Спосіб визначення місця закладання польового штреку при щитовому відпрацьовуванні

Спосіб визначення місця закладення польового штреку при щитовому відпрацьовуванні, який відрізняється тим, що місце закладення виробок вибирають поза зоною впливу розроблення від очисних робіт, виконують побудову схеми ведення гірничих робіт на даному горизонті з дотриманням масштабу, наносять від середини передбачувано го виробленого простору граничні кути і кут максимальних деформацій, виконують розбиття діапазонів від місця зіткнення вентиляційного горизонту з прямою, проведеною під кутом максимальних деформацій (Θ), на десять однакових інтервалів, будують по інтервалах обчислені значення вертикальних деформацій, при цьому визначають місце закладення польового штреку з урахуванням експериментально одержаних значень функції розподілу осідання S (Z), а величину осідання порід визначають за формулою q0m cos S ( Z ) , Корисна модель стосується гірничої промисловості, зокрема, забезпечення стійкості польових виробок на крутих і крутопохилих вугільних пластах на великих (понад 800м) глибинах. Відомі схеми розташування польових виробок при розробці крутих вугільних пластів широкими смугами за падінням із застосуванням механізованих щитових агрегатів, за яких виробки розташовуються як в лежачому, так і у висячому боку пласта [1]. Недоліком даних схем є відсутність урахування особливостей геомеханічних процесів, що протікають в оточуючому пласт гірському масиві при вийманні вугільного пласта механізованим щитовим агрегатом. Відомо [2], що при щитовій розробці в міру виймання пласта утворюються незакріплені порожнини у верхній частині смуги (висотою 20-30м), що складає шість потужностей пласта, що виймаються. Крива осідань порід на рівні вентиляційного горизонту має яскраво виражений асиметричний характер. На Фіг.1 показані особливості процесу деформації гірничого масиву при щитовій виїмці, де 1 - це крива осідання (фактична) при щитовій виїмці, 2 - це крива осідання (розрахункова) для вибоїв за простяганням. На схемі позначені граничні кути зрушення зі сторони висячого боку - β і β0 - зі сторони лежачого боку, кут Θ - це кут максимальних деформацій. При раніше прийнятому способі відпрацювання пласта (виймання вугілля за простяганням в межах поверху) і способах керування покрівлею (зведення бутової смуги під вентиляційним штреком і залишення у виробленому просторі ціликів і дерев'яного кріплення) була зафіксована крива осідання бічних порід і земної поверхні, достатньо симетрична відносно середини виробленого простору в межах відпрацьовуваного поверху. Більш того, процес осідання порід лежачого боку ніколи не фіксувався при раніше проведених спостереженнях. Тому традиційно проводилися штреки по власному (тепер відпрацьовуваному) пласту, а групові (польові штреки) розміщувалися як в лежачому, так і у висячому боку пласта. При переході на відпрацювання крутих вугільних пластів щитовими агрегатами широкими смугами за падінням стан і пластових і групових виробок різко погіршився - протяжність ремонту (перекріплювання) досягла до 40% від загальної довжини виробки. Виникла необхідність створення нового підходу до способу вибору місця закладення групових (польових) виробок. (19) UA (11) 19105 (13) U де q0 - відносне максимальне осідання земної поверхні (для крутого падіння на Донбасі прийнято qo=0,7); m - потужність пласта, м; - кут падіння пласта. 3 19105 У разі заповнення виробленого простору водою при затопленні шахт процес деформації гірського масиву активізуватиметься, причому інтенсивність його, а значить, і величини опускань покрівлі залежатимуть не тільки від ступеня заповнення виробленого простору обрушеними породами, але і від форми обвалювань. Основною задачею корисної моделі є створення способу визначення місця закладення польового штреку при щитовому відпрацьовуванні, при якому забезпечується стійкість польових (групових для суміжних пластів) виробок за рахунок вибору місця їх закладення на крутих вугільних пластах з урахуванням особливостей процесу осідання гірського масиву над виробленим простором. Схема реалізації способу представлена на Фіг.2, де 5 - це вентиляційний горизонт, 6 - відкотний горизонт, 3 - лежачій бік, 4 - висячий бік граничні кути зрушення з висячого боку - β і β0 з лежачого боку, кут Θ - це кут максимальних деформацій. Поставлена задача розв'язується тим, що в способі визначення місця закладання польового штреку при щитовому відпрацьовуванні, відповідно до корисної моделі, місце закладення виробок вибирають поза зоною впливу розроблення від очисних робіт, виконують побудову схеми ведення гірничих робіт на даному горизонті з дотриманням масштабу, наносять від середини передбачуваного виробленого простору граничні кути і кут максимальних деформацій, а від нижньої межі передбачуваного виробленого простору - виконують розбиття діапазонів від місця зіткнення вентиляційного горизонту з прямою, проведеною під кутом максимальних деформацій (Θ), на десять однакових інтервалів, будують по інтервалах обчислені значення вертикальних деформацій, при цьому 4 визначають місце закладення польового штреку з урахуванням експериментальне одержаних значень функції розподілу осідання S (Z), а величину осідання порід η визначають за формулою η=q0mcosαS(Ζ), де q0 - відносне максимальне осідання земної поверхні (для крутого падіння в Донбасі прийнято q0=0,7); m - потужність пласта, м; α - кут падіння пласта. Для визначення місця закладення групової виробки на відкаточному горизонті визначають очікувані деформації гірського масиву при подальшому відпрацьовуванні пласта щитами так, щоб виробка, яка розташована на вентиляційному горизонті, не опинилася в зоні максимальних деформацій. Для визначення значень функції розподілу осідань S(Z) були одержані 3 , на підставі вимірів і їх оброблення, значення для напівмульди за падінням і для напівмульди за підняттям, представлені в таблицях 1 і 2. У таблиці 3 наведені параметри процесу зрушення гірського масиву при щитовому відпрацьовуванні крутих вугільних пластів щитовими агрегатами, на підставі яких визначають розміри мульди осідань і місце розташування максимуму осідань. Порядок виконання операцій такий. Спочатку будують схему ведення гірничих робіт на даному горизонті з дотриманням масштабу (див. Фіг.2). Від середини передбачуваного виробленого простору відкладають граничні кути і кут максимальних деформацій (табл. 3). Діапазони від місця зіткнення вентиляційного горизонту з прямою, проведеною під кутом максимальних деформацій (Θ), розбивають на десять інтервалів. Потім від них відкладають обчислені значення вертикальних деформацій. Таблиця 1 Значення функції розподілу осідання для лежачого боку (напівмульда за падінням) Ζ інтервал Функція розподілу осідання, S(Z) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0,95 0,77 0,6 0,45 0,27 0,17 0,1 0,06 0,02 Таблиця 2 Значення функції розподілу осідання для висячого боку (напівмульда за підняттям) Ζ інтервал Функція розподілу осідання, S(Z) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 1 0,7 0,45 0,28 0,2 0,15 0,1 0,06 0,01 0 Таблиця 3 Параметри зрушення крутих пластів при вийманні пласта щитовими агрегатами Кут максимальних деформацій(Θ), град. 105 Граничний кут зрушення з боку висячого боку β, град. 27 За запропонованим способом був виконаний розрахунок місця розташування вентиляційного Граничний кут зрушення з боку лежачого боку β0, град. 45 штреку на шахті ім. Дзержинського ВО «Дзержинськвугілля» на пласті m3 гор. 1026м. Раніше штрек 5 проводився в покрівлі пласта на відстані 40м. Унаслідок того, що виробка потрапила в зону максимального розроблення, необхідно було проводити до двох перекріплювань її протягом року. З урахуванням запропонованого методу виробку запропоновано проводити в грунті пласта на відстані 15м в міцних породах. В результаті досвідної перевірки виробка експлуатувалася без ремонтів. Досвід ведення гірничих робіт підтвердив ефективність запропонованого способу розрахунку місця закладення виробок при щитовому відпрацьовуванні крутих вугільних пластів. Таким чином, пропонований спосіб визначення місця закладення польового штреку при щитовому відпрацьовуванні забезпечує зниження обсягів ремонту при підтриманні групових виробок на вен 19105 6 тиляційному горизонті при відпрацьовуванні крутих вугільних пластів щитовими агрегатами. Джерела інформації: 1. Разработка крутых угольных пластов щитовыми агрегатами / А.Ф. Остапенко, С.П. Батыгин, И.А. Южанин, Е.И. Питаленко. - Киев: Техника, 1983. - 120 с. 2. Вопросы управления горным давлением на тонких крутых пластах Донбасса / ВТ. Алексадров, А.В. Аксенов, Η.Α. Алышев, Е.И. Питаленко - Донецк: «Лебедь», 1998. - 288 с. 3. Решение геоэкологических и социальных проблем при разработке и закрытии угольных шахт / Под ред. А.В. Анциферова, Е.И. Питаленко - Донецк: ООО «Алан», 2002. - 480 с. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 19105 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601