Способы охраны выработок при расположении их по пласту

Общие положения

Подготавливающие выработки являются основными транспортными артериями шахты, в значительной степени обусловливающими ее нормальное функционирование. Плохое состояние выработок затрудняет работу подземного транспорта, ухудшает проветривание забоев и, как следствие, снижает технико-экономические показатели работы шахты.

Основной причиной, приводящей к деформированию подготавливающих выработок, является то обстоятельство, что они в процессе эксплуатации подвергаются вредному влиянию очистных работ, ведущихся в непосредственной близости от них. На устойчивость выработок также существенное влияние оказывают способ их проведения, тип конструкции и работоспособность возводимых в ней крепей и др. Однако решающим является способ защиты выработок от влияния очистных работ.

Подготавливающие выработки могут располагаться как непосредственно по разрабатываемому пласту, так и по пустым породам. При этом пластовое расположение допускается для одиночных несближенных тонких и средней мощности пластов, а также для таких же пластов в свитах в условиях отнесения этих пластов к неопасным по самовозгоранию, горным ударам, выбросам угля и газа и взрывам угольной пыли. Для мощных же пластов и свит сближенных пластов, как правило, подготавливающие выработки должны проводиться полевыми и располагаться в крепких породах почвы пласта на расстоянии не менее 10 и не более 40 м. При расстоянии менее 10 м сказывается влияние очистных работ, а при более 40 м получается большая длина соединительных выработок.

Охрана подготавливающих выработок при их расположении по пласту осуществляется следующими способами:

– целиками угля;

– бутовыми полосами;

– массивом обрушенных и уплотненных пород.

Охрана целиками угля применяется при проведении выработок узким забоем (рис. 18.1).

Рисунок 18.1 – Способ охраны пластовых подготавливающих выработок целиками угля

1 – вспомогательный бремсберг; 2 – транспортный бремсберг;
3 – вентиляционный ходок; 4 – эпюра горного давления

Размер (ширина) целика в первом приближении рассчитывается по формуле:

lц ³ (1,1..1,2)lоп,

(18.1)

где l_оп – ширина зоны опорного давления очистного забоя, м.

(18.2)

где H – глубина расположения выработки, м; m – мощность пласта, м.

Основным преимуществом способа охраны целиками угля является его технологическая простота, благодаря которой он имеет довольно широкое применение при разработке пластов на небольшой глубине. Недостатки способа кроются в больших потерях угля в охранных целиках, которые из-за целого ряда трудностей выемки и затрат на восстановление и проведение выемочных выработок для их отработки практически редко извлекаются.

Условия применения способа: тонкие и средней мощности пласты с устойчивыми боковыми породами при небольшой глубине залегания. При залегании пласта в свите возникают дополнительные ограничения, указанные в п. 18.1.

Сущность способа охраны двусторонними бутовыми полосами состоит в том, что подготавливающие выработки проводятся по пласту широким забоем, а получаемая от подрывки порода размещается в двусторонние раскоски, создавая охранные бутовые полосы (рис. 18.2).

Рисунок 18.2 – Способ охраны подготавливающих выработок бутовыми полосами

Ширина бутовых полос определяется из расчета размещения в них всей породы, получаемой от проведения выработки, но не должна быть менее 12 m, где m — вынимаемая мощность пласта. Для предупреждения восстановления горного давления на закладочный массив в результате ведения очистных работ рекомендуется оставлять барьерные целики угля размером 20 m, но не более 40 м. Если такие целики не оставлять, то бутовые полосы после восстановления горного давления будут работать как штампы, концентрируя большие опорные нагрузки, что отрицательно будет сказываться на устойчивости выработок.

Указанные рекомендации справедливы для случаев, когда отработка этажа (яруса) ведется прямым ходом, т. е. от барьерного целика к границам шахтного поля или панели. При отработке лав обратным ходом барьерные целики должны быть намного шире, что снижает эффективность данного способа.

Достоинства способа охраны двусторонними бутовыми полосами:

– порода от проведения выработок остается в шахте;

– сравнительно небольшие потери угля в барьерных целиках благодаря их сравнительно малым размерам;

– хорошие условия поддержания выработок даже в условиях слабых боковых пород пласта в связи с тем, что они находятся в разгруженной зоне.

Недостатки вышеуказанного способа:

– более сложное проведение выработок широким забоем по сравнению с проведением узким забоем, что ведет к удорожанию и снижению темпов их проведения; особенно большие сложности возникают в период строительства шахты;

– возможные утечки воздуха между воздухоподающими и вентиляционными выработками через недостаточно уплотненную в разгруженной зоне закладку. Этот недостаток относится к уклонному полю. В бремсберговых полях с восходящим проветриванием он отсутствует.

Условия применения способа охраны двусторонними бутовыми полосами — пологие пласты (в основном до 12°) мощностью до 1,0..1,2 м с пучащими почвами и кровлями не ниже средней устойчивости, поскольку при слабых кровлях возникают сложности с возведением бутовых полос. При проведении выработок по восстанию пласт может быть любой обводненности, по падению — не обводненным.

Сущность способа охраны выработок массивом обрушенных пород (рис. 18.3) заключается в том, что на участке расположения подготавливающих выработок производится предварительная отработка пласта, а после слёживания (уплотнения) пород по ним проводятся выработки, благодаря чему вблизи контура выработок отсутствуют концентраторы напряжений — целики угля, бутовые полосы, что и обеспечивает им хорошую устойчивость. Выработки располагаются в разгруженной зоне пород кровли пласта или с небольшой подрывкой пород почвы. Отставание забоев выработок от забоя лавы должно быть не менее 0,6..0,8 длины лавы. Как и в предыдущем способе, для сохранения разгруженной зоны должны оставляться барьерные целики таких же размеров как и при охране бутовыми полосами или определяться по формуле (18.1).

Рисунок 18.3 – Способ охраны подготавливающих выработок
расположением их в массиве обрушенных и уплотненных пород

Достоинства способа охраны выработок массивом обрушенных пород:

– повышается устойчивость выработок даже в тяжелых условиях залегания пластов в связи с отсутствием повышенных напряжений в окружающем их массиве;

– возрастают темпы проведения выработок комбайнами, поскольку нарушается природная монолитность породного массива.

Недостатки данного способа:

– сложность предварительной отработки пласта в период строительства шахты, когда осуществляется проведение подготавливающих выработок и отсутствует очистное оборудование и угольный комплекс на поверхности;

– ограниченность условий применения.

Условия применения способа охраны выработок массивом обрушенных пород — пологие пласты мощностью до 1,2..1,5 м со слеживающимися, как правило, породами непосредственной кровли (предел прочности на одноосное сжатие R _с < 30 МПа) мощностью свыше 5 м и почвами любой устойчивости, в том числе и сильно пучащими. Способ нельзя применять на обводненных пластах, так как под влиянием воды слабые породы резко снижают свою прочность, интенсивно проявляют пластические свойства и выдавливаются в выработки.

Дата добавления: 2015-03-31