книги из ГПНТБ / Воскобоев, Ф. Н. Управление горным давлением при разработке тонких и средней мощности крутых пластов в сложных горногеологических условиях

%йвл«(Ъ .•--г.

‘

у

;-.■••-'

[

ЧИТ '

: о ~ :' ' 'АЛЛ

|

Брошюра предназначена

для широкого

круга работников угольной

промышленности.

ный вес добычи, получаемой из крутых пластов,

еще выше.

Тонкие и средней мощности крутые пласты

разрабаты­

ров. К природным факторам

относятся мощность пласта,ко­

лебание

мощности,

угол падения и его колебания,

тектони­

ческие

и

геологические нарушения, устойчивость

боковых

пород

и

угольного

массива,

проявления

вторичных

осадок

основной

кровли,

склонность

к динамическим

проявлениям

горного

давления

(выбросы

угля и газа,

горные удары) и др.

К производственно-техническим - техническая

возможность

создания

средств

комплексной

механизации очистных

работ

или возможность и технико-экономическая

эффективность

применения имеющейся техники.

Основным средством выемки угля в сложных

условиях

являются отбойные

молотки,

а

средством

крепления

и уп­

равления

горным

давлением

-

индивидуальные

призабойные

деревянные стойки

и стационарные или переносные специаль­

ные крепи (костры,

органные

крепи и д р .).

Применяемые

способы

крепления

и управления горным

давлением

отлича-

менением гидрофииированнь’х

механизированных

щитовых

крепей поддерживающе-оградительного типа при

разработке

крутых пластов широкими полосами по падению

с

обруше­

нием кровли. Создание и освоение технологии очистных

ра­

бот в сложных горногеологических условиях'

является ком­

плексной проблемой. Основная роль в ее решении

принад­

лежит вопросам управления горным давлением.

Исследова­

ния в области механики горных пород и горного

давления

необходимы для получения исходных данных

для

разработки

научно обоснованных технических требований

на

создание

работоспособных конструкций

механизированных

крепей

и

При разработке пластов угля полосами

по восстанию без

крепления основным способом управления

горным давлени­

ем является временное поддержание боковых

пород

уголь­

ными целиками или специальной крепью

(органная

крепь,

кусты и др.).

Менее распространены

способы

управления

боковыми породами с применением самотечной

закладки,'

возводимой в

выработанном пространстве

между

рядами

органной крепи или с помощью маганизирования

отбитого

угля (рис. 1).

в

качестве

сред­

В безлюдном варианте с применением

ства отбойки канатной пилы схема впервые

была предложе­

на ДГИ и опробована на шахтах Донбасса

[ l , 2] .

ВНИМИ и комбинатом "Кизелуголь"

[з]

усовершенство­

ванный вариант пилы, получивший название

пилы

ДГИ-

ВНИМИ,

был

применен при разработке

крутых

пластов, в

том числе опасных по горным ударам. Основой

для

совер­

шенствования

выемочного органа канатной

пилы послужила

работа

[4]

, посвященная исследованию

механизма раз­

Канатная пила ДГИ-ВНИМИ прошла

промышленные ис­

пытания при разработке пластов полосами

по

восстанию

практически во всех угольных бассейнах

страны

( Кизелов-

ский, Кузнецкий, Донецкий, Печорский,

Сучанское

место­

рождение)

в широком диапазоне горногеологических

усло­

вий [б] .

Работы проводились преимущественно

на

пластах

с устойчивыми и средней устойчивости

боковыми

породами.

Наклонная

высота этажа (подэтажа) изменялась

от 40-60 м

(Кузбасс, Кизеловский бассейн) до 100-130

м

(Донбасс),

ширина полосы,определяемая устойчивостью

боковых пород и

рушением при помощи угольных целиков

1 а) ,

с полной

за­

кладкой и возведением органной крепи

(б),

с поддержанием

кровли целиками в сочетании с магазинированием

угля

1 в) ;

г - разработка

полосами по падению

с

щитовым

огражде­

нием, д, е, ж -

разработка столбами

по

простиранию с

пе­

забоя на массив (д), по падению ( е) с

наклоном забоя на

выработанное пространство

(ж)

размером 3-4 м. В условиях кровель,

сложенных

из

проч­

ных пород, типа кварцевых песчаников

и песчаников,

устой­

чивые площади обнажения достигали весьма

значительных

размеров (до 1700.м ^). Там, где

боковые пброды были сред­

ней и ниже средней устойчивости,

что

наиболее

характерно

пород более слабыми разработка с помощью

канатных

пил

без крепления осложнялась из-за внезапных

обрушений

бо­

шинстве условий потери угля возросли

с 18-20

до

35-40%,

а зольность угля увеличилась с 0,5 до

1,5-5%

[ 6J.

На

шах­

те "Нагорная" при ухудшении боковых пород

потери

воз­

росли до 50-60% [ б] .

Применение схемы выемки полосами

по восстанию [5] с

ляется

наличие неблагоприятных условий

для

управления

горным

давлением целиками, механизм работы

которых на

но,

однако, продлить срок службы целика путем увеличения

его

ширины или уменьшения пролета камеры, но это

связа­

но с повышенными потерями угля в недрах. В особо

небла­

гоприятных условиях (наличие слабых боковых пород,

зон

геологических

нарушений)

потерн достигали

60%.

Ощутимо

ухудшалось качество угля

(зольность

увеличивалась в 3-10

раз) . При разработке свит

сближенных

пластов,

опасных по

динамическим

проявлениям

горного давления

(горные уда­

ры, внезапные

выбросы угля и газа) ,

оставление

целиков

действующим правилам

безопасности.

При высоте этажа

100-130 м (Донбасс,

некоторые шахто-

пласты

Сучанского и Воркутппского месторождений)

подго­

товка

полосами по восстанию связана

с

дополнительными

техническими трудностями. Работы по проведению

нарезных

ночей

вручную (с помощью отбойных молотков

или взрывных

работ)

весьма трудоемки, малопроизводительны

и

небезо­

пасны,

особенно на пластах, склонных

к внезапным

выбро­

сам, горным ударам и маломощных. Направленное

бурение

скважин при высоте этажа 100-130 м остается

не

решенной

до конца технической проблемой. Попытки

разделения эта­

жа не

несколько подэтажей с целью осуществления

направ­

ленного бурения привели к увеличению

объема

подготови­

ления, следует считать перспективным ее

применение

па

пластах с устойчивыми боковыми породами,

а также

для

выемки оставленных угольных целиков, где

вопросы

управ­

ления устойчивостью целиков и обнажений

боковых

пород

имеют подчиненное

значение, а схема выемки полосами

по

восстанию является

конкурентоспособной с

другими

техно­

камерах [ft, Л,

ю ]

(Кузбасс, Донбасс),

когда

применялись

в основном то

же

способы управления

горным

давлением,

что и с канатными пилами. Зачастую

в

качестве

средства

поддержания боковых

пород применялось

магазииировапие

угля в выработанных

полосах между

целиками угля

или ор­

испытаниях следующие: в Донбассе высота

этажа 67-70 м,

||шрипа полосы

10-12

м;

в Кузбассе высота

подэтажа 35-

'10 м, ширина полосы

15-20 м.

Анализ применяемых способов и средств управления 'гор­

ным давлением

дает

основание

считать их

но эффективными

и не обеспечивающими

полной

безопасности

работ. Обруше­

ходило зажатие отбитого угля. Взрывной

способ

отбойки

отрицательно влияет па состояние боковых

пород,

a

следо­

вательно, на качество полезного ископаемого, при

этом за ­

частую не представлялось возможным

осуществить

надеж­

ный контроль за полнотой извлечения угля

в

полосе.

В раз­

личных вариантах схемы подготовки полосами

по восстанию

достаточно велик объем трудоемких работ

по

возведению

органной крепи. В работе [ll] приводится

конструкция вру­

бово-отбойной машины, позволяющей дистанционно

произво­

дить подрубку и отбойку угольного пласта

в лаве,

ориенти­

рованной по падению и движущейся по простиранию.

Известно сравнительно большое количество

комплексов

оборудования ( струги, тараны, канатные пилы),

созданных

за рубежом [ 12,

13]

и в СССР [5 , 14,

15]

,

с

дистанцион­

ным управлением

для

разработки крутых пластов

лавами по.

ленные испытания.

Основными необходимыми условиями, дающими

возмож­

ность вести очистные работы лавами без крепи,

являются:

наличие устойчивых боковых пород, почвы, склонной к

под­

дуванию, кровли - к главному прогибу

и мощности

пластов

менее 1 м. Дополнительным условием считалась

высокая

скорость подвигания очистного забоя.

Предполагалось,

что

при высокой скорости подвигания забоя

можно

обеспечить

нормальное функционирование очистного

забоя

без

крепи за

ла изложенные предположения: в абсолютном

большинстве

условий имели место обрушения пород -кровли

(почвы) ло-