Способ защиты выработки от горного давления Советский патент 1982 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам защиты от горного давления магистральных выработок на больших глубинах разработки (свыше 800 м). Известен способ защиты выработки от горного давления путем последующей ее надработки, который состоит в том, что в почве пласта проходят полевую выработку, а затем над ней отрабатывают разгрузочную лаву и в дальнейшем производят поддержание выработки в разгруженном от горного давления породном массивеtl. Основным недостатком указанного способа является низкая устойчивост охраняемой выработки при развитии очистных работ, когда осуществляетс выемка угольного пласта на участках примыкающих к выработанному простра ству разгрузочной лавы. Известен также способ защиты выр ботки от горного давления, включающий проходку выработки,выемку раз- грузочной лавы и отрабЬтку смежных лав, примыкающих к выработанному пространству разгрузочной лавы, и в полнение защитной полосы 2. Основные недостатки известного способа защиты выработки состоят в том, что ходки или штреки добычных лав необходимо проводить под или над защитными полосами, чтобы не перерезать их подготовительными выработками и обеспечить последующую отработку полос, проходка части выработок не по пласту, а по породам полевыми,увеличивает затраты на проходку выработок. Кроме того, оставление защитных полос с двух сторон выработанного пространства увеличивает общую протяженность подготовленных выработок, необходимых для выемки подготовленных запасов, что также увеличивает затраты на проходку. Затруднена также отработка длинными лавами защитных полос в конце срока службы выработки, так как полосы принимают на себя значительную часть веса пород кровли, расположенных над выработанным пространством,, поэтому напряженное состояние угля в защитных полосах будет очень выс;оким,а из-за этого выемка лавами угля - трудоемкой и небезопасной. Цель изобретения - снижение проходческих затрат при выемке угля. Поставленная цель достигается тем, что защитную полосу выполняют в виде, чередующихся полос выработанного пространства и угля, при этом длина целиков не превышает дли ну лавы, а выработку проводят .на расстоянии от границы защитной поло сы, не превышающем величину h ,которую определяют по формуле h sinoi) где L - длина разгрузочной .лавы,м; V - угол полых сдвижений пород кровли у границы выработанного пространства,град; L - угол падения пород,град. Расположение выработки на рассто янии, не превышающем указанного в формуле, обеспечивает ее нахождение под охраной защитной полосы в обла ти, где не ПРО.ИСХОДЙТ увеличения напряженного состояния пород при ра витии очистных работ в пласте. Всле ствие того, что защитная полоса обр зована не сплошным целиком, а выпол нена в виде чередования участков вы работанного пространства и целиков угля, подготовительные выработки смежных лав проводят на уровне плас та по границе целик - выработанное пространство. При выемке целиков в конце срока службы выработки применяют короткозабойные, системы или средства безлюдной выемки угля,кото рые имеют более эффективные показатели добычи и большую безопасность при работе в условиях повышенного горного давления и нарушенности пла тов, На фиг. 1 схематично представлен защита выработки от горного давления, предлагаемым способом; на фиг. 2 - график результатов шахтных инстр ментсшьных наблюдений, где по верти.кальной оси отложены.боковые сдвиже ния, по горизонтали - расстояние от кромки защитной полосы, а кружочками показано расположение замерных сечений и их номера. На глубине 900 м ведется разработ ка пологого пласта мощностью 1,2 1,4 м,угол падения которого Ю. Боковые породы пласта - аргиллиты сред ней и ниже средней устойчивости. В пределах крыла шахтного поля или бло ка принята погоризонтная подготовка пласта полевыми штреками 1 главного направления (магистральными), из которых один является откаточным, второй - вентиляционным. Отработка запаоов в крыле поля или блока произво-а ится добычнми лавами по восстанию. Длина как разгрузочной, так и дооычных лав - 200 м. Для обеспечения устойчивости полевых штреков главного направления 1 их проходят и поддерживают в предварительно разгруженных породах почвы пласта. Предварительную разгрузку осуществляет за счет выемки разгрузочной лавы 2, отрабатываемой по простиранию пласта, способ управления кровлей -. полное обрушение. . Выемочные штреки 3 проходят вслед за подвиганием разгруз.очной лавы 2 и периодически погашают по мере проведения ходков 4 по обрушенным и уплотненным породам кровли пласта в пределах выработанного пространства разгрузочной лавы и попласту на остальном протяжении. Полевые штреки 1 проходят в разгруженных породах почвы разгрузочной лавы 2 на расстоянии, не превышающем величину h , ) которая определяется по формуле { с t g V.t S i ni ). В данных конкретных условиях угол полных сдвижений пород кровли составляет 72°, угол падения пород с1 10 , длина лавы L 200 м, следовательно h 200 (ctg 72°- sin 10° ) 200- (0,3249 - 0,1736) 58 М. В скобках поставлен знак минус (-), так как штреки расположены со стороны восстания от згицитной полосы. Полевые штреки главного направления 1 проведены на следующем расстоянии от границы защит-ной полосы с выработанным пространством: откаточный в 53 м, вентиляционный в 25 м. Физи- ческая суть такого расположения состоит в- том, что после проведения на указанном расстоянии от границы защитной полосы выработки будут находиться под нависеиощими над -выработанным пространством разгрузочной лавы не отделившимися от массива породами кровли согласно механизма сдвижения пород вокруг очистной выработки. Нагрузка на почву выработанного пространства определяется пород, заключенных в области полных сдвижений, причем максимальная нагрузка имеет место в средней части выработанного пространства, где наибольшая высота области полных сдвижений,примерно равная длине лавы. . При развитии очистных работ в пласте, когда происходит увеличение площади выработанного пространства, имеет место увэличение высоты области ПС1ЛНЫХ сдвихсений и соответственно нагрузки на почву отработанного пласта и увеличение напряжённого состояния нижерасположенных пород. Однако над участком выработанного пространства,расположенным вдоль защитной полосы, не происходит увеличения области полных сдвижений, поэтому не происходит изменения напряженного состояния пород в почве и обеспечивается устойчивость выработок. При отработке смежных лав 5 (Фиг.1) в каждой вюрой лаве оставался, неотработанным участок запасов шириной 200 м. таким образом, вдоль границы выработанного пространства разгрузочной лавы со стороны падения образована защитная полоса из квадратных целиков угля б размером 200x200 м. Между целиками находится выработанное пространство ширина этого пространства не более длины лавы, т.е. 200 м. При погашении магистральных штреков 1 производилась выемка защитных целиков 6 комплексом БЗК с использованием ход ков 4, оставшихся от добычных лав. Таким образом,за один проход компле са отрабатывается полоса угля шири|ной около 50 м. Выбуривание угля в боках штрека позволяет разгрузить его от действия повышенного горного давления и обеспечить безопасность работ.. В результате применения способа защиты выработки от горного давления обеспечивается устойчивость полевых магистральных выработок в течение всего срока их слуйсбы, снижаются зат раты на подготовительные работы при выемке угольного пласта, после отработки пласта ликвидируются концент раторы повышенных напряжений и обеспечиваются благоприятные условия отра:ботки соседних пластов. Формула изобретения Способ защиты выработки от горног давления, включающий проходку выработки, выемку разгрузочной лавы и отработку смежных лав, примыкающих к выработанному пространству разгрузочной лавы, и выполнение защитной полосы, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на проходческие работы при выемке угля, защитную полосу выполняют в виде чередующихся полос выработанного пространства и целиков угля, при этом длина целиков не превышает длину лавы,-а выработку проводят на расстоянии от -границы защитной полосы, не превышающем величину h, которую определяют по формуле h L (ctgYt sind ) , L длина разгрузочной лавы,м; V - угол полных сдвижений кровли у границы выработанного пространства, град; d- угол падения пород, град. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бахтин А.Ф.и др.Совершенствование систем разработки угольных пластов. Киев, Техника, 1977, с.39-43. 2.Зборщик М.П. Особенности развития очистных работ при разработке пологих пластов на глубоких горизонтах. - Уголь Украины, 1979, 6, с.11-13 (прототип).

т т т ш 9ш Фог.2 м ,