Способ разработки мощных пластов угля, склонных к газодинамическим явлениям

С 01 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК0 1 Г 5/00, Е 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУйМ ф еМММ йМА уУеду.и ь, ИПа/м;олосна ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт .горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) 1. Инструкция по безопасномуведению горных работ на шахтах,разрабатывающих пласты, склонные к.горным ударам. Л., ВНИИИ 1981, с,82. Авторское свидетельство СССРУ 787656, кл. Е 21 С 41/04, 1974(54)(57) 1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ Г 1 ОЩНЫХПЛАСТОВ УГЛЯ, СКЛОННЫХ К .ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ, включающий подготовку выемочных полей по столбовой сис"теме разработки, бурение в угольномпласте вдоль горизонтальной оси выра,ботки разгружающих полостей, выемку угля, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью предотвращения га",зодинамических явлений до веденияочистных работ и повышения эффектив" ности работ по выемке угля путем предварительной разгрузки и дегазации массива, при подготовке выемоч" ных полей подготовительные выработки проходят с увеличением их высоты, равным усадке кровли, образующейся в период бурения разгрузочных полостей, рагружающие полости бурят по наиболее слабой пачке пласта до под.хода горных работ к зоне опорного давления с расстоянием от первой разгружающей полости до линии очист ного забоя не менее удвоенной ширины зоны дпорного давления, а расстояпие В между полостями определяют по формуле 3 где 1" - объемная масса. д,Н- глубина ведения работа - ширина разгрузочной пти, м;З - кубиковая прочность угля сжатие, 11 Па, при этом выемку угля производят послойно, начиная с наи.более слабой пачки пласта, а отра.ботку слабой пачки и основного слоя ведут на одни н те же выработки.1093828 2.Способ по п.1,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что целикн между полостями Раз Изобретение относится к горной промышпенности и может быть использовано при разработке пластов, склон. ных к горным ударам и внезапным выбросам угля и газа. 5Известен способ разработки мощных пластов угля, склонах к газодинамическим явлениям, наклонными слоями с опережающей разработкой первого: слоя в качестве защитного, включаю щий подготовку выемочного ноля, отработку на первом этапе верхнего защитного слоя, а затем после смешивания обрушенных пород; прохождение новых подготовительных вырабо ток по нижнему слою и его отработку Г 13Недостатрк способа заключается в том, что отработка верхнего слоя ведется без защиты, в условиях про явления газодинамических явлений, в связи с чем при разработке первого слоя необходимо выполнять мероприятия по предотвращению газодинамических явлений, при этом развитие горных работ в последующих слоях существенно задерживается во времени из-за большого срока слеживаемости обрушенных пород кровли. Сама. техно.- логия ведения очистных работ под30 обрушенными породами также затруднена, что отражается на технико-экономических показателях ведения очи" стных работ. 35Наиболее близким к изобретению по технической сущности и получае- , мому результату является способ управления труднообрушаемой кровлей, включающий подготовку выемочных по лей по столбовой системе разработки, бурение в угольном пласте. вдоль горизонтальной оси выработки разгружающих полостей, выемку угля, при этом выбуривание скважины производят с опере жением относительно фронта выемки, исходя из величины шага обруше" ния труднообрушаемой кровли Г 23 рушают принудительно гидравлическимили механическим воздействием. Недостатком известного способаявляется то, что область примененияего ограничена условиями труднообрушаемых кровель, а параметры буренияразгрузочных скважин определяются/только шагом обрушения кровли. Технология осуществления способа весьма затруднена тем, что бурение скважин ведут вблизи очистного забоя взоне влияния опорных нагрузок, чтотакже затрудняет сам процесс бурения,так как на выбросоопасных и газоносных пластах появляются условия опасных газопроявлений.Цель изобретения - предотвращениегазодинамических явлений до веденияочистных работ и повышение эффективности работ по выемке угля путемпредварительной разгрузки и дегазации массива,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу разработки мощных пластов угля, склонных к газодинамическим явлениям,. включающемуподготовку выемочных полей по столбо"вой системе разработки, бурение вугольном пласте вдоль горизонтальной оси. выработки разгружающих полостей, выемку угли, при подготовкевыемочных полей подготовительныевыработки проходят с увеличением ихвысоты, равным усадке кровли, образующейся в период бурения разгрузочныхполостей, разгружающие полости бурятпо наиболее слабой пачке пласта доподхода горных работ к зоне опорногодавления с расстоянием от первойразгружающей полости до линии очист.ного забоя не менее удвоенной ширины зоны опорного давления, а расстояние Ь между полостями определяютпо формуле. где р- объемная масса пород, ИПа/и: Н - глубина ведения работ, м; О - ширина разгрузочной полости,м;093828 20 ЭО 35 40 55 Ю - кубиковая прочность угля насжатие, И 1 а, при этом выемку угляпроизводят послойно, начиная с наиболее слабой пачки пласта, а отработку слабой пачКи и основного слояведут на одни и те же выработки,Целики между полостями разрушаютпринудительно гидравлическим или ме"ханическим воздействием.На Лиг.1 приведена схема реалйзацшю предлагаемого способа; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - раз.рез Б-Б на фиг.1,Выемочное поле подготавливают по столбовой системе разработки. Проходит вентиляциопньп штрек 1 и конвейерный штрек 2 фпг. 1 и 2) . Проходку ведут с резервом высоты с уче" том осадки кровли в период выбуривания защитного слоя разгрузочными полостями. После оконтуривания выемочного поля начинают выемку защитного слоя 3 1,фиг,2) , для чего пробурнвают ряд параллельных скважин 4 круг лого сечения или полостей другой формы с оставлением между ними цели,ков-перемычек 5. Предпочтительным является бурение сдвоенных скважин установками типа БШУ. Спаренный бу- . ровой снаряд таких установок обеС- печивает направленность бурения, что определяет параллельность раз-. мещения разгружаюцих полостей и рав номерность обработки массива. После отхода разгрузочных скважин на величину 2 1 ( 8 -зона опорного давле" ния) с разрезной печи начинают отра. ботку основного слоя 6 очистным за боем 7 (фиг.З), оборудованным механизированным комплексом. Работы повыемке защитного и основного слоя ведут на одни и те же выработки. В случае, когда затруднено размещение оборудования и совмещение операций по отработке защитного и основного слоев эти технологические операции могут выполняться последовательно: сначала осуществляют вьг емку защитного слоя на всю длину столба, а затем после демонтажа бурошнекового оборудования ведут очистные работы по основному слою. При. ,такой схеме работ операции по выемке защитного слоя выполняют в одном столбе, подготавливая его к отработ. ке, а очистные работы в основном слое ведут в другом столбе. Расстояние между разгрузочными полостями принимают из условия заблаговременного разрушения целжов между ними до подхода зоны опорного давления, формирующейся впередиочистного забоя. Реализуется это условие тем, что несущую способность целиков рассчитывают на устойчивость по нагрузкам, соответствующим горному давлению .нетронутого массива - " Н,т.е. вне эоны опорного давления. Одним нз важных моментов являетсяэффективное деформирование целиковперемычек между скважинами. Для обеспечения этого условия скважины рекомендуется бурить по наиболее мягкой пачке угля. Возможно также при" . менение принудительных способов разрушения целиков, например, водянойструей. Целики, нагруженные горнымдавлением, разрушаются прп неэначительном воздействии на них дополнительными условиями. Поскольку прнмалой мощности слабой пачки разгрузка пласта может быть не достигнута,в процессе бурения полостей ведутконтроль эффективности разгрузки,при этом в процессе бурения измеряют количество извлеченного из скважин угля, рассчитывают общую массу угля в обработанном скважинами участке пласта и оценивают эффективность раз грузки по критерию Р, равному извлеченному иэ пласта угля, отнесенному к общей его массе, и при Р Ъ 17 раз-. грузку считают эффективной. Мощность вынимаемого эацитного слоя регулируют сменой бурового оборудования и параметрами бурения разгружающих полостей, Чем больше размеры полостей и чем меньше расстояние между ними тем больше количество угля извлекают из, пласта и тем большую конвергенцию пород кровли почвы обеспечивают на стадии выемки эа"щитного слоя. Используя это открыва" ется возможность обеспечить полнотувыемки запасов в тех случаях, когда,геологическая мощность пласта вышетехнической высоты раэдвижки комплекса. Для обеспечения полноты .запасов мощность извлеченного защитного слоя должна соответствовать разности геологической мощности пласта и рабочейвысоты раздвижки комплекса. Посколькуразгрузочные полости в пласте располагаются дискретно и не образуютсплошной плоской щели в пласте, то1093828 Урасчет вынимаемой мощности пласта удобно вести через фактический объем выбуренного иэ скважин угля по форму; ле4 р палас.3 (г-фм.)5 где Чр - объем извлеченного из пласта угля но массе в целкке,мУЩ 3" - геологическая мощность прас та, м ;"ь,к; высота раздвижки комплексав рабочем положении, м;У 8 - обработанная разгрузочными полостями площадь, мф.; 5Р 1 с- средняя мощность выемкизащитного слоя, м.В случае, когда мощность пласта выдержана по площади, параметры бурения скважин подбирают один раз и исполь зуют их на всем участке обработки массива. Если же мощность пласта не выдержана по площади, то каждому изменению мощности ее" подбирают свои параметры бурения полостей. Такой прием позволяет выровнять мощность пласта к моменту, подхода очистного забоя, оборудованного комплексом.З 0Подбор параметров ие сложно вести экспериментально путем постоянного , учета извлекаемого фактически выхода угля, либо расчетньк путем по пло. щади выбуриваемых полостей буровым З 5 инструментом. В последнем случае в расчете может иметь место ошибка за счет того, что уголь запределамн контура полости разрушается на ста-дии бурения и фактический объем 40 извлекаемой массы превышает расчетную величину. Эта ошибка не вредит, так как она идет в запас. Использование предлагаемого способа разработки мощных незащищенных пластов угля, .склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, по сравнению с известными обеспечивает следующие технические преимущества: исключается возможность проявления динамических и газодинамических явлений при отработке основного (вер- хнего) слоя, а также связанной с этими явлениями опасности травмирования трудящихся исключаются условия про. явления взрывов газа и пыли эа счет дегазации массива угля;,обеспечивается возможность снижения потерь угля в недрах за счет того, что сум марная вынимаемая мощность верхнего и нижнего слоев достигает или приближается к полной (геологической) . мощности пласта; обеспечивается воэможность повышения нагрузки на очист. ной забой за счет разделения в прост ранстве и времени работ по разгрузке массива и выемке пласта, а также сохранения сплошности пород кровли; возможность снижения разрыва во времени между отработкой защитного (ниж него) и основного (верхнего) слоев за счет. исключения времени на слеживание пород, обрушенных при разработке верхнего защитного слоя.Наряду с указанными техническими преимуществами в результате применения предлагаемого способа разработки мощных незащищенных пластов угля, склонным к динамическим и газодинамическим явлениям, достигается значительный экономический эффект за счет повышения нагрузки на очистной забой при отработке основного (верх" него) слоя, снижения потерь угч в недрах и сокращении объемов проведения подготовительных выработок.1093828 Составитель Т. ВасючковаН. Бобкова Техред С.Легеза К ект Шиньо едак 29. Тираж 427 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Иосква, Ж-Зз 3 Подписноного комитета СССРний и открытий5, Раушская наб., д Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна