УДК 622.83: 622.273
КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ОТРАБОТКИ ВЫЕМОЧНЫХ СТОЛБОВ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТОК ПУТЁМ ИХ НАДРАБОТКИ
Инженеры
М.И.Бугара, В.А.Коломиец, А.А.Слипко, В.А.Щербаков (шахта “Южно-Донбасская №1”) канд. техн. наук Е.Л.Звягильский (АП “шахта им. А.Ф. Засядько”).В настоящее время многие шахты из-за недостатка оборотных средств не в состоянии своевременно производить подготовку новых выемочных столбов. Это приводит к задержке развития горных работ, снижению добычи и росту социальной напряжённости. Выход можно найти в повышении рациональности ведения горных работ.
Как известно на больших глубинах способы охраны выработок целиками угля не обеспечивают удовлетворительное состояние подготавливающих выработок. Размеры охранных целиков у выработок могут достигать 100 и более метров [1]. В них теряется от 30 до 70 тыс. т. угля. К тому же, как показывают многочисленные исследования, неполное извлечение запасов существенно влияет на процесс длительных сдвижений поверхности и негативно сказывается на состоянии подработанных зданий и сооружений [2]. Несмотря на это шахты в большинстве случаев предпочитают не надрабатывать выработки, опасаясь за их состояние. Однако, остановка лав перед подготавливающими выработками приводит к повышению опорного давления в них. При этом они теряют устойчивость с развитием в кровле выработок породных складок [3], что приводит к необходимости проведения ремонтных работ.
Таким образом, надработка в ряде случаев может решить комплекс проблем: увеличить длину выемочного столба, повысить устойчивость подготавливающих выработок, обеспечить полноту выемки запасов.
Учитывая вышесказанные проблемы, по инициативе ИТР шахты “Южно-Донбасская №1” была осуществлена надработка восточных полевых штреков горизонта 480 м (рисунок 1).
Шахта отрабатывает свиту из трех угольных пластов. Конвейерный и дренажный полевые штреки пройдены на расстоянии до 35 м в почве от пласта С
11. Мощность пласта на участке надработки составляет 1,7—1,9 м. Крепость пласта 1,5. В его кровле залегает алевролит мощностью до 12 м и прочностью до 30 МПа. Выше расположен песчаник с мощностью до 1,2 м и прочностью до 50 МПа. Почва пласта представлена слоями аргиллита и алевролита различной мощности с прочностью 27—35 МПа с угольными пропластками небольшой мощности. Встречаются слои песчаника небольшой мощности с пределом прочности 40—60 МПа. Правая граница выемочного столба на участке примыкания к полевым штрекам граничит с непереходимым сбросом. Надрабатывающая 51-я восточная лава работала с применением столбовой системы разработки. Длина лавы составляла 160 м, длина выемочного столба в первоначалом проекте — 525 м.В этих условиях было принято решениеьн о проведении надработки. Длина выемочного столба по новому проекту увеличивалась на 150 м. Перед надработкой были проведены исследования по оценке возможных смещений с использованием математического моделирования [4]. С учётом предполагаемых мероприятий по предотвращению складкообразования величина смещений кровли оценивалась в 0,2—0,5 м. При этом предусматривалась установка ремонтин на опасных участках в створе подготавливающих выработок в сторону предполагаемого складкообразования. Особое внимание обращалось на состояние углеспускного ската, служащего одновременно бункером, так как он попадал в зону повышенного горного давления. Предполагалось его усиление кольцом стоек установленных под анкера усиливающие основание бункера. Так как в скате наблюдался капёж воды, то при нарушении сплошности пород кровли подготавливающих выработок можно было ожидать водопритока по всей длине выработок. Это могло существенно снизить на их устойчивость. В связи с этим особенно важно было не допустить образования складок в кровле выработок.
Для контроля состояния полевых штреков гор. 480 м было оборудовано 8 контурных замерных сечений (спаренные по 2): в полевом дренажном штреке, в полевом конвейерном штреке, в сбойке между указанными штреками и в районе углеспускного ската. Станции в штреках располагались примерно посередине предполагаемого центра лавы (рисунок 1). Непосредственно перед надработкой было произведено усиление крепи полевых штреков путём установки на каждую раму ремонтин. Так как вентиляционный ходок лавы примыкал к непереходимому нарушению, расположение которого в этом участке шахтного поля было известно неточно, производилось постепенное сокращение ее длины.
В процессе надработки, в зоне ограниченной створом лавы, интенсивных сдвижений не отмечалось. Наблюдалось пучение, достигающее 0,5 м (рисунок 2), так как почва выработки не была усилена.
width=347 align=left>В целом смещения кровли не превосходили ожидаемых величин, что свидетельствует об эффективности выполненных мероприятий. Из-за повышенного пучения в полевом дренажном штреке прекратился сток воды с образованием застойных зон. Наблюдались сдвижения на участках штреков расположенных в боках от надрабатыающей лавы, из-за образования зоны стационарного опорного давления. Здесь в некоторых местах наблюдался пролом затяжки и вывалы пород, а также разрушение ремонтин. Перед надработкой был проведен небольшой ремонт бункера, включающий замену поломанных элементов сруба и установку в основании анкеров, предотвращающих развитие складки. После проведения надработки состояние бункера было удовлетворительным
.В настоящее время выработки расположены в образовавшейся региональной зоне разгрузки и используются по своему прямому назначению. При работе лавы было добыто дополнительно около 60 тыс. тонн угля. Длина выемочного столба была увеличена на 16%. Полевой конвейерный и дренажный штреки гор. 480 м переведены в зону региональной разгрузки и находятся в хорошем состоянии. При надработке 51-й лавой и последующими появляется возможность полного расположения восточных полевых штреков в зоне разгрузки. Дополнительно
разведано направление развития нижнего крыла Шевченковского сброса, уточнены его азимут и амплитуда.Таким образом, на примере выполненной надработки доказано, что рациональным ведением горных работ возможно комплексное решение ряда важных производственных проблем, возникающих на шахте, а именно: увеличение длины выемочного столба, повышение устойчивости подготавливающих выработок путём недопущения развития складки, дополнительная разведка, уменьшение вредного влияния подработки земной поверхности.
Библиографический список:
1.
Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. — Л.: ВНИМИ, 1986. — 222 с.2. Peng S.S. Surface subsidence engineering. Litleton: — SMME. — 1992. — 162 p.
3.
Лаптеев А.А. Роль складкообразования в снижении устойчивости вмещающих подготовительную выработку пород// Известия Донецкого горного института, Донецк. — 1997. — №1 (5). — С. 50—53.4. Sinha K.P. Displacement discontinuity technique for analyzing stresses and displacements due to mining inseam deposits. A thesis submitted to the faculty of the school of the university of Minnesota. //In partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy. Minnesota, March 1979, 307 p.
г
М.И.Бугара, В.А.Коломиец, А.А.Слипко., В.А.Щербаков, Е.Л.Звягильский, 1999.
.gif){kind=small}
.gif)
