Способ поддержания подготовительных выработок

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при выемке одиночных и свиты сближенных пологих и наклонных угольных пластов при камерно-столбовых системах разработки. Обеспечивает повышение устойчивости подготовительных выработок в процессе очистной выемки, снижение затрат на поддержание подготовительных выработок, повышение безопасности ведения горных работ. Способ включает формирование искусственно ослабленного слоя с заданными деформационными характеристиками с помощью бурения ряда равномерно расположенных горизонтальных скважин. Скважины бурят из подготовительных выработок перпендикулярно к их осям в противоположных направлениях впереди линии очистных работ. Скважины бурят на высоте h от почвы подготовительных выработок, определяемой по формуле:, где m - мощность пласта, м. Длину скважины L принимают по формуле: L=6В, где В - ширина подготовительной выработки, м. Расстояние К между центрами соседних скважин по горизонтали определяют по формуле: K=16d, где d - диаметр скважины, м. Величину М опережения бурения скважин определяют из выражения: M=2l₂, где l₂ - длина зоны неустановившегося опорного давления, м. 3 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при выемке одиночных и свиты сближенных пологих и наклонных угольных пластов при камерно-столбовых системах разработки.

Известен способ разгрузки породного массива в сопряжениях горных выработок (патент РФ №2018676, E 21 D 5/00, E 21 D 13/02, дата публикации 30.08.1994). Способ включает проведение технологической выработки вблизи сопряжения, сооружение разгрузочной щели путем бурения из технологической выработки серии рассредоточенных скважин, закладку разгрузочной щели, создание компенсационных узлов и элементов податливости крепи ствола, согласно изобретению с целью повышения эффективности процесса разгрузки технологическую выработку в плане проводят по Г-образной линии, причем участок массива в пределах проектного контура разгрузочной щели, который труднодостижим для скважин, проводимых из технологической выработки, разгружают в процессе создания компенсационных узлов и элементов податливости крепи ствола, при этом расстояние b между центрами соседних скважин определяют из условия , где d - диаметр разгрузочных скважин, м; b - расстояние между центрами соседних разгрузочных скважин, м; k - коэффициент разрыхления горной массы, образованной при разрушении межскважинных целиков. Недостатком данного способа является невозможность его использования для повышения устойчивости подготовительных выработок в процессе очистной выемки.

Известен способ поддержания подготовительных выработок, принятый за прототип (патент РФ №2212539, E 21 D 11/00, дата публикации 20.09.2003). Способ включает формирование в целиках искусственно ослабленного слоя с заданными компрессионными свойствами и последующую деформацию целиков под влиянием горного давления. Для этого в целиках формируют искусственно ослабленный слой с заданными компрессионными свойствами, который образуют бурением ряда горизонтальных скважин, расположенных равномерно по всей ширине целика, устанавливают в скважинах рукава пневмо- или гидробаллонной крепи, снабженные выпускными клапанами, и обеспечивают первоначальное давление в них, равное действующей на целик удельной нагрузке. Выпускные клапаны выполняют регулируемыми. Они могут настраиваться на давление в пределах 75-80% предела прочности целика на одноосное сжатие. Диаметр скважин могут выбирать равным ожидаемым смещениям кровли за весь срок эксплуатации поддерживаемой выработки. Недостатком данного способа является низкая эффективность повышения устойчивости подготовительных выработок в процессе очистной выемки.

Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости подготовительных выработок в процессе очистной выемки.

Технический результат достигается тем, что в способе поддержания подготовительных выработок, включающем формирование искусственно ослабленного слоя с заданными деформационными характеристиками с помощью бурения ряда равномерно расположенных горизонтальных скважин, согласно изобретению скважины бурят из подготовительных выработок перпендикулярно к их осям в противоположных направлениях впереди линии очистных работ, причем скважины бурят на высоте h от почвы подготовительных выработок, определяемой по формуле:

,

где m - мощность пласта, м, а длину скважины L принимают по формуле:

L=6B,

где В - ширина подготовительной выработки, м, причем расстояние К между центрами соседних скважин по горизонтали определяют по формуле:

K=16d,

где d - диаметр скважины, м, причем величину М опережения бурения скважин определяют из выражения:

М=2l₂,

где l₂ - длина зоны неустановившегося опорного давления, м.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит повысить устойчивость подготовительных выработок в процессе очистной выемки.

Способ поддержания подготовительных выработок поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема отработки пласта с эпюрами опорного давления, разрез В-В, на фиг.2 показан разрез А-А, на фиг.3 показан вид С, где:

1 - равномерно расположенные горизонтальные скважины;

2 - угольный пласт;

3 - обрушенные породы;

4 - эпюра опорного давления до разгрузки искусственно ослабленным слоем;

5 - эпюра опорного давления после разгрузки искусственно ослабленным слоем;

6 - подготовительные выработки;

7 - линия очистных работ;

l₁ - длина зоны динамического опорного давления, м;

l₂ - длина зоны неустановившегося опорного давления, м;

l₃ - длина зоны установившегося опорного давления, м;

В - ширина откаточного штрека, м;

m - мощность пласта, м;

К - расстояние между центрами соседних скважин по горизонтали, м;

L - длина скважины, м;

h - высота расположения скважин от почвы подготовительных выработок, м;

d - диаметр скважины, м;

М - величина опережения бурения, м;

Поддержание подготовительных выработок 6 в их сопряжениях с очистными выработками затруднено из-за неравномерности обрушения пород кровли. На фиг.1 показаны цифрами l₁, l₂, l₃ соответственно длины зон динамического, неустановившегося и установившегося опорного давлений. По мере отработки угольного пласта 2 происходит концентрация напряжений на контурах подготовительных выработок 6, приводящая к их разрушению, что вызывает дополнительные затраты на ремонт.

Способ поддержания подготовительных выработок 6 осуществляется следующим образом. Проводят подготовительные выработки 6 и осуществляют очистную выемку угольного пласта 2 по линии очистных работ 7. Одновременно с подвиганием линии очистных работ 7 осуществляют бурение равномерно расположенных горизонтальных скважин 1 по угольному пласту 2. За счет того, что скважины 1 бурят на высоте h от почвы подготовительных выработок, определяемой по формуле , где m - мощность пласта, а длину скважин L определяют по формуле L=6B, где В - ширина подготовительной выработки 6, м, получают смещение эпюры 4 опорного давления на величину М опережения бурения скважин 1. Это позволяет снизить концентрацию напряжений на контуре подготовительных выработок 6 за счет их перераспределения. Величину М опережения бурения скважин определяют по формуле M=2l₂, где l₂ - длина зоны неустановившегося опорного давления, м. За счет этого получают наиболее рациональную нагрузку на крепь подготовительных выработок 6. Расстояние К между центрами соседних скважин 1 определяют по формуле K=16d, где d - диаметр скважины, м. За счет этого получают искусственно ослабленный слой с заданными деформационными характеристиками. За счет синхронизации процесса бурения скважин 1 с очистной выемкой угольного пласта 2, а также за счет одновременного бурения скважин 1 из подготовительных выработок 6 перпендикулярно их оси в противоположных направлениях впереди линии очистных работ 7 получают эпюру 5 опорного давления после разгрузки искусственно ослабленным слоем, позволяющую значительно снизить нагрузку на крепь подготовительных выработок 6 и повысить их устойчивость за счет более равномерного опускания пород кровли угольного пласта 2.

Применение предлагаемого способа поддержания подготовительных выработок обеспечивает следующие преимущества:

- повышение устойчивости подготовительных выработок при очистной выемке;

- снижение затрат на поддержание подготовительных выработок;

- повышение безопасности ведения горных работ.

Способ поддержания подготовительных выработок, включающий формирование искусственно ослабленного слоя с заданными деформационными характеристиками с помощью бурения ряда равномерно расположенных горизонтальных скважин, отличающийся тем, что скважины бурят из подготовительных выработок перпендикулярно их осям в противоположных направлениях впереди линии очистных работ, причем скважины бурят на высоте h от почвы подготовительных выработок, определяемой по формуле

где m - мощность пласта, м,

а длину скважины L принимают по формуле

L=6B,

где В - ширина подготовительной выработки, м,

причем расстояние К между центрами соседних скважин по горизонтали определяют по формуле

K=16d,

где d - диаметр скважины, м,

причем величину М опережения бурения скважин определяют из выражения

М=2l₂,

где l₂ - длина зоны неустановившегося опорного давления, м.