Способ отработки охранных целиков группы горных выработок на мощных удароопасных пластах

 

Способ отработки охранных целиков группы горных выработок на мощных удароопасных пластах. Перед отработкой целиков их делят на эксплуатационные участки, а охраняемые выработки - на краевые и центральные. Из краевых выработок в ту и другую сторону бурят противоударные разгрузочные скважины большого диаметра. Количество разгрузочных скважин увеличивают до частоты при которой силами горного давления раздавливают межскважинные промежутки. Проводят обрушение кровли от начала эксплуатационного участка между границами целиков и краевыми выработками с интервалом шага естественной посадки и между ними начинают выемку угля из надпочвенного слоя пласта. Одновременно на него выпускают раздавленный силами горного давления уголь подкровельного слоя и ведут последующее обрушение кровли с интервалом шага естественной посадки между краевыми выработками. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гордого дела, а именно к вопросам выемки целиков угля, оставленных около группы горних выработок для их поддержания в процессе эксплуатации.

Известен способ обрушения междукамерных целиков путем последовательной их отбойки [1] . По этому способу по границам блока проводят транспортные, буровые и рудоспускные выработки, отбивают целики глубокими скважинами, отбивают их взрывом на открытое выработанное пространство и выпускают руду на транспортные выработки, при этом междукамерные целиком отбивают участками сначала по границе блока, смежной с рудоспуском, и в объеме, равном объему неотбитых участков в разрыхленном состоянии, а затем оставшимися частями на образовавшееся выработанное пространство с формированием навала отбитой руды вдоль выработки вблизи рудоспуска. Способ позволяет извлекать междукамерные целики, оставленные для поддержания выработанного пространства. Однако при осуществлении данного способа целики полностью разбуривают для разрыхления взрывном без использования энергии горного давления. Кроме того, последовательное уменьшение целиков без проведения противоударных профилактических мероприятий повышает опасность возникновения горних ударов. Поэтому использование способа для отработки охранных целиков около выработок на удароопасных пластах неэффективно.

Известен способ разгрузки пластов от повышенных напряжений путем рыхления и выемки оставленных в выработанном пространстве надрабатываемых пластов целиков [2].

По этому способу в целиках проводят печи, из которых бурят скважины, разрушают взрывом участки пласта между печами и вынимают разрыхленное полезное ископаемое, причем минимально необходимый объем выемки рассчитывают аналитически. Способ позволяет частично извлекать целики, оставленные в выработанном пространстве надрабатываемых пластов, однако проведение печей в целиках увеличивает концентрацию напряжений на участках пласта между печами, что вызывает опасность проявления горних ударов. Кроме того, проведение печей сопряжено с дополнительными эатратами, а само извлечение целиков сопровождается потерями части пласта. Поэтому использование способа для выемки охранных целиков около выработок на удароопасных пластах неэффективно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ отработки охранных целиков капитальных выработок последовательно подготавливаемыми участками с проведением оконтуривающих фланговых выработок, принятый за прототип [3].

По этому способу по контуру целиков проходят фланговые выработки, и выемку целиков ведут последовательно подготавливаемыми участками с параллельной подготовкой выемочных работ и ее окончанием к моменту завершения выемки на смежных участках, при этом оконтуривающие фланговые выработки на подготавливаемом участке проводят до подхода выемочных работ отрабатываемого участка, которые затем погашают, а транспортирование угля из очистного забоя ведут по одной из них с последующей перегрузкой в капитальную выработку, при этом фронт очистного забоя ориентируют под острым углом к направлению очистной выемки. Способ позволяет извлекать охранные целики капитальных горних выработок и погашать сами выработки. Однако проведение оконтуривающих фланговых выработок и вентиляционных сбоек сопряжено с дополнительными затратами. Кроме того, проведение оконтуривающих выработок вблизи границ целиков и ориентация очистного забоя под острым углом к направлению очистной выемки создают повышенную концентрацию напряжений на оконтуриваемые участки пласта, что вызывает опасность проявления горных ударов. Поэтому использование способа для отработки охранных целиков около группы выработок на удароопасных пластах неэффективно.

Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего предотвращение горних ударов и снижение затрат на выемку целиков за счет совмещения противоударних мероприятий с добычей угля без проведения дополнительных выработок и использования энергии горного давления.

В соответствии с предлагаемым способом делят охраняемые целиками выработки на краевые и центральные и из краевых выработок по всей длине эксплуатационного участка поочередно в ту и другую стороны бурят противоударные разгрузочные скважины большого диаметра, при этом из каждой пробуренной скважины выпускают буровую мелочь на краевые выработки, контролируют напряженное состояние угля в межскважинных промежутках и увеличивают количество раэгруэочных скважин в веерах и в рядах до такой частоты, при которой силами горного давления раздавливают межскважинные промежутки, затем от начала эксплуатационного участка между границами целиков и краевыми выработками проводят обрушение кровли с интервалом шага естественной посадки и начинают выемку угля между краевыми выработками из надпочвенного слоя пласта, одновременно выпускают на него раздавленный силами горного давления уголь из межскважинных промежутков подкровельного слоя и ведут последующее обрушение кровли с интервалом шага естественной посадки между краевыми выработками, после чего повторяют операции на следующем эксплуатационном участке и в такой последовательности отрабатывают охранные целики на всю длину, при этом скважины большого диаметра в сторону границ целиков бурят веерами в секторах на всю мощность пласта, а в сторону центра их бурят рядами, пересекающими подкровельный слой пласта.

На фиг. 1 показана схема отработки охранного целика на двух смежных эксплуатационных участках; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, где показано бурение вееров и рядов скважин большого диаметра.

Способ осуществляют следующим обраэом.

Целик 1, оставленный на мощном удароопасном пласте угля, делят по его длине на эксплуатационные участки с границами 2, а охраняемые целиком 1 выработки - на краевме 3 и центральные 4, и начинают поэтапную выемку целика 1. Из краевых выработок 3 по всей длине эксплуатационного участка в сторону границ целика 1 бурят вееры 5 разгрузочных скважин большого диаметра, которые размещают в секторе на всю мощность пласта. Поочередно с веерами 5 с той же стоянки бурового оборудования в сторону центра целика, 1 бурят такие же скважины с расположением их в ряды 6, пересекающими подкровельный слой 7 пласта. Из каждой пробуренной скважины вееров 5 и рядов 6 выпускают буровую мелочь на краевые выработки 3. Контролируют напряженное состояние угля в межскважинных промежутках 8 и увеличивают количество скважин в веерах 5 и рядах 6 до такой частоты, при которой силами горного давления раздавливает межскважинные промежутки 8 до появления видимых трещин 9. От начала эксплуатационного участка над частями целика 1, оконтуренными его границами и краевыми выработками 3, проводят обрушение кровли с выдерживанием интервала шага естественной посадки и последовательным заполнением обрушенными породами 10 пространства от границ целика 1 до краевых выработок 3, а между ними начинают выемку угля очистным комплексом 11 из надпочвенного слоя 12 пласта. Одновременно на него выпускают раздавленный силами горного давления уголь из межскважинных промежутков подкровельного слоя 7 и ведут последующее обрушение кровли с выдерживанием шага естественной посадки между краевыми выработками 3 и заполнением выработанного пространства обрушенными породами 10. После развития очистных работ по выемке надпочвенного слоя 12 на следующем эксплуатационном участке из краевых выработок 3 снова бурят вееры 5 и ряды 6 скважин большого диаметра, выпускают из них на краевые выработки 3 выбуренный уголь, раздавливают силами горного давления межскважинные промежутки 8 и обрушают между границами целиков и краевыми выработками 3 кровли с интервалом шага естественной посадки и заполнением выработанного пространства обрушенными породами 10, а к очистной выемке части целика 1 между краевыми выработками 3 с последующим обрушением кровли в интервале шага естественной посадки приступают после окончания выемки надпочвенного слоя 12 и раздавленного силами горного давления угоя подкровельного слоя 7 с последующим обрушением кровли в интервале шага естественной посадки на предыдущем эксплуатационном участке. В такой последовательности ведут отработку охранного целика 1 на вею длину.

Отработка охранных целиков группы горных выработок на мощных удароопасных пластах базируется на предотвращении горных ударов с совмещением противоударных мероприятий с добычей угля выбуриванием скважин по эаданному паспорту и использованием энергии горного давления. Деление целиков по длине на эксплуатационные участки обеспечивает на смежных из них разделение подготовительных и выемочных операций по бурению, извлечению угля и обрушению кровли, а деление охраняемых выработок на краевые и центральные без проведения дополнительных выработок позволяет отрабатывать целики с использованием самих охраняемых выработок с совмещением технологических операций по проведению профилактических противоударных мероприятий и по путной очистной выемке. Бурение вееров разгрузочных скважин большого диаметра из краевых выработок до границ целиков с частотой до раздавливания межскважинных промежутков снимает концентрацию напряжений в краевых зонах целиков, предотвращает формирование объектов горных ударов у их границ и пригружает межскважинные промежутки в центральной части целиков. При этом совмещенно с противоударным разгрузочным бурением вееров обеспечивается попутная добыча угля из краевых зон целиков на всю мощность пласта путем выпуска буровой мелочи на краевые выработки и ее транспортировки.

Бурение рядов разгрузочных скважин в центральной части целиков также предотвращает формирование очагов горних ударов в подкровельном слое пласта, совмещает добычу угля выбуриванием с разгрузкой от напряжений, обеспечивает раздавливание межскважинных промежутков силами горного давления и извлечение раздавленного угля совместно с надпочвенным слоем, который получает защитную противоударную разгрузку от надработки подкровельного слоя. Проводимое вслед за выемкой угля планомерное обрушение пород кровли в интервале шага естественной посадки сначала над краевыми зонами целиков, а затем над центральной зоной позволяет вести безопасную и технологичную отработку целиков путем увязанного с их выемкой управления кровлей. Заблаговременное разделение операций на смежных участках но ширине целиков позволяет рассредоточить их во времени и вести непрерывную отработку охранных целиков на всю длину.

Такое выполнение способа предотвращает проявление горных ударов при отработке целиков и снижает затраты на их выемку за счет совмещения противоударных мероприятий с добычей угля и за счет использования энергии горного давления для раздавливания межскважинных промежутков. Для отработки целиков используются сами охраняемые выработки, исключаются затраты на проведение оконтуривающих фланговых и вентиляционных выработок и предотвращается концентрация напряжений в краевых и центральной частях целиков, исключающая формирование очагов горных ударов.

Формула изобретения

1. Способ отработки охранных целиков группы горных выработок на мощных удароопасных пластах, включающий деление целиков по их длине на эксплуатационные участки и поэтапную выемку этих участков, отличающийся тем, что делят охраняемые целиками выработки на краевые и центральные и из краевых выработок по всей длине эксплуатационного участка поочередно в ту и другую стороны бурят противоударные разгрузочные скважины большого диаметра, при этом из каждой пробуренной скважины выпускают буровую мелочь на краевые выработки, контролируют напряженное состояние угля в межскважинных промежутках и увеличивают количество разгрузочных скважин до такой частоты, при которой силами горного давления раздавливают межскважинные промежутки, затем от начала эксплуатационного участка между границами целиков и краевыми выработками проводят обрушение кровли с интервалом шага естественной посадки и начинают выемку угля между краевыми выработками из надпочвенного слоя пласта, одновременно выпускают на него раздавленный силами горного давления уголь из межскважинных промежутков подкровельного слоя и ведут последующее обрушение кровли с интервалом шага естестенной посадки между краевыми выработками, после чего повторяют операции на следующем эксплуатационном участке и в такой последовательности отрабатывают охранные целики на всю длину.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважины большого диаметра в сторону границ целиков бурят веерами в секторах на всю мощность пласта, а в сторону центра их бурят рядами, пересекающими подкровельный слой пласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2