительный трубопровод; 8 – ленточный конвейер

Закладочный материал должен отвечать соответствующим требованиям:

– содержать не более 20% горючих материалов;

– обладать минимальной абразивностью и пылеобразованием;

– не размокать, т.е. содержание глины должно быть не более 10%;

– усадка закладочного материала должна быть минимальной;

– размер кусков закладочного материала при пневматической и механической закладке должен быть 20…50 мм, при гидравлической – менее 20 мм, при самотечной – до 100 мм.

Практика показывает, что частичная закладка выработанного пространства на пологих пластах целесообразна при наличии трудно-обрушаемых пород кровли, весьма слабой, обводненной почве и недостаточной мощности пород непосредственной кровли.

Этот способ управления горным давлением заключается в возведении в выработанном пространстве перпендикулярно к очистному забою бутовых полос, которые предотвращают обрушение пород непосредственной и основной кровель.

Частичная закладка как способ управления кровлей возможна только при применении индивидуальной крепи.

Порода для выкладки бутовых полос берется от подрывки кровли (реже почвы) из так называемых бутовых штреков. Бутовые полосы воспринимают большую часть давления пород кровли и разгружают призабойную крепь от горного давления, предотвращают значительные смещения (опускания) основной кровли.

В бутовых штреках породы самообрушаются уже на значительном расстоянии от забоя лавы. При этом только 3 м бутового штрека (непосредственно за призабойной крепью) поддерживается временной крепью – ремонтинами.

Подрывка пород в бутовом штреке осуществляется буровзрывным способом. При этом бурятся два-три шпура на глубину не более 2 м, т.е. длина шпуров равна высоте подрывки пород.

Чтобы обрушение пород в бутовом штреке не распространялось на призабойное пространство, пробивают оконтуривающую органную крепь (рис. 4.7). Кроме того, из каждого бутового штрека должен быть свободный выход в призабойное пространство, так как бурение шпуров осуществляется со стороны завальной части лавы и ГРОЗ ("бутчики") берут породу из бутового штрека.

Выкладка бутовых полос осуществляется вручную ниже бутового штрека (уменьшение трудоемкости работ), вслед за подвиганием забоя на зачищенной от угля почве.

Стенки бутовой полосы выкладываются из более крупных кусков на всю мощность пласта, а пространство между стенками забрасывается мелкой породой без оставления пустот. При этом в бутовой полосе не должна оставаться крепь.

Сжатие полосы до 50% первоначальной мощности пласта происходит, как правило, на расстоянии около 50 м от очистного забоя. Закладочный массив уменьшает размер горного давления на призабойную крепь и делает его более равномерным.

Расчет паспорта управления кровлей частичной закладкой выработанного пространства осуществляется следующим образом:

1.Проверка возможности подбучивания основной кровли.

2.Определение ширины бутовой полосы l_б.п из условия не менее пяти-шести кратной мощности пласта.

3. Расчет ширины бутового штрека по формуле

, (4.3)

где – мощность пласта, м;

h_п – высота подрывки пород в бутовом штреке (обычно в пределах 1 м), м;

k_р — коэффициент разрыхления пород взрывом при закладке ее в выработанное пространство, k_p=2.

4. Определение ширины бутовых штреков над откаточным l_б.о и под вентиляционным штреками l_б.в. Как правило, l_б.о=l_б.в»8 м.

5. Расчет числа бутовых полос в лаве

. (4.4)

Пример. Длина лавы l_л=200 м, мощность пласта 1 м, породы категории Б₄, А_3-2, П₃. Мощность пород основной кровли h_н=3 м.

1. Так как h_п=3<6, подбучивания основной кровли не происходит. Принимаем способ управления кровлей частичной закладкой.

2. Ширина бутовой полосы в лаве l_б.п=6´1=6 м.

3. Ширина бутового штрека

м.

4. Ширина бутовой полосы над откаточным и вентиляционным штреками

l_б.о=l_б.п=8 м.

5. Число бутовых полос в лаве

полос.

Таким образом, при ширине бутовой полосы 6 м и ширине бутового штрека 3 м, выработанное пространство закладывается породой из бутовых штреков на 60%.

Частичная закладка выработанного пространства на пластах с крутым падением (самотечная) имеет свою специфику.

Реализация этого способа управления кровлей осуществляется путем возведения породных полос, равномерно распределенных по длине лавы (по простиранию или падению пласта) или одной полосы, расположенной в верхней части лавы под вентиляционным штреком.

При закладке полосами по простиранию (рис. 4.8) закладочный материал получают от проведения бутовых штреков буровзрывным способом с подрывкой пород кровли или почвы.

Для закладки полос по падению (рис. 4.9) или одной полосы под вентиляционным штреком используют дробленую породу или породу от проведения и ремонта горных выработок.

Условия применения частичной закладки полосами по простиранию – прямолинейные или уступные забои с ограничивающими условиями – мощность пласта менее 0,7 м, выбросоопасные и самовозгорающиеся пласты; полосами по падению – прямолинейные и уступные забои на пластах с боковыми породами средней обрушаемости и труднообрушаемыми, если почва не склонна к сползанию.

Основные параметры частичной закладки на крутом падении прежде всего зависят от мощности пласта и свойств боковых пород. При мощности пласта от 0,7 до 1,2 м ширина бутового штрека составляет 3...4 м, а высота подрывки от 0,7 до 2,2 м. При этом ширина породной полосы составляет 6...14 м. Расстояние между породными полосами 4...5 м.

При закладке выработанного пространства сплошной полосой под вентиляционным штреком ее ширина принимается не менее 40% от длины лавы и с учетом размещения всего объема породы, получаемой от проведения и ремонта штрека.

Взрывные работы производят в ремонтные смены. Породные полосы наращиваются ежесуточно по мере подвигания очистной линии забоя на 1,8 м. Возведение породных полос по падению пласта осуществляется под действием взрыва и веса пород.

При возведении породных полос по падению пласта порода в необходимом количестве доставляется по вентиляционному штреку в вагонетках и конвейером. Закладка породного "ящика" производится круглосуточно. Цикл заканчивается возведением породной полосы на всю высоту лавы и подготовкой нового породного "ящика".

Дата добавления: 2014-01-20