Способ разработки свиты угольных пластов под водными объектами Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки свиты угольных пластов в пределах предохранительного целика под водным объектом.

Известен способ выемки угля из предохранительных целиков под водными объектами, при использовании которого для уменьшения высоты зоны водопроводящих трещин разработку пласта производят с разделением на слои, каждый из которых отрабатывают по .

окончании сдвижения горных пород над выработанным пространством вышележащего слоя. Однако этот способ не может быть использован при разработке пластов средней мощности и тонких пластов.

Известен также способ разработки угольных пластов в свите в пределах предохранительного целика под водными объектами, при использовании которого для обеспечения безопасных условий разработки и сокращения потерь угля в предохранительных целика предварительно отрабатывают пласт, удаленный от водного объекта на расстояние не менее безопасной глубины разработки этого пласта и не более его стократной вынимаемой мощности. Однако данный способ не может быть использован при отработке свит сближенных пластов и пластов большой МОЩ ности, т.к. в последнем случае трудно обеспечить расположение водного объекта в зоне полных сдвижений из-з технологических ограничений в размер очистных выработок. Целью изобретения является повыше ние безопасных условий разработки и сокращение потерь угля в предохранительных целиках. В пре;длагаемом способе предварительно отрабатывают наиболее влияющий мощный пласт, удаленный от водного объекта не менее чем на сорокакратную мощность пласта выемочными участками, размеры которых определяют из соотношения 2,5 -12,5, 7 где D ,D 2 - размеры выемочного участ ка по падению и простира нию пласта соответственно, м; вынимаемая мощность пласта, м; глубина залегания пласта под водным объектом, м. Пластьг угля, расположенные выше наиболее влияющего мощного пласта, отрабатывают выемочными участками, размеры которых определяют из соотношения --.3 -- -,2.5. где Ьдд- расстояние между отрабатыва емым пластом и наиболее вли яющим мощным пластом, м; га - мощность вынимаемого пласта, м; знак - относится к вышеле жащим пластам, а знак Ч относится к нижележащим пла стам по отношению к наиболе влияющему мощному пласту. На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа. Способ осуществляют следующим об разом. Под водным объектом 1 залегает свита из пяти пластов 2-6, из которых один пласт наиболее мощный. От границ водного объекта 1 по углам и и у (в направлении простирания пласта о ) построена зона влияния водного объекта, в предела; которой при глубинах залегания соответствующих пластов ниже их безопасных глубин разработки под водными объектами оставляют предохранительные целики. По: известному способу отработку свиты пластов в пределах предохранительного целика можно вести лишь с применением горнотехнических, например закладка выработанного п|эостранства и др. и горных, например выемка угля в пласте на неполную мощность и др., мер охраны от прорывов воды в горные выработки. Высота зоны водопроводящих трещин, которой пропорциональна величина безопасной глубины, определяется как функция глубины разработки пласта , мощности пласта и процентного срдержания в подрабатываемой толще глинистых пород. Однако натурные наблюдения за потерей промывочной жидкости в скважинах, пробуренных над очистными выработками, показывают, что высотй распространения зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством существенно зависит от .размеров очистных выработок. Это обстоятельство позволяет производить отработку всей свиты пластов 2-6 р пределах предохранительного целика |без применения горнс технических и горных мер охраны от прорывов воды в подземные горные выработки. Для этого в подрабатываемом массиве горных пород необходимо создать зону водопроводящих трещин, которая не соединялась бы с водным объектом после отработки всей свиты njiacTOB. Необходимую высоту зоны аодоОроводящих трещин возможно создать, нарезая в пластах выемочные участки соответствующих размеров, для чего первым отрабатывают наиболее влияющий мощный пласт в свите. Первоочередность отработки наиболее влияющего мощного пласта необходима из следующих соображений: большая мощность пласта (2-3,5 и более) в сочетании с необходимыми в данных условиях размерами выемочных участков позволяет создать над выработанным пространством зону водопроводящих трещин любой высоты независимо от глубины залегания данного пласта. Лри этим нетрудно выдержать условия безопасности работ и не снизить эффективность, т.е. возможно создатьв емочные участки, позволяющие применять высоко производительных комплек сов и других эффективных технологий без снижения безопасности работ под водным объектом. Безопасность и технологичность работ достигается также тем, что пласт находится на глубине не менее сорокакратной вынимаемой мощ ности, т.е. на такой глубине (0 га) которая позволяет отработать по край ней мере один пласт из всей свиты пластов. Необходимую высоту зоны водопроводящих трещин создают, нарезая очистные выработки по пласту k с размерами , при которых зона водопроводящих трещин не достигает границ водного объекта и которые определяются по зависимости gigi-. Г,5 - -12,5. - (1) К в Послеотработки наиболее влияющего мощного пласта k отрабатывают оставшиеся пласты 2, 3, и 6. При .это размеры выемочных участков по этим пластам в пределах предохранительног целика под водным объектом нарезают исходя из соотношения -12,5. (2) Выбор размеров выемочных участков по пластам основан на зависимости вы соты распространения зрны водопровод щих трещин над выработанным простран ством, которая подтверждена натурными наблюдениями за потерей промывомной жидкости в скважинах, пробуренны над выработанным пространством в условиях Кизеловского бассейна. Полученные по натурным исследованиям величины распространения зоны водопроводящих трещин при различных размерах;выработанного пространства представлены в табл. 1. Поскольку зависимость, представленная в табл. 1, не может быть Цспользована непосредственно, т.к. sioна трещин не должна после отработки пластов достигнуть водного o6ieKta, то она, эта зависимость, преобрэзована в выражениях (1) и (2) с таким условием, чтобы Нт,в в Я высота зоны водопроводя111их трещин над . пластом , м. В соотношения (1) и (2) введен коэффициент запаса, который принят порядка m и HT, выражена через Н, Выемочные участки по пластам расположены выще пласта k, т.е. по пластам 2 и 3 и пластам, расположенным ниже пласта 4, т.е. по пластам 5 и 6.их нарезают так, чтобы зона водопроводящих трещин после разработки того или иного пласта распространялась в пределах зоны водопроводящих трещин 5 от первого отработанного пласта k, т.е. выполнялось условие Т. при этом для пластов, рас положе н ных выше пласта 4 Нг,п .в а для пластов, расположенных ниже пласт-а 4 Нт, (), где ,- высота зоны водопроводящих трещин от пласта, м; Н J, --глубина залегания п-го пласта под водным объектом,м; h 1 - мощность междупластья между п-м пластом и пластом 4; Все указанные здесь условия соотношения (1) и (2) отражают в полной мере. Исследования показывают, что высота зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством пласта вследствие более плавного характера „ деформирования пород в повторно подрабатываемой толще равна или на ЗОт 0 меньше величины, которая имеет первичной подработке этим пластом толщи горных пород. При сравнительно равных размерах выработанно-. го пространства в пластах свиты высота зоны водопроводящих трещин при повторной подработке pacпpocтpaняetcя в пределах, зоны водопроводящих тре- щин, образовавшихся над ранее отработанным пластом. Таким образом, создавая мощным наиболее влияющим пластом в толще горных пород зону водопроводящих трещин необходимой нам высоты и нарезая в пласе выемочные участки определенных разеров, отрабатывают всю свиту пластов в пределах прелохранительного целика под водный объект, формируя при этом зону водопроводящих трещин от пластов, лежащих выше и ниже первого, ра нее отра-ботанного пласта в,пределах зоны водопроводящих трещин . этого ; пласта. При таких условиях зона ; водопроводящих трещин от отработки свиты пластов не достигает границ ао него объекта и обеспечивается безопа ная отработка свиты пластов в пределах предохранительного целика под этот водный объект. Пример. Водный объект 1 Heo6 ходимо подработать свитой из пяти пластов 2-6. Данную свиту пластов полностью отработать нельзя, т.к. ее .можно разрабатывать лишь по пластам 3, 5 и 6 (наиболее эффективный порядок отработки ), остальные запасы по пластам 2 и 4 уходят в потери. Расчет произведен при средней мощности аргиллитов.алеворлитов и сланцев;0-20 Могут быть и другие варианты, например отработаны пласты 2 и 6 или один (любой) пласт длиной свиты, но последние два варианта отработки еЩе менее эффективны: большие потери угля в предохранительных целиках. Однак натурные наблюдения за распространением зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством позволяют более эффективно и без снижения безопасности работ отработать данную свиту пластов в границах предохранительного целика под водный объект. Для этого первым отрабатывают пласт ft, как наиболее влияющий и мощный. Пр этом выемочные участки нарезают со следующими размерами: D 100 м, 1)2 300 м (2Ш, 95). 4 Горно-технические параметры по пла стинам представлены в табл. 2. Отработка пласта с такими разме рами выемочных участков приводит к образованию над выработанным пространством зоны водопроводящих трещин высотой в 100 м (см. табл. 2). Затем производят отработку пласта 2 с разм рами выемочных участков: 0 150, Dj 600 м. При этом над пластом образуе ся зона водопроводящих трещин в 70 м т.е. ее высота практически не превышает высоты зоны водопроводящих трещин, образовавшейся после отработки пласта Л. Отработка следующего пласт 3 при тех же размерах выемочных участков сопровождается образованием зоны водопроводящих трещин в пределах уже созданной зоны трещин при отработке пластов и 2. Таким же отрабатываются пласты 5 и 6. Если даже учесть тот факт, что при повторной: подработке зона водопроводящих тре« щин может увеличиваться на 20-30, то в данном способе условия безопасности соблюдены, так как зона водопроводящих трещин не достигает водного объекта (см. табл. 2). Размеры выемоч-. ных участков, представленные в табл.2, могут быть и другие (например, для пласта 2 м; ), но всегда должно выполняться при этом соотношение (1) и (2). Формула изобретения ; Способ разработки свиты угольных пластов под водными объектами, вклю- чающий предварительную отработку одного пласта свиты, удалённого от входного объекта на расстояние но Менее безопасной глубины разработки этого пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасных условий разработки и сокращения по-терь угля в предохранительных целиках, предварительную отработку в свите ведут Наиболее влияющего мощного пласта, удаленного от водного объекта не менее чем на Сорока кратную) вынимаемую мощность указанного пласта выемочными участками, размеры которых определяют из соотношения PiSS.-., 2,,5, rifT где D , и D - размеры выемочного участка по падению и простиранию пласта соответственно, м; глубина залегания вынимаемого пласта под водным объектом; вынимаемая мощность пласта, м, а отработку угольных пластов, лежащих выше и ниже наиболее влияющего мощного пласта, ведут выемочными участками, размеры которых определяют из соотношения ,3.sS.-.,3, D«D« расстояние между отрабатываемым пластом и наиболее влияющим мощным пластом, м; мощность вынимаемого пласта, м;

знак относится к вышележащим пластам, а знак + относится к нижележащим пластам по отношению к наи1более влияющему мощному пласту.

1 , - Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность условий разработки и сократить потери угля в предохранительных целиках.Под водным объектом залегает свита пластов. Отработку пластов в пределах предохранительного целика начинают по наиболее влияющему мощному пласту (НВМП). При зтоМ НВМП должен быть удален от водного объекта не менее чем на сорокакратную мощность пласта. Размеры выемочных участков (ВУ) дляотработки НВМП выбирают из расчета высоты зоны водопроводящих трещин (ЗВТ). Указанная ЗВТ должна быть меньше глубины НВМП под водным объектом. Размеры ВУ определяют из соотношения rD,D^/(Df-bDj)^'2]^r2,5'(H^/m^|- -12,5,.где D, и Dg - размеры ВУ по падению и простиранию пласта соответственно, м; Hg, - глубина залегания вынимаемого пласта под водным объектом, м; mg - вынимаемая мощность пласта, м. Затем отрабатывают оставшиеся пласты. Размеры ВУ вь1бирают так, чтобы ЗВТ после отработки того или иного пласта распространялись в пределах ЗВТ. Размеры ВУ определяют из соотношения [D,- D^/(Dt-i-Df)^'^]6f[2,5(Нб±. i4)]/m]-12,5, где h^- расстояние между отрабатываемым пластом и НВМП,М!m - мощность вынимаемого пласта, знак "-" относится к вышележащим"+" относится к ниже-пластам, а знаклежащим пластам по отношению к НВМП.1 ил.(ЛСв

Т а б ли ц а . 2