CC BY
30
УДК 622.834-112.22
В.И. Позднн. Е.Л. Бейлнн, Ю.Г.Феклистов, А.И. Тучной
УПРАВЛЕНИЕ ТРУДНООБРУШАЕМЫМИ КРОВЛЯМИ В ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТКАХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ
Вопрос управления труднообрушасмыми кровлями актуален как для режима первичных, так и вторичных осадок. Наиболее сложно решается этот вопрос в тех горно-геологических условиях, где применение механизированных комплексов затруднено и отработка пластов ведется с применением индивидуальной крепи
В условиях Буланашского угольного месторождения наибольшую трудность представляет разработка пластов, в кровле которых залегают труднообрушаемыс породы. Более 40 процентов общей добычи угля приходится на очистные забои с такими крозлями.
Для решения практических вопросов, связанных с обоснованием технических требований к индивидуальным крепям, установлением рациональной области применения, целесообразно установить классификацию горно-геологических условий. Применительно к решению задач, связанных с управлением труднообрушасмыми кровлями, должны быть классифицированы кровли как при работе очистных забоев в период отработки пластов от разрезной печи, так и в режиме установившейся работы.
Индивидуальные крепи плохо приспособлены к управлению труднообрушаемыми кровлями как при работе в режиме первичных, так и вторичных осадок. Управление такими кровлями связано с большими трудностями и зависит от параметров разрушения кровли и параметров крепи. В связи с этим целесообразно иметь две классификации кровель.
Первая - для начального периода отработки пластов при работе очистного забоя от разрезной печи, такая классификация применительно к раег.мптринаеч<ым условиям разработана по признак)' интенсивности проявления первичных осадок [1]. Классификация необходима для правильного определения параметров первичного обрушения пород кровли.
Вторая - для установившегося режима работы очистного забоя по признаку обрушаемости пород непосредственной и нижних слоев основной кровли. Предложенная классификация (2) позволяет рационально определять параметры призабойной и посадочной крепей.
Классификация труднообрушаемых кровель по величине коэффициента интенсивности осадки основной кровли Кио состоит из пяти групп [1].
Значение коэффициента К^ рекомендуется определять по формуле
где И, - мощность отдельных слоев труднообрушаемой кровли , м; оа. прочность пород кровли на одноосное сжатие, МПа; И, - мощность нижнего слоя труднообрушаемой кровли, м; т -вынимаемая мощность пласта, м; Ин - мощность непосредственной кровли, м; крн - коэффициент разрыхления пород непосредственной кровли; В - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние труднообрушаемой кровли на посадочную крепь.
Качественный и количественный показатели внешнего нагружения крепи обусловлены высотой зоны обрушения И(м), которую в режиме первичной осадки рекомендуется определять по формуле
где кро - коэффициент разрыхления пород основной кровли; И^ - высота обрушения пород непосредственной кровли, м.
(1)
В этом случае шаг первичной осадки основной кровли ¿Дм) определяется из эмпирической зависимости
¿.=0,8 0^+2,0 И2,+0,01 Я-0,1 16,6 , (3)
где Н - глубина разработки, м; длина очистного забоя, м.
В рассматриваемых условиях с целью снижения воздействия труднообрушаемой кровли на очистные выработки рекомендуется проводить предварительную обработку (впереди забоя) с целью снижения ее прочности методом торпедирования. Бурение и взрывание скважин параллельно забою впереди его в слоях крепких пород создает заранее заданный шаг обрушения кровли. Предельный пролет кровпи в этом случае рекомендуется определять по формуле (3) и располагать взрывные скважины на расстоянии 0,6 Ьа от разрезной печи и взрывать скважины при полете 0,8 10 Не следует доводить пролет до предельной величины /,в, так как может произойти самопроизвольное обрушение по забой Консоль кровли со стороны разрезной печи должна быть достаточной для ее облома над целиком у разрезной печи, для этого она должна составлять не менее 0.6 /,„(20 % запаса на неточность определения ¿0).
Классификация по обрушаемости пород непосредственной и нижних слоев основной кровли состоит из пяти классов [2]. В этой классификации в отдельный пятый класс выделяются пласты, в непосредственной близости от которых залегают мощные слои труднообрушаемых пород. Обрушасмость пород непосредственной кровли в режиме установившейся работы очистного забоя нельзя характеризовать только ее составом, прочностью и слоистостью, так как она зависит от отношения напряжений в зоне опорного давления и прочности пород в массиве
Устойчивость пород в зоне опорного давления оценивалась отношением
С = (4)
где км - коэффициент концентрации напряжений в зоне опорного давления; плотность пород в массиве, т/м3; сти- прочность пород в массиве, МПа.
Коэффициент концентрации напряжений в зоне опорного давления определяется по корреляционной зависимости
¿„ = 5,5-1,5-1 ф.
Анализ данных о фактических значениях отношения (4) позволил выделить два типа предельных состояний пород кровли очистных выработок.
кн Г-н
Первый тип - отношение С1 = _= 1-5-11-
Кровля разрушается на высоту (4,2+6,4)-/и впереди забоя лавы и хорошо обрушается за посадочным рядом стоек.
Второй тип - отношение С3= ^н'У' ^ = 0,6-И.О •
Непосредственно над пластом залегают мощные слои прочных пород, такая кровля не разрушается в -зоне опорного давления. Обрушается за посадочным рядом стоск. Шаг обрушения
2-6 м.
Шаг обрушения основной кровли в режиме установившейся работы рекомендуется определять по формуле
10=И0- С0- 2.4 • Нн/ т, где И0- мощность пород основной кровли, м;
где с?сж- прочность пород основной кровли на одноосное сжатие, МПа.
Несущая способность посадочной крепи для обеспечения условий облома консоли пород основной кровли за посадочным рядом стоек
где 1„ос - расстояние от забоя до посадочной крепи, м; а, - коэффициент, учитывающий класс пород кровли |2].
Плотность установки посадочной крепи на 1 пог.м
n=P*oS'Po,
где Рпос - паспортное сопротивление крепи, тс.
Посадочная крепь в условиях вторичных осадок основной кровли работает в режиме заданной величины деформации и должна обладать податливостью, которая определяется из условия взаимодействия основной и непосредственной кровли
tg£,> tgs,,
где £о - угол наклона основной кровли, град; ен - угол наклона непосредственней кровли, град. Угол наклона непосредственной кровли определяется как
tgs, =ЛИ /
где Лh - величина смещения пород кровли, мм; 1пр - расстояние от груди забоя лавы, м Ятя ориентировочных расчетов можно использовать зависимость
ЛИ = а - т - 1пр,
где а - коэффициент, имеющий размерность 1/м [2].
Выделенные типы предельных состояний пород кровли очистных выработок и классификации кровли позволили решить практические вопросы, связанные с обоснованием технических требований к паспортам крепления и управления труднообрушаемой кровли при применении индивидуальных крепей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
/. Бейпин Е.Л., Лобанов Н.Ф. Эффективность способов управления тяжелыми кровлями в лавах пологих пластов // Технология подземной разработки месторождений: Межвуз науч.темат. сб. - Свердловск: Изд-во СГИ. 1987. - С.20-24.
2. Мичков НА., Тучной А.И.. Поздин В.И. Классификация вмещающих пород пологих и наклонных пластов нижнемезозойского возраста// Изв. вузов. Горный журнал. - 1975. - № 3 . - С. 9-12.
3. Поздин В.И. Об устойчивости обнажений кровли пологих пластов нижнсмезозойского возраста Урала//Изв. вузов. Горный журнал. - 1976. - № 9. - С. 15-19.
