Способ охраны полевого штрека при разработке свит тонких и средней мощности угольных пластов Советский патент 1990 года по МПК E21C41/28 

Фиг. 5

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке свит тонких и средней мощности угольных пластов

Целью изобретения является повышение устойчивости полевого штрека путем уменьшения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород за счет совмещения створов опорного давления надрабатывающей и подрабатывающей лав.

На фиг 1 изображена схема расположения полевого штрека относительно разрабатываемых пластов, вид в плане, на фиг 2 - то же, разрез вкрест простирания, на фиг 3 - график изменения напряженно-деформированного состояния массива пород вокруг полевого штрека при отработке пластов по предлагаемому способу, на фиг 4 - то же, по способу-прототипу, на фиг 5 и 6 - совмещенный план по надрабатываемому и подрабатываемому полевой штрек пластам соответственно при отработке пластов предлагаемым способом и при последовательном влиянии очистных работ, на фиг 7 - замерное сечение наблюдательной станции в полевом штреке

Способ осуществляют следующим обра- юм

Шахтное поле, в пределах которою отрабатываются тонкие и средней мощности крутые пласты 1 и 2, вскрыто вертикальными стволами и этажными квершла1ами Отработку этажей в шахтном иоле ведут в нисходящем порядке Управление кровлей в лавах осуществляют плавным опусканием Полевой штрек 3 проводят в средней части межслоевой толщи В пределах отрабатываемого крыла шахтною ноля расположено переходимое очистными работами геоло- гическое нарушение 4 в виде области с большим количеством мелких разрывных нарушений и интенсивной трещиноватости юрных пород На расстоянии, исключающем влияние участкового 5 и капитального 6 квершлагов, в полевом штреке наблю дательную станцию 7 для постоянного шме рения уровня нормальных к напластованию напряжений во вмещающем полевой штрек массиве горных пород При отработке в нисходящем порядке пластов 1 и 2 последова тельно определяют расстояния а и ь по простиранию от створов надрабатьшающей 8 и подрабатывающей 9 лав соответственно до точки Atточки максимума временною опорного давления в полевом штреке впереди надрабатывающей лавы 8 (на фиг 5 и 6 прерывистая линия 10 максимума раз метенного опорною давления) и до границы А начала возрастания стационарною опорного давления на уровне полевою штрека от краевой подрабатывающей лавы 9 (на фиг 5 и 6 сплошная линия 11 начала возрастания стационарного опорного давле ния) Далее в зоне геологическою наруше

ния 4 отработку подрабатываемого пласта 2 (лава 9) ведут с опережением надраба- тываемого 1 (лава 8), равным сумме определенных расстояний а О|+О2, причем расстояние a-i от створа подрабатывающей

лавы 9 до точки Л2 начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека учитывают со знаком «плюс, если данная точка Ач находится позади створа лавы 9 по направлению движения очистных забоев, и со знаком «минус, если данная точка AI находится впереди створа лавы по направлению движения очистных забоев.

Установка станции 7 в полевом штреке для измерения уровня напряжений позволяет определить параметры зон временного и стационарного опорного давлений, которые не меняются при дальнейшем увеличении размеров выработанных пространств пластов 1 и 2 по простиранию

0 Наблюдательная станция состоит из четырех замерных сечений, отстоящих друг от друга В каждом замерном сечении параллельно плоскости напластования бурят два шпура 12 в кровлю и почву полевого штрека В шпурах устанавливают датчики 13

5 давления, позволяющие определять изменения уровня нормальных к напластованию напряжений во вмещающем выработку массиве Установку датчиков 13 ведут на таком расстоянии от контура полевого штрека, коQ торое позволяет избежать влияния самой выработки на показания датчиков Измеряют не абсолютное значение юрного давления, а степень его изменения относительно первоначального уровня при отсутствии влияния очистных работ

g Пласты 1 и 2 отрабатывают в нисходящем порядке, и участок полевого штрека с камерной станцией последовательно испытывает влияние полной надработки и кос венной подработки В зоне влияния каждой из лав по показаниям датчиков строят гра

0 фики зависимости уровня напряжений Р от расстояния до створа с лавой 0 моложе ние надрабатывающей лавы пласта 1, Ог - положение подрабатывающей лавы пласта 2 Для каждою датчика определяют рас

стояние и и и и затем вычисляют среднее по всем восьми датчикам

По мере приближения очистных работ на пластах 1 и 2 к зоне геологического нарушения 4 забой пласта 1 из числа действующих переводят в резервно-действующий с

0 уменьшением в 3 раза скорости очистных работ Лавой 9 пласта 2 опережают лаву 8 пласта 1 на величину + 02 и в зоне геологического нарушения 4 отработку пласта 1 ведут с постоянным отставанием очистного забоя 8 от забоя 9 пласта 2, равным а

5

По мере отработки пластов 1 и 2 в зоне геологического нарушения с отставанием + a. происходит совмещение в поле

вом штреке точки А максимума временного опорного давления впереди надрабатываю- щей лавы с точкой .Ач начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека от краевой части подрабатывающей лавы.

На диаграмме нагружения каждого участка полевого штрека наложена ветвь 14 увеличения напряжений от краевой части подрабатывающего пласта 2 на ветвь 15 уменьшения напряжений в зоне влияния над- рабатывающего пласта 1. Результирующая эпюра напряжений 16 характеризуется более плавным переходом от максимума временного опорного давления к уровню напряжений в зоне стационарного опорного давления без их уменьшения до значений в зоне разгрузки за надрабатывающей лавой.

Последовательное влияние на полевой штрек очистных работ на пластах 1 и 2 в зоне геологического нарушения заменено одной фазой измеряющегося поля напряжений. При этом максимальное значение опорного давления во вмещающем выработку массиве в зоне геологического нарушения не превышает максимального значения в каждой из зон влияния очистных работ на уровне замерной станции 7.

Вмещающие полевой штрек 3 породы, разрушенные от влияния опорного давления, не испытывают расширения при уменьшении напряжений до их уровня в зсн;е разгрузки за надрабатывающей лавой. Не происходит дальнейшего разрушения пород и роста размеров зоны неупругих разрушений и разрушений вокруг полевого штрека при увеличении напряжений в зоне влияния подрабатывающего пласта.

В зонах геологических нарушений 4, характеризующихся повышенной трещино- ватостью пород и ослаблением массива по5

род другими структурными нарушениями, совмещение створов опорного давления надрабатывающей лавы с подрабатывающей при достижении оптимального отставания между ними обеспечивает достаточный уровень тех- нологической надежности полевой выработки на всем ее протяжении.

Формула изобретения

0 Способ охраны полевого штрека при разработке свит тонких и средней мощности угольных пластов, включающий нисходящий порядок обработки этажей, выемку Дьу.х пластов надрабатывающей и подрабатывающей лавами по простиранию на полевой штрек, проводимый на откаточном горизонте между указанными пластами, последовательную надработку и подработку полевого штрека, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости штрека путем умень0 шения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород, по длине полевого штрека определяют расстояние от створов надрабатывающей и подрабатывающей лав соответственно до максимума временного опорного давления впереди надрабатывающей лавы и до границы начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека от краевой части подрабатывающей лавы, а выемку подрабатываюQ щего пласта ведут с опережением надраба- тывающего, равным сумме указанных расстояний, причем расстояние от створа надрабатывающей лавы до границы начала возрастания стационарного опорного давления на уровне полевого штрека учитывают при

сложении со знаком «плюс, если данная граница находится позади лавы, и со знаком «минус, если данная граница находится впереди лавы по направлению ее движения.

5

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить устойчивость полевого штрека (ПШ) 3 путем уменьшения динамики напряженно-деформированного состояния вмещающей выработку толщи пород. Отработку этажей в шахтном поле ведут в нисходящем порядке. На откаточном горизонте ПШ проводят в средней части межслоевой толщи. По мере отработки пластов по длине ПШ определяют расстояния A₁ и A₂ от створов надрабатывающей и подрабатывающей лав соответственно до максимума 10 временного опорного давления (ОД) впереди надрабатывающей лавы (Л) и до границы 11 начала возрастания стационарного ОД на уровне ПШ от краевой части подрабатывающей Л. Далее отработку подрабатываемого пласта ведут с опережением надрабатываемого, равным сумме указанных расстояний A=A₁+A₂. При этом расстояние A₂ при сложении учитывают со знаком "плюс", если граница начала возрастания стационарного ОД на уровне ПШ находится позади Л. Знак "минус" A₂ при сложении учитывают, если эта граница находится впереди Л по направлению ее движения. Таким образом последовательное влияние на ПШ очистных работ на пластах заменено одной фазой изменяющегося поля напряжений. Совмещение створов ОД подрабатывающей и надрабатывающей Л за счет достижения оптимального отставания между ними обеспечивает надежную устойчивость ПШ. 7 ил.

Р,

мпа

Ро

4

02

02

Фиг 2

Oi 02

L.M

Фиг.Ъ

01

L, м

Фиг. 4

12