Способ выемки пологих угольных пластов Советский патент 1993 года по МПК E21C41/18 

отработку пласта спаренными лавами ведут с расстоянием между ними, равным расстоянию от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем отстающую лаву отрабатывают длиной боль- 5 ше длины, отрабатываемых одинарной и опережающей лав. Предлагаемый порядок отработки пологих угольных пластов способствует эффективному и безопасному ведению очистных работ в сложных 10 горно-геологических условиях за счет обоснованного выбора параметров системы раз- раЪотки пласта спаренными лавами, а именно рационального расстояния между ними и их длины. Параметры системы раз- .15 работки могут использоваться также при от работке (пласта сдвое нными. строенными, счетверенными и т. д. лавами, До настоящего

времени отсутствует обоснование рационального расстояния между спаренными ла- 20

.вами :и их длины по требованиям устойчивости подготовительных и очистных выработок, которые в сложных горно-гёолргй- :

чёск йх условиях являются определяющим фактором, влияющим на эффективность и 25 безопасность очистных работ. Существующие рекомендации основаны лишь нёкотрры-..

ми факторами, например, технологическими либо горнЬ-геологическими. Поэтому Они не дают чёткого представления о параметрах, от 30

которых :зависят раЦи днальноё расстояние между лавами и их длина В лучшем случае; рекомендаций привязаны лишь йгорно-гео-

логическим условиям. Вместе с тем устойчи- ;еос;ть горных выработок определяется 35 параметрами горного давления, кбтЬроё за- .висит7 от комплекса горно-геРлргйческих, ; горн о-техничёскйх и технологических параметров разработки Следовательно, сбвёр- шенно недостаточно рекомендовать 40 рациональное расстояние м:ежду спаренны- : мй л ава мй и их длину, основываясь лишь на

торнб-геблбгйчёскйх/либр технологических . i услбвиях разработхй: Y . :. -- -л--: ;: -:

Известно, что при отработке пласта спа- 45 рён ными лавами устойчивость горных выра- боток, ; о буёлр военная горным ;давленйем, 7 завйс ит от расстояния между спаренными лавами и йх:длины. Так при незначительном расстоянии между спаренными лавами фор- 50

Wa gniojDbi напряжений в горном массиве у забоя то длине лав представляет собой бы- ; пухлую кривую, максимум напряжений которой приходится на участок сопряжения лав с общей горной выработкой. Т.е. при 55 этом участки сопряжения лав, и без того весьма ответственные при ведения очистных работ, испытывают б6лёё выЬокйё напряжения по сравнению с другими участками лав. При увеличении расстояния между ними эпюра

напряжений постепенно меняет свою форму с одногорбой на двугорбую, причем экстремумы напряжений смещаются на средние участки спаренных лав, их значения меньше, чем у одногорбой эпюры, а значение максимума эпюры опережающей лавы больше, чем у отстающей лавы. Такая взаимосвязь между горным давлением в призабойном пространстве и расстоянием между спаренными лавами объясняется кинетикой состояния подработанной толщи горных пород в зоне влияния очистных работ. В первом случае, при незначительном расстоянии между лавами, состояние горных пород почти адекватно состоянию пород в лаве, длина которой равна сумме длин спаренных лав. Напряжения формируются подработанными горными породами обеих лав, максимальное значение приходится на середину (на зону сопряжения лав с общей горной выработкой) и зависит от суммарной длины обеих лав. При увеличении расстояния между ними взаимное влияние подработанных горных пород обеими лавами на формирование горного давления ослабевает и эпюры напряжений по длине лав постепенно становится одногорбыми. Поэтому Максимальное значение напряжений в лавах, определяемое в основном подработанной толщей горных пород одной, лавы , меньше по сравнению с лавой суммарной длины. Следовательно, в этом случае напряженное состояние массива: горных пород более благоприятное для ведения очистных работ. Вместе с тем на напряженном состоянии опережающей лавы уже начинает сказываться влияние ранее выработанного пространства от выемки предыдущего столба, что приводит к формированию большего значения напряжений в опережающей лаве. При увеличении расстояния между спарен- ными;лавами до значения расстояния между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем опережающей лавы, влияние подработанных пород опережающей лавы на формирование горного давления отстающей лавы ослабится до минимума, поскольку зона опорного давления воспримет на себя большую часть нагрузки от подработанной толщи горных пород опережающей лавы, При дальнейшем увеличении расстояния между спаренными лзвами, обрушенные породы опережающей лавы, примыкающие к за- бою отстающей лавы, продолжают интенсивно уплотняться и со временем, по мере увеличения отставания лав, оказывать все большее влияние на формирование напряженного состояния отстающей лавы через плиты основной кровли (усиливается влияние выработанного пространства oneрежающей лавы). Таким образом, на основании результатов исследований показано, что при отработке угля спаренными лавами, путем варьирования расстояния между ними можно существенно уменьшить напря- женно-деформированное состояние очистных и подготовительных выработок, что положительно сказывается на безопасности и эффективности очистных работ. Установлено, что рациональное расстояние между спарбнными лавами равно расстоянию между максимумам заднего фронта зоны опорного давления и забоем. Кроме того, установлено, что опережающая лава в большей степени подвержена влиянию вырабо- тайного пространства от выемки предыдущего столба. Это обстоятельство позволяет уравнять лавы по фактору горного давления, путем изменения соотношения длин спаренных лав в пользу отстающей лавы. Начало отработки пласта одинарной короткой лавой преследует 2 цели. Первая, известно, что первая лава находится в самых неблагоприятных условиях по горному давлению. Поэтому за счет быстрого подви- гания короткая лава без особых осложнений вскроет пласт (разгрузит его и сдренирует воду). Вторая, она необходима для определения параметров опорного давления, которое используются при обосновании рационального расстояния между спаренными лавами. Следовательно, действия заявленного способа тесно взаимосвязаны и направлены на достижение поставленной цели. Это достигается путем выбора рацио- нального расстояния между лавами и их длины, обеспечивающими эффективную и безопасную отработку пласта за счет повышения устойчивости подготовительной и очистной выработок.

Пример. Отработку угольного пласта со сло жными горно-геологическими условиями производят следующим образом, Вначале нарезают выемочный столб для отработки одинарной короткой лавой. Ведут отработку столба и одновременно опрё- деляют параметры зоны опорного давления. Затем начинают отработку двух смежных столбов, подготовленных заранее, спаренными или сдвоенными лавами. Расстояние между ними выбирают равным рас- стоянию между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем. Причем отстающую лаву выбирают длиной больше длины опережающей и одинарной

лавы. Предварительная оценка длины лав может быть осуществлена методами физического и физико-математического моделирования, а затем уточняться с учетом опыта отработки пласта. Опытная проверка заявленного способа была осуществлена на шахте Благодарная ПО Павлоградуголь при отработке пласта С Б, который характеризуется сложными горно- геологическими условиями, когда в основной кровле залегают мощные слои песчаника. Попытки начать отработку бремсбергового поля пласта длинными лавами 505 и 507(1650-170) м ни к чему не привели. Лавы были задавлены, механизированные комплексы пришлось демонтировать. Ни к чему не привели попытки запустить лавы путем проходки впереди оставленных лав новых ниш и зарядки их комплексом. Из-за интенсивного проявления горного давления новые лавы также остановились. Только после разрезания 507 лавы на две короткие лавы, одна из них была с высокой скоростью наконец отработана до конца. При этом инструментальными наблюдениями были определены зоны опорного давления и определено расстояние от забоя до максимума заднего фронта зоны- опорного давления. Оно составило в среднем от 8 до 14м. Последовательная отработка последующих смежных столбов велась сначала короткой лавой (оставшейся короткой лавой длиной 75 м), а затем длинными лавами с длиной 140-170 м. Все столбы бы-, ли успешно пройдены.

Форму л а изобретения Способ выемки пологих угольных пластов, включающий проведение подготовительных и нарезных выработок в выемочном столбе и отработку угля спаренными отстающей и опережающей лавами, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности очистных работ за счет увеличения.устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях, отработку выемочного столба начинают одинарной короткой лавой и определяют при этом параметры зоны опорного давления, затем отработку столба спаренными лавами ведут с расстоянием между ними, равными расстоянию от забой до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем отстающую лаву отрабатывают длиной больше длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав,

;

„XV.

I,