Способ выемки пологих угольных пластов

(56) Авторское свидМ 626204, кл, Е 21Авторское свидМ 1408069, кл, Е 21 тивность и безопасность очистных работ эа счет увеличения устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов. Сущность изобретениг: в выемочном столбе проходят подготовительные и нарезные выработки, Отработку выемочного столба начинают одинарной короткой лавой и определяют при этом параметры зоны опорного давления. Затем отработку пласта осуществляют спаренными лавами с расстоянием между ними, равным расстоянию от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления. Отстающую лаву отрабатывают длиной, большей длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав, 1 ил,МЗкий горный институт и Н.А.Лубенецетельство СССРС 41/18. 1977.етельство СССР С 41/18, 1985.(54) СПОСОБ ВЫЕНЫХ ПЛАСТОВ(57) Изобретениеугольных пластов вемых кровель и поз КИ ПОЛОГИХ ЛЬОднако этот способ не обеспечивает эффективности и безопасности очистных работ в сложных горно-геологических условиях, поскольку традиционное применение его в этих условиях резко снижает устойчивость подготовительных и очистных выработок, Это происходит из-за того, что при выборе параметров системы разработки, например расстояния между спаренными лавами и их длины, недостаточное внимание уделяется фактору горного давления, который в данных условиях является главенствующим.Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности очистных работ за счет увеличения устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях.Поставленная цель достигается тем, что отработку пласта начинают одинарной короткой лавой и определяют при этом параметры зоны опорного давления, затем ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) относится к отработке условиях грудносбрушаволяет повысить эффекИзобретение относится к подземнойразработке пластовых месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при выемке пологих угольных пластови сложных горно-геологических условиях,например, в условиях труднообрушаемыхкровель, когда основным фактором, определяющим устойчивость горных выработок,является горное давление.Известен способ выемки пологих угольных пластов одинарными лавами. Недостатком этого способа является большой объемподготовительных работ и значительные потери угля от оставления целиков для охраныподготовительных выработок,Наиболее близким по технической сущности является способ выемки пологихугольных пластов спаренными лавами. Сущность способа заключается в проведенииподготовительных и нарезных выработок ввыемочном столбе и отработку угля спарен- .ными отстающей и опережающей лавами. 1789694 Аотработку пласта спаренными лавами ведутс расстоянием между ними, равным расстоянию от забоя до максимума заднегофронта зоны опорного давления, причем отстающую лаву отрабатывают длиной боль) ше длины, отрабатываемых одинарной иопережающей лав. Предлагаемый порядок отработки пологих угольных пластов способствует эффективному и безопасному ведению очистных работ в сложныхгорна-геологических условиях за счет обоснованного выбора параметров системы разработки пласта спаренными лавами, аименно рационального расстояния междуними и их длины, Параметры системы разработки могут использоваться также при отработке пласта сдвоенными. строеннымисчетверенными и т. д, лавами, До настоящеговремени отсутствует обоснованйе рацио-налъного расстояния между спаренными ла вами и их длины по требованиямустойчивости подготовительных и очистных выработок, которые в сложных горно-геологических условиях являются определяющимфактором, влияющим на эффективность и безопасность очистных работ. Существующие рекомендации основаны лишь некоторы-ми факторами, например; техйологйческими либо горно-геологическими, Поэтому они не дают четкого представления о параметрах, от ЗО которых зависят рациональное расстояние между лавами й их длина, В лучшем случаерекомендации привязаны лишь" Кгорно-геологическим условиям, Вместе с тем устойчивость горных выработок определяетсяпараметрами горного давления, которое за ".-вйсит от коМплекса горно-геологических,горно-технических и технологических параметров разработки, Следовательно,сбвершенно недостаточно рекомендовать 40 рациональное расстояние между спаренны. "ми лавами и ихдлину; основываясь лишь нагорно-геологических либо технологйческихусловияхразработки."Известно, что при отработке пласта спаренными лавами устойчивость горных выработок, обусловленная горным давлеййем,зависйт от- расстояния между спареннымилавами-и ихдлины. Так при незначительномраСстояниймежду спареннымйлавами фор- БОма эпюры найрякений в горном массиве узабоя по длийе лав представляет собой выпуклую кривую, максймум напряжений которой приходится на участок сопряжениялав с общей горной выработкой. Т.е. приэтом участки сопряжения лав, и без того весьма ответственные при веденйя очистных работ, испытывают более вИсокие напряженйяпо сравнению с другими участками лав, При увеличениирасстояния между ними эпюра напряжений постепенно меняет свою форму с одногорбой на двугорбую, причем экстремумы напряжений смещаются на средние участки спаренных лав, их значения меньше, чем у одногорбой эпюры, а значение максимума эпюры оперекающей лавы больше, чем у отстающей лавы, Такая взаимосвязь между горным давлением в призабойном пространстве и расстоянием между спаренными лавами объясняется кинетикой состояния подработанной толщи горных пород в зоне влияния очистных работ. В первом случае, при незначительном расстоянии между лавами, состояние горных пород почти адекватно состоянию пород в лаве, длина которой равна сумме длин спаренных лав. Напряжения формируются подработанными горными породами обеих лав, максимальное значение приходится на середину (на зону сопряжения лав с общей горной выработкой) и зависит от суммарной длины обеих лав, При увеличении расстояния между ними взаимное влияние подработанных горных пород обеими лавами на формирование горного давления ослабевает и эпюры напряжений по длине лав постепенно становится одногорбыми. Поэтомумаксимальное значение напряжений в лавах, определяемое в осноьном подработанной толщей горных пород одной лавы,меньше по сравнению с лавой суммарной длины, Следовательно, в этом случае напряженное состояние массива горных породболее благоприятное для ведения очистных работ, Вместе с тем на напряженномсостоянии опережающей лавы уке начинает сказываться влияние ранее выработанного пространства от выемки предыдущего столба, что приводит к формированию большего значения напряжений в опережающей лаве. При увеличении расстояния между спарен- ными лавами до значения расстояния мекду максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем опережающей лавы, влияние подработанных пород опережаюшей лавы на формирование горного давления отстающей лавы ослабится до минимума, поскольку зона опорного давления воспримет на себя большую часть нагрузки от подработанной толщи горных пород опережающей лавы, При дальнейшем увеличении расстояния между спаренными лавами, обрушенные породы опережающей лавь 1, примыкающие к забою отстающей лавы; продолжают интенсивно уплотняться и со временем, по мере увеличения отставания лав, оказывать все большее влияние на формирование напряженного состояния отстающейлавы через плиты основной кровли (усиливается влияние выработанного пространства опережающей лавы). Таким образом, на основании результатов исследований показано, что при отработке угля спаренными лавами, путем варьирования расстояйия между ними можно существенно уменьшить напряженно-деформированное состояние очистных и подготовительных выработок, что положительно.сказывается на безопасности и эффективности очистных работ. Установлено, что рациональное расстояние между спаренными лавами равно расстоянию между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем, Кроме того, установлено, что опережающая лава в большей степени подвержена влиянию выработанного пространства от выемки предыдущего столба, Это обстоятельство позволяет уравнять лавы по фактору горного давления, путем изменения соотношения длин спаренных лав в пользу отстающей лавы, Начало отработки пласта одинарной короткой лавой преследует 2 цели. Первая, известно, что первая лава находится в самых неблагоприятных условиях по горному давлению, Поэтому эа счет быстрого подвигания короткая лава без особых осложнений вскроет пласт (раэгрузит его и сдренирует воду). Вторая, ока необходима для определения параметров опорного давления, которое используются при обосновании рационального расстояния между спаренными лавами, Следовательно, действия заявленного способа тесно взаимосвязаны и направлены на достижение поставленной цели. Это достигается путем выбора рационального расстояния между лавами и их длины, обеспечивающими эффективную и безопасную отработку пласта за счет повышения устойчивости подготовительной и очистной выработок,П р и м е р, Отработку угольного пласта , со сложными горно-геологическими условиями производят с едующим образом, Вначале нарезают выемочный столб для отработки одинарной короткой лавой, Ведут отработку столба и одновременно определяют параметры эоны опорного давления. Затем начинают отработку двух смежных столбов, подготовленных заранее, спаренными или сдвоенными лавами. Расстояние между ними выбирают равным расстоянию между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем. ., Причем отста 1 ощую лаву выбирают длинойбольше длины опережающей и одинарнойли успешно пройдены.35 Формула изобретения Способ выемки пологих угольных пла 40 50 стающую лаву отрабатывают длиной боль 55 ше длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав 5 10 15 20 25 30 лавы, Предварительная оценка длины лав может быть осуществлена методами физического и физико-математического моделирования, а затем уточняться с учетом опыта отработки пласта, Опытная проверка заявленного способа была осуществлена на шахте "Благодарная ПО "Павлоградуголь" при отработке пласта С 5, который характеризуется сложными горно- геологическими условиями, когда в основной кровле залегают мощные слои песчаника, Попытки начать отработку бремсбергового поля пласта длинными лавами 505 и 507(1650 - 170) м ни к чему не привели. Лавы были задавлены, механизированные комплексы пришлось демонтировать, Ни к чему не привели попытки запустить лавы путем проходки впереди оставленных лав новых ниш и заоядки их комплексом, Из-за интенсивного проявления горного давления новые лавы также остановились, Только после разрезания 507 лавы на две короткие лавы, одна из них была с высокой скоростью наконец отработана до конца, При этом инструментальными наблюдениями были определены зоны опорного давления и определено расстояние от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления, Оно составило в среднем от 8 до 14 м. Последовательная отработка последующих смежных столбов велась сначала короткой лавой (оставшейся короткой лавой длиной 75 м), а затем длинными лавами с длиной 140 - 170 м. Все столбы быстов, включающий проведение подготовительных и нарезных выработок в выемочном столбе и отработку угля спаренными отстающей и опережающей лавами, о тл и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности очистных работ за счет увеличения устойчивости подготовительных и очистных выработок при разработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях, отработку выемочного столба начинают одинарной короткой лавой и определяют при этом параметры зоны опорного давления, затем отработку столба спаренными лавами ведут с расстоянием между ними, равными расстоянию от забой до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем от1789694 Составитель В,ТычинаТехред М,Моргентал ректор Л,Ливринц су оизводственно-издательский комбина "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Тираж ственного комитета 113035, Москва, УПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб 4/5