Способ разработки крутых выбросоопасных пластов Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

со

с

Использование: способ относится к горной промышленности, а именно к способам разработки крутых выбросоопасных угольных пластов, и может быть использовано для извлечения угля из пластов, выемка которых известными способами весьма затруднительна или вовсе невозможна Сущность изобретения: совмещают во времени и пространстве зоны повышенной вы- бросоопасности и места вскрытия угольного пласта выемочным квершлагом, для чего впереди лавы на вышележащем пласте определяют длину зоны опорного давления по простиранию, а вскрытие выбросоопасного угольного пласта квершлагом осуществляют на расстоянии от проекции очистного забоя вышележащего пласта, определяемом из соотношения. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам разработки крутых выбросоопасных угольных пластов, и может быть использовано для извлечения угля из пластов, выемка которых известными способами весьма затруднительна или вовсе невозможна.

Известен способ разработки крутых выбросоопасных пластов 1 с использованием эффекта защитного действия, возникающего при опережающей выемке пластов, залегающих в непосредственной близости от выбросоопасных. Сущность способа заключается в том, что первоначально осуществляют выемку защитных пластов, а затем на защищенных участках ведут разработку выбросоопасного пласта.

Основным недостатком способа является то, что эффект защитного действия возникает лишь при сравнительно небольшом

расстоянии между пластами, практически при надработке не более 50-60 м, а в некоторых случаях еще меньшем При больших междупластьях защита от выбросов не обеспечивается из-за недостаточной разгрузки и дегазации выбросоопасного пласта Поэтому разработка тонких пластов невозможна без выполнения дорогостоящих и не всегда эффективных локальных способов предупреждения выбросов.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является известный способ разработки крутых выбросоопасных пластов 2, который принят в качестве прототипа.

Сущность способа-прототипа заключается в том, что в почве выбросоопасного пласта проводят полевой транспортный и вентиляционный штреки, которые соединяют сбойками. С вентиляционного штрека

VI

О

ч|

ю со

промежуточными квершлагами вскрывают пласт. Расстояние между квершлагами определяют, исходя из намеченного объема добычи за один выброс. С вентиляционного горизонта до транспортного по пласту бу- 5 рят скважины, оконтуривающие выемочные столбы по падению. Из транспортного штрека проводят квершлаг к середине выемочного столба с оставлением породной пробки, затем бурят шпуры из забоя кверш- 10 лага через породную пробку на всю мощность пласта и производят сотрясательное взрывание, провоцируя выброс угля и газа в транспортный штрек, после чего отсасывают газ и транспортируют уголь, напри- 15 мер, гидросмывом. После уборки угля в квершлагах устанавливают герметические перемычки.

Основной недостаток способа состоит в низкой эффективности разработки пласта 20 из-за того, что не всегда после вскрытия пласта провоцируется выброс угля и газа. Повторить выемку пласта таким способом на вскрытом участке не представляется воз- можным , так как природная выбросоопас- 25 ность ноат зональный, а следовательно, и вероятностный характер, а кроме того вскрытый квершлагом участок пласта после этого теряет выбросоопасность, разрушаясь и дегазируясь. Запасы вскрытого участ- 30 ка пласта между скважинами остаются неизвлеченными и практически теряются. Общие потери угля в этаже при использовании способа-прототипа могут достигать 70- 80%. Помимо этого затраты на проведение 35 квершлагов на участок, где выброс не произошел, оказываются бесполезными, а это удорожает себестоимость угля, добываемого данным способом.

Цель изобретения - снижение затрат на 40 проведение выемочных квершлагов за счет совмещения во времени и пространстве зоны повышенной выбросоопасности и места вскрытия пласта.

Поставленная цель достигается тем, что 45 в известном способе, содержащем проведение полевых штреков, выемочных квершлагов, выемку лавой смежного вышележащего пласта, провоцирование выброса при вскрытии пласта и уборку выброшенного уг- 50 ля, впереди лавы определяют длину зоны опорного давления по простиранию, а вскрытие выбросоопасного пласта кверШла- гом осуществляют на расстоянии от проекции очистного забоя вышележащего пласта, 55 определяемом из соотношения 1Вскр Ion х(0,1...0,3).

Выемка смежного вышележащего пласта лавой известна (см. например, Бурчаков

А.С. и др. Процессы подземных горных работ. - М.: Недра, 1982, с. 189-195).

Определение впереди лавы длины зоны опорного давления по простиранию известно (см., например. Черняк И.Л. Механика горных пород. - М.: изд. МГЦ, 1973).

Осуществление вскрытия выбросоопасного пласта выемочным квершлагом известно (см., например, прототип).

Новым в способе является то, что вскрытие выбросоопасного пласта выемочным квершлагом осуществляется на расстоянии от проекции очистного забоя вышележащего пласта (впереди лавы), определяемом из соотношения (0,1...0,3) 0п. При таком порядке ведения работ вскрытие пласта каждый раз производят в зонах повышенного горного давления (ЗПГД), обусловливаемого согласованным введением очистных работ на смежном пласте, залегающем в кровле опасного по выбросам. Максимальная величина горного давления в этой зоне находится от проекции забоя лавы на расстоянии именно (0.1...0,3)1оп. Следовательно, фактор повышенного горного давления по мере подвигания лавы существенно увеличивает степень выбросоопэсности по всей площади пласта в пределах этажа. Это гарантирует возникновение и протекание выброса при каждом провоцировании путем вскрытия пласта выемочным квершлагом, вследствие чего используется каждый квершлаг, что снижает затраты на добычу угля по сравнению с прототипом. Так как выброс происходит в каждом вскрываемом участке пласта, то снижаются потери угля, а следовательно, повышается в целом эффективность разработки, чем достигается поставленная цель изобретения,

Заявленный способ от известных существенно отличается тем, что производят выемку лавой смежного вышележащего пласта, определяют впереди лавы длину зоны опорного давления 0п по простиранию и осуществляют вскрытие Твыбросоопасного пласта выемочным квершлагом на расстоянии от проекции очистного забоя вышележащего пласта, определимом из соотношения Вскр (0,1...0,3) Ion .При таком составе и очередности выполнения операций в горном массиве ъ пределах зоны опорного давления на выбросоопасном пласте по мере подвигания лавы возникают физические условия, способствующие существенному увеличению степени выбросоопасности на всей площади пласта в пределах этажа, и это условие целенаправленно используется для извлечения угля путем провоцирования выбросов.

Поскольку производят выемку лавой смежного вышележащего пласта, то этим обеспечивают возникновение и действие опорного давления на выбросоопасном пласте.

Так как определяют впереди лавы длину зоны опорного давления Г0п по простиранию, то получают конкретную информацию о размерах и месторасположения зоны повышенной выбросоопасности.

В связи с тем, что осуществляют вскрытие выбросоопасного пласта выемочным квершлагом на расстоянии от проекции очистного забоя вышележащего пласта, определяемом из соотношения 1вскр s(0,1 ...0,3)lon, то этим обеспечивают совпадение во времени и пространстве зоны повышенной выбросоопасности и места вскрытия пласта и гарантируют выемочный выброс угля и газа.

Поэтому предложенный способ отвечает критерию существенные отличия.

На фиг. 1 показан разрез по двум смежным пластам в горизонтальной плоскости на участке выемки лавой вышележащего пласта т2 и в месте проведения выемочных квершлагов на выбросоопасный пласт гтн до выброса; на фиг. 2 - то же после выброса.

Пример. Способ осуществляется следующим образом.

В крыле этажа шахтного поля выбрали два крутых смежных пласта гщ и та, из которых mi - выбросоопасный. Расстояние между пластами равно 25 м. Выемку пласта та осуществляют лавой 1, впереди которой возникает зона опорного давления 2, С использованием известного метода измерения сдвижений по контурным реперам впереди лавы 1 в транспортном штреке замеряли сдвижения и установили, что длина зоны опорного давления от забоя лавы 1 равна 53,5 м.

В почве пласта mi провели полевой штрек 3, из которого прошли квершлаг А и оставили породную пробку между забоем квершлага и почвой пласта mi толщиной Пр 3.0 м. В забое квершлага 4 на пласт гщ пробурили шпуры 5 до пересечения их с породами кровли пласта mi. На расстоянии от проекции 6 забоя лавы 1 на пласт.равном 10,7 м (приняли это расстояние равным 0,2 Ion 0,,5 10,7 м),произвели заряжание шпуров 5 и осуществили сотрясательное взрывание зарядов ВВ. При этом произошел выброс угля и газа из пласта mi в квер- шлаг 4 и штрек 3. Произвели уборку выброшенного угля известным способом (например, с помощью эжектора) и оказалось, что объем выброшенного угля равен 853т.

Дальнейшее осуществление способа производят после установления размера полости выброса по простиранию. В примере ширина полости равна 10,0 м. На расстоянии 13,0 м от квершлага 4 прошли выемочный квершлаг 7. оставив породную пробку. Затем все операции повторяются в описанном выше порядке.

Так как произвели лавой 1 выемку угля на пласте rrvz, то в горном массиве произошло перераспределение напряжений, впереди лавы сформировалось повышенное горное давление, называемое опорным и действующее в определенной зоне. По простиранию эта зона по данным замеров составила 53,5 м. Опорное давление распространялось в почву пласта т2, достигало пласта mi и сформировало нем зону повышенного горного давления 7 а следовательно, и зону повышенной выбросоопасности.

Таким образом, в результате ведения очистных работ на вышележащем пласте т2 были созданы условия, обеспечивающие возникновение выброса на нижележащем пласте т В связи с этим получили возможность проводить выемочный квершлаг в такую зону пласта, где по сравнению с обычными условиями (без влияния очистных работ) вероятность выброса значительно выше и близка к 1. В результате вскрытия пласта в режиме сотрясательного взрывания в квершлаг 4 и полевой штрек 3 произошел выброс интенсивностью 853 т угля. По сравнению с известным способом (см. а с. СССР N 501162, Б.И. № 4, 1976}.-который принят в качестве базового варианта, заявленный способ обеспечивает снижение удельных затрат на 52% на проведение выемочных квершлагов и полевых штреков за счет повышения вероятности и интенсивности выброса.

Формула изобретения

Способ разработки крутых выбросоо- пасных пластов, включающий проведение полевых штреков, выемочных квершлагов, выемку лавой смежного вышележащего пласта, провоцирование выброса при вскрытии пласта и уборку выброшенного угля, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на проведение выемочных квершлагов за счет совмещения во времени и пространствезоныповышеннойвыбросоопасности и места вскрытия пласта, впереди лавы определяют длину зоны опорного давления по простиранию, а вскрытие выбросоопасного пласта квершлагом осуществляют на расстоянии от проекции очистного забоя вышележащего пласта, опре- {0,1...0,3)1оп, где Ion длина зоны опорного делаемом из соотношения IBCKP давления по простиранию.

ЮЛ

ФиМ

ПТ П i

/77/

1-J