Способ выемки пологих угольных пластов

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 2! С 41!18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840644/03 (22) 19,06,90 (46) 23.01,93. Бюл. М 3 (71) Днепропетровский горный институт им.

Артема (72) О,В,Колоколов и Н.А.Лубенец (56) Авторское свидетельство СССР

М 626204, кл, Е 21 С 41/18, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 1408069, кл, Е 21 С 4! /18, 1985. (54) СПОСОБ ВЫЕМКИ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к отработке угольных пластов в условиях грудносбрушаемых кровель и позволяет повысить эффекИзобретение относится к подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при выемке пологих угольных пластов и сложных горно-геологических условиях, например, в условиях труднообрушаемых кровель, когда основным фактором, определяющим устойчивость горных выработок, является горное давление.

Известен способ выемки пологих угольных пластов одинарными лавами. Недостатком этого способа является большой объем подготовительных работ и значительные потери угля от оставления целиков для охраны подготовительных выработок, Наиболее близким по технической сущности является способ выемки пологих угольных пластов спаренными лавами. Сущность способа заключается в проведении подготовительных и нарезных выработок-в выемочном столбе и отработку угля спарен- . ными отстающей и опережающей лавами.

» SU,, 1789694 А1 тивность и безопасность очистных работ эа счет увеличения устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов. Сущность изобретениг: в выемочном столбе проходят подготовительные и нарезные выработки, Отработку выемочного столба начинают одинарной короткой лавой и определяют при этом параметры зоны опорного давления. Затем отработку пласта осуществляют спаренными лавами с расстоянием между ними, равным расстоянию от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления. Отстающую лаву отрабатывают длиной, большей длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав, 1 ил.

Однако этот способ не обеспечивает эффективности и безопасности очистных работ в сложных горно-геологических условиях, поскольку традиционное применение его в этих условиях резко снижает устойчивость подготовительных и очистных выработок, Это происходит из-за того, что при выборе параметров системы разработки, например расстояния между спаренными лавами и их длины, недостаточное внимание уделяется фактору горного давления, который в данных условиях является главенствующим.

Цель изобретения — повышение эффективности и безопасности очистных работ за счет увеличения устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях.

Поставленная цель достигается тем, что отработку пласта начинают одинарной короткой лавой и определяют при этом парэметры зоны опорного давления, затем

1789694 отработку пласта спаренными лавами ведут с расстоянием между ними, равным расстоянию от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем отстающую лаву отрабатывают длиной боль} ше длины, отрабатываемых одинарной и опережающей лав. Предлагаемый порядок отраб6тки пологих угольных пластов способствует эффективному и безопасному ведению очистных работ в сложных горно-геологических условиях за счет обоснованного выбора параметров системы разраоoтки пласта спаренными лавами, а именно рационального расстояния между ними и их длины, Параметры системы разработки могут использоваться также при отработке пласта сдвоенными. строенными счетверенными и т. д. лавами, До настоящего времени отсутствует обоснованйе рацио- . налъного расстояния между спаренными ла- 20 вами и их длины по требованиям устойчивости подготовительных и очистных выработок, которые в сложных горно-геологических условиях являются определяющим фактором, влияющим на эффективность и безопасность очистных работ. Существующие рекомендации основаны лишь некоторыми факторами, например, техйологйческими либо горно-геологическими, Поэтому они не дают четкого представления о параметрах, от о которых зависят рациональное расстояние между лавами и их длина. В лучшем случае рекомендации привязаны лишь" К горно-геологическим условиям. Вместе с тем устойчивость горных выработок определяется параметрами горного давления, которое за " вйсит от коМплекса горно-геологических, горно-техническйх и технологйческих пара. метров разработки, Следовательно, сбвершенно недостаточно рекомендовать 4О рациональное расстояние между спаренны" ми лавами и их длину; основываясь лишь на горно-геологических либо технологйческих условиях разработки."

Известно, что при отработке пласта спаренными лавами устойчивость горных выработок, обусловленная горным давлеййем, зависйт от- расстояния между спаренными лавами-и их длины. Так riðè незначительном расстояниймежду спареннымйлавами фор- - О ма эпюры найря>кений в горном массиве у забоя по длийе riaa представляет собой вы- " пуклую кривую, максимум напряжений которой приходится на участок сопряжения лав с общей горной выработкой. Т.е. при 55 этом участки сопряжения лав, и без того весьма ответственные при веденйя очистных работ, испытывают более вИсокие напряженйя по сравнению с другими участками лав, При увеличении расстояния между ними эпюра напряжений постепенно меняет свою форму с одногорбой на двугорбую, причем экстремумы напряжений смещаются на средние участки спаренных лав, их значения меньше, чем у одногорбой эпюры, а значение максимума эпюры опере>кающей лавы больше, чем у отстающей лавы, Такая взаимосвязь между горным давлением в призабойном пространстве и расстоянием между спаренными лавами объясняется кинетикой состояния подработанной толщи горных пород в зоне влияния очистных работ. В первом случае, при незначительном расстоянии между лавами, состояние горных пород почти адекватно состоянию пород в лаве, длина которой равна сумме длин спаренных лав. Напряжения формируются подработанными горными породами обеих лав, максимальное значение приходится на середину (на зону сопряжения лав с общей горной выработкой) и зависит от суммарной длины обеих лав, При увеличении расстояния между ними взаимное влияние подработанных горных пород обеими лавами на формирование горного давления ослабевает и эпюры напряжений по длине лав постепенно становится одногорбыми. Поэтому максимальное значение напряжений в лавах, определяемое в осноьном подработанной толщей горных пород одной лавы, меньше пб сравнению с лавой суммарной длины. Следовательно, в этом случае напряженное: состояние массива горных пород более благоприятное для ведения очистных работ, Вместе с тем на напряженном состоянии опережающей лавы у>ке начинает сказываться влияние ранее выработанного пространства от выемки предыдущего столба, что приводит к формированию большего значения напряжений в опережающей лаве.

При увеличении расстояния между спарен- . ными лавами до значения расстояния ме>кду максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем опережающей лавы, влияние подработанных пород опережаюшей лавы на формирование горного давления отстающей лавы ослабится до минимума, поскольку зона опорного давления воспримет на себя большую часть нагрузки от подработанной толщи горных пород опережающей лавы, При дальнейшем увеличении расстояния между спаренными лавами, обрушенные породы опережающей лавы, примыкающие к забою отстающей лавы; продолжают интенсивно уплотняться и со временем, по мере увеличения отставания лав, оказывать все большее влияние на формирование напряженного состояния отстающей лавы через плиты основной кровли (усиливается влияние выработанного пространства опе1789694 режающей лавы). Таким образом, на основании результатов исследований показано, что при отработке угля спаренными лавами, путем варьирования расстояйия между ними можно существенно уменьшить напряженно-деформированное состояние очистных и подготовительных выработок, что положительно.сказывается на безопасности и эффективности очистных работ. Установлено, что рациональное расстояние между спаренными лавами равно расстоянию между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем, Кроме того, установлено, что опережающая лава в большей степени подвержена влиянию выработанного пространства от выемки предыдущего столба, Это обстоятельство позволяет уравнять лавы по фактору горного давления, путем изменения соотношения длин спаренных лав в пользу отстающей лавы, Начало отработки пласта одинарной короткой лавой преследует 2 цели. Первая, известно, что первая лава находится в самых неблагоприятных условиях по горному давлению, Поэтому эа счет быстрого подвигания короткая лава без особых осложнений вскроет пласт (раэгрузит его и сдренирует воду). Вторая, она необходима для определения параметров опорного давления, которое используются при обосновании рационального расстояния между спаренными лавами, Следовательно, действия заявленного способа тесно взаимосвязаны и направлены на достижение поставленной цели. Это достигается путем выбора рационального расстояния между лавами и их длины, обеспечивающими эффективную и безопасную отработку пласта за счет повышения устойчивости подготовительной и очистной выработок, Пример. Отработку угольного пласта . со сложными горно-геологическими условиями производят с едующим образом, Вначале нарезают выемочный столб для отработки одинарной короткой лавой, Ведут отработку столба и одновременно определяют параметры эоны опорного давления. Затем начинают отработку двух смежных столбов, подготовленных заранее, спаренными или сдвоенными лавами. Расстояние между ними выбирают равным расстоянию между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем. .. Причем отста1ощую лаву выбирают длиной больше длины опережающей и одинарной ли успешно пройдены.

35 Формула изобретения

Способ выемки пологих угольных пла40

50 стающую лаву отрабатывают длиной боль55 ше длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав

30 лавы, Предварительная оценка длины лав может быть осуществлена методами физического и физико-математического моделирования, а затем уточняться с учетом опыта отработки пласта. Опытная проверка заявленного способа была осуществлена на шахте "Благодарная ПО "Павлоградуголь" при отработке пласта С 5, который характеризуется сложными горно- геологическими условиями, когда в основной кровле залегают мощные слои песчаника, Попытки начать отработку бремсбергового поля пласта длинными лавами 505 и 507 (1650 — 170) м ни к чему не привели. Лавы были задавлены, механизированные комплексы пришлось демонтировать, Ни к чему не привели попытки запустить лавы путем проходки впереди оставленных лав новых ниш и зарядки их комплексом, Из-за интенсивного проявления горного давления новые лавы также остановились, Только после разрезания 507 лавы на две короткие лавы, одна из них была с высокой скоростью наконец отработана до конца, При этом инструментальными наблюдениями были определены зоны опорного давления и определено расстояние от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления. Оно составило в средНеМ от 8 до 14 м. Последовательная отработка последующих смежных столбов велась сначала короткой лавой (оставшейся короткой лавой длиной 75 м), а затем длинными лавами с длиной 140 — 170 м. Все столбы быстов, включающий проведение подготовительных и нарезных выработок в выемочном столбе и отработку угля спаренными отстающей и опережающей лавами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью и овышения эффективности и безопасности очистных работ за счет увеличения устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях, отработку выемочного столба начинают одинарной ко-роткой лавой и определяют при этом параметры зоны опорного давления, затем отработку столба спарейными лавами ведут с расстоянием между ними, равными расстоянию от забой до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем от1789694

Составитель В,Тычина

Техред M,Моргентал Корректор Л,Ливринц

Редактор

Заказ 335 Тираж Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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