Статья подготовлена для публикации в журнале "Известия горного института №1, 2005.-с. 116-121. ". (ДонНТУ)

 

УДК 622.273

 

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОХРАНЫ ВЫЕМОЧНЫХ ХОДКОВ ПРИ ДОРАБОТКЕ ЗАПАСОВ ПЛАСТА h₁₀^в ШАХТЫ «ИЛОВАЙСКАЯ» ПО «ШАТЕРСКАНТРАЦИТ»

 

Самойлов В.Л., Чураков А.А. (ДонНТУ)

 

 

Обоснованы система разработки и способ охраны выемочных ходков пласта h₁₀^в шахты «Иловайская».

 

Для обеспечения нужд народного хозяйства Украины необходимо добывать 100…110 млн.т. угля в год.

Разведанных запасов угля при выше указанной добыче хватит более, чем на 400 лет. В то время как запасов нефти и газа - только на несколько десятков лет. Поэтому уголь является основным энергоносителем Украины. Он обеспечивает экономический суверенитет государства. В настоящее время угольная промышленность испытывает трудности, связанные с рядом причин. Одной из них является увеличение глубины разработки угольных пластов и ухудшение горно-геологических условий поддержания горных выработок. Проблема поддержания и сохранения выемочных  выработок в эксплуатационном  состоянии позади очистного забоя актуальна не только с позиции их повторного использования, но и с точки зрения обеспечения прямоточного проветривания, так как часто возвратноточное проветривание не позволяет достичь высокой нагрузки на лаву. Этот вопрос является актуальным и для шахты «Иловайская».

На шахте «Иловайская» ПО «Шахтерскантрацит» выработки проводятся по пласту h₁₀^в, мощность которого составляет 0,8…0,9 м. Пласт вынимается с присечкой кровли, вынимаемая мощность равна 1,04м. Коэффициент крепости угля по шкале Протодьяконова составляет f=1,8. Выше пласта залегает глинистый сланец мощностью 12…19 м, с f=4. В непосредственной почве залегает песчаный сланец мощностью 2 м, с f=5. В основной почве залегает крепкий песчаник, мощность которого равна 6 м, а f=9. Породы пласта не обводнены, геологических нарушений нет.

В данный момент на шахте отрабатывается прирезанный участок «Харцызский №2». Подготовка участка заключается в проведении 28-го западного откаточного и 28-го западного вентиляционного штреков пласта h₁₀^в, разделяющих поле на бремсберговую и уклонную части. Из-за несвоевременной подготовки линии очистных забоев работы ведутся в уклонной части поля, в которой работают лавы по восстанию. В настоящее время отрабатывается лава №41 по комбинированной системе разработки с преобладанием признаков сплошной с прямоточным проветриванием без подсвежения исходящей струи воздуха. Откаточный ходок №41 лавы проведен на всю длину столба и погашается за лавой. Бортовой ходок №43 проводится по восстанию пласта с верхней подрывкой вслед за лавой. Охраняется он бутовой полосой. Порода для ее возведения берется от подрывки кровли в ходке и закладывается с помощью скреперной установки. Ширина бутовой полосы равна 8…10 м. Выработка имеет сечение в свету 11,2м² (рис.1) .

После отхода лавы на значительное расстояние наблюдаются очень большие смещения крепи. После того, как податливость ее исчерпывается, крепь деформируется и выработку приходится перекреплять. Объем перекрепления составил более 60% от общей протяженности выработки.

 
Рис. 1- Охрана бортового ходка №43

 

Значительные деформации крепи обуславливаются большой усадкой бутовой полосы. Таким образом, можно сказать, что вариант охраны выемочного ходка бутовой полосой не является рациональным для данных условий. Ранее на шахте применялись способы охраны ходков кострами и органными рядами, но они тоже оказались не эффективными. Кроме этого добыча из лавы сдерживается газовым фактором.

В данной работе рассмотрены три системы разработки с различными вариантами охраны (рис 2). Первая – это шахтный вариант системы разработки со способами охраны бутовой полосой, литой полосой из быстротвердеющих материалов, охраной БЖБТ и кострами (вариант 1). Вторая – комбинированная система разработки с преобладанием признаков столбовой с вариантами охраны литой полосой из быстротвердеющих материалов, охраной БЖБТ и кострами (вариант2). Третья - столбовая система разработки с проведением одной выработки вприсечку к выработанному пространству, а второй - в массиве угля (вариант 3).

 

 

Рис. 2-Варианты систем разработки пласта h₁₀^в

Варианты способов охраны выемочного ходка для комбинированной системы разработки изображены на рисунке 3. Для рассматриваемых систем разработки по методике ВНИМИ были рассчитаны смещения кровли и почвы в выемочных ходках за весь срок их службы. Результаты расчетов смещений по вариантам с учетом способов охраны приведены в таблице1.

 

Таблица1- Смещения пород в выработках по вариантам

 

Наименование варианта охраны выработок	Смещения пород, мм.
	В начале выработки		В конце выработки
	Кровля	Почва	Кровля	Почва
При первом варианте системы разработки
Охрана бутовой полосой	560	123	462	53
Охрана литой полосой	343	340	245	197
Охрана БЖБТ	376	305	279	163
Охрана кострами	703	56	600	38
При втором варианте системы разработки
Охрана литой полосой	422	143	502	344
Охрана БЖБТ	560	143	640	344
Охрана кострами	907	143	1087	344
При третьем варианте системы разработки
Для выработки в массиве	350	53	450	153
Для присечной выработки	540	140	515	89

 

Так как рассматриваются разные системы разработки, то сравнение проводилось с учетом отработки пяти выемочных участков уклонного поля для каждого варианта. С целью уменьшения величины смещений предусмотрено применение крепи усиления и взрывощелевой разгрузки. Рассмотрены также подварианты применения трех и пятизвенной арочной крепи с различной величиной поперечного сечения выработки (см. таблицу 2). В результате проведенного технико-экономического сравнения выяснилось, что в условиях шахты «Иловайская» наиболее целесообразной является комбинированная система разработки с преобладанием признаков столбовой при охране выемочных ходков БЖБТ и литой полосой из быстротвердеющих материалов. (см. таблицу 2). Но предпочтение все же необходимо отдавать охране выработок литой полосой, так как этот способ является более механизированным и более безопасным по сравнению со способом охраны тумбами БЖБТ.

 

Таблица2- Технико-экономическое сравнение вариантов охраны выемочных ходков

 

Наименование варианта охраны. Тип крепи; сечение, м2 .	Наименование статей затрат
	Проведение выработки, тыс. грн.	Возведение охранного сооружения,  тыс. грн.	Перекрепле-ние, тыс. грн.	Крепь усиления, тыс. грн.	ВЩР, тыс. грн.	Поддирка почвы, тыс. грн.	Итого, тыс. грн.	Извлекае-мые запасы, тыс. т.	Удельные  затраты, грн/т, в (%).
При первом варианте системы разработки
Охрана бутовой полосой КМП - А3; 11,2	8800	15	4354	-	-	-	13397	980	13,34(157)
Охрана бутовой полосой КМП - А3; 11,2	8800	15	-	228	-	-	9043	980	9,1(107)
Охрана литой полосой  КМП - А3; 11,2	8800	490	-	-	63	-	9353	980	9,48(111)
Охрана БЖБТ  КМП - А3; 11,2	8800	275	-	-	99	-	9174	980	9,20(108)
Охрана кострами КМП - А5; 16,2	10200	60	-	228	-	-	10488	980	10,6(130)
При втором варианте системы разработки
Охрана литой полосой КМП - А5; 16,2	10200	490	-	-	78	-	10768	980	10,8(142)
Охрана литой полосой  КМП - А3; 11,2	7500	490	-	312	-	86	8466	980	8,70(102)
Охрана БЖБТ  КМП - А5; 16,2	10200	275	-	-	78	-	10553	980	10,7(134)
Охрана БЖБТ КМП – А3; 11,2	7500	275	-	312	-	86	8251	980	8,52(100)
Охрана кострами КМП - А5; 16,2	10200	60	-	-	78	-	10238	980	10,54(131)
При третьем варианте системы разработки
Проведение одной выработки вприсечку, второй в массиве	14900	-	-	-	-	-	14900	972	15,00(176)

 

Таким образом, при доработке запасов угля пласта h₁₀^в на шахте «Иловайская» рекомендуется перейти на комбинированную систему разработки с преобладанием признаков столбовой с прямоточной схемой проветривания выемочного участка и подсвежением исходящей струи воздуха при охране выемочных ходков литой полосой из быстро твердеющих материалов. Это позволит значительно повысить суточную добычу из лавы и  снизить себестоимость 1 т. добытого угля.