Технология управления горным давлением в щитовых лавах

В условиях залегания свит крутых пластов для каждого конкретного случая выбирается оптимальный вариант схемы подготовки. При отработке последующих панелей квершлаг проводится на монтажную камеру, что исключает в дальнейшем проведение противовыбросных мероприятий. Оптимальные схемы (рис.34) исключают возможность эффективной засыпки бутовой полосы за заднее ограждение щитового агрегата, поэтому выемочные участки стали отрабатывать без бутовых полос. Это привело к сложному напряженно-деформированному состоянию вокруг щитового забоя, возникновению зон ПГД по падению и простиранию пласта по мере отработки выемочного поля. Интенсивные вывалообразования в очистном забое отмечены в зонах повышенных сближений боковых пород, которые наблюдались в углеспускных скатах, расположенных впереди очистного забоя.

Выемку, крепление и управление горным давлением в щитовом забое, крепление и охрану углеспускных скатов и сопряжений лавы с выработками вентиляционного и откаточного горизонтов следует выполнять с учетом особенностей проявления горного давления пород каждого класса по обрушаемости. Место заложения монтажной камеры и средства ее охраны надо выбирать с учетом расположения первой зоны опорного давления у вентиляционного горизонта и характера поведения пород кровли.

В породах 1 класса по обрушаемости максимальные сближения боковых пород наблюдаются только в верхней части этажа на расстоянии 10-12 м от вентиляционного горизонта. Это объясняется существованием зоны стационарного опорного горного давления, которая формируется от ведения горных работ на выше расположенном горизонте. С этой зоной связаны трудности в работе щитовых агрегатов при отходе от вентиляционного горизонта.

При породах П класса по обрушаемости первая зона повышенного давления формируется на расстоянии 15-30 м от вентиляционного горизонта. В этой зоне наблюдаются максимальные сближения боковых пород. Кроме того из-за наложения опорного давления от горных работ по падению пласта и на соседних отработанных полосах возникают вторая и третья зоны повышенного давления. Существует периодичность изменения величин сближения боковых пород от полосы к полосе (рис.36б). По мере отработки угольного пласта первоначально обрушаются породы непосредственной кровли, а вышележащие прочные породы не обрушаются при отработке двух панелей.

Характер сближения боковых пород Ш класса по обрушаемости аналогичен сближению пород 1 класса, а величины сближения несколько меньше (рис.36в). Ширина зоны опорного давления у вентиляционного горизонта в зависимости от крепости угля изменяется от 6 до 15 м. Породы непосредственной кровли обрушаются не сразу после пердвижки крепи, а через 1,8-4 м подвигания забоя.

В породах 1У класса по обрушаемости по высоте этажа наблюдаются три зоны максимальных сближений. Первая зона опорного давления расположена у вентиляционного горизонта и имеет ширину 6-20 м, вторая зона на расстоянии 70-90 м от вентиляционного горизонта, а третья – на расстоянии 100-130 м. По мере зависания необрушенной консоли пород основной кровли сближения возрастают. Величины сближения изменяются от панели к панели.

В породах У класса по обрушаемости ширина зоны максимальных сближений боковых пород у вентиляционного горизонта в зависимости от крепости угля изменяется от 15 до 30 м. Вторая зона наблюдается через 80-100 м по падению. Породы кровли обрушаются через 2-3 панели, причем обрушение носит бурный характер. При такой кровле необходимо проводить специальные мероприятия по охране углеспускных скатов. При отработке сближенных пластов могут возникать дополнительные зоны опорного давления от оставленных целиков угля у границ ведения горных работ по падению и простиранию пласта.

При подготовке выемочного участка по схемам Рис. 34а,б, г, монтажная камера нарезается по угольному пласту на уровне промквершлага (рис.40а) или ниже его (рис.40б), а по схеме 34в - под вентиляционным штреком (рис.41).

Расположение монтажной камеры, ее размеры по падению пласта, способ охраны выбирают исходя из конкретных горно-геологических условий с учетом особенностей проявления горного давления в зоне стационарного опорного давления от горных работ, расположенного выше отработанного горизонта. Размеры монтажной камеры по простиранию принимаются равными длине щитовых агрегатов (40-60 м), а по падению от 6 до 30 м.

В особо сложных условиях при породах П и 1У классов, монтажные камеры охраняются угольными целиками (рис.41а). Этот способ является наиболее универсальным и эффективным. Его можно применить при породах любого класса. Размеры угольных целиков в идеальном случае по падению должны быть равны или больше ширины зоны опорного давления под вентиляционным горизонтом. В зависимости от крепости угля ширина угольного целика при породах 1 класса должна быть равной 6-12 м, П класса – 15-30м, Ш класса – 6-15м,Ю 1У класса – 6-20 м, У класса – 15-30 м.

Можно принимать ширину целика равной половине или 2/3 ширины зоны опорного давления, однако при этом суммарные размеры ширины целика по падению и монтажной камеры должны быть на 3-5 м больше ширины зоны опорного давления. В этом случае секции щитового агрегата монтируются ниже зоны опорного давления, а в монтажной камере под угольным целиком устанавливаются деревянные кусты, кусто-костры или накатные костры. Монтажная камера крепится двойной деревянной крепью и затягивается всплошную по кровле деревянным брусом.

Особо тщательно необходимо производить выемку угля в зоне стационарного опорного давления. Выемку угля в монтажной камере начинают сверху вниз заходками на ширину крепи, равную 0,9 м, на участке лавы длиной 0,7-0,9 м. В верхнем кутке уголь вынимают заходками по 0,3 м с перекрытием нависающего массива угля кольями-затяжками на всю мощность пласта (рис.40а, 41б). Под концы кольев-затяжек устанавливают стойки, после чего вынимают полосу угля на всю высоту монтажной камеры.

Угольные целики нецелесообразно оставлять при отработке пластов, уголь которых склонен к самовозгоранию, и пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, а также незащищенных; при отработке сближенных пластов, если целик оказывает вредное влияние на соседние пласты. При невозможности оставления угольных целиков монтажную камеру следует проходить ниже зоны стационарного опорного давления.

При породах П, 1У и У классов основная кровля зависает на протяжении нескольких панелей и только после этого обрушается. В таких условиях эффективным способом управления горным давлением является полная закладка выработанного пространства вслед за подвиганием щитового агрегата. При управлении кровлей полным обрушением особо важно правильно выбрать способ охраны углеспускных скатов. Необходимо создать такие условия, при которых вредное влияние обрушения пород на соседних отработанных панелях и расположенного выше горизонта переносится за пределы рабочего пространства рабочей панели. Рекомендуемые конструкции крепи и способы охраны углеспускных и вентиляционных скатов даются в зависимости от класса пород по обрушаемости.

В условиях пород 1 класса по обрушаемости и 2-го по устойчивости углеспускные скаты крепят сплошной венцовой крепью (рис.42а) из деревянных брусьев, соединенных в шип. Такая крепь может применяться при породах любой устойчивости и обрушаемости. Однако изготовление и возведение крепи весьма трудоемко. Двухрядной органкой скат делится на людское и грузовое отделения. На практике ширина грузового отделения составляет от 0,8 до 1,2 м, а людского – от 0,7 до 1,1м. Грузовое отделение отшивается досками, а людское оборудуется лестницами. Податливость крепи обеспечивается установкой распилов под стойки.

На пластах с крепостью угля от 0,4 до 1,5 дополнительно вдоль целика устанавливается однородная органная крепь, а при крепости меньше 0,4 – двухрядная органная крепь. Охранять скат от воздействия обрушенных пород кровли рекомендуется трехрядной органкой. Она выполняет роль посадочной крепи. Если мощности обрушающихся пород недостаточно для заполнения выработанного пространства, углеспускные скаты охраняются накатными кострами в сочетании с двухрядной органкой (рис.42б). Накатные костры выполняют роль посадочной крепи при обрушении основной кровли после отработки нескольких полос.

В условиях пород Ш класса по обрушаемости и 3-го по устойчивости углеспускные скаты рекомендуется крепить деревянными рамами, состоящими из шпального бруса по кровле и почве и четырех-шести деревянных стоек между ними (рис.43а) Рамы устанавливаются всплошную. Для увеличения податливости стойки в рамах устанавливаются под распилы, уложенные вдоль ската. Стойки в органной крепи устанавливаются под распилы, уложенные по кровле и почве. В качестве средств охраны рекомендуется четырехрядная органка.

При породах 1У класса по обрушаемости и 3-го по устойчивости скат крепится венцовой крепью. Для увеличения сопротивления крепи рядом с боковыми стойками венца устанавливаются дополнительные деревянные стойки под распилы, уложенные по простиранию в верхней части венца. Со стороны обрушенных пород скат охраняется трехрядной органкой и накатными кострами.

При породах У класса по обрушаемости и 4-го по устойчивости углеспускные скаты крепятся обычными деревянными стойками под распил (рис.44а). В качестве средств охраны применяют шести- и востмирядную органку. При породах У класса по обрушаемости и 5-го по устойчивости стойки крепи ската устанавливаются без распилов. Для охраны применяется четырехрядная органка и тумбы БЖБТ (ри.44б).

При сползающей почве и кровле, а также при весьма слабых породах почвы скат крепится венцовой крепью, а в качестве средств охраны применяются кусто-костры (рис.45). На пластах, имеющих крепкие породные прослои, для увеличения устойчивости крепи углеспускного ската применяются опорные комплекты различной конструкции. Они устанавливаются через 2-3 м между комплектами обычной крепи (рис.46а). При обрушении кровли монолитными блоками для охраны крепи возводится замкнутая органная крепь, установленная в лунки по кровле и почве пласта (рис.46б).

Схема механизированного крепления углеспускного ската с использованием телескопических секций гидрофицированной крепи показана на рис.48а. В скате трехстоечные секции установлены всплошную друг к другу в раздвинутом по простиранию положении. По мере выемки угля щитовым агрегатом ближайшие к нему секции с помощью домкрата складываются, а в момент нахождения сложенной секции против специального отделения в щитовом агрегате она разгружается и транспортируется лебедкой в вентиляционный скат, где в сложенном состоянии секции распираются между кровлей и почвой пласта.

В вентиляционном скате после прохода щитового агрегата каждая секция разгружается, телескопически раздвигается, а затем вновь распирается между кровлей и почвой. В углеспускном скате после разгрузки секции и транспортировки ее в вентиляционный скат две концевые секции щитового агрегата передвигаются последовательно вниз и закрепляют обнажившийся участок кровли.

Монтажные камеры на вентиляционном горизонте проходятся с помощью отбойных молотков и крепятся деревянной крепью. На рис.48б показан вариант механизированного крепления монтажной камеры при ее проведении.

Дата добавления: 2014-11-09