Способ разработки выбросоопасных угольных пластов Советский патент 1993 года по МПК E21C41/18 E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутых угольных пластов.

Известен способ выемки выбросоопас- ных угольных пластов, включающий оценку выбросоопасности пласта, определение размеров выбросоопасной и неопасной зон по всей длине очистного забоя, выемку механизированным комплексом и разгрузку выбросоопасного массива путем одновременной выемки угля с опережением в неопасной зоне по крайней мере на два цикла, а после прохода опасной зоны, очистной забой выравнивается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ механизированной выемки полезного ископаемого, включающий контроль за С стоянием выбросоопасности пласта путем измерения

сейсмоактивности пласта и подачу выомоч- ного механизма вдоль линии очистного забоя. Контроль за выбросоопасностью осуществляют в процессе подачи выемочного механизма, при этом для каждого пласта предварительно осуществляют зависимость сейсмоактивности пласта от скорости подачи выемочного механизма в опасных и неопасных зонах, по которой устанавливают критический уровень сейсмоактивности, а подачу выемочного механизма производят со скоростью, при которой сейсмоактив- ность пласта ниже ее критического урозня Недостатком этого способа является низкая производительность выемки, обусловленная вынужденными периодическими остановками угольного комбайна в soi- ах с повышенной выброссопасностью. Кроме того известный cnocofi не учитывает физическую природу развязывания внезапных

VJ 00 Ю О

ьо со

GJ

выбросов при разработке крутых пластов, поскольку изменяющаяся структура пласта и вмещающих пород варьирует критическую сейсмоактивность в очень широких пределах, тем самым не обеспечивается безопасность ведения горных работ.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности выемки угля на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, при обеспечении безопасности ведения горных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки выбросоопасных угольных пластов, основанном на контроле за состоянием выбросоопасности угольного пласта и выемке угля механизированным комплексом полосами вдоль линии очистного забоя, перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя по наиболее слабой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходками, не превышающими величину зоны разгрузки, определяемую из соотношения

,19(,р«+к. („

где m - мощность пласта, м;

7ю поверхностная прочность угля, МПа; .

К - поправочный коэффициент, учитывающий литологический состав пласта.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед каждым циклом выемки очередной полосы угля определяют величину зоны разгрузки по прочности угля на поверхности очистного забоя, рассчитывая ее с учетом мощности пласта по формуле (1). Затем производят выемку угля механизированным комплексом полосами вдоль линии очистного забоя на глубину, не превышающую величину разгруженной зоны. В природных условиях весьма редко встречаются пласты простого строения Пласты угля, опасные по внезапным выбросам, чаще других характеризуются сложностью структуры, наличием пачек и пропластков с резко отличными прочностными характеристиками. Напряженное состояние угольного пласта неодно- родного по мощности сводится к установлению превалирующего влияния прочностных характеристик отдельных пачек. Наименьшее из напряжений и будет наиболее вероятным для рассматриваемого пласта, а, следовательно, определять зону разгрузки. Таким образом, при сложном строении пласта корректируют величину зоны разгрузки, для чего вводят поправочный коэффициент К. Коэффициент К определяют бурением по наиболее слабой пачке и регистрацией резкого повышения прочности угля. Затем сравниваем полученной величины зоны разгрузки с вычисленной по формуле (1) определяют поправочный коэффициент К. При очередном изменении литологиче- ского строения пласта поправочный коэффициент К определяют заново.

В табл. 1, 2, 3 и 4 приведены результаты шахтных измерений зоны разгрузки, при0 чем видно, что одни и те же пласты имеют зону разгрузки отличающуюся от расчетной на одну и ту же величину, которая и является коэффициентом поправки К.

На фиг. 1 представлен график зависимо5 сти разгруженной зоны от поверхностной прочности угля и мощности пласта; на фиг. 2 - зависимость прочности угля от длины скважины (начиная от устья) в различных точках лавы, где а) - измерения проводи0 лись в 20 м ниже вентиляционного штрека; б) в 35 м ниже вентиляционного штрека; в) в 50 м ниже вентиляционного штрека; г) в 65 м ниже вентиляционного штрека.

Известно, что снижение уровня напря5 жений в краевой части угольного пласта и ее дегазация происходит вследствие деформирования пласта сопровождающегося смещением угля в призабойное пространство, ростом в нем трещин и как следствие созда0 нием условий для десорбции и фильтрации газа, Косвенным признаком формирования в пласте зоны, безопасной в отношении газодинамических явлений, следует считать сближение боковых пород в призабойном

5 пространстве.

Размеры зоны разгрузки в краевой части пласта зависят от целого ряда факторов, однако наибольшее влияние оказывают прочностные характеристики пласта и его

0 мощность (3). С целью установления зависимости между шириной зоны разгрузки и характеристиками угольного пласта были выполнены шахтные экспериментальные исследования, включающие измерение

5 прочности пласта по методике изложенной в работе (4) и оценку безопасной глубины выемки, регламентируемой нормативными документами (8).

Результаты измерений представлены

0 на фиг. 1. Обработка полученных данных методами математической статистики показывает, что с доверительной вероятностью 0,95 зависимость ( оь , т) описывается уравнением;

4,19( )+К,

где m - мощность пласта, м;

ОЬ - прочность угля на поверхности забоя, МПа;

К - поправочный коэффициент, м. Формула изобретения Способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий контроль за состоянием выбросоопасности угольного пласта и выемку угля механизированным комплексом полосами вдоль линии очистного забоя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности выемки угля при обеспечении безопасности ведения горных работ, перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя

по наиболее слабой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходками, не превышающими величину зоны разгр /зки, которую определяют из соотношения О-о ,19(

)

+ К,

где гл - мощность пласта, м;

(Т0 - поверхностная прочность угля, МПа;

К - поправочный коэффициент, учитывающий литологический состав пласта.

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутых угольных пластов. Сущность: перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя по наиболее слабой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходкамч, не превышающими величину зоны разгрузки. 4 табл., 2 ил. ел С

0,2 м

К In - IT 0,3м

Таблица

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица4

GVMfla in м-чо

35

30

25

20

15

ю 0,5

1789023

1,0

1,5

2 ° L,x