Способ проведения выработок вприсечку к выработанному пространству Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

Известен способ расположения выработок вприсечку к выработанному пространству.

Известен способ расположения выработок вприсечку к выработанному пространству.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластов полезного ископаемого. Оно позволяет повысить устойчивость выработок.

Устанавливают влияние топологии погашенной участковой выработки отработанного столба на характер распределения

остаточного стационарного опорного давления по линии падения пласта в месте нарастающей ветви

г4

К «10 1(7+1 ) + (3 + 25 1СГН)у +

1-2

v2

(13+11- 10 Н) + (6 + 1 -КГ Н) у х } а в месте нисходящей ветви характер распределения остаточного стационарного опорного давления из состояния:

(26 - 37 Н) - (12 -1 1(Г Н) у i « f-r ne . I

К

(Г(68 + 2- )-С7-25 -КГ Н) } где %Ј 4j коэффициент концентрации

опорного давления в массиве по линии падения пласта;

К у Hi - концентрация опорного давления в 1-й точке приконтурного массива, кПа;

у Н - давление в нетронутом массиве горных пород, кПа;

х - расстояние до границы выработанного пространства пб падению угольного пласта, м;

Н - глубина залегания выработки - м;

у - признак расположения поперечного сечения выработки относительно пласта;

у 0 - при проведении откаточного штрека с подрывкой почвы;

у 0,5 - то же с двухсторонней подрывкой; у 1.0 - то же с подрывкой кровли пласта.

Определяют область пониженного гор- ного давления и проводят выработку в ней. Затем прогнозируют минимальную концентрацию напряжений на контуре выработки

по соотношениям:

VS+K-4C05№2V: /а

{(4-)б,со5(29 4в25;п(20) + А} ,(lco5(29)( 26)/2

+ ,co5(29)+82sm(29)AJ ()9ir,(29)-2,co5(29)/2

R

()(B,5m(20bB2cos(29)7

где о„,с,т в-соответственно компоненты тензора суммарных напряжений, действующих на площадках нормальных к осям полярной системы координат, возникающих в массиве от начального поля напряже- ний, влияния выработанного пространства и вприсечной выработки;

0х, Оу, Гху - компоненты тензора напряжений, вычисленные в центре размеще0

0

5

5

0

5

0

5

0

5

ния вприсечной выработки, приведенные к начальному полю напряжений;

R - радиус выработки;

р- текущая координата в камерной системе координат;

A, Bi, 82 - соответственно средние значения суммы и разности нормальных и каса- тельИых напряжений, приведенные к начальному полю напряжений.

Определяют благоприятное расположение поперечного сечения выработки относительно пласта в плоскости напластования пород.

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке пластов полезного ископаемого, преимущественно угольных, для защиты подготовительных выработок от стационарного опорного горного давления смежного отработанного столба.

Целью изобретения является снижение затрат на поддержание охраняемой выработки за счет повышения ее устойчивости на стадии сооружения в результате проведения в зоне пониженного горного давления вприсечку к погашенной выработке отработанного столба, сформировавшегося в краевой части угольного массива, примыкающего к выработанному пространству,

На фиг.1 изображена схема горного массива, вертикальный разрез с расположением выработки и характером распределения стационарного опорного горного давления по падению угольного пласта; на фиг.2 - местонахождение максимума концентрации стационарного опорного горного давления от основных взаимовлияющих факторов в области будущего заложения присечной выработки; на фиг.З - оценка величины максимума концентрации горного давления в области будущего заложения присечной выработки; на фиг.4 - оценка величины концентрации максимума напряжений на контуре присечной выработки.

Способ топологии присечных выработок, проводимых вприсечку к границе выработанного пространства, осуществляется следующим образом.

Вначале проходится базовая выработка 1 смежного столба 2 с различной подрывкой вмещающих пород кровли 3 и почвы 4 вдоль ее протяженности. По мере отработки смежного столба 2 базовая выработка 1 погашается. После отработки смежного столба 2 вприсечку к границе выработанного пространства проводится вентиляционный штрек на расстоянии, обеспечивающим вынос площади поперечного сечения выработки за пределы зоны максимальной концентрации опорного давления и откаточный штрек 1. Участковые выработки 1 и 5 сбивались между собой разрезной печью 6, в котором размещают очистное оборудование для отработки выемочного столба 7. Опре- делается влияние топологии бывшего погашенного откаточного штрека 1 на характер распределения остаточного стационарного опорного давления по линии падения угольного пласта в области будущего заложения присечной выработки. В комплексе взаимовлияющих факторов рассматриваются глубина заложения откаточного штрека, расстояние до границы выработанного пространства, мощность с слоев вмещающих угольный пласт пород, вид подрывки и физико-механическая характеристики.

Вынос площади поперечного сечения выработок за пределы зоны максимальных концентраций опорного давления в сторону выработанного пространства или массива позволяет расположить эти выработки в области пониженного горного давления. С этой целью определяются местонахождение и количественное значение максимума концентраций опорного давления в зависимости от глубины заложения, расстояния до границы выработанного пространства, вида подрывки вмещающих пород сечением выработки с учетом мощности слоев, угла па- дения, а также физико-механических характеристик пород.

После определения оптимального расположения присечной выработки по линии падения угольного пласта устанавливается благоприятное расположение площади поперечного сечения этой выработки в плоскости напластования пород. С этой целью рассчитывается концентрация напряжений на контуре выработки.

Физическая сущность способа топологии горных выработок, проводимых впри- сечку к границе выработанного пространства и повышения их устойчивости при влиянии выработанного пространства заключается в том, что с увеличением глубины разработки угольных пластов происходит качественное и количественное изменение физико-механических характеристик угля и вмещающих пород. Нэблюда- ется рост внутреннего напряженного состояния угля оь за счет у Hi. Повышается жесткость пласта - (где Е - модуль упругости, х - момент инерции относительно оси х). Повышение жесткости пласта связа- но с увеличением модуля упругости угля и вмещающих пород. Модуль упругости (модуль Юнга), в свою очередь, зависит от плотности угля, относительной объемной

деформации схотия - Ј Ст. пригрузки опорного давления - А Р, пористости угля - П. относительной линейной деформации - Е. С увеличением глубины залегания возрастает плотность угля не только за счет деформации занимаемого обьема, но и за счет его метаморфизации. Уменьшение обьема происходит по причине увеличения относительной объемной деформации сжатия угля. Последняя возникает из-за пористости угля. Поры и трещины угля заполнены газом - метаном. Под действием опорного давления в нарушенном очистными работами массиве происходит частичная дегазация пласта. Следовательно, массив уплотняется. Уплотнение угля вызывает повышение модуля упругости и, как следствие повышение жесткости пласта и уменьшение относительной линейной деформации материала. От физико-механических характеристик угля зависит область разрушения краевой части пласта, граница которой и определяет местонахождение максимума опорного давления.

Вид подрывки, в свою очередь, оказывает влияние на амплитуду консольного прогиба зависших пород и параметры самой консоли. Из-за нарушения сплошности массива горных пород над краевой частью пла- ста зависает консоль необрушившихся пород кровли. Параметры консоли влияют на характеристики, деформирующие опорное давление в краевой части пласта: местонахождение центра тяжести консоли, моменты инерции относительно осей, жесткость вмещающих пород, момент сопротивления, изгибающий момент. Места концентрации предопределяется точкой приложения приведенных силовых характеристик, моментов сил, моментов инерции и количества движения. От вида подрывки и мощности пласта зависят параметры зон растяжения и (сжатия , а также зона отжима краевой части пласта.

По мере подвигания очистного забоя от разрезной печи 6 при отработке нового выемочного столба 7 участковые выработки 1 и 5. а также разрезную печь 6 погашают.

Экономический эффект достигается за счет снижения ремонтных работ по перекреплению выработки и подрывки почвы при поддержании в 3-4 раза и составляет в расчете на 1 п.м выработки 10-15 рублей.

Формула изобретения

Способ проведения выработок вприсеч- ку к выработанному пространству, включающий проведения участковой выработки вприсечху к выработанному пространству и

формирование угольной полосы между указанной выработкой и выработанным пространством, определение области стационарного опорного давления, отработку выемочного столба обратным ходом с последующим погашением участковых выработок, отличающийся тем, что, с целью сохранения устойчивости выработки от влияния стационарного опорного давления отработанного смежного столба и определения оптимальных параметров ее заложения в области его влияния в момент подготовки и отработки нового выемочного столба, устанавливают влияние топологии погашенной участковой выработки отработанного столба на характер распределения остаточного стационарного опорного давления по линии падения пласта в месте нарастающей ветви проводимой выработки из

соотношения4

(7-M 10 2H) + (3 + 25-104H)yj + Г{1(Г2 {13-М1 -Ю-2 Н) + (б 4-1 -10-2Н) а в месте нисходящей ветви характер распределения остаточного стационарного опорного давления из соотношения

ir/1 (26 - ЗУ -ю;4 н) 412 -1 кг2 н) у -{10-2 КГ (68+ 2 10-2Н)-(7-25-1( где коэффициент концентрации опорного давления в массиве по линии падения пласта;.

KifHi - концентрация опорного давления в 1-й-точке приконтурного массива, кПа;

рН - давление в нетронутом массиве горных пород, кПа;

х - расстояние до границы выработанного пространства по падению угольною

пласта, м;

Н - глубина заложения выработки, м;

у- признак расположения поперечного сечения выработки, относительно пласта; у - О - при проведении откаточного штрека с подрывкой почвы; у 0,5 - то же, с двусторонней подрывкой; у 1,0 - то же, с подрывкой кровли пласта,

г

Фиг. 16/ J.

после чего определяют область пониженного горного давления, проводят выработку в ней, затем прогнозируют минимальную концентрацию напряжений на контуре выра- ботки по соотношениям

б(,с ,,4,4 г 11со5((20)/2+

0 a{(4-)R,cos(29 4B2S;n(2Q)A

6e- G xt+tflir(,.)co5((28n/2

Р2 Оч 1R2 Т

,-co5(29)+Ba5in(29)--A|

5

(сГХГ° а 1п - х,со5(2еО/2R 4| iR

-(pr-2)Bi5m(20|-B2cos(2e),

0

где сгг, сг , гг - соответственно компоненты тензора суммарных напряжений, действующих на площадках, нормальных к осям 25 камерной системы координат, возникающих в массиве от начального поля напряжений, влияния выработанного пространства и вприсечной выработки;

oki, Oyi , Txiyi - компоненты тензора 30 напряжений, вычисленные в центре размещения влрисечной выработки, приведенные к начальному полю напряжений; R - приведенный радиус выработки;

р - текущая координата в номерной 35 системе координат, отнесенная к длине зоны стационарного опорного давления от влияния выработанного пространства;

A, BL 62 - соответственно средние значения суммы и разности нормальных и каса- 40 тельного напряжений, приведенные к начальному полю напряжений, и определяют благоприятное расположение поперечного сечения выработки относительно пласта в плоскости напластования 45 пород.

3

П . I л Ч L S

lH-«k±r. WV4 (

Использование: изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке пластов полезного ископаемого, преимущественно угольных, для защиты подготовительных выработок от стационарного опорного горного давления смежного отработанного столба и служит для снижения затрат на поддержание охраняемой выработки, за счет повышения ее устойчивости на стадии сооружения в результате проведения в зоне пониженного горного давления, сформировавшегося в краевой части угольного массива, примыкающего к выработанному пространству. Сущ- ность изобретения: для повышения устойчивости подготовительных выработок, проведенных вприсечку к выработанному пространству, формируется угольная полоса между указанной выработкой и выработанным пространством, определяется область стационарного опорного давления при отработке выемочного столба обратным ходом с последующим погашением участковых выработок, устанавливается влияние топологии погашенной участковой выработки отработанного столба на характер распределения остаточного стационарного опорного давления в месте заложения при- сечной выработки после чего определяется область пониженного горного давления и проводится в ней выработка, затем прогнозируется минимальная концентрация напряжений на контуре выработки и определяется благоприятное расположение поперечного сечения выработки относительно пласта в плоскости напластования пород. 4 ил. сл с -ч| vj О ГО 00 О СА)

w Н 0№

г ИФ

&

0826iit

Фиг. 4