Способы охраны выработок при расположении их по пустым породам

Полевые подготавливающие выработки могут располагаться как в породах почвы, так и кровли пласта. В подавляющем большинстве случаев выработки располагают в породах почвы, что обусловлено, главным образом, удобствами транспортирования угля сверху вниз под действием собственного веса из выработок, расположенных по пласту, к полевым выработкам в почве пласта, а также с точки зрения лучшей их устойчивости, так как надработка оказывает менее вредное влияние, чем подработка. Как правило, подготавливающие выработки необходимо располагать в прочных породах на расстоянии от пласта h _н=10..30 м в зависимости от глубины заложения выработки и прочности пород на сжатие. Больший размер относится к менее прочным породам.

Применяются следующие способы охраны полевых выработок:

– целиком (полосой) угля, оставляемым над выработками;

– путем предварительной или последующей надработки выработок.

При охране полевых выработок сплошным целиком (рис. 18.4) размер последнего должен быть таким, чтобы охраняемая выработка при креплении ее податливой крепью находилась от границ выработанного пространства на расстоянии, определяемом по формуле (18.1).

Рисунок 18.4 – Способ охраны полевых подготавливающих выработок
сплошным целиком угля

Достоинством данного способа охраны полевых выработок является его технологическая простота. Вместе с тем ему присущи и крупные недостатки. Как показывает практика, охранный целик концентрирует в себе колоссальные пригрузки, возникающие в результате ведения очистных работ, передает их на почву пласта, где располагаются выработки, ухудшая тем самым их состояние. Особенно это проявляется в глубоких шахтах Донбасса. С другой стороны, потери угля при этом способе охраны достигают значительных величин. По этим причинам он не может считаться перспективным, особенно в связи с переходом работ на глубокие горизонты.

Сущность способа охраны полевых выработок путем их надработки состоит в том, что над местом расположения выработок производится выемка пласта разгрузочной лавой. В результате этого выработки оказываются в разгруженной от горного давления зоне (рис. 18.5). Для сохранения зоны разгрузки оставляются барьерные целики.

Рисунок 18.5 – Схема расположения полевых выработок с предварительной
или последующей их надработкой

Параметры заложения полевых выработок и ширина барьерных целиков определяются следующим образом.

Расстояние от контура зоны разгрузки до полевой выработки рассчитывается по формуле:

(18.3)

где m – мощность пласта, м; H – глубина расположения выработки, м; k _у – коэффициент, характеризующий устойчивость боковых пород, вмещающих выработку: для неустойчивых (R _c<40 МПа) пород k _у=1,0; средней устойчивости (R _c=40..60 МПа) k _у=0,8..0,6; устойчивых (R _c>60 МПа) k _у=0,5..0,4; k _o – коэффициент, характеризующий обрушаемость пород кровли пласта: для легкообрушающихся пород k _o=1,0; средней обрушаемости k _o=1,15 и труднообрушающихся k _o=1,25; k _p – коэффициент, учитывающий влияние расстояния выработки до пласта; при h _н=10 м k _p=1,0; при h _н=15 м k _p=0,95; при h _н=20 м k _p=0,85 (значения всех указанных выше величин справедливы для длины разгрузочной лавы не менее 180..220 м).

Ширина барьерных целиков рассчитывается по формуле:

lц = kдlн,

(18.4)

где k_д – коэффициент, учитывающий влияние направления движения основных (рабочих) лав относительно границ разгруженной зоны_. При движении лав от разгруженной зоны k_д = 0,4; параллельно границе – k_д = 0,6; при движении лав к границам разгрузочной зоны k_д = 0,8.

Применяют предварительную и последующую надработку полевых выработок. В первом случае выработки проводятся после прохождения разгрузочной лавы и во втором до производства надработки. Предварительная надработка предпочтительнее последующей, так как выработки не испытывают вредного влияния опорного давления движущейся лавы, хотя сам массив, в котором будут проводиться выработки, такое влияние претерпевает, и это приводит к образованию в нем трещиноватости и к некоторому снижению прочности пород. В технологическом отношении предварительную надработку проще осуществлять на действующей шахте и значительно сложнее на строящейся.

Хотя в принципе способ охраны полевых выработок расположением их в зоне разгрузки и весьма эффективен, однако его применение связано с целым рядом сложностей и ограничений. Так, надработка наклонных выработок лавами по восстанию (падению) ограничивается углами падения пластов не более 10..12°. При этом на обводненных пластах выемку можно производить лишь по восстанию, что приемлемо только для бремсберговых полей.

При предварительной надработке выработок в уклонном поле лавами по падению возникает вопрос, на какую длину ее производить: на всю ли высоту выемочной ступени, на один или несколько этажей (ярусов)? В первом случае требуется большой объем проведения выработок и значительные капитальные затраты, а также вынуждает устраивать участковый водоотлив в остановленном забое с затратами на его обслуживание в течение длительного периода времени.

Предварительную надработку наклонных выработок можно осуществлять последовательно в пределах этажа (яруса) лавою по простиранию, однако в связи с наличием барьерных целиков возникает необходимость проведения новой разрезной печи и производить перемонтаж оборудования лавы, что также связано с технологическими неудобствами и затратами.

Заслуживает внимания способ охраны полевых наклонных выработок, разработанный в Донецком государственном техническом университете и принятый в проектах подготовки глубоких горизонтов шахт им. Челюскинцев и им. Абакумова ГХК "Донуголь". Сущность его заключается в использовании зоны разгрузки, создаваемой рабочей лавой при небольшом ее отходе от разрезной печи и оставлении между двумя выработками одного опор­ного целика сравните­льно небольших разме­ров (рис. 18.6). Cпособ реализуется в такой последовательности (по проекту шахты им. Абакумова).

Рисунок 18.6 – Способ охраны полевых наклонных выработок одним опорным целиком, оставляемым на пласте между двумя выработками 1 – конвейерный уклон; 2 – вентиляционный ходок; 3 – вспомогательный уклон; 4 – разрезная печь

Вначале проводятся конвейерный уклон 1 и вентиляционный ходок 2 до горизонта ярусного транспортного штрека, где сооружается приемная площадка. Затем на расстоянии 25 м от оси уклона и ходка проводятся разрезные печи 4, в которых производится монтаж забойного оборудования, и ведутся очистные работы по направлению к границам панели. Вспомогательный уклон 3 проводится после отхода лавы на расстояние, при котором завершается формирование опорного давления на целик и происходит стабилиза­ция сдвижения пород над трассой вспомогательного уклона.

Достоинствами способа охраны полевых наклонных выработок одним опорным целиком являются:

– небольшие потери угля в опорном целике в связи с малыми его размерами;

– технологическая простота, обусловленная отсутствием специальных работ по надработке выработок, так как она осуществляется самими рабочими лавами;

– длительная сохранность разгруженной зоны, находящейся под защитой опорного целика;

– широкая область применения: тонкие и средней мощности пласты с любыми углами падения, любой обводненностью и т. д.

Недостаток способа состоит в том, что его можно применять лишь при прямом порядке отработки крыла этажа (яруса).

Глава 19. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИЕМНЫХ ПЛОЩАДКАХ БРЕМСБЕРГОВ И УКЛОНОВ

Дата добавления: 2015-03-31