Библиотека

Изучение процессов расслоения боковых пород при отработке крутых пластов на современных глубинах

Михайлов А.Н., Александров С.С., Худолей Т.О.
Донецкий национальный технический университет

Доброшинец А.Н.
Госпромнадзор Украины по Донецкой обл.

Омельяненко В.В.
Донецкий государственный институт научно-исследовательских проектных работ и инженерных услуг в огнеупорной промышленности


Источник:Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках — 2009 / Материалы XIX Международной научной школы им.академика С.А.Христиановича. — Крым, Алушта — 2009, с. 236-238


Общеизвестно, что при разработке угольного месторождения Центрального района Донбасса применяется этажный способ подготовки шахтных полей с отработкой этажей в нисходящем порядке. С позиции механики горных пород нисходящий порядок отработки пластов при существующем нисходящем порядке отработки этажей является совершенным сочетанием горных работ. В этой схеме, направления разгрузки пород от горного давления, как со стороны вышележащего этажа, так и в пределах разрабатываемого этажа, совпадают, обеспечивая опережающую разгрузку массива пород ниже разрабатываемого пласта.

В реальных условиях разработки крутых пластов, когда осадочный массив представляет собой чередующиеся самым различным образом слои глинистого, песчано-глинистого, песчанистого и других сланцев, нисходящий порядок отработки этажей обусловливает различную склонность боковых пород к обрушениям по длине лавы.

Современные исследования природы разрушения осадочного массива при разгрузке позволяют по новому оценить геомеханические процессы, происходящие в породах междупластья при отработке крутых пластов.

Утверждается , что существует два основных вида слоистости осадочных пород — внутренняя и внешняя. Если внутренняя слоистость не нарушает обычно сплошности породы, то внешняя слоистость приводит к необходимости рассматривать осадочный массив как слоистый.

Отличительная особенность такого массива заключается еще и в том, что в зонах разгрузки на современных глубинах разработки, деформации менее прочных пород, развиваясь и увеличиваясь в объеме во времени, отрывают слои более прочных пород. Такое положение способствует расслоению пород и, как следствие этого, обрушению.

В силу специфических особенностей разработки крутых пластов, связанных с углами падения превышающих углы внутреннего трения пород, под действием сил гравитации расслоившиеся породы смещаются вниз, создавая прежде всего опасность аварийных ситуаций не только в очистном забое, но и в подготовительных выработках.

Такое положение сложилось в течение последних 5 лет при отработке пласта Куцый на гор. 960м шахты им. М.И.Калинина ГП «Артемуголь». На участке №28 – 960 в 2006 – 2007г.г. зарегистрировано 14 случаев травматизма.

Исследования, по изучению процессов расслоения боковых пород, проведенные в условиях шахт Центрального района Донбасса (им.М.И.Калинина, им.А.И.Гаевого, ГП «Артемуголь» им.К.Маркса, ГП «Орджоникидзеуголь»), на глубинах 800 – 1100м позволили установить, что в зависимости от горно-геологических условий зона расслоения пород составляет, по нормали к напластованию, в кровле и почве выработок 3 – 11м. При этом обязательным является наличие глинистого прослойка. Расслоения, при наличии такого прослойка, как правило, начинаются впереди лавы, при отработке одиночного пласта на расстоянии 4 – 6м, а при отработке сближенных пластов — в зоне влияния защитного пласта.

В условиях разработки крутых пластов в силу изложенных специфических особенностей и, с учетом формирования геомеханической обстановки в очистных забоях (за счет удержания кровли на кострах или ее полного обрушения), имеет место травматизм от обрушений боковых пород по высоте этажа начинается с наиболее деформированной его части – верхней, а сползание пород почвы — нижней. Наличие глинистого прослойка в непосредственной почве делает более вероятным их сползание.

Таким образом, с учетом очевидно выраженной слоистости осадочных пород, при наличии в боковых породах глинистого прослойка, в зонах разгрузки, необходима разработка мер (способов), рекомендаций, направленных на повышение устойчивости пород и предотвращение травматизма. Это возможно за счет разработки новых технических решений, учитывающих закрепления и упрочнения боковых пород.

Вывод. Для дальнейшей эффективной разработки крутых выбросоопасных пластов необходимо сочетать их разработку с научно — техническими решениями, направленными на сохранность выработок проводимых в над — подработанных массивах.

Литература

  1. Жуков В.Е. Теоретические и экспериментальные предпосылки технологического прорыва при разработке крутых пластов // Уголь Украины. — 1998. — №5. — с.3 — 6.
  2. Николин В.И. Снижение травматизма от проявлений горного давления. — Донецк: Норд — Пресс. — 2005. - 331С.
  3. Руппенейт К.В., Либерман Ю.М. Введение в механику горных пород. — М.: Углетехиздат, 1960. — 296С.

© ДонНТУ, Худолей Т.О.