CC BY
10
622. 831.75.03
С.В.ВАСИЛЪЕ
Горный факультет, доцент кафедры разработки месторождений подземным способом
Горный факультет, аспирант кафедры разработки месторождений подземным способом
Разработан способ управления состоянием горного массива для очистных забоев, использующих струговые установки в условиях неустойчивой кровли. Доказана необходимость увеличения скорости подвигания очистного забоя и применения закладки выработанного пространства для обеспечения устойчивости пород и равномерного нагружения краевой части пласта.
Предложена формула расчета критического значения податливости закладочного массива, учитывающая шаг обрушения основной кровли, коэффициент разрыхления, мощность пород непосредственной кровли и позволяющая определять компрессионные свойства закладочного массива по современным методикам и с учетом скорости подвигания очистного забоя и размеров зоны отжима.
Предложенная методика обосновывает увеличение скорости подвигания очистного забоя до 4-6 м/сут и нагрузку на очистной забой на 30 %.
This investigation deals with the way of controlling of mining array conditions for long wall with cutting machine. Here it is proved flu necessity to raise the speed long wall development, The same us flu use of stowing material in the worked out area for uniform loading the rim side of the stratum. The formula is offered to calculate a critical value of softness of stowage mass for conditions of unstable roof and depends on loosing coefficient the thickness of direct rocks roof. This formula gives the possibility to determine compressed and other peculiarities of the stowing material using modem know-how.
The offered way allows to increase a speed of long wall to 6 metres per day and production of long wall to 30 %.
В современных экономических условиях угольные шахты вынуждены отказываться от эксплуатации тонких пластов из-за низкой эффективности их отработки. Шахты, отрабатывающие пласты мощностью до 1,5 м, имеют технико-экономические показатели на 10-30 % ниже, чем шахты, на которых данная категория пластов выведена из эксплуатации.
В связи со сложным положением в угольной отрасли данный подход вполне оправдан, однако иногда отработка тонких
защитных пластов необходима для обеспечения благоприятных условий эксплуатации мощных пластов, опасных по газодинамическим явлениям, или во избежание потерь уже вскрытых и подготовленных запасов, В некоторых случаях рациональна отработка тонких пластов с высококачественными углями.
Эффективно отрабатывать данную категорию пластов можно только струговыми установками, которые просты и надежны в эксплуатации и обеспечивают лучшее
5-25 %) качество угля, более высокие
на очистной забой
с
'Ш
В настоящее время областью эффек тивного применения высокопроизводите ль
с мощностью от 0,7 до 1,5 м, сопротивлени ем резанию до 300 устойчивостью не ниже средней и прочностью почвы на сжатие не ниже 2 МПа.
ЧУ
ствует о снижении нагрузки на очистнои забой до 40 % при отработке тонких пластов с кровлей из неустойчивых пород (1-го и 2-го типов по классификации ВУГИ).
Главным условием успешной ки пластов в указанных условиях с зованием стругов является обеспечение жима угля и
исполь
и
венной кровли в ве. Согласно данным шенность кровли виях составляет до
% площади кровли
длине лавы,
настоящей разработка способов управления горного массива для интенсификации отжи-
лав и обеспечения устойчивости кровли
цировать разрушение краевой зоны пласта
боя
Для повышения эффективности работы струговых установок в условиях неустойчивой кровли необходимы высокие скорости подвигания очистного забоя, что способствует улучшению состояния кровли, снижению частоты и размеров вывалов. Это подтверждено исследованиями Института горного дела им. А.А.Скочинского, ШахтНИУИ, ДонУГИ и др. В работах С.Н.Комисарова, В .А.Дмитриева и др. установлено, что при повышении скорости подвигания очистного забоя до 4-6 м/сут величина абсолютных смещений кровли в
стве уменьшается на 30-35 %. Известно, что
смещениями кровли в очистном забое.
струговых лавах повышение скорости
ростом сопротивляемости угля следствие, уменьшением
зоны отжима.
Так, при скорости подвигания более 4 м/сут ширина зоны отжима уменьшается в 2,5-3 раза. Следует отметить, мальная ширина зоны отжима для пологих пластов мощностью до 1,5 м не превышает 0,9 тпл (здесь тш - мощность пласта).
Теоретическими предпосылками разрабатываемого способа являются исследования, в которых установлены основные зако-
влияния скорости подвигания пород кровли в призабойном лавы, устойчивость пород, угля в краевой зоне пласта, кровли, обусловленные ползучестью пород, зависят от их механических
нару- Смещения
особенно сильно проявляются при породах [4]. Так, при наличии в аргиллитов наиболее интенсивно смещения кровли снижаются при увеличении скорости подвигания лав до 4-6 м/сут.
и
т
для 1-го и 2-го типов пород по класс
сме
зал влияние фактора времени на интенси
г «*> т
о
и
непосредственной прочностных и уп-
При струговой выемке пласта Аделаида во Франции на месторождении Энин-Льетар были достигнуты скорости подвигания до 7,5 м/сут, обрушения слоя слабого аргиллита, выше которого находились более прочные слои прекратились. При подвига-нии 2,5-3 м/сут слой аргиллита легко обру-шался (расслаивался), что создавало трудности, связанные с устойчивостью кровли в призабойном пространстве. Тот же эффект положительного влияния подвигания лавы
в струговой лаве по пласту Покахонтос (США), где средняя скорость
Санкт-Петербург. 2002
Рис. 1. Способ управления кровлей, обеспечивающий устойчивость кровли и отжим угля в очистном забое
1 - угольный пласт; 2 - непосредственная кровля; 3 - основная кровля; 4 - закладочный массив;
5 - призабойная крепь; с - размер зоны отжима
подвигания составила 6,7 м/сут [1]. Таким образом, при скоростях подвигания 4-6 м/сут устойчивость пород в призабойном пространстве лавы повышается.
Установлено, что с увеличением скорости подвигания проявляется склонность прочной основной кровли к зависанию или плавному опусканию; зависание кровли ведет к проявлению вторичных осадок, росту
опускание благоприятствует, как говорилось выше, разрушению краевой зоны пласта под действием горного давления [3, 5]. Повышение несущей способности пласта зафиксировано при увеличении скорости подвигания до 4-6 м/сут.
Предложенный способ управления кровлей обеспечивает устойчивое состояние кровли в очистном забое и отжим угля за счет формирования плавного прогиба пород основной кровли при увеличении скорости подвигания очистного забоя до 6 м/сут и неполной закладке выработанного пространства с предусмотренной податливостью закладочного массива (рис.1).
Податливость закладки определяется из
v j
дит
опускании, при которых происхо-разрушение кровли и вывалы породы в
пространство. По наблюдениям в лавах шахт ОАО «Ростовуголь», кри~
величина опусканий пород кровли,
состояния кровли, епр =100 мм.
Ah ~h —И
п
L £
о.к к.к
пр
™пп - К, (1 - *р)+^
П 5
/
где hn и - начальная и конечная высота
• I
? о.
к
основной
кровли; енк - максимально допустимые
опускания пород непосредственной кровли в призабойном пространстве лавы, при превышении которых происходят самопроизвольные обрушения пород кровли в призабойном пространстве лавы; /пр - ширина
п
н.к
к
р
Г*
Л
£ • -
с\
полно можно аппроксимировать зависимо стью вида
/
8 = 8
пр
-е о
V
где впп =
/
грузка на данной глубине; р0 - параметр
и
Б
пр
г'
л V »
гда второй член в
V
м
риеи закладки А.А.Скочинского
Я»
«9
V
п
аг'
О
А"
»
Р,м
яр п
Если глубина работ такова, что уН > р',
пр 0,2
Б, ММ
Рис.2. Зависимость величины усадки закладочного массива е от нагрузки р для различных закладочных материалов
1 - мелкозернистый закладочный материал;
2 - шихта из дробленой и рядовой породы;
3 - рядовая порода
V
»ходимо увеличивать возводимой породной по-
условиях вместо
трудностью его доставки с других участ-
о
собой
ства обеспечивать такую же реакцию выше-
?
и
г
и
9
жестких в начальной стадии на
ковых пород и сократить запредельные де-
угля в краевой части пласта по
жестких. Очевидно, для того чтобы смеще-
К = К'к
зап
где К' - коэ
зап
выработанного пространства закладочным
* т л »
й Ъ с
между ними а к2Ш = Ъ ¡{а +
_— 69
Санкт-Петербург. 2002
тойчивостью кровли и нагружением краевой части пласта. ■
I
1
1. Васильев П.В. Управление кровлей на пологих пластах / П.В.Васильев, К.И.Иванов, А.Д.Карнышев, М: Госгортехиздат, 1962.
2. Временные технические условия на проектирование и размещение породы в шахтах для условий Донбасса / Ин-т горного дела им. А.А.Скочинского. М,, 1966.
3. Дмитриев В.А. Вопросы управления горным давлением при интенсивной разработке пологих угольных пластов Донбасса: Автореф.дис. ... канд. тех. наук / Донецкий политехнический ин-т. Донецк, 1979.
4. Ильштейн A.M. Закономерности проявления горного давления. М: Углетехиздат, 1958.
5. Комиссаров С.Н. Управление массивом горных пород вокруг очистных выработок. М: Недра, 1983.
■f
