Способ разработки мощных пластов угля,склонных к газодинамическим явлениям Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 E21F7/00 

т с 2.Способ по п.1,о т личающийя тем,что целики между полостями раз1093828рушают принудительно гидравлическим или механическим воздействием.

1, СПОСОБ РАЗРАБОТКИ .МОЩНЬК ПЛАСТОВ УГЛЯ, СКЛОННЫХ К ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ, включающий подготовку выемоч1«.1х полей по столбовой системе разработки, бурение в угольном пласте вдоль горизонтальной оси выра ботки разгружающих полостей, выемку угля, отличающийся тем, что, с целью предотвращения гат зодинамических явлений до ведения .очистных работ и повышегля эффектив t g l-AitjC-ilTk f ности работ по выемке угля путем предварительной разгрузки и дегазации массива, при подготовке выемочных полей подготовительные выработки проходят с увеличением их высоты, равным усадке кровли, образующейся в период бурения разгрузочных полостей, рагружающие полости бурят по наиболее слабой пачке пласта до подхода горных работ к зоне опорного давления с расстоянием от первой разгру5кающей полости до линии очистного забоя не менее удвоенной ширины зоны Опорного давления, а paicстояпие В между полостями определяют i по формуле (О , с где у - объемная масса пород, Ша/м; И - глубина ведения работ, м; а - ширина разгрузочной полосо ти, м; б - кубиковая прочность угля на со Од 00 сжатие, Ша, при этом выемку угля производят послойно, начиная с паи.более слабой пачки пласта, а отработку слабой пачки и основного слоя 00 {ведут ни одни и те же выработки.

Изобретение относится к горной промьшшенност и может быть использовано при разработке пластов, склонных к горньм ударам и внезапным выбросам угля и газа.

Известен способ разработки мощных пластов угля, склонйьк к газодина мическим явлениям, наклонными слоями с опережающей разработкой цервого слоя в качестве защитного, включающий подготовку выемочного поля, отработку на первом этапе верхнего защитного слоя, а затем после смешивания обрушенных пород; прохоадение новых подготовительных выработок по нижнему слою и его отработку flj . ,

Недостаток способа заключается в том, что отработка верхнего слоя ведется без защиты, в условиях проявления газодинамических явлений, в связи с чем при разработке первого слоя необходимо выполнять мероприятия по предотвращению газодинамических явлений, при этом развитие горных работ в последующих слоях существенно задерживается во времени кз-за больщого срока слеживаемости обрушенных пород кровли. Сама технология ведения очистных работ под обрушенными породами также затруднена, что отражается на технико-экономических показателях ведения очистных работ.

.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и получае- , мому результату является способ управления труднообрушаемой кровлей, включающий подготовку выемочных полей по столбовой системе разработжи, бурение в у1ольном пласте .вдоль горизонтальной оси выработки разгружающи полостей, выемку угля, при этом вЫбуризание скважины производят с опережением относительно фронта выемки, исходя из величины шага обрушения труднообрушаемой кровли Г2. .

Недостатком Известного способа является то, что область применения его ограничена условиями труднообрушаемых кровель, а параметры бурения разгрузочных скважин определяются только шагомобрушения кровли. Технология осуществления способа весьма затруднена тем, что бурение скважин ведут вблизи очистного забоя в зоне влияния опорных нагрузок, что также затрудняет сам процесс бурения так как на выбросоопасных и газонос.ных пластах появляются условия опасных газопроявлений.

Цель изобретения - предотвращение газодинамических явлений до ведения очистных работ и повьш1ение эффективности работ по выемке угля путем предварительной разгрузки и дегазации массива.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу разработки мощных пластов угля, склонньос к газодинамическим явлениям, включающему подготовку выемочных полей по столбовой системе разработки, бурение в угольном пласте вдоль горизонтальной оси выработки разгружающих полостей, выемку угля, при подготовке выемочных полей подготовительные выработки проходят с увеличением их высоты,равным усадке кровли, образующейся в пе.риод бурения разгрузочных полостей, разгружающие полости бурят по наиболее слабой пачке пласта до подхода горных работ к зоне опорного давления с расстоянием от первой разгружающей полости до линии очистного забоя не менее удвоенной ширины зоны опорного давления, а расстояние б между полостями определяют по формуле.

6iSU.,

где - объемная масса пород, Ша/м; И - глубтша ведения работ, м; О.- ширина разгрузочнойполости,м J10938 СГ - кубиковзя прочность угля на сжатие, МПа, при этом выемку угля производят послойно, начиная с наиболее слабой пачки пласта, а отработку слабой na4kH и основного слоя 5 ведут на одни и те же выработки. Целики между полостями разрушают принудительно гидравлическим или механическим воздействием. На Лиг.1 приведена схема реализа ® щш предлагаемого способа; на фиг.2разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - раз рез Б-В на фиг.. Выемочное поле подготавливают по столбовой системе разработки. Проходит вентиляциоиньп штрек 1 и конвейерный штрек 2 (фпг. 1 и 2) . Проходку ведут с резервом высоты с учетом осадки кровли в период выбуривания защитного слоя разгрузочными полостями. После оконтуривания выемочного поля начинают выемку защитного слоя 3 фиг.2) , для чего пробуривают, ряд параллельных скважин 4 круг лого сечения или полостей другой формы с оставлением между ними цели.ков-перемьмек 5. Предпочтительным : является бурение сдвоенных скважин установками Tima БШ. Спареиньп буровой снаряд таких установок обеспечивает направленность бурения, что определяет параллельность размещения разгружающих полостей и рав номерность обработки массива. После отхода разгрузочных скважин на веШ1чину 2 2, ( К -зона опорного давления) с разрезной печи начинают отра ботку основного слоя 6 очистньи забоем 7 (фиг.З), оборудованным механн зйрованным комплексом. Работы во выемке защитного и основного слоя ведут на одни и те же выработки. В случае, когда затруднено размещение оборудования и совмещение операций по отработке защитного и основного слоев эти технологические операции могут выполняться после довательно : сначала осуществляют выемку защитного слоя на всю длину столба, а затем после демонтажа бурошнекового оборудования ведут очистные работы по основному слою. При .такой схеме работ операции по выемке защитного слоя выполняют в одном столбе, подготавливая его к отработке, а очистные работы в основном слое ведут в другом столбе. 8 Расстояние между разгрузочньми полостями пр1шимают из условия заблаговременного разрушения целиков между ними до подхода зоны опорного давления, формирующейся впередиочистiioro забоя. Реализуется зто условие тем, что несущую способность целиков рассчитьюают на устойчивость по нагрузкам, соответствующим горному давлению.нетронутого массива - J Н, т.е. вне зоны опорного давления. Одним из важных моментов является эффективное деформирование целиковперемычек между скважинами. Для обес печения этого условия скважины рекомендуется бурить по наиболее мягкой пачке угля. Возможно также применение принудительных способой разрушения целиков, например, водяной струей. Целики, нагруженные,горным давлецием, разрушаются при незначительном воздействии на них дополнительными условиями. Поскольку при малой мощности слабой.пачки разгруака пласта может быть це достигнута, процессе бурения полостей ведут контроль эффективности разгрузки, при этом в процессе бурения измеряют количество извлеченного из скважин угля рассчитьшают общую массу угля в обработанном скважинами участке пласта и оценивают э4)фективность разгрузки по критерию Р, равному извлеченному из пласта угля, отнесенному к общей его массе, и при Р i 1% разгрузку считают эффективной. Мощность выннмаемрго защитного, слоя регулируют сменой бурового оборудования и параметрами бурения разгружаюпдах полостей. Чем больше размеры полостей и чем меньше расстояние между ними, тем больше количёство угля извлекают из пласта и тем ольшую конвергенцию пород кровли почвы обеспеч.ивают на стадии выемки защитного слоя. Используя это открывается возможность обеспечить полноту выемки запасов в тех случаях, когда . геологическая мощность пласта вьш1е технической высоты раздвижки комплек са. Для обеспечения полноты запасов мощность извлеченного защитного слоя должна соответствовать разности геологической мощности пласта и рабочей высоты раздвижки комплекса. Поскольку разгрузочные полости в пласте располагаются дискретно и не образуют сплошной плоской щели в пласте, то расчет вьшимаемой мощности пласта удобно вести через фактический объе выбуренного из скважин угля по форм ле ;$(..VS,где Vq - объем извлеченного из пл та угля по массе в целике тл- геологическая мощность пла та, м ; h,K, высота раздвижки комплекс в рабочем положении м; S - обработанная разгрузочны ми полостями площадь, средняя мощность выемки защитного слоя, м. В случае, когда мощность nnacta в держана по площади, параметры бурени скважин подбирают один раз и используют их на всем участке обработки массива. Если же мощность пласта не водержана по площади, то каждому изменению мощности тг подбирают свои параметры бурения полостей. Такой прием позволяет выровнять мощность пласта к моменту, подхода очистного забоя, оборудованного комплексом. Подбор параметров не слошю вест экспериментально путем постоязнного учета извлекаемого фактически выхода угля, либо расчетным путем по пл щади выбурив аемых полос тей буровым шструментом. В последнем .случае в расчете может иметь место ошибка за счет того, что уголь за пределами контура полости разрушается на стадшГ § Фения и фактический объем извЛе саемой массы превышает расчетную величину. Эта ошибка не вредит, так как она идет в запас.

А-А

Фиг.2 Использование предлагаемого способа разработки мощных незащищенных пластов угля, склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, по сравнению с известньми обеспечивает следующие технические преимущества: исключается возможность проявления динамических и газодинамических явлений при отработке основного (верг хнего) слоя, а также связанной с этими явлениями опасности травмирования трудящихся; исключаются условия про-. явления взрывов газа и пыли за счет дегазации массива угля;.обеспечивается возможность снижения потерь угля в недрах за счет того, что сум марная вынимаемая мощность верхнего и нижнего слоев достигает или приближается к полной (геологической) мощности пласта; обеспечивается возможность повьш1ения нагрузки на очистной забой за счет разделения JB прост ранстве и времени работ по разгрузке массива и выемке пласта, а также сохранения сплошности пород кровли; возможность снижения разрьша во времени между отработкой защитного (нижнего) и основного (верхнего) слоев за счет.исключения времени на слеживание пород, обрушенных при разработке верхнего защитного слоя. Наряду с указанными техническими преимуществами в результате применения предлагаемого способа разработки мощных незагщщенньпс пластов угля, склонным к динамическим и газодинамическим явлениям, достигается значительный экономический эффект за счет повышения нагрузки на очистной забой при отработке основного (верхнего) слоя, снижения потерь угл у недрах н сокращения объемов проведения подготовительнйх выработок.