Способ охраны полевого штрека при разработке свит тонких и средней мощности угольных пластов

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить устойчивость полевого штрека (ПШ) 3 путем уменьшения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород. Отработку этажей в шахтном поле ведут в нисходящем порядке. На откаточном горизонте ПШ проводят в средней части межслоевой толщи. По мере отработки пластов по длине ПШ определяют расстояния A<SB POS="POST">1</SB> и A<SB POS="POST">2</SB> от створов надрабатывающей и подрабатывающей лав соответственно до максимума 10 временного опорного давления (ОД) впереди надрабатывающей лавы (Л) и до границы 11 начала возрастания стационарного ОД на уровне ПШ от краевой части подрабатывающей Л. Далее отработку подрабатываемого пласта ведут с опережением надрабатываемого, равным сумме указанных расстояний A=A<SB POS="POST">1</SB>+A<SB POS="POST">2</SB>. При этом расстояние A<SB POS="POST">2</SB> при сложении учитывают со знаком "плюс", если граница начала возрастания стационарного ОД на уровне ПШ находится позади Л. Знак "минус" A<SB POS="POST">2</SB> при сложении учитывают, если эта граница находится впереди Л по направлению ее движения. Таким образом последовательное влияние на ПШ очистных работ на пластах заменено одной фазой изменяющегося поля напряжений. Совмещение створов ОД подрабатывающей и надрабатывающей Л за счет достижения оптимального отставания между ними обеспечивает надежную устойчивость ПШ. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4427106/23-03 (22) 17.05.88 (46) 15.05.90. Бюл. № 18 (71) Московский горный институт (72) И. Н. Селезнев и О. Ю. Кузьмич (53) 622.271 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 796427, кл. Е 21 С 41/04, 1979.

Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. Л.:

ВНИМИ, 1985, с. 57, 58. (54) СПОСОБ ОХРАНЫ ПОЛЕВОГО

ШТРЕКА ПРИ РАЗРАБОТКЕ СВИТ ТОНКИХ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить устойчивость полевого штрека (ПШ) 3 путем уменьшения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород. Отработку этажей в шахтном поле ведут в нисходящем порядке. На откаточном горизонте ПШ проводят в средней части межслоевой толщи. По мере отработки пластов по

„„SU„„1564346 д 1 (51)5 Е 21 С 41/28 длине ПШ определяют расстояния а1 и а от створов надрабатывающей и подрабатывающей лав соответственно до максимума 10 временного опорного давления (ОД) впереди надрабатывающей лавы (Л) и до границы 11 начала возрастания стационарного ОД на уровне ПШ от краевой части подрабатывающей Л. Далее отработку подрабатываемого пласта ведут с опережением надрабатываемого, равным сумме указанных расстояний а=а +а . При этом расстояние а при сложении учитывают со знаком «плюс», если граница начала возрастания стационарного ОД на уровне ПШ находится позади Л. Знак «минус» а при сложении учитывают, если эта граница находится впереди Л по направлению ее движения. Таким образом, последовательное влияние на

ПШ очистных работ на пластах заменено одной фазой изменяющегося поля напряжений. Совмещение створов ОД подрабатывающей и надрабатывающей Л за счет достижения оптимального отставания между ними обеспечивает надежную устойчивость ПШ.

7 ил.

1564346

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке свит тонких и средней мощности угольных пластов.

Целью изобретения является повышение устойчивости полевого штрека путем уменьшения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород за счет совмещения створов опорного давления надрабатываюшей и подрабатываюшей лав.

На фиг. 1 изображена схема расположения полевого штрека относительно разрабатываемых пластов, вид в плане; на фиг. 2— то же, разрез вкрест простирания; на фиг 3— график изменения напряженно-деформированного состояния массива пород вокруг полевого штрека при отработке пластов по предлагаемому способу; на фиг. 4 — то же, по способу-прототипу; на фиг. 5 и 6— совмешенный план по надрабатываемому и подрабатываемому полевой штрек пластам соответственно при отработке пластов предлагаемым способом и при последовательном влиянии очистных работ; на фиг. 7— замерное сечение наблюдательной станции в полевом штреке.

Способ осуществляют следующим образом.

Шахтное поле, в пределах которого отрабатываются тонкие и средней мощности крутые пласты 1 и 2, вскрыто вертикальными стволами и этажными квершлагами.

Отработку этажей в шахтном поле ведут в нисходящем порядке. Управление кровлей в лавах осушествляют плавным опусканием.

Полевой штрек 3 проводят в средней части межслоевой толщи. В пределах отрабатываемого крыла шахтного поля расположено переходимое очистными работами геологическое нарушение 4 в виде области с большим количеством мелких разрывных нарушений и интенсивной трещиноватости горных пород. На расстоянии, исключающем влияние участкового 5 и капитального 6 квершлагов, в полевом штреке оборудуют наблюдательную станцию 7 для постоянного измерения уровня нормальных к напластованию напряжений во вмещаюшем полевой штрек массиве горных пород. При отработке в нисходяшем порядке пластов 1 и 2 последовательно определяют расстояния а и а2 по простиранию от створов надрабатывающей 8 и подрабатывающей 9 лав соответственно до точки А„— точки максимума временного опорного давления в полевом штреке впереди надрабатываюшей лавы 8 (на фиг. 5 и 6 прерывистая линия 10 максимума размещенного опорного давления) и до границы

Al начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека от краевой подрабатываюи ей лавы 9 (на фиг. 5 и 6 сплошная линия 11 начала возрастания стационарного опорного давления). Далее в зоне геологического наруше5

ЗО

4 ния 4 отработку подрабатываемого пласта 2 (лава 9) ведут с опережением надрабатываемого 1 (лава 8), равным сумме определенных расстояний a=ai+a>, причем расстояние а2 от створа подрабатывающей лавы 9 до точки А начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека учитывают со знаком

«плюс», если данная точка А2 находится позади створа лавы 9 по направлению движения очистных забоев, и со знаком «минус», если данная точка А2 находится впереди створа лавы по направлению движен ия очистных забоев.

Установка станции 7 в полевом штреке для измерения уровня напряжений позволяет определить параметры зон временного и стационарного опорного давлений, которые не меняются при дальнейшем увеличении размеров выработанных пространств пластов 1 и 2 по простиранию.

Наблюдательная станция состоит из четырех замерных сечений, отстоящих друг от друга. В каждом замерном сечении параллельно плоскости напластования бурят два шпура 12 в кровлю и почву полевого штрека. В шпурах устанавливают датчики 13 давления, позволяющие определять изменения уровня нормальных к напластованию напряжений во вмещающем выработку массиве. Установку датчиков 13 ведут на таком расстоянии от контура полевого штрека, которое позволяет избежать влияния самой выработки на показания датчиков. Измеряют не абсолютное значение горного давления, а степень его изменения относительно первоначального уровня при отсутствии влияния очистных работ.

Пласты 1 и 2 отрабатывают в нисходящем порядке, и участок полевого штрека с замерной станцией последовательно испытывает влияние полной надработки и косвенной подработки. В зоне влияния каждой из лав по показаниям датчиков строят графики зависимости уровня напряжений Р от расстояния до створа с лавой: Π— положение надрабатываюшей лавы пласта 1; 0 — положение подрабатывающей лавы пласта 2. Для каждого датчика определяют расстояние ai и а и затем вычисляют среднее по всем восьми датчикам.

По мере приближения очистных работ на пластах 1 и 2 к зоне геологического нарушения 4 забой пласта 1 из числа действующих переводят в резервно-действующий с уменьшением в 3 раза скорости очистных работ. Лавой 9 пласта 2 опережают лаву 8 пласта 1 на величину а=а +а2 и в зоне геологического нарушения 4 отработку пласта 1 ведут с постоянным отставанием очистного забоя 8 от забоя 9 пласта 2, равным а.

По мере отработки пластов 1 и 2 в зоне геологического нарушения с отставанием а=а1+а2 происходит совмещение в поле1564346

5 вом штреке точки Ai максимума временного опорного давления впереди надрабатывающей лавы с точкой.А начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека от краевой части подрабатывающей лавы.

На диаграмме нагружения каждого участка полевого штрека наложена ветвь 14 увеличения напряжений от краевой части подрабатывающего пласта 2 на ветвь 15 уменьшения напряжений в зоне влияния надрабатывающего пласта 1. Результирующая эпюра напряжений 16 характеризуется более плавным переходом от максимума временного опорного давления к уровню напряжений в зоне стационарного опорного давления без их уменьшения до значений в зоне разгрузки за надрабатывающей лавой.

Последовательное влияние на полевой штрек очистных работ на пластах 1 и 2 в зоне геологического нарушения заменено одной фазой измеряющегося поля напряжений.

При этом максимальное значение опорного давления во вмещающем выработку массиве в зоне геологического нарушения не превышает максимального значения в каждой из зон влияния очистных работ на уровне замерной станции 7.

Вмещающие полевой штрек 3 породы, разрушенные от влияния опорного давления, не испытывают расширения при уменьшении напряжений до их уровня в зоне разгрузки за надрабатывающей лавой. Не происходит дальнейшего разрушения пород и роста размеров зоны неупругих разрушений и разрушений вокруг полевого штрека при увеличении напряжений в зоне влияния подрабатывающего пласта.

В зонах геологических нарушений 4, характеризующихся повышенной трещиноватостью пород и ослаблением массива по6 род другими структурными нарушениями, совмещение створов опорного давления надрабатывающей лавы с подрабатывающей при достижении оптимального отставания между ними обеспечивает достаточный уровень технологической надежности полевой выработки на всем ее протяжении.

Формула изобретения

10 Способ охраны полевого штрека при разработке свит тонких и средней мощности угольных пластов, включающий нисходящий порядок обработки этажей, выемку дьух пластов надрабатывающей и подрабатывающей лавами по простиранию на полевой штрек, проводимый на откаточном горизонте между указанными пластами, последовательную надработку и подработку полевого штрека, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости штрека путем уменьр0 шения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород, по длине полевого штрека определяют расстояние от створов надрабатывающей и подрабатывающей лав соответственно до максимума временного опорного давления впереди надрабатывающей лавы и до границы начала зозрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека от краевой части подрабатывающей лавы, а выемку подрабатываю30 щего пласта ведут с опережением надрабатывающего, равным сумме указанных расстояний, причем расстояние от створа надрабатывающей лавы до границы начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека учитывают при сложении со знаком «плюс», если данная граница находится позади лавы, и со знаком

«минус», если данная граница находится впереди лавы по направлению ее движения.

1564346

07

Фиг 2

Составитель С. Сопилко

Редактор А. Лежнина Техред И. Верее Корректор М. Пожо

Заказ !147 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент>, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101