Научная статья на тему 'Управление труднообрушаемыми кровлями в очистных выработках пологих пластов'

Управление труднообрушаемыми кровлями в очистных выработках пологих пластов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
105
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Поздин В. И., Бейлин Е. Л., Феклистов Ю. Г., Тучной А. И.

Установлены закономерности разрушения труднообрушаемой кровли как в режиме первичных, так и вторичных осадок Предложены классификации пород кровли очистных выработок по признаку интенсивности первичных осадок основной кровли и по признаку обращаемости непосредственной кровли Даны расчетные формулы для определения параметров индивидуальной крепи

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Поздин В. И., Бейлин Е. Л., Феклистов Ю. Г., Тучной А. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Управление труднообрушаемыми кровлями в очистных выработках пологих пластов»

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.