Способ охраны подготовительных выработок

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах при охране подготовительных выработок. Технический результат направлен на повышение устойчивости выработки, уменьшение потерь угля в целиках, исключение пучения пород почвы и дополнительного крепления выработки. Способ охраны подготовительных выработок, включающий механизированное проведение и крепление выработки в угольном массиве, охрану ее от выработанного пространства смежного столба целиком угля. В нетронутом массиве выполняют компенсационные полости у почвы пласта, отделяемые друг от друга целиком угля. Полости и целики угля между ними со стороны массива и выработанного пространства располагают относительно друг друга в шахматном порядке. Ширина, высота и глубина полостей определяются из горно-геологических условий залегания угольного пласта и техническими возможностями проходческой машины. Ширина целика угля между компенсационными полостями рассчитывается с учетом эмпирического коэффициента, равного 1,3, - при проведении выработки в нетронутом массиве, равного 1,6, - при проведении выработки в зоне влияния опорного давления от смежного столба, мощности пласта (высота целика), кубиковой прочности пласта на сжатие. 3 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых (угольных, соляных и др.) на больших глубинах при охране подготовительных выработок.

Известен способ проведения горной выработки, включающий образование компенсационной полости, бурение взрывных скважин на всю длину выработки, заряжание их взрывчатым веществом (ВВ) и взрывание скважинных зарядов на всю длину за один прием на компенсационную полость (авт.св. СССР N 890794).

Недостаток этого способа заключается в высокой трудоемкости и длительности процесса образования компенсационной полости вследствие многостадийности операций, заключающихся в бурении скважин и расширении их термическим методом.

Известен способ проведения восстающей горной выработки (авт. свид. СССР N 1004643), включающий бурение компенсационной полости и взрывных скважин, установку в них зарядов и инициирование одновременно зарядов в компенсационной и в одной взрывной скважинах, после чего производят последовательное короткозамедленное инициирование зарядов ВВ в остальных скважинах.

Недостатком этого способа являются: использование скважин различных диаметров в качестве взрывных и создание компенсационных полостей и, как следствие этого, для их бурения требуется различное горное оборудование; нарушается синхронность взрывов зарядов, расположенных в компенсационных скважинах и первой врубовой скважине, из-за разной скорости детонации (так, скорость детонации детонирующего шнура превышает в 2 раза скорость детонации ВВ во врубовой скважине при одновременном инициировании их); применение зарядов ВВ и детонирующих шнуров для взрыва в компенсационной емкости, что увеличивает затраты для осуществления способа.

Известен способ охраны подготовительных выработок при подземной разработке пластов полезных ископаемых (Худин Ю.Л., Устинов М.И., Брайцев А.В. и др. «Бесцеликовая отработка пластов». М., Недра, 1983. с.61), включающий проведение участковых подготовительных выработок, отработку пласта полезного ископаемого длинными очистными забоями без оставления целиков полезного ископаемого между столбами и охрану подготовительных выработок на границе с выработанным пространством кострами из круглого леса.

Недостатком данного способа являются значительные затраты времени и материальных средств на поддержание повторно используемых выработок

Известен способ охраны выработок (Заславский И.Ю., Компаниец В.Ф., Файвишенко А.Г., Клещенко В.М. Повышение устойчивости подготовительных выработок угольных шахт. М., Недра, 1991. с.20-21), включающий проведение участковых подготовительных выработок, оконтуривающих столбы полезного ископаемого, отработку столбов полезного ископаемого длинными очистными забоями без оставления целиков полезного ископаемого между столбами и возведение в выработанном пространстве за очистными забоями искусственных сооружений (например, литых полос из быстротвердеющих материалов, стенок из железобетонных блоков и др.) для охраны повторно используемых участков подготовительных выработок.

Недостатками данного способа являются дополнительные материальные затраты на поддержание выработок, а также возможность передачи давления, воспринимаемого искусственными сооружениями, на нижележащие пласты при отработке свиты пластов.

Известен способ охраны выработок (патент RU №2172837 опубл. 27.08.2001). Данный способ принят в качестве прототипа. Сущность изобретения: вслед за очистным забоем проводят отбойку боковых пород, формирующую сечение выработки, а отбитую породу размещают в выработанном пространстве пласта в форме породной полосы и в ее краевые части, примыкающие к стенкам выработки, подают под давлением, например, через перфорированные трубы скрепляющий раствор.

Недостатками данного способа являются: низкие темпы проходки выработки, усложнение паспорта крепления выработки, ограниченная область применения, включающая только пласты тонкой и средней мощности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение устойчивости выработки, уменьшение потерь угля в целиках, исключение пучения пород почвы и дополнительного крепления выработки.

Технический результат достигается тем, что в способе охраны подготовительной выработки, включающем механизированное проведение и крепление выработки в угольном массиве, охрану ее от выработанного пространства смежного столба целиком угля, отличающемся тем, что при проведении выработки в нетронутом массиве выполняют компенсационные полости у почвы пласта, отделяемые друг от друга целиком угля, полости и целики угля между ними со стороны массива и выработанного пространства располагают относительно друг друга в шахматном порядке, ширина, высота и глубина полостей определяются из горно-геологических условий залегания угольного пласта и техническими возможностями проходческой машины, а целики угля между компенсационными полостями рассчитываются по формуле:

$$B=\frac{qh}{R_0}(1)$$

где q - эмпирический коэффициент равный 1,3, - при проведении выработки в нетронутом массиве, равный 1,6, - при проведении выработки в зоне влияния опорного давления от смежного столба; h - мощность пласта (высота целика), м; R₀ - кубиковая прочность пласта на сжатие, МПа

Способ поясняется фигурами 1-3, где 1 - выемочный столб, 2 - целики угля между компенсационными полостями, 3 - компенсационные полости, 4 - подготовительная выработка, 5 - угольный целик, 6 - выработанное пространство, 7 - анкерная крепь.

Способ позволяет переместить максимум опорного давления вглубь массива. Осуществляется следующим образом: для подготовки выемочного столба 1 проводится подготовительная выработка 4, для поддержания которой оставляется угольный целик 5, граничащий с выработанным пространством 6. При проходке выработки крепление кровли и боков производят анкерной крепью 7 фигура 2, 3 согласно рассчитанному паспорту. Следом с отставанием 15-20 м с помощью комбайна избирательного действия (например, КП-21) нарезаются компенсационные полости 3 у почвы пласта, отделяемые друг от друга целиком угля 2. Полости располагаются относительно друг друга в шахматном порядке, ширина, высота и глубина полостей определяются из горно-геологических условий залегания угольного пласта и техническими возможностями проходческой машины, (например, при мощности угольного пласта 5 м и глубине залегания пласта 350-360 м ширина а=1,5 м, высота h=1,5 м, глубина L=2 м), а целики угля между компенсационными полостями рассчитываются по формуле 1

Способ охраны подготовительных выработок, включающий механизированное проведение и крепление выработки в угольном массиве, охрану ее от выработанного пространства смежного столба целиком угля, отличающийся тем, что при проведении выработки в нетронутом массиве выполняют компенсационные полости у почвы пласта, отделяемые друг от друга целиком угля, полости и целики угля между ними со стороны массива и выработанного пространства располагают относительно друг друга в шахматном порядке, ширина, высота и глубина полостей определяются из горно-геологических условий залегания угольного пласта и техническими возможностями проходческой машины, а целики угля между компенсационными полостями рассчитываются по формуле:
$$B=\frac{qh}{R_0}(1)$$
где В - ширина целика угля между компенсационными полостями; q - эмпирический коэффициент, равный 1,3, - при проведении выработки в нетронутом массиве, равный 1,6, - при проведении выработки в зоне влияния опорного давления от смежного столба; h - мощность пласта (высота целика), м; R₀ - кубиковая прочность пласта на сжатие, МПа.