ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ЧАСТОТУ НЕГАТИВНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ
К настоящему времени горная практика накопила большой многосторонний опыт работы очистных забоев в различых условиях. Естественной лабораторией, в которой реализуется горное давление, и в которой результаты его проявлений могут быть изучены, является множество очистных забоев.
Для изучения нами были отобраны 78 очистных забоев, работающих в настоящее время в Донецко-Макеевском угольном районе. Общее время наблюдений за их работой составило 624 лаво-месяца. За это время подвигание лав превысило 15,48 км и из них было добыто 8726 тыс. т угля. Длина очистных забоев изменялась от 70 до 240 метров. 96% лав было оборудовано механизированными комплексами. Управление кровлей полным обрушением применялось в 96% лав, плавным опусканием в 2,6% и частичной закладкой в 1,4% очистных забоев. Угол падения пластов изменялся от 1 до 23°, составляя в среднем 9°. Мощность пластов изменялась от 0,54 до 2,1 м, при средней мощности 1,17 м. Глубина разработки исследуемых очистных забоев колебалась от 184 до 1300 м. Средняя глубина разработки составила 686 м.
Породы непосредственной кровли исследуемых очистных забоев представлены глинистыми, песчано-глинистыми, углистыми, песчаными сланцами и очень редко песчаниками, чередующимися с песчаными сланцами.
В качестве косвенного отражения негативных проявлений горного давления в лавах нами принято резкое увеличение газовыделения в очистной забой с одновременными изменениями (уменьшение) интенсивности очистных работ.
Проведенные наблюдения за работой 78 лав (624 лаво-месяцев) позволили исследовать связи интенсивности газовыделения в очистных забоях с динамикой их работы. В результате определена периодичность негативных проявлений горного давления в очистных забоях в зависимости от их горно-геологических условий.
Нами установлено, что с увеличением глубины ведения горных работ увеличивается частота негативных проявлений горного давления в очистном забое. Эта зависимость описывается следующей формулой: L=645H-0,52. Зависимость имеет место в интервале изменений Н от 184 до 1300 м, корреляционное отношение η=0,81. Установлена связь периодичности негативных проявлений горного давления с мощностью пласта. Количественно она описывается формулой: L=25m-0,53. Зависимость имеет место при изменениях мощности пласта от 0,54 до 2,1 метров. Корреляционное отношение 0,72.
Установлено, что шаг негативных проявлений горного давления уменьшается с увеличением мощности пород основной кровли. Увеличение мощности пород основной кровли приводит к увеличению массы пород, зависающих над выработанным пространством, что в свою очередь приводит к увеличению горного давления, силы ударного импульса, возникающего в результате обрушения пород основной кровли, а следовательно, к снижению устойчивости пород непосредственной кровли и целостности операционного пространства.
С помощью статистической обработки массива данных о горногеологических условиях исследованных лав и частоты негативных проявлений горного давления, влияющих на технологические процессы в очистном забое, установлена эмпирическая зависимость шага этих проявлений L от основных влияющих факторов:
где: Н — глубина ведения горных работ; м; m — мощность разрабатываемого пласта, м; α — угол падения разрабатываемого пласта, град; ho — мощность основной кровли, м; fo — крепость пород основной кровли; hн — мощность непосредственной кровли, м; fн — крепость пород непосредственной кровли.
Полученная зависимость позволяет прогнозировать расстояния между негативными проявлениями горного давления в лаве и применять дополнительные мероприятия по их предупреждению.