Способ разработки сближенных пластов угля

 

Изобретение относится к горной промети и предназначено для повышения устойчивости подготовительных выработок (ПВ) при прочности верхнего пласта (П), большей прочности пород междупластья. Подготовку сближенных П осуществляют проведением по ним ПВ. При этом подготовку верхнего П производят по одинаковой схеме с нижним. Отработку П ведут последовательно в восходящем порядке. После отработки столба по нижнему П непосредственно над его ПВ проводят аналогичные ПВ по верхнему П. Расстояние г между ними в плане не должно превышать величины, определяемой по формулег 0.026 Н-0.014 RM/Ry- 0.13 Ry+ + 0,07 RM, где Н - глубина разработки, м; RM и Ry - соответственно прочность на одноосное сжатие пород междупластья и верхнего П. МПа. 1 ил. Ё

ГОк1з coBE: тских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УбЛИК

)s Е 21 С 41/18

ГОСУДАРСТ BE ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ (К1-. Т СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771638/03 (22) 20.12,89 (46) 07.01.92. Бюл. (Ф 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела и Павлоградское производственное объединение по добыче угля

"Павлоградуголь" (72) В.Н.Рева, Л.К.Нейман, О.И.Мельников, А.B.Øìèrîëü, В.С.Мартюшев, Г.Ф.Лосев и B.ß.Êèðè÷åíêî (53) 622.275(088.8) (56) Указания по рациональному расположению. охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. — Л.:

ВНИМИ, 1985, с.71-72. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СБЛИЖЕ Н Н ЫХ

ПЛАСТОВ УГЛЯ

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для выемки угля из сближенных пластов.

Известен способ разработки сближенных пластов угля в восходящем порядке.

Однако указанный способ годится только для разработки сближенных пластов в свите, у которых мощность пород междупластья M больше шестикратной мощности нижнего в свите пласта m, т.е, М 6m. В указанном способе разработки мощность пород междупластья составляет 12 — 15m. При разработке смежных пластов угля с мощностью пород междупластья меньше шестикратной мощности нижнего в свите пласта

М< 6m, вышележащие пласты могут по,,. Ы„„1703818 А1 (57) Изобретение относится к горной промсти и предназначено для повышения устойчивости подготовительных выработок (ПВ) при прочности верхнего пласта (П), большей прочности пород междупластья. Подготовку сближенных П осуществляют проведением по ним ПВ. При этом подготовку верхнего П производят по одинаковой схеме с нижним.

Отработку П ведут последовательно в восходящем порядке. После отработки столба по нижнему П непосредственно над его ПВ проводят аналогичные ПВ по верхнему П.

Расстояние r между ними в плане не должно превышать величины, определяемой по формуле r 0.026 Н вЂ” 0,014 R>/Ry — 0.13 В„+

+ 0,07 R<, где Н вЂ” глубина разработки, м; R и Ry — соответственно прочность на одноосное сжатие пород междупластья и верхнего

П, МПа. 1 ил.

Ф пасть в зону обрушенных пород и оказаться непригодными к отработке, Сближенные пласты, у которых мощность пород междупластья М меньше шестикратной мощности нижнего в свите пласта, т.е. М 6m, принято отрабатывать в нисходящем порядке, Известный способ, предусматривающий разработку сближенных пластов с М<

6m, только в нисходящем порядке. Способ включает проведение выемочных выработок и последовательную отработку пластов при их раздельной подготовке. При этом указанный способ регламентирует выбор места расположения и охрану выработок при разработке пластов с отнасением их от

17О3818 кромки очистного забоя в сторону выработанного пространства.

Недостатком укаэанного способа является безоговорочное требование применения нисходящего порядка отработки сближенных пластов в свите беэ учета горно-геологических условий залегания этих, пластов, а именно глубины разработки, мощности пород междупластья и вынимаемых пластов, их физикО-механических характеристик и др., а также строго регламентируемое расположение подготовительных выработок по отношению к кромке нижележащего угольного пласта.

Исследования показывают, что в практике встречаются случаи. когда более целесообразно осуществлять восходящий порядок отработки сближенных пластов в свите при мощности пород междупластья менее 6m. особенно при отработке запасов угля в условиях слабых глинистых пород. В этих условиях при нисходящем порядке отработки пластов угля, горное давление, возникающее при выемке угля в верхнем пласте, отрицательно воздействует на породы кровли нижележащего пласта (породы междупластья), разрушает их вследствие изгиба и пучения этих пород в выработанное пространство верхнего пласта. Поэтому при последующей отработке нижележащего пласта возникают завалы лав из-за обрушения разрушейных пород кровли, что приводит к невозможности отработки этих запасов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы очистных забоев и устойчивости выработок при разработке сближенных пластов:c мощностью междупластья М <6m, Указанная цель достигается тем, что согласно способу разработки сближенных пластов угля, включающему проведение выемочных выработок и последовательную отработку пластов при их раздельной подготовке. отработку сближенных пластов ведут в восходящем порядке, подготовку верхнего пласта осуществляют по такой же схеме, как и подготовку нижнего пласта, при этом подготовительные выработки верхнего пласта располагают над аналогичными выработками нижнего пласта на расстоянии, не превышающем рассчитанное по формуле г < 0.026 Н вЂ” 0.014 Н вЂ” - 0,13 R„+0,07 R

Яу где М, m — соответственно мощность пород междупластья и нижнего пласта угля; Яч, Ry

55 — соответственно прочность пород междупластья и верхнего пласта угля; Н вЂ” глубина разработки верхнего в свите пласта.

На чертеже показана схема отработки нижележащего пласта и сдвижения пород над ним.

На чертеже введены следующие обозначения: 1 — нижележащий подрабатывающий пласт мощностью m, 2 подготовительные выработки нижележащего пласта (в данном случае выемочные. но могут быть и другие), 3 — породы междупластья, 4 — вышележащий подрабатываемый пласт, 5 — кровля вышележащего пласта, 6— подготовительные выработки вышележащего пласта, 7 — расслоившаяся почва нижележащего пласта.

Способ осуществляется следующим образом.

Нижележащий пласт 1 свиты подготавливают к выемке подготовительными выработками 2. оконтуривая в плане выемочный столб. При выемке пласта 1 породы междупластья 3 в пределах свода обрушения пород, характеризуемого углами ф разрушаются, образуя трещины. расслоения, прогибы, в результате чего заполняется выработанное пространство отрабатываемого пласта 1. В обычных условиях. когда прочность угля в пласте 4 меньше или равна прочности пород междупластья (Ry - В ), разрушение пород междупластья происходит по всей площади свода. высота которого составляет 6m. За пределами свода породы плавно прогибаются, опираясь на разрушенные слои.

В условиях слабых пород, когда прочность угля существенно выше прочности пород междупластья (Ry > RM), породы 3 разрушаются в пределах свода обрушения только до вышележащего пласта угля 4 на высоту менее 6m. При этом пласт 4 опирается на разрушенные породы междупластья 3 и на кромки массива пород над пластом 1.

В породах кровли 5, лежащих на ненарушенном пласте угля 4, опасных дефрмаций не возникает и их прочность практически не изменяется. Горное давление от веса вышележащей толщи через породы 5, пласт угля

4 и изогнутые слои пород 3 передается на кромки пласта угля 1 и на его почву 7. По мере подвигания лавы по пласту угля 1 его почва, деформируясь, выдавливается в выработанное пространство пласта 1. заполняя его полностью или частично. тем самым способствуя уменьшению разрушения пород междупластья 3 и деформации пласта угля 4. Создаются более благоприятные условия опускания пласта угля 4 и выншележаших пород 5 без нарушения их сплошности.

1703818

Таким образом, прочный пласт угля 4 образует балку, перекрывающую вышележащие породы 5. которая препятствует их разрушению и передает горное давление через изогнутые породы 3 и кромки пласта угля 1 на почву этого пласта. Поэтому в этих условиях сближенные пласты свиты возможно отрабатывать в восходящем порядке.

Нижний предел мощности пород междупластья М зависит от коэффициента их разрыхления, прочности и вязкости подрабатываемого пласта угля. При большом увеличении обьема пород за счет раэрыхления междупластья и выдавливания в выработанное пространство разрушенных пород по чвы нижнего пласта угля, например, при увеличении объема этих пород при разрушении в два раза, и достаточно прочном угле в подрабатываемом пласте, восходящий порядок отработки сближенных пластов можно осуществить и при М = lm npu указанных условиях.

Последующая отработка верхнего пласта угля 4 не вызывает осложнений, поскольку кровля 5 будет ненарушена очистными работами по пласту 1 и благодаря хорошей слеживаемости слабых глинистых пород междупластья 3 условия будут соответствовать как бы первоначальным.

Подготовку к выемке вышележащего пласта 4 производят аналогично подготовке пласта 1 и подготовительные выработки 6 по пласту 4 располагают над подготовительными выработками 2 нижележащего пласта

1, расстояние в плане между которыми (положение выработок 6а и 66 относительно выработок 2) определяют по формуле г 0,026 Н вЂ” 0,014 Н - 0,13 R у+0,07 R т

У которая увязывает между собой основные показатели условий осуществления способа разработки: глубину Н, прочность пород междупластья R< и прочность угольного пласта R>. указанное расположение подготовительных выработок 2 и 6 основано на результатах исследований позволивших представить геомеханическую картину поведения пород вокруг проводимых и поддерживаемых выработок, заключающуюся в следующем: в нетронутом массиве горных пород существуют напряжения, обусловленные весом вышележащих слоев и характеризуемые величиной у Н, где у объемная масса пород, Н вЂ” глубина разра5

50 ботки, При проведении выработки и в последующем, при ведении очистных работ. еокруг нее образуется зона неупругих деформаций, в которой напряжения будут меньшими по сравнению с напряжениями, существовавшими в нетронутом массиве, Например, напряжения вокруг выработок 2 и выработанного пространства уголь ого пласта 1, а также между ними будут значительно меньшие, чем в нетронутом массиве.

Но с течением времени породы междупластья 3 и почвы 7 пласта 1, заполнив выработанное пространство пласта 1. упло. няются и в последнем восстанавливается первоначальное напряженное состояние. При наличии слабых слеживающихся пород это время оказывается весьма небольшим, равным 0,5 — 1,5 годам.

В этих условиях над выработками 2 у кромок очистного пространства вышележащие слои пород междупластья 3 не обрушаются, а только изгибаются и благодаря вйработкам 2 и краевым частям очистного пространства в них образуются полости, не заполняющиеся обрушенной породой длительное время {до 10 лет и более), поэтому вокруг этих полостей напряжения не восстанавливаются и их интенсивность значительно меньшая, чем в нетронутом массиве пород, Граница этой области с пониженными напряжениями определяется формулой, приведенной выше и полученной на основании многочисленных экспериментов в выработках, расположенных на различном расстоянии (в плане) от нижерасположенных выработок. В пределах этой области и предлагается располагать подготовительные выработки 6 вышележащего пласта угла

4 по отношению к выработкам 2 нижележащего угольного пласта 1.

Пример. Разрабатывают свиту из двух сближенных подрабатываемых пластов Cs и С8". Мощность пород междупластья составляет 4 — 5 м, вынимаемая мощность пластов 1-1,1 м. Прочность угля на одноосное сжатие, в среднем, 30 МПа, прочность вмещающих пород 15 МПа. Кратность подработки составляет 3.6-4.5 m.

Подготовительные выработки верхнего пласта располагают над подготовительными выработками нижнего пласта на расстоянии в плане между ними, определяемому по формуле

r < 0.026 Н вЂ” 0.014 Н вЂ” - 0,13R „ 0.07 R

Rv

Rу при глубине разработки 400 м. г 5 4,75 м.

1703818

r < 0,026 Н вЂ” 0,014 H - 0,13 R у + 0.07R m

RM у где H — глубина разработки, м;

R< и Яу — соответственно прочность на одноосное сжатие пород междупластья и верхнего пласта, МПа.

Составитель 8.Tû÷èíà

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор M.Кучерявая

Заказ 47 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

0 работку пластов ведут в восходящем порядке. Переход на восходящий порядок отработки этих пластов с последовательной отработкой лав и расположением подготовительных выработок верхнего пласта над 5 выработками нижнего пласта позволили обеспечить устойчивую работу лав и снизили расходы на ремонт выработок, что дало экономический эффект около 200 тыс. руб в год. 10

Предлагаемый способ разработки сближенных пластов угля обладает следующими преимуществами по сравнению с известным позволяет осуществлять восходящий 15 порядок выемки сближенных пластов с мощностью пород междупластья М < 6m; учитывает основные горно-геологические параметры способа разработки, такие как глубину разработки, прочность пород 20 междупластья и угля; улучшает условия выемки угольных пластов и повышает эффективность работы очистных забоев, так как применение этого способа уменьшает вывалы породы с кров- 25 ли в очистное пространство лавы по сравнению с нисходящим порядком отработки сближенных пластов; повышает устойчивость подготовительных выработок и снижает при этом затраты на их поддержание.

Формула изобретения

Способ разработки. сближенных пластов угля, включающий проведение подготовительных выработок, подготовку верхнего пласта по одинаковой схеме с нижним пластом и последовательную отработку пластов в восходящем порядке, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения устойчивости подготовительных выработок при прочности верхнего пласта большей прочности пород междупластья, подготовительные выработки по верхнему пласту проводят непосредственно над подготовительными выработками нижнего пласта, при этом расстояние r между ними в плане определяют по формуле