Способ закладки выработанного пространства при разработке угольных пластов

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов (УП). Цель - повышение прочности закладочного массива при разработке УП длинными столбами с выемкой угля наклонными слоями за счет образования амортизованного слоя закладочного массива. Для этого после обработки каждого слоя УП на почве выработанного пространства укладывают слой закладочного сыпучего материала (СМ). Последний является подстилающим амортизационным слоем. Сверху на него укладывают слой из твердеющей смеси (ТС). Толщину H амортизационного слоя СМ определяют из выражения H≥Δ/Λ<SB POS="POST">P</SB>, мм, где Δ - конвергенция выработанного пространства в зоне твердеющей закладки, мм

Λ - относительная усадка закладочного массива в амортизационном слое СМ под нагрузкой, равной нагрузке, при которой разрушается закладочный массив из ТС. Прочность ТС определяют расчетным или эмпирическим путем на любой период твердения. Величину конвергенций выработанного пространства определяют перед закладочными работами для каждой технологической схемы в зависимости от горно-геологических и горно-технологических условий. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 F 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4247331/23-03 (22) 19.05.87 (46) 30.04.89. Бюл,¹ 16 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский и проектно-конструкторский угольный институт "КУЗНИУИ" (72) Н.И.Яковлев, И.И.Барсуков, С.И.Запреев, С.Н,Суховольский, В.А.Сухоруков, В.А.Шишорин, А.F..Ðîäèонов и f0,E.Кирюхин (53) 622.273,2(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 905446, кл. F. 21 С 41/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 613129, кл. Е 21 F 15/00, 1977. (54) СПОСОБ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО

ПРОСТРАНСТВА ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЪНЫХ

ППАСТОВ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и м.б. использовано при разработке угольных пластов (УП).

Цель — повышение прочности закладочного массива при разработке УП длинными столбами с выемкой угля наклон ными слоями з.а счет образования аморИзобретение относится к горной промышленности, а именно к технологии добычи угля с закладкой вырабо-.. танного пространства твердеющими смесями.

Цель изобретения — повышение прочности закладочного массива при разработке длинными столбами с выемкой угля наклонными слоями за счет образования амортизационного слоя закладочного массива.

На фиг.1 изображена схема форми=

„„SU»1476156 тизационного слоя закладочного массива. Для этого после обработки каждо= го слоя УП на почве выработанного пространства укладывают слой закладочного сыпучего материала (CM). Последний является подстилающим амортизационным слоем. Сверху на него укладывают слой из твердеющей смеси (ТС).

Толшину Ь амортизационного слоя CN определяют из выражения h Ъ 4/Ар мм» где Ll — конвенгенция выработанного пространства в зоне твердеющей закладки, мм;. 41 â относительная усад" ка закладочного массива в амортизационном слое СМ под нагрузкой, рав.-: ной нагрузке, при которой разрушается закладочный массив из ТС. Прочность ТС определяют расчетным или эмпирическим путем на любой период твердения, Величину конвергенций вы-„ работанного пространства определяют перед закладочными работами для каж. дой технологической схемы в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий. 2 ил.

2 рования закладочного массива из твердеющих смесей с амортизационным. подстилающим слоем из обычного закладоч ного материала; на фиг ° 2 — разрез

А-А на фиг.1.

Мощный угольный пласт отрабатыва ется наклонными слоями в восходящем порядке с твердеющей закладкой выработанного пространства. Каждый наклонный слой отрабатывается по схеме

"лава — этаж" либо с разделением на поцэтажи, либо системой коротких

1476156 полос. Не исключается применение и других систем разработки. Общим для всех систем разработки с закладкой выработанного пространства явля5 ется то, что выработанное пространство заполняется в каждом шаге закладки в два этапа: сначала на почве пласта (слоя) возводится подстилающий амортизационный слой 1 из сыпучей 10 закладки, подаваемой гидротранспортированием, пневмотранспортированием или самотеком, а сверху него выработанное пространство закладывается (заливается) твердеющей смесью 2. 15

Твердеющая смесь частично проникает в нижележащий слой 1 обычной закладки и начинает набирать прочность (твердеть). В условиях подвижки боковых пород. (конвергенции) твердеющая 20 смесь начинает воспринимать горное давление и передавать его нижерасположенному слою 1 иэ обычной закладки.

Если смещение боковых пород (слоя) меньше величины усадки закладочного 25 массива в слое 1 (в каждый определенный период времени при наборе прочности твердеющей смеси в течение 28

28 дней), то формирование (твердение) закладочной смеси идет в благо- 30 приятных условиях — кристаллическая решетка цементного (бетонного) камня не нарушает ся . Е сли же . величин а у сад" ки закладочного массива.в слое 1 становится меньше величины смещения боковых пород в какой-то период набора прочности твердеющей смеси в слое 2, последняя подвергается воздействию большего горного давления, чем ее прочность, и, естественно, 40 кристаллизация решетки деформируется и в последующем уже не может набрать необходимой расчетной прочности.

Конвергенция выработанного пространства в зоне твердеющей закладки определяется иэ вражения а=Ь Лр где h — толщина слоя сыпучего закла50 дочного материала, мм; относительная усадка заклаР дочного массива в слое под нагрузкой Р, равной нагрузке, при которой Разрушается массив из твердеющей смеси, в слое 2 на любой период в течение всеro времени набора прочности (до 28 дней),, Иэ укаэанной формулы определяют слой сыпучего материала:

7

Лр

Как известно, величина 1р определяется компрессионной характеристикой (кривой) закладочного (сыпучего) материала и для любого материала может быть заранее установлена змпе1 ическим путем в .лабораторных условиях.

Прочность и нагрузка, при которой происходит разрушение твердеющего закладочного массива P тоже может быть определена расчетным или эмперическим путем на любой период тверде-. ния в течение месяца (28 дней).

Для каждой технологической схемы в различных горно-геологических и горно-технических условиях может быть заранее определена (no аналогии) величина конвергенции выработанного пространства.

Зная все эти величины, на основе равенства величин конвергенции выработанного пространства и усадки подстилакщего амортизационного слоя определяют иэ выражения (1) необходимую MQIIIHocTb (ll) слоя 1. Так, например, при скорости сдвижения кровли (боковых пород) 10 мм/сут, прочности твердеющей смеси на 7-й день

2 NIIa и относительной усадке закладочного материала под давлением 2 МПа в Лр = 15,0 толщина закладочного массива в слое 1 должна быть не менее

467 мм или 0,5 м. При большей толщине слоя 1 условия твердения эа= кладочной смеси в слое 2 будут еще более благоприятные.

Зная или задавая величины по сдвижению боковых пород, по компрессионным свойствам закладочного материала и прочностным характеристикам закла,-, дочного твердеющего массива во времени можно определить либо соответст-. вие выбранных параметров благоприятным условиям твердения закладочного массива, либо необходимые параметрические зависимости выше указанных величин.

Изменение соотношения мощностей слоев из обычной закладки и твердеющих материалов позволяет управлять горным давлением и всей геомеханикой горных пород в выемочном контуре, Формула и з о б р е т е н и я

Способ закладки выработанного пространства при разработке угольных

1476156 иала фоРмиРУют материала к в вырабо- заклаЛ е еляемой иэ выра "е ключающий уклад у ° лшиной h on пластов, вкл иэ твердею- толш тво слоев иэ танное простр го закладочн oro ма- ния

Л меси и сыпучег

7 — MM% щеи с

5 л, о тли ч ающ о териала, елью повышения ел прочности конвергенци я выработанног тем, что, с цел аботке, где д— в зоне твердеюо массива при разра пространства в закладочного м я мм столбами с выемкои угл щей закладки, длинными стол ами обраэоваьн ая ус ад к а э акл аслоями за счет о

Л вЂ” относитель наклонными сл з акладоч- 10 Р в амортизационном ния амортиэац ионного слоя закл закладоч- доч ного массива в ам очного материал а ассива, слой сыпучего закл слое сыпучего закладочн экой, равной нагрузке, о материала укладывают под нагрузко, р ив из ного м ства после аз ается масси ботанного пространст при которои р руш выработанн слой иэ твера него укладывакт сл твердеющей сме си. чего на н ои сыпучего 15 деюшей смеси, р п и этом сло

Фиг. 1

I 476 I 56

Составитель М. Гагулин

Техред М.Дидык . Корректор g.Лончакова

Редактор М.Циткина

Заказ 2!43/34 Т.ираж 411 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101