CC BY
26
© О.И. Казанин, А.Ю. Ермаков, О.В. Ванякин, 2014
УЛК 622.831:622.272.63
О.И. Казанин, А.Ю. Ермаков, О.В. Ванякин
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЗОН ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ НА ШАХТЕ ИМ. КИРОВА ОАО «СУЭК-КУЗБАСС»
Изложены результаты натурных исследований отработки четырех выемочных участков по пласту Поленовский на шахте им. Кирова в зонах повышенного горного давления (ПГД) от ленточных целиков, оставленных на сближенном пласте Болды-ревский. Для разных выемочных участков в зону ПГД попадали либо оконтурива-юшие выемочные выработки, либо очистной забой. Рассмотрено влияние зон ПГД на состояние выработок, а также устойчивость непосредственной кровли в лавах. Сделан вывод о целесообразности при планировании горных работ на сближенных пластах, отрабатываемых с оставлением целиков, предусматривать оставление зон ПГД над очистными забоями, не затрагивая выемочных выработок. Ключевые слова: отработка свит пластов, зона ПГД, состояние выработок, вывало-образование в лавах, натурные исследования.
Поле шахты им. С.М. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» расположено в северо-западной части Ленинского геолого-экономического района Кузбасса. В настоящее время на шахте отрабатываются пологие пласты Болдыревский и Поленовский, средней мощностью 2,5 м и 2,1 м соответственно. Отработка ведется длинными столбами по простиранию, выемочные участки подготовлены спаренными выработками с оставлением между ними неизвлека-емых ленточных целиков. Таким образом, ведение очистных и подгото-
вительных работ по пласту Поленов-скому предусмотрено в зоне ПГД от целиков, оставляемых при отработке вышележащего пласта Болдыревско-го; мощность междупластья составляет 50-70 м.
На рис. 1 приведены планы ведения горных работ по пласту Поленов-скому шахты им. С.М. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» с указанием зон ПГД от целиков, оставляемых при отработке вышележащего пласта Болды-ревского.
Как видно из рис. 1, при отработке выемочных участков 2591, 2592,
Рис. 1. План горных работ по пласту Поленовскому с указанием зон ПГД
Технико-экономические показатели отработки выемочных участков по пласту Поленовский
Показатели Значения по выемочным участкам
2591 2592 2593 2594
Количество месяцев наблюдений за работой лавы 11 24 17 5
Расположение выработок участка относительно зон ПГД:
вентиляционной в зоне ПГД в зоне ПГД в зоне ПГД в зоне ПГД
конвейерной в зоне ПГД в зоне ПГД в зоне ПГД вне зоны ПГД
очистного забоя вне зоны ПГД вне зоны ПГД вне зоны ПГД в зоне ПГД
Производительность очистных забоев, т/мес
минимальная 9446 5398 29 687 67 470
максимальная 125 157 99 856 129 542 128 193
средняя 79 967 40 988 78 521 94 795
2593 и 2594 пласта Поленовский зоны ПГД по-разному располагались относительно выемочных штреков и очистных забоев. Место расположения зон ПГД, а также достигнутые технико-экономические показатели работы очистных забоев за период июнь 2008 - июнь 2013 гг. представлены в таблице.
В процессе отработки выемочного столба 2593 пласта «Поленовский» производились систематические обследования и наблюдения за состоянием выработок выемочного участка 2593, а также за состоянием выработок, оконтуриваюших выемочный столб 2594 и других выработок, на-ходяшихся в зоне влияния, либо возможного влияния опорного горного давления консоли (толши пород), за-висаюшей над выработанным пространством отработанной части выемочного столба 2593.
Визуально-инструментальные обследования выработок пласта «Поле-новский»: вентиляционной печи 2594, конвейерной печи 2593, вентиляционной печи 2593, вентиляционной печи 2593бис проводились при по-моши приборов контроля, включаю-
ших прибор контроля анкерной крепи ПКА-1 - для определения несушей способности анкеров, ключ динамометрический - для определения усилия затяжки анкерных гаек, навинченных на анкера в процессе установки анкерной крепи, а также при помоши рулетки - для определения конвергенции «бок-бок» и «кровля-почва» выработок (схема замеров приведена на рис. 2).
В результате проведенных обследований вентиляционной печи 2593, вентиляционной печи 2593бис, вентиляционной печи 2594 пласта Поле-новского выявлено:
• при отработке выемочного столба 2593 ярко выражено наблюдались процессы пучения почвы, а также повышенное горное давление на рас-
1
X
ь Ь 1
( X (
Рис. 2. Схема опенки смешений и конвергенции
стоянии 50-100 м от сопряжений очистного забоя с выемочными выработками - конвейерной печью 2593 и вентиляционной печью 2593;
• по мере подвигания очистного забоя 2593, с отставанием 150-250 м при ширине целика 25 м развивался процесс пучения почвы в вентиляционной печи 2594, сопровождаюший-ся увеличением конвергенции «кровля-почва» и «бок-бок» (рис. 3), что в дальнейшем привело в непригодное для эксплуатации состояние вентиляционной печи 2594 и принятию решения о проведении вентиляционной печи 2594бис для отработки выемочного столба 2594;
• деформация анкерной крепи, разрушение кровли и боков вентиляционной печи 2593бис на значительных участках выработки;
• конвергенция боков на отдельных участках в вентиляционной печи 2594 на глубину до 1,5-2,0 м;
• зоны повышенных расслоений пород кровли и угля характеризуются снижением прочностных свойств угля и вмешаюших пород в процессе эксплуатации выработок;
• образование и реализация свода естественного обрушения в этих зонах превышает глубину анкерования и достигает 3,5-4,0 м.
На рис. 3 и 4 показаны графики смешений пород кровли в зависимости от расстояния до очистного забоя в процессе ведения очистных работ и результаты натурных наблюдений для станции ВЗТ на расстоянии от монтажной камеры: а) +92 м; б) +742 м.
Проведенные шахтные исследования состояния выемочных выработок, а также наблюдения за работой очистных забоев в зонах ПГД позволяют сделать следуюшие выводы:
1. В условиях шахты им. С.М. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» расположение выемочных выработок в зоне ПГД приводит к сушественному осложнению их поддержания, а в ряде случаев, несмотря на возводимую крепь усиления, необходимости проведения дополнительной параллельной выработки (бис) из-за невозможности сохранения эксплуатационного состояния выработки в зоне ПГД;
2. Проведение дополнительных выработок (бис) за пределами зон ПГД приводит к дополнительным затратам на подготовку и отработку выемочных участков (более 25 млн руб. на выемочный участок);
3. Сложность поддержания выемочных выработок в зонах ПГД приводит к снижению коэффициента готовности лавы по группе параллель-
Рис. 3. Зависимость смешений пород кровли от расстояния до очистного забоя в процессе ведения очистных работ
Рис. 4. Результаты натурных наблюдений для станции ВЗТ на расстоянии от монтажной камеры: а) +92 м; б) +742 м
ных перерывов и, как следствие, снижению производительности очистных забоев;
4. Расположение зоны ПГД над очистным забоем, оборудованным современным механизированным комплексом, практически не сказывается на его производительности - средняя производительность очистного забоя
при отработке выемочного участка 2594 (зона ПГД над очистным забоем, конвейерная выработка вне зоны ПГД) на 15% выше, чем на выемочных участках 2591 и 2593; в 2,3 раза выше, чем на выемочном участке 2592 (конвейерная и вентиляционная выработки в зонах ПГД, очистной забой вне зоны ПГД).
1. Каталог рекомендуемых способов управления геомеханическим состоянием горного массива для угольнык шахт России. - М.: изд. ННЦГП-ИГД им. А.А. Ско-чинского, 2003. - 98 с.
2. Syd S. Peng. Coal Mine Ground Control. West Virginia University, 2008. 750 p.
3. Syd S. Peng. Longwall Mining. West Virginia University, 2006. 621 p.
4. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных вы-
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
работок на шахтах СССР. Изд. 4-е, дополненное. - Л.: ВНИМИ, 1986. - 222 с.
5. Казанин О.И., Задавин Г.Д. Интенсивная отработка высокогазоносных угольных пластов на больших глубинах. - СПб.: Международная академия наук экологии безопасности человека и природы (МАНЭБ), 2007. - 240 с.
6. Якоби О. Практика управления горным давлением. Пер. с нем. - М.: Недра, 1987. - 566 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Казанин Олег Иванович - доктор технических наук, профессор, декан горного факультета, e-mail: kazanin@spmi.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»; Ермаков Анатолий Юрьевич - кандидат технических наук, исполнительный директор, e-mail: ermakovay@suek.ru,
Ванякин Олег Владимирович - главный технолог службы крепления выработок, e-mail: VanyakinOV@suek.ru, ООО «Сибнииуглеобогашение».
UDC622.831:622.272.63
ESTIMATION OF THE HIGHER STRESS CONCENTRATION ZONES INFLUENCE ONTO COAL SEAMS MINING AT MINE «KIROVA» JSC «SUEK-KUZBASS»
Kazanin O.I., Doctor of Technical Sciences, Professor, Dean of Mining Faculty, e-mail: kazanin@spmi.ru, National Mineral Resource University «University of Mines»;
Ermakov A.Yu., Candidate of Engineering Sciences, Executive Director, e-mail: ermakovay@suek.ru, Vanyakin O.V., Chief Technologist of Entries Support Service, e-mail: VanyakinOV@suek.ru, JSC «Sibniiugleobogastshenie».
The results of Kirova mine field studies of the four coal panels mining at seam Polenovski in the higher stress concentration (HSC) zones caused by chain pillars leaved at surrounded coal seam Boldiurevski are given in the article. For different coal panels in HSC zones were located longwall panels entries ore longwall. The influence of HSC zones onto entries statement as well as immediate roof stability in the longwall face area are considered. Researches shown that working conditions of the panel entries in the HSC zones at Kirova mine is hard ore impossible to maintain and for two longwall panels it was decided to develop additional entry located outside HSC zone. The HSC zones that located above longwall face are practically not cause the longwall economic results decreasing. The modern longwall roof support provides immediate roof stability in longwall face area even in HSC zones. It was concluded that during planning the multi-seams longwall mining when chain pillars are leaved between longwall panels the HSC zones has to be located above longwall face and not cross the panel entries.
Key words: multi-seams mining, HSC zone, entries statement, roof caving, longwall face area, field studies.
REFERENCES
1. Katalog rekomenduemyh sposobov upravlenija geomehanicheskim sostojaniem gornogo massiva dlja ugol'nyh shaht Rossii (Catalogue of recommended control over geomechanical state of rock mass for coal mines in Russia), Moscow, izd. NNCGP-IGD im. A.A. Skochinskogo, 2003. 98 p.
2. Syd S. Peng. Coal Mine Ground Control, West Virginia University, 2008, 750 p.
3. Syd S. Peng. Longwall Mining, West Virginia University, 2006, 621 p.
4. Ukazanija po racional'nomu raspolozheniju, ohrane i podderzhaniju gornyh vyrabotok na shahtah SSSR, Izd. 4-e, dop. (Instructions on efficient layout, protection and support of roadways in mines in USSR. 4th Edition (revised and corrected)), Leningrad, VNIMI, 1986. 222 p.
5. Kazanin O.I., Zadavin G.D. Intensivnaja otrabotka vysokogazonosnyh ugol'nyh plastov na bol'shih glu-binah (Deep-level heavy mining of high gassy coal beds), Saint-Petersburg, Mezhdunarodnaja akademija nauk jekologii bezopasnosti cheloveka i prirody (MANJeB), 2007, 240 p.
6. Jakobi O. Praktika upravlenija gornym davleniem. Per. s nem. (Ground control practice. German translation), Moscow, Nedra, 1987, 566 p.
Горному инженеру нет нужды умирать за свои идеи, лучше жить в соответствии с ними. Если это не очень опасно для его жизни.
W 22
