Способ разработки сближенных пластов угля Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для выемки угля из сближенных пластов.

Известен способ разработки сближенных пластов угля в восходящем порядке.

Однако указанный способ годится только для разработки сближенных пластов в свите, у которых мощность пород междупластья М больше шестикратной мощности нижнего в свите пласта т, т.е. М 6т. В указанном способе разработки мощность пород междупластья составляет 12-15т. При разработке смежных пластов угля с мощностью пород междупластья меньше шестикратной мощности нижнего в свите пласта М 6т, вышележащие пласты могут попасть в зону обрушенных пород и оказаться непригодными к отработке.

Сближенные пласты, у которых мощность пород междупластья М меньше шестикратной мощности нижнего в свите пласта, т.е. М 6т, принято отрабатывать в нисходящем порядке.

Известный способ, предусматривающий разработку сближенных пластов с М 6т, только в нисходящем порядке. Способ включает проведение выемочных выработок и последовательную отработку пластов при их раздельной подготовке. При этом указанный способ регламентирует выбор места расположения и охрану выработок при разработке пластов с отнесением их от

VI

О

Г О 00

00

кромки очистного забоя в сторону выработанного пространства.

Недостатком указанного способа является безоговорочное требование применения нисходящего порядка отработки сближенных пластов в свите без учета гор- но-геологических условий залегания этих пластов, а именно глубины разработки, мощности пород междупластья и вынимаемых пластов, их физико-механических характеристик и др.. а также строго регламентируемое расположение подготовительных выработок по отношению к кромке нижележащего угольного пласта.

Исследования показывают, что в практике встречаются случаи, когда более целе- .сообразно осуществлять восходящий порядок отработки сближенных пластов в свите при мощности пород междупластья менее бгл, особенно при отработке запасов угля в условиях слабых глинистых пород. В этих условиях при нисходящем порядке отработки пластов угля, горное давление, возникающее при выемке угля в верхнем пласте, отрицательно воздействует на породы кровли нижележащего пласта (породы междуплэстья). разрушает их вследствие изгиба и пучения этих пород в выработанное пространство верхнего пласта. Поэтому при последующей отработке нижележащего пласта возникают завалы лав из-за обрушения разрушенных пород кровли, что приводит к невозможности отработки этих запасов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы очистных забоев и устойчивости выработок при разработке сближенных пластов с мощностью междупластья М 6т.

Указанная цель достигается тем. что согласно способу разработки сближенных пластов угля, включающему проведение выемочных выработок и последовательную отработку пластов при их раздельной подготовке, отработку сближенных пластов ведут в восходящем порядке, подготовку верхнего пласта осуществляют по такой же схеме, как и подготовку нижнего пласта, при этом подготовительные выработки верхнего пласта располагают над аналогичными выработками нижнего пласта на расстоянии, не превышающем рассчитанное по формуле

о..

г 0.026 Н-0.014 0.13 Ry+0,07 RM Ry

где М, m - соответственно мощность пород междупластья и нижнего пласте угля; RM. Ry

- соответственно прочность пород междупластья и верхнего пласта угля; Н - глубина разработки верхнего в свите пласта.

На чертеже показана схема отработки

нижележащего пласта и сдвижения пород над ним.

На чертеже введены следующие обозначения: 1 - нижележащий подрабатывающий пласт мощностью т, 2 0 подготовительные выработки нижележащего пласта (в данном случае выемочные, но могут быть и другие), 3 - породы междупластья. 4 - вышележащий подрабатываемый пласт. 5 - кровля вышележащего пласта, б 5 подготовительные выработки вышележащего пласта, 7 - расслоившаяся почва нижележащего пласта.

Способ осуществляется следующим образом.

0 Нижележащий пласт 1 свиты подготавливают к выемке подготовительными выработками 2. оконтуривая в плане выемочный столб. При выемке пласта 1 породы междупластья 3 в пределах, свода обрушения по5 род, характеризуемого углами Ц разрушаются, образуя трещины, расслоения, прогибы, в результате чего заполняется выработанное пространство отрабатываемого пласта 1. В обычных условиях, когда

0 прочность угля в пласте 4 меньше или равна прочности пород междупластья (Ry - RM), . разрушение пород междупластья происходит по всей площади свода, высота которого

5 составляет 6т. За пределами свода породы плавно прогибаются, опираясь на разрушенные слои.

В условиях слабых пород, когда прочность угля существенно выше прочности по0 род междупластья (Ry RM), породы 3 разрушаются в пределах свода обрушения только до вышележащего пласта угля 4 на высоту менее 6т. При этом пласт 4 опирается на разрушенные породы междупластья 3

5 и на кромки массива пород над пластом 1. В породах кровли 5, лежащих на ненарушенном пласте угля 4. опасных дефрмаций не возникает и их прочность практически не изменяется. Горное давление от веса выше0 лежащей толщи породы 5, пласт угля 4 и изогнутые слои пород 3 передается на кромки пласта угля 1 и на его почву 7. По мере подвигания лавы по пласту угля 1 его почва, деформируясь, выдавливается в вы5 работанное пространство пласта 1, заполняя его полностью или частично, тем самым способствуя уменьшению разрушения пород междупластья 3 и деформации пласта угля 4. Создаются более благоприятные условия опускания пласта угля 4 и вышележа- ших пород 5 без нарушения их сплошности

Таким образом, прочный пласт угля 4 образует балку, -перекрывающую вышележащие породы 5. которая препятствует их разрушению и передает горное давление через изогнутые породы 3 и кромки пласта угля 1 на почву этого пласта. Поэтому в этих условиях сближенные пласты свиты возможно отрабатывать в восходящем порядке.

Нижний предел мощности пород меж- дупластья М зависит от коэффициента их разрыхления, прочности и вязкости подрабатываемого пласта угля. При большом увеличении объема пород за счет разрыхления междупластья и выдавливания в выработан- нее пространство разрушенных пород почвы нижнего пласта угля, например, при увеличении объема этих пород при разрушении в два раза, и достаточно прочном угле в подрабатываемом пласте, восходя- щий порядок отработки сближенных пластов можно осуществить и при М 1т при указанных условиях.

Последующая отработка верхнего пласта угля 4 не вызывает осложнений, по- скольку кровля 5 будет ненарушена очистными работами по пласту 1 и благодаря хорошей слеживаемости слабых глинистых пород междупластья 3 условия будут соответствовать как бы первоначальным.

Подготовку к выемке вышележащего пласта 4 производят аналогично подготовке пласта 1 и подготовительные выработки 6 по пласту 4 располагают над подготовительными выработками 2 нижележащего пласта 1. расстояние в плане между которыми (положение выработок ба и 66 относительно выработок 2) определяют по формуле

г 0,026 Н-0.014 0.13Ry+0,07Rm

Ки

которая увязывает между собой основные показатели условий осуществления способа разработки: глубину Н, прочность пород междупластья RM и прочность угольного пласта Ry.

Указанное расположение подготовительных выработок 2 и 6 основано на ре: зультатах исследований позволивших представить геомеханическую картину поведения пород вокруг проводимых и поддерживаемых выработок, заключающуюся в следующем: в нетронутом массиве горных пород существуют напряжения, обусловленные весом вышележащих слоев и характеризуемые величиной у Н, где у объемная масса пород. Н - глубина разработки. При проведении выработки и в последующем, при ведении очистных работ, вокруг нее образуется зона неупругих деформаций, в которой напряжения будут меньшими по сравнению с напряжениями. существовавшими в нетронутом массиве. Например, напряжения вокруг выработок 2 и выработанного пространства угольного пласта 1, а также между ними будут значительно меньшие, чем в нетронутом массиве. Но с течением времени породы междупластья 3 и почвы 7 пласта 1, заполнив выработанное пространство пласта 1, упло няются i в последнем восстанавливается первоначальное напряженное состояние. При наличии слабых слеживающихся пород это время оказывается весьма небольшим, равным 0,5-1,5 годам.

В этих условиях над выработками 2 у кромок очистного пространства вышележащие слои пород междупластья 3 не обру- шаются, а только изгибаются и благодаря выработкам 2 и краевым частям очистного пространства в них образуются полости, не заполняющиеся обрушенной породой длительное время (до 10 лет и более), поэтому вокруг этих полостей напряжения не восстанавливаются и их интенсивность значительно меньшая, чем в нетронутом массиве пород. Граница этой области с пониженными напряжениями определяется формулой, приведенной выше и полученной на основании многочисленных экспериментов в выработках, расположенных на различном расстоянии (в плане) от нижерасположенных выработок. В пределах этой области и предлагается располагать подготовительные выработки 6 вышележащего пласта угла 4 по отношению к выработкам 2 нижележащего угольного пласта 1.

Пример. Разрабатывают свиту из двух сближенных подрабатываемых пластов Св и Свн. Мощность пордд междупластья составляет 4-5 м, вынимаемая мощность пластов 1-1,1 м. Прочность угля на одноосное сжатие, в среднем, 30 МПа, прочность вмещающих пород 15 МПа. Кратность подработки составляет 3.6-4.5 т. Подготовительные выработки верхнего пласта располагают над подготовительными выработками нижнего пласта на расстоянии в плане между ними, определяемому по формуле

г 0.026 Н- 0.014 0.l3Ry+0.07Rm

Ку

при глубине разработки 400 м. г 4,75 м.

Отработку пластов ведут в восходящем порядке. Переход на восходящий порядок отработки этих пластов с последовательной отработкой лав и расположением подготовительных выработок верхнего пласта над выработками нижнего пласта позволили обеспечить устойчивую работу лав и снизили расходы на ремонт выработок, что дало экономический эффект около 200 тыс. руб в год.

Предлагаемый способ разработки сближенных пластов угля обладает следующими преимуществами по сравнению с известным

позволяет осуществлять восходящий порядок выемки сближенных пластов с мощностью пород междупластья М 6т;

учитывает основные горно-геологиче- ские параметры способа разработки, такие как глубину разработки, прочность пород междупластья и угля;

улучшает условия выемки угольных пластов и повышает эффективность работы очистных забоев, так как применение этого способа уменьшает вывалы породы с кровли в очистное пространство лавы по сравнению с нисходящим порядком отработки сближенных пластов;

повышает устойчивость подготовительных выработок и снижает при этом затраты на их поддержание.

Формула изобретения

Способ разработки, сближенных пластов угля, включающий проведение подготовительных выработок, подготовку верхнего пласта по одинаковой схеме с нижним пластом и последовательную отработку

пластов в восходящем порядке, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости подготовительных выработок при прочности верхнего пласта большей прочности пород междупластья, подготовительные выработки по верхнему пласту про- водятнепосредственно над подготовительными выработками нижнего пласта, при этом расстояние г между ними в плане определяют по формуле

г 0,026 Н- 0.014 0,13Ry + 0.07R т Ry

где Н - глубина разработки, м;

RM и Ry - соответственно прочность на одноосное сжатие пород междупластья и верхнего пласта, МПа.

Изобретение относится к горной промети и предназначено для повышения устойчивости подготовительных выработок (ПВ) при прочности верхнего пласта (П), большей прочности пород междупластья. Подготовку сближенных П осуществляют проведением по ним ПВ. При этом подготовку верхнего П производят по одинаковой схеме с нижним. Отработку П ведут последовательно в восходящем порядке. После отработки столба по нижнему П непосредственно над его ПВ проводят аналогичные ПВ по верхнему П. Расстояние г между ними в плане не должно превышать величины, определяемой по формулег 0.026 Н-0.014 RM/Ry- 0.13 Ry+ + 0,07 RM, где Н - глубина разработки, м; RM и Ry - соответственно прочность на одноосное сжатие пород междупластья и верхнего П. МПа. 1 ил. Ё