Способ управления горным давлением при разработке мощных пластовых соляных месторождений Советский патент 1990 года по МПК E21C41/20 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при управлении горным давлением при разработке мощных пластовых соляных месторождений.

Цель изобретения - повышение бе- зопасности работ за счет уменьшения интенсивности деформирования массива кровли по сравнению с интенсив- ностью деформирования податливых целиков .

Способ осуществляется следующим образомс

При отработке соляного месторожде-- ния формируют податливые междукамер- Hbie целики с обнажением их боковых поверхностей„ Поддержание кровли выработанного, пространства производят податливыми целиками с изменением их податливости.

Существующий расчетный аппарат конструктивных элементов системы разработки на соляных месторождениях основывается на полной высоте камер, которая достигает обычно значительных величин (десятков метров).

ot

о

С5

& со

Oi

месте с тем очистная выемка в камеах особенно с помощью самой соверенной машинной технологии - это роцесс, имеющий достаточно длитель- ую протяженность во времени и завиящий от высоты камер, длины отраба- тьгоаемого участка, интенсивности выемки и т„До Оставляемые в недрах значительные объемы выработанного Ю пространства требуют длительной устойчивости междукамерных целиков и потолочин камер для поддержания в устойчивом состоянии налегающей толщи пород и сохранения земной поверх- 15 ностИо Это достигается определенным обычно трехкратным) запасом прочности целиков и потолочин.

Однако расчетньй запас прочности целиков и потолочин соответствует 20 полной высоте камер При очистной выемке, особенно в начальной стадии, когда высота выработанного простран- ства мала по сравнению с проектной Iвысотой камер, целики являются более 25 жесткими и имеют больший, чем по расчету, запас прочности. Вследствие этого, .процесс их деформирования значительно ниже расчетного, а массив кровли, опирающийся на более жесткие зо целики, начинает деформироваться более интенсивно, чем это предусматривается расчетом. Если такое взаимодействие целиков и потолочин будет продолжаться в течение определенного 35 срока (для каждой высоты выработанного пространства -своего), то деформирование потолочины может перейти в стадию нарастания скорости ползучести, что повлечет за собой нарушение 40 сплошности массива кровли. Поэтому перед разработкой проекта по ведению очистных работ на определенном участке шахтного поля проводят по общепринятым методикам серию исследований, 45 в ходе которых устанавливают прочностные и реологические характеристики горного массива Это позволяет получить уравнение состояния (деформирования во времени) целиков и предохра- Q нительных пачек соли (потолочин) в кровле. В этих уравнениях процесс деформирования целиков и потолочин обуславливается их геометрическими размерами, уровнем нагрузки и реоло-, Гическими свойствами.

Из уравнения состояния целиков и потолочин обычньм дифференцированием по времени получают соотношение для

расчета скорости деформирования соответствующего конструктивного элемента. При этом в зависимости от высоты выработанного пространства уровень нагруженности междукамерных целиков возрастает от 0,1 до 0,33 (при проектной высоте камеры), а уровень нагруженности потолочины снижается от 0,6 до 0,33о

Время установившейся ползучести массива кровли определяют по уравнению ее состояния из условия начала роста скорости деформирования. При этом уровень нагруженности потолочин принимают наибольшим (0,6 от предела прочности на изгиб). Осуществляют изменение податливости целиков регулируемым по времени обнажением целиков.

В процессе очистных работ по эмпирическому соотношению (1) определяют отрезки времени, регламентирующие процесс обнажения междукамерных целиков, с помощью которых рассчитывают длину выемочного участка панели, опережение фронта очистных работ и другие параметр ы ведения горных работ. Указанные отрезки времени для каждой высоты выработанного пространства не должны превышать значения, определяемого по соотношению (1):

t (а -г- + Ь) + d, мес

(1)

где ho - высота выработанного пространства в камере, м; h - проектная высота камеры

(целика), м;.

t - время устойчивого состояния массива кровли при данной высоте вЪфаботан- ного пространства, мес J d - время установившейся ползучести массива кровли ка меры, меса,Ь,С - эмпирические коэффициенты определяемые в зависимости от горно-технических условий разработки и реологических свойств массива. . По уравнениям скоростей деформирования целиков и потолочин для каждой высоты вьфаботанного пространства в камере и соответствующего уровня нагруженности целиков и потолочин определяют время, при котором скорость деформирования потолочины становится равной скорости деформирова516

ния целнка. Обработка методом наименьших квадратов системы значений относительная высота вьфаботанного пространства - время сравнения скоростей деформирования позволяет оп- ределить параметры а, Ь и с в эмпирическом соотношении (1)„ Например, эксплуатация пласта проводится на глубине около 300 м камерной системой разработки со следующими параметрами: ширина камеры 17м, высота

33м, ширина междукамерных целиков

34Мо В кровле камер оставляется пре дохранительная пачка каменной соли

(потолочина) мощностью 4,5 м„ Междукамерные целики и потолочина имеют трехкратный запас прочности при полной высоте камер.

Определенные для этих условий по уровням состояния конструктивных элементов системы разработки параметры эмпирического соотношения, регламентирующего изменения податливости целиков во времени в процессе их обнажения, принимают.значения: а 17,548; b -2,632; с 2,893, а время установившейся ползучести потолочины при максимальном уровне ее нагружения d 8 мес.

; Это позволяет регламентировать очистную выемку следующим образом; . отработка камер на высоту 0,15 от проектной должна завершиться за 8 месо, а на высоту 0,33 от проектного значения в течение двух лет. Эти сведения позволяют составить проект по ведению очист ных работ, предусматривающий сохранен ие массива кровли в длительном устойчивом состоянии - и повысить в конечном счете безопас - ность ведения горных работ

0

5

5

5

Формула изобретения

Способ управления горным давлением при разработке мощных пластовых соляных месторождений, включащий формирование податливых междукамерных целиков с обнажением их боковых поверхностей в процессе очистных работ, подд,ержание кровли выработанного пространства податливыми целиками и изменение их податливости, отличающийся: тем, что, с целью повышения безопасности работ за счет уменьшения интенсивности процесса деформирования массива кровли по сравнению с интенсивностью процесса деформирования податливых целиков, изменение податливости целиков осуществляют регламентируемым по времени обнажением междукамерных целиков в процессе очистных работ, при этом для каждой высоты вьфаботанного про- странства указанное время не должно превьшать значения, рассчитываемого по формуле:

/ по

(а -- + п

Ь) + d.

где t - время устойчивого состояния массива кровли при данной высоте выработанного пространства, мес.;

а,Ь,с - эмпирические коэффициенты, определяемые в зависимости от горнотехнических условий разработки и реологических свойств массива;

hg - высота выработанного пространства в -камере, м;

h - проектная высота камеры (нелика), м;

d - время установившейся ползучести массива кровли -камеры, мес.

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Цель - повышение безопасности работ за счет уменьшения интенсивности процесса деформирования массива кровли (МК) по сравнению с интенсивностью процесса деформирования податливых целиков. При очистной выемке формируют податливые междукамерные целики с обнажением их боковых поверхностей. Кровлю выработанного пространства (ВП) поддерживают указанными податливыми целиками. При этом осуществляют изменение податливости целиков регламентируемым по времени их обнажением для каждой высоты ВП. Указанное время не должно превышать значения, определяемого по формуле T=(A^.H_B/H)+B^C+D, где H_B - высота ВП в камере, м

H - проектная высота камеры (целика), м

T - время устойчивого состояния МК при данной высоте ВП, мес

D - время установившейся ползучести МК камеры, мес

A, B, C - эмпирические коэффициенты, определяемые в зависимости от горно-технических условий разработки и реологических свойств массива.