Спосіб виймання пологих вугільних пластів

Способ выемки пологих угольных пластов, включающий проведение подгото Изобретение относится к подземной разработке пластовых месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при выемке пологих угольных пластов в сложных горно-геологических условиях, например, в условиях труднообрушаемых кровель, когда основным фактором, определяющим устойчивость горных выработок, является горное давление. Известен способ выемки пологих угольных пластов одинарными лавами [1]. Недостатком этого способа является большой объем подготовительных работ и значительные потери угля от оставления целиков для охраны подготовительных выработок. Наиболее близким по технической сущности является способ выемки пологих угольных пластов спаренными лавами [2]. Сущность способа заключается в проведении подготовительных и нарезных выработок в выемочном столбе и отработку угля вительных и нарезных выработок в выемочном столбе и отработку угля спаренными отстающей и опережающей лавами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что 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, равным расстоянию от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем отстающую лаву отрабатывают длиной больше длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав. спаренными отстающей и опережающей лавами. Однако этот способ не обеспечивает эффективности и безопасности очистных работ в сложных горно-геологических условиях, поскольку традиционное применение его в таких 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. В основу изобретения поставлена задача создания способа выемки пологих угольных пластов, в котором отработку пласта начинают одинарной короткой лавой, а продолжение отработки ведут спаренными лавами, параметры которых увязаны с параметрами зоны опорного давления, что С > СЛ СЛ О о 4559 обеспечивает благоприятные условия по горному давлению при ведении очистных работ и за счет этого повышается эффективность и безопасность очистных работ. Поставленная задача решается тем, что 5 в способе выемки пологих угольных пластов, включающем проведение подготовительных и нарезных выработок в выемочном столбе и отработку угля спаренными отстающей и опережающей лавами, согласно изобрете- 10 нию, 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, 15 равным расстоянию от забоя до максимума заднего фронта зоны опорного давления, причем отстающую лаву отрабатывают длиной больше длины отрабатываемых одинарной и опережающей лав. 20 Предлагаемый порядок отработки пологих угольных пластов способствует эффективному и безопасному ведению очистных работ в сложных горно-геологических условиях за счет обоснованного выбора пара- 25 метров системы разработки пласта спаренными лавами, а именно рационального расстояния между ними и их длины. Параметры системы разработки могут использоваться также при отработке пласта 30 сдвоенными, строенными, счетверенными и т.д. лавами. До настоящего времени отсутствует обоснование рационального расстояния между спаренными лавами и их длины по требовани- 35 ям устойчивости подготовительных и очистных выработок, которые в сложных горно-геологических условиях являются определяющим фактором, влияющим на эффективность и безопасность очистных работ. 40 Существующие рекомендации основаны лишь на некоторых факторах, например, технологических либо f орно-геологических. Поэтому они не дают четкого представления о параметрах, от которых зависят рацио- 45 нальное расстояние между лавами и их длина. В лучшем случае рекомендации привязаны лишь к горно-геологическим условиям. Вместе с тем, устойчивость горных выработок определяется параметрами гор- 50 ного давления, которое зависит от комплекса горно-геологических, горно-технических и технологических параметров разработки. Следовательно, совершенно недостаточно рекомендовать рациональное расстояние 55 между спаренными лавами и их длину, основываясь лишь на горно-геологических либо технологических условиях разработки. Известно, что при отработке пласта спаренными лавами устойчивость горных выра боток, обусловленная горным давлением, зависит от расстояния между спаренными лавами и их длины. Так, при незначительном расстоянии между спаренными лавами форма эпюры напряжения в горном массиве у забоя по длине лав представляет собой выпуклую кривую, максимум напряжений которой приходится на участок сопряжения лав с общей горной выработкой. Таким образом, участки сопряжения лав, и без того весьма ответственные при ведении очистных работ, испытывают более высокие напряжения по сравнению с другими участками лав. При увеличении расстояния между ними эпюра напряжений постепенно меняет свою форму с одногорбой на двугорбую, причем экстремумы напряжений смещаются на средние участки спаренных лаь, их значения меньше, чем у одногорбой эпюры, а значение максимума эпюры опережающей 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 иа 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 становятся одногорбыми. Поэтому максимальное значение напряжений в лавах, определяемое в основном подработанной толщей горных пород одной лавы, меньше по сравнению с лавой суммарной длины. Следовательно, в этом случае напряженное состояние массива горных пород более благоприятно для ведения очистных работ. Вместе с тем, на напряженном состоянии опережающей лавы уже начинает сказываться влияние ранее выработанного пространства от выемки предыдущего столба, что приводит к формированию большего значения напряжений в опережающей лаве. При увеличении расстояния между спаренными лавами до значения расстояния между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем опережающей лавы влияние подработанных 4559 пород опережающей лавы на формирование обеспечивающими эффективную и безопасгорного давления отстающей лавы ослабитную отработку пласта за счет повышения ся до минимума, поскольку зона опорного устойчивости подготовительной и очистной давления воспримет на себя большую часть выработок. нагрузки от подработанной толщи горных 5 Способ поясняется чертежом. пород опережающей лавы. П р и м е р . Отработку угольного пласта При дальнейшем увеличении расстоясо сложными горно-геологическими условиния между спаренными лавами обрушенные ями производят следующим образом. Внапороды опережающей лавы, примыкающие чале нарезают выемочный столб для к забою отстающей лавы, продолжают ин- 10 отработки одинарной короткой лавой. Ведут тенсивно уплотняться и со временем, по меотработку столба и одновременно определяре увеличения отставания лав, оказывать ют параметры зоны опорного давления. Завсе большее влияние на формирование натем начинают отработку двух смежных пряженного состояния отстающей лавы честолбов, подготовленных заранее, спаренрез плиты основной кровли (усиливается 15 ными или сдвоенными лавами. Расстояние влияние выработанного пространства опемежду ними выбирают равным расстоянию режающей лавы). между максимумом заднего фронта зоны опорного давления и забоем. При этом отТаким образом, на основании результастающую лаву выбирают длиной больше тов исследований показано, что при отработке угля спаренными лавами путем 20 длины опережающей и одинарной лавы Предварительная оценка длины лав может варьирования расстояния между ними, можбыть осуществлена методами физического и но существенно уменьшить напряженно-дефизико-математического моделирования, а формированное состояние очистных и затем уточняться с учетом опыта отработки подготовительных выработок, что положительно сказывается на безопасности и эф- 25 пласта. фективности очистных работ. Установлено, Опытная проверка заявленного способа что рациональное расстояние между спабыла осуществлена на шахте "Благодатная" ренными лавами равно расстоянию между ПО "Павлоградуголь" при отработке пласта, максимумом заднего фронта зона опорного который характеризуется сложными горнодавления и забоем. Кроме того, уетановле- 30 геологическими условиями, ксща в основно, что опережающая лава в большей степеной кровле залегают мощные слои ни подвержена влиянию выработанного песчаника. Попытки начать отработку бремпространства от выемки предыдущего столсбергового поля пласта длинными лавами ба. Это обстоятельство позволяет уравнять (160-170) м ни к чему не привели. Лавы были лавы по фактору горного давления путем 35 задавлены, механизированные комплексы изменения соотношения длин спаренных пришлось демонтировать. Ни к чему не прилав в пользу отстающей лавы. вели попытки запустить лавы путем проходки впереди оставленных лав новых ниш и Начало отработки пласта одинарной козарядки их комплексом. Из-за интенсивного роткой лавой преследует две цели. Первая: известно, что первая лава находится в самых 40 проявления горного давления новые лавы также остановились. Только после разрезанеблагоприятных условиях по горному давния 7 лавы на две короткие лавы, одна из них лению. Поэтому за счет быстрого подвигабыла с высокой скоростью наконец отрабония короткая лава без особых осложнений тана до конца. При этом инструментальнывскроет пласт (разгрузит его и сдрежирует воду). Вторая: она необходима для опреде- 45 ми наблюдениями были определены зоны опорного давления и определено расстояления параметров опорного давления, котоние от забоя до максимума заднего фронта рые используются при обосновании зоны опорного давления. Оно составило в рационального расстояния между спаренсреднем от 8 до 14 м. Последовательная ными лавами. Следовательно, действия заявленного 50 отработка последующих смежных столбов велась сначала короткой лавой (оставшейся способа тесно взаимосвязаны и направлены короткой лавой длиной 75 м), а затем длинна решение поставленной задачи. Это доными лавами с длиной 140-170 м. Все столстигается путем выбора рационального расбы были успешно пройдены. стояния между лавами и их длины, 55 4559 Выемочные столбы выга^отанное пространство Упорядник Н.Лубенец Замовлення 588 Техред М.Моргентал Коректор Н.Король Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП, Київ-53, Львівська лл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101