Способ ведения горных работ на угольных пластах Советский патент 1993 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям.

Цель изобретения - повышение безопасности и снижение трудоемкости горных работ путем пространственного согласования в горном массиве местоположения забоев ОЧ.ИСТНОЙ « подготовительных выработок.

Цель достигается тем, что согласно заявляемому способу ведения горных работ на угольных пластах, включающему проведение очистных и подготовительных выработок с контролем параметров динамической составляющей горного давления, забои подготовительных выработок поддерживают на таком расстоянии от линии очистного забоя, чтобы они постоянно находились в зоне наименьших значений

динамической составляющей горного давления, при этом расстояние до центра этой зоны впереди линии очистного забоя принимают равным среднему размеру шага осадки основной кровли, а позади нее - среднему размеру зоны разгрузки его при- забойной части пласта по фактору горного давления. Границы зоны впереди линии очистного забоя определяют по формуле

,2 L±0,820L ,(1) где L- средний размер шага осадки основной кровли;

среднеквадратическое отклонение размера шага осадки основной кровли, а позади линии очистного забоя - по формуле

h,2 l±0,82ffi ,(2) где Т- средний размер зоны разгрузки при- забойной части пласта в очистном забое по фактору горного давления;

оо

О

о о

CJ

о

среднеквадрэтическое отношение размера зоны разгрузки.

Заявляемый способ обладает единством приемов, тесно взаимосвязанных друг с другом, их связь носит устойчивый характер, и в результате этой взаимосвязи у способа появились новые свойства, не присущие приемам в разобщенности. Отсутствие одного из признаков общей совокупности не позволяет достичь цели. Такими техническими особенностями не обладает ни один из известных способов, что соответствует критерию существенные отличия. Достижение цели соответствует критерию положительный эффект, а наличие отличительных от прототипа признаков

- критерию новизна.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа ведения горных работ, где а - f(x) - реализация динамической составляющей горного дав; . ления; у Н - гидростатическое давление; L

- средний размер шага осадки основной кровли;7 - средний размер зоны разгрузки по фактору горного давления; 2 - забрй вентиляционного штрека; 2 - линия очистного забоя; 3 - забой откаточного штрека; а - точка наименьшего значения динамической составляющей горного давления позади линии очистного забоя; о - точка наибольшего значения динамической составляющей горного давления впереди линии очистного забоя; б - точка наименьшего значения динамической составляющей горного давления впереди линии очистного забоя.

Способ осуществляют следующим образом.

При проведении горных работ на угольном пласте контролируют параметры динамической составляющей горного давления (параметры волны Вебера): размер шага осадки основной кровли L и размер зоны разгрузки в призабойной части горного мас- сива по фактору горного давления I. Размер шага осадки основной кровли контролируют по динамической реакции горного массива в очистном забое (усиление давления на призабойную крепь, повышение газовыделения в моменты осадки основной кровли и др.). Размер зоны разгрузки в призабойной части горного массива контролируют или по изменению параметров газовой реакции, регистрируемых по длине шпуров, пробуренных из очистного забоя в глубину массива, или по изменению мощности акустического сигналов по длине этих шпуров в процессе их бурения. В обоих случаях за размер зоны разгрузки по фактору горного давления I принимают такое расстояние от груди забоя в глубину массива, на котором устойчивое падение параметров сигналов сменяется их ростом.

По результатам контроля определяют средний размер шага L осадки основной кровли и величину среднеквадратического отклонения а, средний размер зоны разгрузки I и величину среднеквадратического отклонения о. Для определения указанных величин используют пять-семь замеров параметров L и I. Больший объем массива данных и {I} нежелателен из-за того, что забои подготовительных выработок необходимо как можно быстрее пространственно согласовать с линией очистного забоя, а меньший - из-за резкое возрастающей ошибки оценивания данных величин.

Забои вентиляционного 1 и обкаточного 3 штреков в процессе дальнейшего ведения горных работ поддерживают на таком расстоянии от линии очистного забоя 2, чтобы они постоянно находились в зонах наименьших значений динамической составляющей горного давления 7 f(x), т.е. в области точки а или точки б соответственно. Границы зоны наименьших значений ди- намической составляющей горного

давления впереди линии очистного забоя 2 определяют по формуле (1).

Границы зоны наименьших значений динамической составляющей горного давления позади линии очистного забоя 2 определяют по формуле (2).

Обоснование отличительных признаков.

Ведение очистных работ на угольных пластах порождает в горном массиве волну

Вебера - динамическую составляющую горного давления. Эта волна фиксируется как впереди, так и позади линии очистного забоя. Параметры волны Вебера не формируются произвольно. Ее период определяется

размером шага осадки основной кровли. Особенность этой волны состоит лишь в том, что в моменты времени, предшествующие осадке кровли, она выражена более явно, а после осадки - менее явно. Эта волна

0 формируется очистным забоем и движется вместе с ним по горному массиву, ритмично пульсируя по мощности реализации и затухая по мере удаления от очистного забоя. Нахождение забоев подготовительных

5 выработок в зоне положительных полупериодов этой волны нежелательно, так как эти положительные полупериоды акцентируют проявление случайных факторов в горных работах, вызывая рост частоты и интенсивности динамических явлений в забоях. Нахождение забоев подготовительных выработок в зоне отрицательных полупериодов наиболее благоприятно, так как помимо снижения частоты и интенсивности динамических явлений это способствует снижению трудоемкости работ по возведению и креплению выработок. Вблизи линии очистного забоя отрицательные полупериоды волны Вебера выражены наиболее явно. Поэтому в зонах экстремумов этих первых полупериодов волны Вебера располагать забой откаточного и вентиляционного штреков в разрезных лавах наиболее благоприятно: это точки а и б на чертеже.

Пространственное согласование забоев подготовительных и очистных выработок обеспечивает поддержание системных признаков функционирования выемочного участка, его целостности. Однако это поддержание принципиально не может быть жестко детерминированным, поскольку выемочный участок реализуется как целостная совокупность разномасштабных динамических вероятностных горно-техно- логических процессов. Иначе говоря местоположение забоев подготовительных выработок может лишь локализоваться в области точек а и б, но абсолютно жестко поддерживаться в них никогда не может.

По этой причине в предлагаемом способе поддержание пространственной согласованности забоев в очистной и подготовительных выработках регламентировано не жестко, а ориентировано на повышение показателей добротности. Согласно этим показателям рациональными областями локализации забоев подготовительных выработок считаются такие зоны, в рамках которых функции плотности распределения контролируемых величин (L и I соответственно) уменьшаются не более чем в i раз от максимального значения. При нормальном законе распределения контролируемых величин это требование равносильно выделению зон их локализации в + 0.82 a L и ± 0,82(7 соответственно.

Пример реализации способа.

Способ опробировали в условиях 5 зап. лавы пл. hio шахты Глубокая ПО Донецку- голь. Вентиляционный штрек этой лавы возводился вслед за линией очистного забоя, а откаточный опережал ее. В процессе отработки первых 200 м шахтопласта, исключая первичную осадку основной кровли, по проявлению динамической реакции горного массива контролировали размер шага осадки основной кровли. По результатам .контроля определили L 45 м и OL 5 м.

Одновременно по изменению начальной скорости газовыделения по длине шпуров, пробуренных из очистного забоя в глубину массива, контролировали размер зоны раз5 грузки е призабойной части пласта. По результатам этого контроля определили I 5,0 и 7| 1,5 м.

При последующей обработке шахтопласта местоположение забоев откаточного и

0 вентиляционного штреков скорректировали таким образом, чтобы они постоянно находились в зоне наименьших значений динамической составляющей горного давления. Границы этих зон определяли по формулам

5 (1) и (2). Впереди забоя Li 45 + 0,82 5 49 м; L.2 45 - 0,82 5 41 м. Позади забоя И 5 + 1,2 6,2 м и (2 5 - 1,2 3,8 м. Такое решение при отработке шахто0 пласта обеспечило наименьшее проявление его выбросоопасности в забое откаточного штрека и снизило трудоемкость работ по возведению и креплению вентиляционного штрека, т.к. привело к повышению безопас5 ности горных работ и снижению их трудоемкости,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ ведения горных работ на угольных пластах, включающий проведение

0 очистных и подготовительных выработок с контролем параметров динамической составляющей горного давления, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и снижения трудоемкости

5 горных работ путем пространственного согласования в горном массиве местоположения забоев очистной и подготовительной выработок, забоя подготовительных выработок поддерживают на расстоянии от линии очистного забоя с возможностью их

0 постоянного нахождения в зоне наименьших значений динамической -составляющей горного давления, при этом расстояние до центра этой зоны впереди линии очистного забоя принимают равным среднему разме5 ру шага осадки основной кровли, а позади линии очистного забоя среднему размеру зоны разгрузки его призабойной части пласта по фактору горного давления.

2. Способ поп, 1,отличающий с я 0 тем, что границы зоны впереди линии очистного забоя определяют по формуле

Ll,,82(7 L ,

где L - средний размер шага осадки основной кровли;

5ai -среднеквадратическое отклонение размера шага осадки основной кровли, а по зади линии очистного забоя по формуле: 11.2 1+0,82 a i,

где I - средний размер зоны разгрузки при- забойной части пласта в очистном забое по фактору горного давления;

О) - среднеквадратическое отклонение размера зоны разгрузки.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям. Сущность изобретения: с целью повышения безопасности горных работ и снижения их трудоемкости обеспечивают пространственное согласование в горном массиве линии очистного забоя (ЛОЗ) и забоев подготовительных выработок (ЗПВ). Для этого ЗПВ постоянно поддерживают в зонах наименьших значений динамической составляющей горного давления от ведения очистных работ. Расстояние до центра этой зоны впереди ЛОЗ принимают равным среднему размеру (СР) шага осадки основной кровли, а позади ЛОЗ - СР зоны разгрузки его при- забойной части пласта по фактору горного давления, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. со с