УДК 622.831.212.622.861

Управление труднообрушаемой кровлей

На шахте «Полысаевская» производственного объединения «Ленинскуголь» проведена значительная работа по совершенствованию управления труднообрушаемой кровлей пласта Байкаимского, при этом удалось решить как вопросы снижения производственного травматизма, так и улучшить конечные экономические показатели. В этой связи представляется целесообразным рассмотреть опыт работы шахты «Полысаевская» в сложных условиях, тем более что на ряде шахт страны коллективы испытывают существенные затруднения при разработке пластов с труднообрушаемой кровлей. В Кузбассе, например, эта проблема достаточно остро стоит на шахтах «Распадская», «Первомайская».

Пласт Байкаимский характеризуется мощностью 2,7-3,12м и углом падения 6-11°. Непосредственная кровля пласта мощностью до 3м представлена аргиллитом, коэффициент крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова равен 2,5-4,0, а основная (50—60м) сложена среднезернистым песчаником f=6—10. В почве залегает алевролит f=3 мощностью 3-5м. Пласт опасен по взрывчатости угольной пыли и метану. Глубина залегания разрабатываемой части пласта от поверхности 250-270м.

Здесь опробован метод принудительного обрушения кровли с помощью взрывания зарядов ВВ в шпурах длиной 2,5-10м, пробуренных в породах за секциями механизированной крепи. Испытан также метод нагнетания воды под давлением через скважины в породы кровли. Однако положительного эффекта не получено. Шаг обрушения основной кровли не изменился, а аварийные ситуации в забое не прекратились. В выработанном пространстве за механизированной крепью кровля зависала по простиранию до 25м и внезапно обрушалась блоками длиной по падению от 10 до 20м, что приводило к деформации задних ограждений или секций крепи. В пределах рабочего пространства забоя кровля смещалась настолько интенсивно, что происходили многочисленные посадки гидростоек “насухо”, разрыв шпунтовых соединений, отрыв опорных пят и опрокидывание секций механизированного комплекса КМ-81Э, опасность травмирования трудящихся возросла.

Начиная с 1974 г. на шахте ведутся работы по торпедированию скважин (кровли), что позволило значительно повысить надежность и эффективность производства, существенно снизить травматизм, уменьшить простои забоев и увеличить их нагрузку.

При отработке пласта Байкаимского были опробованы три схемы заложения скважин из разрезных печей для торпедирования кровли: параллельно линии очистного забоя; под углом к линии очистного забоя и перпендикулярно к линии очистного забоя.

Технико-экономические показатели использования схем для разупрочнения кровли

Показатели	Без применения торпедирования	Схемы заложения скважин
		параллельно линии забоя	под углом к линии забоя		перпендикулярно к линии забоя
	КМ-81Э	КМ-81Э	КМ-81Э	ОКП-70	КМ-81Э	ОКП-70
Среднесуточная нагрузка на лаву, т/сут	640	540	886	1060	1000	1300
Производительность труда по лаве, т/смену	350	330	472	670	561	800
Себестоимость 1т угля по участку, руб	3,52	3,21	2,09	1,75	1,8	1,65

Технико-экономические показатели применения этих схем приведены в таблице, из которой видно, что схема заложения скважин перпендикулярно к линии забоя из разрезных печей наиболее эффективна. При этом значительно улучшаются показатели работы лавы и практически полностью исключается травматизм рабочих от обрушения пород кровли.

Основные параметры технологии и организации работ при торпедировании кровли по схеме заложения скважин из разрезных печей (см. рисунок) следующие. Скважины диаметром 112мм пробуриваются станком БГА-2, переоборудованным для шарошечного бурения составными полыми штангами. Расстояние между скважинами 20м, а их длина – от 30 до 100м. Скважины бурят с разрезных печей, пройденных через каждые 200м выемочного поля. В качестве ВВ применяется натренированный аммонит № 6 ЖВ диаметром 90мм, длиной 500мм, из которого изготовляются двухметровые торпеды. Вслед за патроном-боевиком через каждые 4-5м длины скважины, заполненной глиной, оставляют воздушные промежутки длиной 3-4м. Скважины заряжают составными двухметровыми деревянными трамбовками. Фактическая производительность одного станка по бурению составляет 15-20м скважины в смену.

Заряжают две скважины 7-8 рабочих и один мастер-взрывник в течение 4-5ч. Торпеды и забоечный материал готовят заранее. При заряжании четырех скважин число рабочих увеличивается вдвое.

Эффективность торпедирования кровли пласта повышается при расположении скважин перпендикулярно к плоскости основной трещиноватости горных пород или близко к ней. Экспериментально на шахте установлены величины зарядов ВВ в зависимости от прочности пород основной кровли. В прочных породах (f=10) величина заряда для скважины длиной 80, 50 и 40м составляет соответственно 250, 160 и 117кг, при этом удаление заряда от пласта принимается 15м. В породах кровли менее прочных (f=6) величина заряда принимается вдвое меньше, а величина его удаления от пласта увеличивается до 22м. Уменьшение величины заряда при менее прочных породах позволило сохранить пачку ненарушенной породы кровли непосредственно над пластом и устранить образование трещин, заколов, а также опережающего обрушения пород кровли в забой. Это полностью исключило травматизм в лаве от обрушения пород кровли.

Установлено, что более эффективный и безопасный в эксплуатации при отработке пласта Байкаимского с применением торпедирования кровли – комплекс ОКП-70 (по сравнению с КМ-81Э). Так, при использований схемы заложения скважины перпендикулярно к линии забоя для торпедирования кровли нагрузки на лаву, оборудованной комплексом ОКП-70, производительность труда рабочего выше, а себестоимость 1т угля ниже соответственно на 30 и 42%. Одновременно при этом в 13 раз снижается уровень травматизма.