Способ разработки мощных пластов угля,склонных к газодинамическим явлениям
1, СПОСОБ РАЗРАБОТКИ .МОЩНЬК ПЛАСТОВ УГЛЯ, СКЛОННЫХ К ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ, включающий подготовку выемоч1«.1х полей по столбовой системе разработки, бурение в угольном пласте вдоль горизонтальной оси выра ботки разгружающих полостей, выемку угля, отличающийся тем, что, с целью предотвращения гат зодинамических явлений до ведения .очистных работ и повышегля эффектив t g l-AitjC-ilTk f ности работ по выемке угля путем предварительной разгрузки и дегазации массива, при подготовке выемочных полей подготовительные выработки проходят с увеличением их высоты, равным усадке кровли, образующейся в период бурения разгрузочных полостей , рагружающие полости бурят по наиболее слабой пачке пласта до подхода горных работ к зоне опорного давления с расстоянием от первой разгру5кающей полости до линии очистного забоя не менее удвоенной ширины зоны Опорного давления, а paicстояпие В между полостями определяют i по формуле (О , с где у - объемная масса пород, Ша/м; И - глубина ведения работ, м; а - ширина разгрузочной полосо ти, м; б - кубиковая прочность угля на со Од 00 сжатие, Ша, при этом выемку угля производят послойно, начиная с паи .более слабой пачки пласта, а отработку слабой пачки и основного слоя 00 {ведут ни одни и те же выработки.
С01ОЭ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ S а м. ° мае в ° (21) 3579803/22-03 (22) 15.04.83 (46) 23.05.84 Бюл.Р19 (72) В..П. Кузнецов, И,И. Петухов, А.В. Орешкин, В.П. Костромин, 1O.H. Макаров, А.В. Кузнецов и П.А. Рейпольскнй (71) Всесоюзный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский институт .горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 622.817(088.8) (56) 1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к. горным ударам. Л., ВНИИИ> 1981, с.8
2. Авторское свидетельство СССР
11 787656, кл. E 21 С 41/04, 1974 (про то тин) (54) (57) 1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ .ИОЩНЫХ
ПЛАСТОВ УГЛЯ, СКЛОННЫХ К .ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ, включающий подготовку выемочных полей по столбовой сис" теме разработки, бурение в угольном пласте вдоль горизонтальной оси выра, ботки разгружающих полостей, выемку угля, отличающийся тем, что, с целью предотвращения га", зодинамических явлений до ведения ,очистных работ и повышения эффектив"
3(бР Е 21 F 5/00 э Е 21 F 7/ОО ности работ по выемке угля путем предварительной разгрузки и дегазации массива, при подготовке выемоч" ных полей подготовительные выработки проходят с увеличением их высоты, равным усадке кровли, образующейся в период бурения разгрузочных полос-. тей, рагружающие полости бурят по наиболее слабой пачке пласта до подхода горных работ к зоне опорного давления с расстоянием от первой разгружающей полости до линии очист ного забоя не менее удвоенной шири\ ны зоны дпорного давления, а расстояние В между полостями определяют по формуле 3
Q4: — - С, С где 1" — объемная масса. пород,,ИПа/м; Я
Н вЂ” глубина ведения работ, м; а — ширина разгрузочной полости, м; З вЂ” кубиковая прочность угля на сжатие, 11Па, при этом выемку угля производят послойно, начиная с паи- л .более слабой пачки пласта, а отработку слабой пачки и основного слоя ведут на одни и те же выработки.
1093828
2.Способ по п.1,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что целикн между полостями pasИзобретение относится к горной промышпенности и может быть использовано при разработке пластов, склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля и газа. 5
Известен способ разработки мощных пластов угля, склонах к газодинамическим явлениям, наклонными слоями с опережающей разработкой первого слоя в качестве защитного, включаю- 10 щий подготовку выемочного ноля, отработку на первом этапе верхнего защитного слоя, а затем после смешивания обрушенных пород; прохождение новых подготовительных вырабо- 15 ток по нижнему слою и его отработку f17
Недостатрк способа заключается в том, что отработка верхнего слоя ведется без защиты, в условиях про- 20 явления газодинамических явлений, в связи с чем при разработке первого слоя необходимо выполнять мероприятия по предотвращению газодинамических явлений, при этом развитие горных работ в последующих слоях существенно задерживается во времени из-за большого срока слеживаемости обрушенных пород кровли. Сама. техно.логия ведения очистных работ под 30 обрушенными породами также затруднена, что отражается на технико-экономических показателях ведения очистных работ.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и получае-, мому результату является способ управления труднообрушаемой кровлей, включающий подготовку выемочных по- 40 лей по столбовой системе разработки, бурение в угольном пласте. вдоль горизонтальной оси выработки разгружающих полостей, выемку угля, при этом выбуривание скважины производят с опере- 4 жением относительно фронта выемки, исходя из величины шага обруше" ния труднообрушаемой кровли Г23 рушают принудительно гидравлическим или механическим воздействием.
Недостатком известного способа является то, что область применения его ограничена условиями труднообрушаемых кровель, а параметры бурения разгрузочных скважин определяются ! только шагом обрушения кровли. Технология осуществления способа весьма затруднена тем, что бурение скважин ведут вблизи очистного забоя в зоне влияния опорных нагрузок,.что также затрудняет сам процесс бурения, так как на выбросоопасных и газоносных пластах появляются условия опасных газопроявлений.
Цель изобретения — предотвращение газодинамических явлений до ведения очистных работ и повышение эффективности работ по выемке угля путем предварительной Разгрузки и дегазации массива.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу разработки мощных пластов угля, склонных к газо-. динамическим явлениям,. включающему подготовку выемочных полей по столбовой системе разработки, бурение в угольном пласте вдоль горизонтальной оси выработки разгружающ>ы полостей, выемку угли, при подготовке выемочных полей подготовительные выработки проходят с увеличением их высоты, равным усадке кровли, образующейся в период бурения разгрузочных полостей, разгружающие полости бурят по наиболее слабой пачке пласта до подхода горных работ к зоне опорного давления с расстоянием от первой разгружающей полости до линии очистного забоя не менее удвоенной ширины зоны опорного давления, а рассто« яние Ь между полостями определяют по формуле. где р - объемная масса пород, ИПа/и:
Н - глубина ведения работ, м;
О - шиРина разгрузочной полости,м;
1093828
40
0 — кубиковая прочность угля на сжатие, MIa, при этом выемку угля производят послойно, начиная с наиболее слабой пачки пласта, а отработку слабой пачКи и основного слоя ведут на одни и те же выработки.
Целики между полостями разрушают принудительно гидравлическим или ме" ханическим воздействием.
На hnr.1 приведена схема реалйзацьш предлагаемого способа; на фиг.2разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - раз. рез Б-Б на фиг.I.
Выемочное поле подготавливают по столбовой системе разработки. Проходит вентиляциопньпr штрек 1 и конвейерный штрек 2 1 фиг . 1 и 2) . Проходку ведут с резервом высоты с уче" том осадки кровли в период выбуривания защитного слоя разгрузочными полостями. После оконтуривания выемочного поля начинают выемку защитного слоя 3 (фиг.2), для чего пробурнвают.. ряд параллельных скважин 4 круг лого сечения или полостей другой формы с оставлением между ними цели,ков-перемычек 5. Предпочтительным является бурение сдвоенных скважин установками типа БШУ. Спаренный бу- . ровой снаряд таких установок обеспечивает направленность бурения, что определяет параллельность размещения разгружаюцих полостей и рав номерность обработки массива. После отхода разгрузочных скважин íà величину 2 (0 -зона опорного давле" ния) с разрезной печи начинают отра. ботку основного слоя 6 очистным за боем 7 (фиг.З), оборудованным механизированным комплексом. Работы по выемке защитного и основного слоя ведут на одни и те же выработки.
В случае, когда затруднено размещение оборудования и совмещение операций по отработке защитного и основного слоев эти технологические операции могут выполняться последовательно: сначала осуществляют вьг емку защитного слоя на всю длину столба, а затем после демонтажа буp0UIHBKoBoF0 оборудования ведут очистные работы по основному слою. При. .такой схеме работ операции по выемке защитного слоя выполняют в одном столбе, подготавливая его к отработ. ке, а очистные работы в основном . слое ведут в другом столбе.
Расстояние между разгрузочными полостями принимают из условия заблаговременного разрушения целжов между ними до подхода зоны опорного давления, формирующейся впередиочистного забоя. Реализуется это условие тем, что несущую способность целиков рассчитывают на устойчивость по нагрузкам, соответствующим горному давлению .нетронутого массива - " Н, т.е. вне эоны опорного давления.
Одним нз важных моментов является эффективное деформирование целиковперемычек между скважинами. Для обес печения этого условия скважины рекомендуется бурить по наиболее мягкой пачке угля. Возможно также при- . менение принудительных способов разрушения целиков, например, водяной струей. Целики, нагруженные горным давлением, разрушаются прп неэначительном воздействии на них дополнительными условиями. Поскольку прн малой мощности слабой пачки разгрузка пласта может быть не достигнута, в процессе бурения полостей ведут контроль эффективности разгрузки, при этом в процессе бурения измеряют количество извлеченного из скважин угля, рассчитывают общую массу угля в обработанном скважинами участке пласта и оценивают эффективность раэ грузки по критерию Р, равному извлеченному иэ пласта угля, отнесенному к общей его массе, и при P > 1Й раз-. грузку считают эффективной.
Иощность вьягимаемого эацитного слоя регулируют сменой бурового оборудования и параметрами бурения разгружающих полостей. Чем больше размеры полостей и чем меньше расстояние между ними тем больше количество угля извлекают из, пласта и тем большую конвергенцию пород кровли почвы обеспечивают на стадии выемки эа" щитного слоя. Используя это открыва" ется возможность обеспечить полноту выемки запасов в тех случаях, когда . геологическая мощность пласта выше технической высоты раэдвижки комплек са. Для обеспечения полноты .запасов мощность извлеченного защитного слоя должна соответствовать разности геологической мощности пласта и рабочей высоты раздвижки комплекса. Поскольку разгрузочные полости в пласте располагаются дискретно и не образуют сплошной плоской щели в пласте, то
1093828
S расчет вынимаемой мощности пласта удобно вести через фактический объем выбуренного иэ скважин угля по форму:ле п ьс S )r (-+e,. ñ.)
I где Ч<р - объем извлеченного из пласта угля но массе в целкке, м
У
Щ " — геологическая мощность плас-10 та, м ;
"ь,к; высота раздвижки комплекса в рабочем положении, м;
У.
S - обработанная разгрузочными полостями площадь, м .;
Р1,с- средняя мощность выемки защитного слоя, м.
В случае, когда мощность пласта выдержана по площади, параметры бурения скважин подбирают один раз и используют их на всем участке обработки массива. Если же мощность пласта не выдержана по площади, то каждому изменению мощности Wt" подбирают свои параметры бурения полостей. Такой прием позволяет выровнять мощность пласта к моменту, подхода очистного забоя, оборудованного комплексом.
З0
Подбор параметров ие сложно вести экспериментально путем постоянного
; учета извлекаемого фактически выхода угля, либо расчетньк путем по пло. щади выбуриваемых полостей буровым инструментом. В последнем случае в расчете может иметь место ошибка за счет того, что уголь за пределамн контура полости разрушается на ста- дий оурения и фактический объем 40 извлекаемой массы превышает расчетную величину. Эта ошибка не вредит, так как она идет в запас.
Использование предлагаемого способа разработки мощных незащищенных пластов угля, .склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, по сравнению с известными обеспечивает следующие технические преимущества: исключается возможность проявления динамических и газодинамических asлений при отработке основного (вер-. хнего) слоя, а также связанной с этими явлениями опасности травмировааНа трудящихся исключаются условия пго1 явления взрывов газа и пыли эа счет дегазации массива угля; обеспечивается возможность снижения потерь угля в недрах за счет того, что сум марная вынимаемая мощность верхнего и нижнего слоев достигает или приближается к полной (геологической)мощности пласта; обеспечивается воэможность повышения нагрузки на очистной забой за счет разделения в прост ранстве и времени работ по разгрузке массива и выемке пласта, а также сохранения сплошности пород кровли; возможность снижения разрыва во времени между отработкой защитного (ниж него) и основного (верхнего) слоев за счет. исключения времени на слеживание пород, обрушенных при разработке верхнего защитного слоя.
Наряду с указанными техническими преимуществами в результате применения предлагаемого способа разработки мощных незащищенных пластов угля, склонным к динамическим и газодинамическим явлениям, достигается значительный экономический эффект за счет повышения нагрузки на очистной забой при отработке основного (верх" него) слоя, снижения потерь угч в недрах и сокращении объемов проведения подготовительных выработок.
l093828
Составитель - Г. Васючкова
Редактор Н. Бобкова Техред С.Легеза Корректор . Л. Шиньо
Заказ 3396/29. Тираж 423, . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
l13035, Иосква,. Ж-35, Раушская наб., д .4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
