Вы сейчас просматриваете Геомеханические регламентации к способам охраны и крепления выработок при разработке пластов длинными столбами

Геомеханические регламентации к способам охраны и крепления выработок при разработке пластов длинными столбами

Содержание

Основные регламентации к параметрам элементной базы разработаны на основании геомеханических исследований [1, 2, 3], что позволило разработать соответствующие им технические решения, которые и обозначили направления совершенствования элементной базы технологии, позволяющие внедрить гибкие технологические характеристики и способы подготовки и отработки выемочных полей, способы охраны и охраняющие устройства выработок, способы крепления и конструкции крепей приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Геомеханическое обоснование эксплуатационных требований к элементарной базе (ЭБ) бесцеликовой технологии
Таблица 1 - Геомеханическое обоснование эксплуатационных требований к элементарной базе (ЭБ) бесцеликовой технологии

Исходя из геомеханических особенностей процесса смещений и разрушений пород кровли и краевой части пласта и, обусловленных ими, эксплуатационных требований для выбора технологических и конструкционных параметров новых технических решений, появилась возможность составления геомеханических регламентаций.

Способы крепления крепи выработок

По результатам проведенных экспериментов, были выявлены следующие геомеханические особенности, влияющие на выбор способа крепления и крепи подготовительных выработок:

  • По длине выработки величины смещений кровли имеют разброс до 400 %;
  • Смещения и их интенсивность изменяются в сечении выработки до 80 %;
  • Продольные смещения, возникающие вдоль оси выработки, вызывают потерю устойчивости и деформацию рам крепи;
  • Активизируются смещения пород кровли в сечении выработки со стороны выработанного пространства или массива угля;
  • Параллельно оси выработки расположены линии равных смещений;
  • Разрушение краевой части пласта угля достигает 6÷8 метров;
  • В сторону выработанного пространства происходит перемещение угля из разрушенного пласта;
  • Параметры разрушения кровли изменяются по длине выработки;
  • Разрушение кровли в сохраняемой выработке достигает 2÷4 метров от кромки пласта.

Рассмотрим связь этих особенностей с эксплуатационными требованиями.

Необходимость изменения несущей способности крепи вызвана неравномерным характером смещений пород по длине выработки, то есть ее усиления со стороны обрушенных пород или массива угля, в зависимости от характера изменений:

  • Формы разрушения кровли.
  • Направления основных смещений.
  • Периода эксплуатации.

Необходимость повышения устойчивости рам крепи или другого способа крепления вызвана возникающими смещениями вдоль оси выработки. Расположение линий равных смещений кровли параллельно оси выработки обусловливает рациональность продольного размещения верхняка в выработке.

К способам крепления и крепям выработок, расположенных на границе «массив-обрушенные породы» можно сформулировать следующие эксплуатационные требования:

  • По длине выработки необходимо проводить оперативное изменение паспорта крепления;
  • Возможность переноса или усиления несущей способности крепи в сечении выработки без снятия распора;
  • «Площадное» контактирование крепи с кровлей;
  • Перемещение подготовительной выработки в сторону массива по мере увеличения зоны разрушенного угля.

Крепи выработок, используемые в настоящее время, представляют собой сборные рамы, установленные в сечении выработок.

С учетом вышеизложенных геомеханических особенностей, они находятся в неблагоприятных условиях работы:

  • Верхняк — находится в зонах разной интенсивности смещений.
  • Стойки с равной несущей способностью — в разных условиях нагружения.

Дополнительные стойки, установленные под верхняк вносят изменения в условия его нагружения, что приводит к деформации и полной потере несущей способности. При возведении опережающей крепи возникают подобные явления — впереди лавы возводят два или три ряда верхняков и стоек вдоль оси выработки, т.е. вносят между линиями равных смещений жесткую опору и, как следствие, верхняк разрушается, ухудшается состояние сопряжения лавы.

То есть современные крепи и способы крепления практически не учитывают геомеханические особенности смещения и разрушения на границе «массив-обрушенные породы».

Способы охраны и охраняющие устройства

В результате исследований были разработаны следующие критерии оценки эффективности по охране выработок:

  • Интенсивность распределения несущей способности охраняющего устройства по площади кровли;
  • Необходимая несущая способность охраняющего устройства (ННСОУ).

Для количественной оценки понятия «безре­монтное поддержание» по фактору «несущая способность СУ» введено понятие «необходимая несущая способность охраняющего устройства». ННССУ дает представление о возможности достижения безремонтного поддержания и степени приближения к нему мероприятий по охране выработок.

По результатам исследований выявлены следующие геомеханические особенности, актуальные при охране выработок, расположенных на границе «массив-обрушенные породы»:

  • Впереди забоя лавы активное смещение пород начинается в 30-И00 м;
  • На уровне забоя лавы расслоение и разрушение пород кровли достигает 3÷6 м над выработкой;
  • Ширина зоны разрушенных пород кровли составляет 1,5÷2 ширины выработки от кромки пласта;
  • В краевой части пласта зона разрушенного угля составляет 2÷3 ширины выработки.

Рассмотрим связь изложенных особенностей с эксплуатационными требованиями и реализацией их в некоторые параметры технических решений. Впереди очистного забоя наблюдается интенсивное смещение пород кровли в 30-100 м и сопровождается блокообразованием, расслоением кровли, разрушением краевой части пласта.

Поэтому способ охраны и тип охраняющего устройства должны иметь гибкие технологические параметры:

  • Размеры зоны влияния опорного давления необходимо связывать с местом установки ОУ.
  • Площадь кровли, поддерживаемой ОУ, со структурными свойствами пород.

Краевая часть пласта, которая обычно не поддерживается крепью, разрушается в результате отжима обнаженной части кровли.

Исходя из вышеизложенного, можно установить следующие эксплуатационные требования к способам охраны и охраняющим устройствам:

  • Возведение ОУ до входа в зону опорного давления;
  • Введение переменного параметра ОУ — площади контакта с кровлей;
  • Укрепление краевой части пласта;
  • Создание первоначального распора ОУ.

Современная же технология предусматривает возведение ОУ в 3÷6 м за лавой, т.е. под разрушенную кровлю, при этом площадь поддерживаемой кровли не учитывается.

Таким образом, применяемые сегодня способы охраны и охраняющие устройства не учитывают особенности геомеханических факторов — смещений и разрушений пород кровли и краевой части пласта на границе «массив — обрушенные породы».

Современная технология установки крепи ограничивается конструктивными особенностями ОУ и не регулируется ширина поддерживаемой кровли, предусматривая возведение ОУ в 3-6 метрах за лавой (т.е. под разрушенную кровлю).

Все вышеизложенное вызвало необходимость разработки направлений совершенствования способов охраны и охраняющих устройств, способов крепления и крепей, а также способов подготовки и отработки выемочных, полей, обозначенных разработанными техническими решениями приведенным в таблице 1.

Список литературы

  1. Разработка технологических требований и конструкции механизма ручного возведения пружинной крепи / Е.В. Игнатов, Е.И. Игнатов // Вестник. КузГТУ. — 2001. — № 1(20). — С. 53-56.
  2. Игнатов, Е.В. Разработка критериев оценки эффективности применения охраны подготовительных выработок // Вестник КузГТУ. — 2006. — № 5(56). — С. 35-39.
  3. Игнатов, Е.В. Совершенствование способов крепления и крепей выработок, расположенных на границе «массив — обрушенные породы» // Вестник КузГТУ. — 2006. — № 6(57). — С. 46-53.
  4. А.с. 1401141, СССР, МКИ Е 21 D 11/14. Крепь горных выработок / Е.В. Игнатов. — № 4038868/22-03; заяв. 18.03.86; опубл. 07.06.88, Бюл. № 21.
  5. А.с. 859644 СССР, МКИ Е 21 D 11/14. Способ определения необходимой несущей способности охраняющего устройства сохраняемой выработки / Е.В. Игнатов, В.И. Вылегжанин. — № 2630707/22-03; заяв. 19.06.78; опубл. 30.08.81, Бюл. № 32.
  6. А.с. 1323718 СССР, МКИ Е 21 С 41/04. Способ разработки угольного пласта / Е.В. Игнатов, Н.А. Жданкин. — № 4038378/22-03; заяв. 04.02.86; опубл. 15.07.87, Бюл. № 26.
  7. А.с. 623970 СССР, МКИ Е 21 С 41/04. Способ бесцеликовой подготовки выемочных столбов / Н.А. Федоров, Е.В. Игнатов, В.Е. Зайденварг. — № 2477147/22-03; заяв. 19.04.77; опубл. 15.09.78, Бюл. № 34.

Источник: Геомеханические регламентации к способам охраны и крепления выработок при разработке пластов длинными столбами / Е.В. Игнатов, О.В. Иванова, Г.И. Грибанова // Вестник КузГТУ. — 2011. — №3. — C. 26-28.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов, большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.ru Сайт: https://gekoms.org