Способ закладки выработанного пространства при разработке угольных пластов Советский патент 1989 года по МПК E21F15/00 

314

полос. Не исключается применение и других систем разработки. Общим для всех систем разработки с закладкой выработанного пространства явля- ется то, что выработанное пространство заполняется в каждом шаге закладки в два этапа: сначала на почве пласта (слоя) возводится подстилающий амортизационный слой 1 из сыпучей закладки, подаваемой гидротранспортированием, пневмотранспортированием или самотеком, а сверху него выработанное пространство закладывается (заливается) твердеющей смесью 2. Твердеющая смесь частично проникает в нижележащий слой 1 обычной закладки и начинает набирать прочность (твердеть), В условиях подвижки боковых пород (конвергенции) твердеющая смесь начинает воспринимать горное давление и передавать его нижерасположенному слою 1 из обычной закладки Если смещение боковых пород (слоя) меньше величины усадки закладочного массива в слое 1 (в каждый определенный период времени при наборе прочности твердеющей смеси в течение 28 28 дней), то формирование (твердение) закладочной смеси идет в благо- приятных условиях - кристаллическая решетка цементного (бетонного) камня не нарушается. Если же величина усадки закладочного массива.в слое 1 становится меньше величины смещения боковых пород в какой-то период набора прочности твердеющей смеси в слое 2, последняя подвергается воздействию большего горного давления, чем ее прочность, и, естественно, кристаллизация решетки деформируется и в последующем уже не может набрать необходимой расчетной прочности.

Конвергенция выработанного прост- ранства в зоне твердеющей закладки определяется из вражения

Л h Л,

(О

де h - толщина слоя сыпучего закла- ед

дочного материала, мм; Лр- относительная усадка закладочного массива в слое под нагрузкой Р, равной нагрузке, при которой разрушается 55 массив из твердеющей смеси, в слое 2 на любой период в течение всего времени набора прочности (до 28 дней) f %.

6«

Из укачанной формулы определяют лой сыпучего материала:

7 f- Л

Как известно, величина Аропредеяется компрессионной характеристикой (кривой) закладочного (сыпучего) маериала и для любого материала может быть заранее установлена эмперическим путем в ,лабораторных условиях.

Прочность и нагрузка, при которой происходит разрушение твердеющего закладочного массива Р, тоже может быть определена расчетным или эмперическим путем на любой период твердения в течение месяца (28 дней).

Для каждой технологической схемы в различных горно-геологических и горно-технических условиях может быть заранее определена (по аналогии) веичина конвергенции выработанного пространства.

Зная все эти величины, на основе равенства величин конвергенции выработанного пространства и усадки подстилающего амортизационного слоя определяют из выражения (1) необходимую мощность (h) слоя 1. Так, например, при скорости сдвижения крови (боковых пород) 10 мм/сут, .прочности твердеющей смеси на 7-й день 2 МПа и относительной усадке закладочного материала под давлением 2 МПа в Ар 15,0% толщина закладочного массива в слое 1 должна быть не менее 467 мм или 0,5 м. При большей толщине слоя 1 условия твердения закладочной смеси в слое 2 будут еще более благоприятные.

Зная или задавая величины по сдвижению боковых пород, по компрессионным свойствам закладочного материала и прочностным характеристикам закла-г дочного твердеющего массива во времени можно определить либо соответствие выбранных параметров благоприятным условиям твердения закладочного массива, либо необходимые параметрические зависимости выше указанных величин.

Изменение соотношения мощностей слоев из обычной закладки и твердеющих материалов позволяет управлять горным давлением и всей геомеханикой горных пород в выемочном контуре. . Формула изобретения

Способ закладки выработанного пространства при разработке угольных

514

пластов, включающий укладку в выработанное пространство слоев из твердеющей смеси и сыпучего закладочного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности закладочного массива при разработке , длинными столбами с выемкой угля наклонными слоями за счет образования амортизационного слоя закладоч- ного массива, слой сыпучего закладочного материала укладывают на почву выработанного пространства, после чего на него укладывают слой из твер- деюшей смеси, при этом слой сыпучего

1566

закладочного материала формируют толишной h, определяемой из выражения

Ь fp м.

где и - конвергенция выработанного

пространства в зоне твердею- щей закладки, мм; Ар - относительная усадка закладочного массива в амортизационном слое сыпучего закладочного материала под нагрузкой, равной нагрузке, при которой разрушается массив из твердеющей смеси.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов (УП). Цель - повышение прочности закладочного массива при разработке УП длинными столбами с выемкой угля наклонными слоями за счет образования амортизованного слоя закладочного массива. Для этого после обработки каждого слоя УП на почве выработанного пространства укладывают слой закладочного сыпучего материала (СМ). Последний является подстилающим амортизационным слоем. Сверху на него укладывают слой из твердеющей смеси (ТС). Толщину H амортизационного слоя СМ определяют из выражения H≥Δ/Λ_P, мм, где Δ - конвергенция выработанного пространства в зоне твердеющей закладки, мм

Λ - относительная усадка закладочного массива в амортизационном слое СМ под нагрузкой, равной нагрузке, при которой разрушается закладочный массив из ТС. Прочность ТС определяют расчетным или эмпирическим путем на любой период твердения. Величину конвергенций выработанного пространства определяют перед закладочными работами для каждой технологической схемы в зависимости от горно-геологических и горно-технологических условий. 2 ил.

/

X X

Фиг.1

А- А

Фаг.I