5.3.Расчет параметров системы разработки

Аккумулирующий и вентиляционный штреки проводятся с уклоном для самотечного гидротранспорта. Угол наклона оси этих выработок к линии простирания пласта определяется из выражения:

(14)

где - предельно допустимый угол между осью диагональной печи и ее проекцией на горизонтальную плоскость, т.е. угол наклона диагональной печи;

- угол падения пласта.

5.3.1.Определение размеров целиков и ширины выемочных столбов

Основными техническими параметрами систем разработок с короткими очистными забоями являются: ширины выемочного столба, размеры заходок, размеры и форма подвальных целиков.

Их оптимальные размеры определяются на основании аналитических, лабораторных и шахтных исследований.

Ниже приводятся расчетные формулы, по которым рекомендуется определять указанные параметры.

При выборе оптимальной ширины выемочных столбов, в верхнем и нижнем уступах выемочной полосы двусторонних заходок, также необходимо исходить из условия равенства несущей способности угольных целиков действующим на них нагрузкам.

Ширина выемочной всей двухступной складывается из ширины верхнего и нижнего выемочного столбов (уступов заходки) и суммарной ширины выемочной и нижней оконтуривающей печей. Расчетная схема представлена на рисунке 4.

Размер (ширину) нижнего выемочного столба рекомендуется устанавливать следующим образом.

Рис. 4. Расчетная схема к определению параметров двухсторонних

заходок.

Вначале находят ширину нижнего столба, используя выражение, из которого методом подбора величины b₁ определяется размер нижнего выемочного столба (уступа):

, (15)

где а – ширина выемочной печи или штрека, м;

l_к – размер консоли непосредственной кровли, зависающей над целиком угля; l_к = 1÷3 м;

b₁ – ширина нижнего выемочного столба (нижний уступ заходки), м;

R_с – предел прочности угля на одноосное сжатие, т/м³;

γ_п – объемный вес пород, т/м³; γ=2,2÷2,4 т/м³;

H – глубина горных работ, м;

n – коэффициент запаса прочности (принимается равным 1-1,15);

h_ц – высота выемочного столба (целика), м; принимается равным высоте выемочной выработки, но не менее 2÷2,2м.

Коэффициент запаса прочности 1,04.

Минимальный размер нижнего столба по условиям устойчивости b₁ = 5 метров.

Установив размер верхнего столба, устанавливают также методом подбора ширину верхнего выемочного столба из следующего выражения

(16)

где b – ширина верхнего выемочного столба (верхний уступ заходки), м;

γ_п – объемный вес (средний) пород кровли; γ_п =2,2÷2,4 т/м³

К – коэффициент распределения веса пород кровли на выемочные столбы и нетронутый массив угля. По данным шахтных исследований для пластов мощностью более 3,5м равен 0,33 - 0,35.

По расчету принимаем b = 6 м.

Принимаем b₁ = 9 м, т.к. рабочая длина гидромониторной струи 10 м, и выемка нижнего столба ведется под защитой целиков.

Общая ширина двухступной полосы В составляет

₍₁₇₎

В зависимости от ориентации выемочных столбов в плоскости пласта выемку двухсторонних заходок осуществляют:

по простиранию – из выемочных штреков;

по падению из выемочных печей.

В каждой двухсторонней заходке выемка угля в столбах (верхнем и нижнем) осуществляется, как отмечалось, обратным ходом двухсторонними заходками, самоходными или переносными гидромониторами с программным или дистанционным управлением.

Расчет размера стороны (а₂) подзавального целика треугольной формы, оставляемого в двухсторонней заходке, можно ориентировочно определять по следующей формуле:

(18)

где m – мощность пласта, м;

b₁ – ширина нижнего столба (нижнего уступа), м;

H_i – часть веса активной зоны пород кровли над целиком, на участке равном трети длины заходки; активная зона действующих пород кровли по данным исследований равна (6-8)·т;

l₃ – длина заходки, т.е. размер заходки вдоль выемочной выработки, м;

φ – угол естественного обрушения пород кровли (18°-22°);

R_с – предел прочности угля на одноосное сжатие;

м.

Выемка угля в верхнем уступе заканчивается извлечением подзавального целика со стороны восстания пласта и перепуском обрушенных пород.

Обрушенные породы могут перепускаться в забой и в этом случае со стороны восстания оставляется ленточный целик. Устойчивый размер его определяется по формуле

(19)

м.

Ленточные целики необходимо оставлять в односторонних и двухсторонних заходках, когда выемка угля в них ведется из выемочных штреков, при угле падения пласта более 15°-18°.

При работе нескольких гидромониторов по выемке угля в подъярусе или подэтаже опережение между очистными забоями должно быть не менее двух размеров ширины двухсторонней заходки.