Спосіб ведення гірничих робіт на вугільних пластах

Изобретение относится к угольной промышленности, а именно к повышению безопасности и снижению трудоемкости горных работ. Известен способ ведения горных работ на угольных пластах, включающий проведение очистной и пластовых подготовительных выработок, в котором регламентируется расстояние между забоями очистной и подготовительной выработки [1]. Данный способ ведения горных работ не обеспечивает высокой безопасности и низкой трудоемкости горных работ. Забой опережающей подготовительной выработки при приближении к линии очистного забоя оказывается в зоне его влияния. Характер указанного влияния на состояние забоя подготовительной выработки в данном способе не определяется, поэтому, чтобы указанное влияние ликвидировать, забой подготовительной выработки удаляют от линии очистного забоя на расстояние не менее 100 м. Но это ликвидирует не только негативное, но и позитивное воздействие динамической составляющей горного давления, порождаемой очистными работами на состояние горного массива в опережающем подготовительном забое. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ ведения горных работ на угольных пластах, включающий проведение очистной и подготовительных выработок, в котором контролируют параметры динамической составляющей горного давления, порождаемой ведением очистных работ [2]. Недостаток известного способа Заключается в том, что он не обеспечивает высокой степени безопасности и низкой трудоемкости ведения горных работ. Причина указанного недостатка состоит в том, что местоположение забоев очистной и подготовительных выработок в данном способе не взаимосогласуются по контролируемым параметрам динамической составляющей. Это не позволяет обеспечить пространственную согласованность местоположения забоев подготовительных выработок с параметрами динамической составляющей горного давления и, как следствие, повысить в них безопасность работ с одновременным снижением трудоемкости. В основу изобретения поставлена задача разработать способ ведения горных работ на угольных пластах, в котором путем пространственного согласования в горном массиве местоположения забоев очистной и подготовительной выработок обеспечивается повышение безопасности и снижение трудоемкости горных выработок. Поставленная задача решается тем, что забои подготовительных выработок поддерживают на расстоянии от линии очистного забоя с возможностью их постоянного нахождения в зоне наименьших значений динамической составляющей горного давления, при этом расстояние до центра этой зоны впереди линии очистного забоя принимают равным среднему размеру шага осадки основной кровли, а позади линии очистного забоя - среднему размеру зоны разгрузки его призабойной части пласта по фактору горного давления. Границы зоны впереди линии очистного забоя определяют по формуле: где L - средний размер шага осадки основной кровли; s L - среднеквадратичное отклонение размера шага осадки основной кровли, а позади линии очистного забоя - по формуле: где I - средний размер зоны разгрузки призабойной части пласта в очистном забое по фактору горного давления; s I - среднеквадратическое отклонение размера зоны разгрузки, На чертеже приведена схема, поясняющая реализацию изобретения, где: 1 - забой вентиляционного штрека, проводимого вслед за очистным забоем; 2 - линия очистного забоя; 3 - забой откаточного штрека, проводимого впереди линии очистного забоя; а и б - координаты центра зон наименьших значений динамической составляющей горного давления позади и впереди линии очистного забоя, соответственно; gH гидростатическое давление; 4 - динамическая составляющая горного давления. Способ осуществляют следующим образом. При отработке коренной лавой угольного пласта контролируют параметры динамической составляющей горного давления, порождаемой работами: размер шага осадки основной кровли - Li и размер зоны разгрузки призабойной части пласта ло фактору горного давления – ΙK. Размер шага осадки основной кровли Li определяют по величине подвиганий забоя лавы между смежными осадками пород основной кровли, устанавливаемыми по реакции призабойной крепи или любыми другими способами. Размер зоны разгрузки призабойной части пласта по фактору горного давления ΙK определяют по динамике начальной скорости газовыделения из шпуров, пробуренных в призабойную часть угольного пласта. За размер зоны разгрузки принимают такое расстояние от кромки забоя в глубину пласта, на котором падение начальной скорости газовыделения из шпура сменяется ростом. Определить размер зоны разгрузки призабойной части пласта по фактору горного давления можно и любым другим способом. По параметрам динамической составляющей горного давления определяют их среднестатистические оценки. Средний размер шага осадки основной кровли: где n - принимаемое к расчету количество значений Li, n=4-6. Среднеквадратическое отклонение размера шага осадки основной кровли: Средний размер зоны разгрузки призабойной части пласта по фактору горного давления: где К - принимаемое к расчету количество значений IК, К=4-6. Среднеквадратическое отклонение размера зоны разгрузки: Исследованиями лаборатории теории и прогноза внезапных выбросов установлено, что для пологих и наклонных пластов Донбасса размер зоны разгрузки призабойной части пласта является относительно постоянной величиной и в неопасных зонах характеризуется следующими статистическими оценками: среднее значение размера зоны разгрузки I =5,0 м; Среднеквадратическое отклонение размера зоны разгрузки s I =1,5м. После определения параметров динамической составляющей горного давления корректируют пространственное местоположение забоев вентиляционного и откаточного штреков относительно линии очистного забоя: их поддерживают на таком расстоянии от линии очистного забоя, чтобы они постоянно находились в зоне наименьших значений динамической составляющей горного давления. Границы зоны наименьших значений динамической составляющей горного давления впереди линии очистного забоя определяют по формуле: Границы зоны наименьших значений динамической составляющей горного давления позади линии очистного забоя определяют по формуле: Последующее проведение коренной лавы осуществляют при указанном пространственном согласовании местоположения забоев очистной и подготовительных выработок. Обоснование отличительных признаков способа. Поддержание забоев подготовительных выработок в зонах наименьших значений динамической составля ющей горного давления необходимо для достижения поставленной технической задачи изобретения -повышения безопасности и снижения трудоемкости горных работ в забоях подготовительных выработок. Делом в том, что повышенные значения динамической составляющей горного давления, порождаемой ведением очистных работ, акцентируют анизотропию свойств горного массива, подчеркивая их неоднородность и изменчивость. По этой причине в забоях подготовительных выработок, находящихся под влиянием повышенных значений горного давления, чаще происходит рассогласование паспорта работ, интенсивнее происходит вывалообразование вмещающих пород и активнее проявляется газодинамическая реакция пласта. Пониженные значения динамической составляющей горного давления, наоборот, уменьшают проявление анизотропии свойств горного массива. Поэтому местонахождение забоев подготовительных выработок в зонах наименьших значений динамической составляющей горного давления с необходимостью влечет за собой уменьшение трудоемкости и повышение безопасности горных работ. Местонахождение зон наименьших значений динамической составляющей горного давления в горном массиве не произвольно, а взаимоувязано с параметрами основных горнотехнических элементов выемочного участка: размером шага осадки пород его основной кровли L и размером зоны разгрузки призабойной части пласта по фактору горного давления I . Поэтому при нахождении местонахождения указанных зон в горном массиве следует ориентироваться на определение указанных параметров горнотехнических элементов участка. Выемочный участок как система горно-технологических процессов представляет собой открытую квазистационарную, существенно термодинамическую неравновесную структур у, которая самоотождествляется за счет постоянного цикловариантного обмена с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Параметры этой структуры - размер зоны разгрузки призабойной части пласта I и размер шага осадки основной кровли L - не жесткие, а размытые и могут иметь только вероятностно-статистическую оценку. По этой причине в изобретении предлагается не жесткая регламентация рационального месторасположения забоев подготовительных выработок относительно линии очистного забоя, а вероятностно-статистическая, основанная на понятии добротности параметров системы выемочного участка, что приводит к численному значению коэффициента 0,82 при s L и s I в формуле изобретения по п. 2. Пример осуществления способа. Способ опробировали в условия х шахты им. газеты "Социалистический Донбасс" при отработке коренной лавы пласта h8, В процессе работы лавы были установлены следующие значения шага осадки ее основной кровли: L1=50 м; L2=40 м; L3=45 м и L4=45 м. Поэтому L=45 м. Среднеквадратичное отклонение s L =3,5 м. Средний размер зоны разгрузки призабойной части пласта приняли равным среднестатистическому для условий Донбасса I =5,0 м, аналогично определили и s I =1,5 м. Поскольку среднестатистические оценки параметров L и I известны, то по ним нашли границы зоны наименьших значений динамической составляющей горного давления впереди и позади линии очистного забоя: Местоположение забоев подготовительных выработок скорректировали относительно линии очистного забоя таким образом, чтобы откаточный штрек находился впереди него не ближе 42 м и не далее 48 м, а вентиляционный штрек, соответственно, позади забоя не ближе 4 м и не далее 6 м. При последующем проведении коренной лавы указанное рациональное месторасположение забоев сохраняли. Благодаря указанным отличительным признакам изобретения в забоях подготовительных выработок была уменьшена трудоемкость работ и повышена их безопасность, в частности интенсивность выбросов при сотрясательном взрываний в забое откаточного штрека была уменьшена более, чем в три раза.