Інститут гірничої справи та геології
Спеціальність: Безпека трудової діяльності
Досвід роботи шахт Центрального району Донбасу показує, що із зростанням глибини розробки відробіток вугільних пластів ускладнюється відповідними гірничо-геологічними умовами: наявністю нестійких вміщаючих порід, зміною інтенсивності зсувів і форми їх проявів, обвалень порід крівлі і сповзань порід грунту. Таке положення представляє серйозну небезпеку і приводить не тільки до руйнування виробок, але і до травматизму робочих.
Аналіз виробничого травматизму від обвалень порід за 1998 - 2008 рр указує на те, що близько 65% травм доводиться на очисні вибої, 22% на вибої підготовчих виробок і близько 12% на перекріплювання виробок.Для зниження рівня травматизму по даних чинниках необхідна розробка сучасних науково – обґрунтованих заходів, направлених перш за все на підвищення стійкості бічних порід.
В рамках тематики міністерства вугільної промисловості України – «Програма підвищення безпеки робіт на вугільних шахтах»
Зниження рівня травматизму при розробці крутих выбросоопасных пластів на сучасних глибинах
1. Аналітичні дослідження стійкості бічних порід
2. Лабораторні дослідження стійкості бічних порід
3. Шахтний експеримент
Полягає у використанні закономірностей розвантаження бічних порід, що забезпечують стійкість гірських вироблень, без яких зниження рівня травматизму неможливе
Під – надпрацюваний масив гірничих порід
Процеси, що відбуваються в бічних породах в часі при розробці вугільних пластів
В даний час робота шахт України характеризується досить низькими техніко-економічними показниками перш за все із-за складності розробки родовищ, особливо Центрального району Донбасу з крутим заляганням пластів, становище ускладнюється великою кількістю пластів, схильних до раптових викидів вугілля та газу, і пластів із самозаймистим вугіллям, а також високими температурами вміщуючих порід, зростаючими зі збільшенням глибини [1].
На шахтах з крутими пластами застосовуються суцільна, стовпова і комбінована системи розробки [5]. Незважаючи на недоліки суцільної системи та переваги стовпової, обсяг останньої не перевищує 4%. Порівняння техніко-економічних показників при комплексній механізації в очисних вибоях показує, що при суцільній системі навантаження на лаву більше, ніж при стовповій та комбінованій. Одна з причин цього полягає в тому, що комплексна механізація застосовується, як правило, в сприятливих гірничо-геологічних умовах.Виймання вугілля засобами комплексної механізації при стовповій та комбінованій системах здійснюється тільки на пластах зі складними умовами залягання, а також на пластах, схильних до раптових викидів вугілля та газу.
Найбільше поширення в Центральному районі Донбасу отримали такі способи управління гірським тиском в очисних вибоях, як утримання покрівлі на кострах, повне її обвалення і плавне опускання [7]. Розподіл,%, забоїв за способами управління покрівлею на крутих пластах наведено в таблиці.
У порівнянні з 1970р. число очисних вибоїв з керуванням покрівлею утриманням на кострах зросло на 19,7%. Це відбулося головним чином у зв'язку з погіршенням гірничо-геологічних умов, але й сам спосіб істотно змінився. Відомо, що на крутих пластах обвалення покрівлі, як правило, починається у верхній частині лави, а далі поширюється невпорядковано, окремими ділянками по всій її довжині. Для досягнення рівномірного обвалення порід стали застосовувати спеціальне крiплення з високою несучою здатністю, що встановлюється по простяганню, але ймовірність осад основної крівлі не зменшилася. Очевидно, це відбувається тому, що спостерігаються некеровані зсовування бічних порід по нормалі і в площині пласта, яким застосоване кріплення протидіяти не може. Вважається, що до найбільш перспективних слід відносити спосіб управління покрівлею повним обваленням. Однак при існуючій техніці його виконання нічим не відрізняється від управління покрівлею утриманням на кострах.
Скоротилося поширення способу управління покрівлею повної закладкою виробленого простору, яка забезпечує рівномірність прояви гірського тиску як по висоті поверху, так і по простяганню пласта. Для розширення області застосування повної закладки на 16 шахтах ЦРД були побудовані дробильно-закладні комплекси (ДЗК). Тим не менше із-за відсутності ефективних засобів транспортування закладних матеріалу до забою ДЗК не експлуатуються.
Способи охорони підготовчих виробок цілком вугілля, бутовими смугами, різного роду конструкціями іздерева часто не забезпечують надійного захисту від гірського тиску або ускладнюють технологію ведення підготовчих і очисних робіт. Підвищення ефективності використання комплексів обладнання з механізованими кріпленнями і щитових агрегатів стримується незадовільним станом пластових виробок і потребує способи їх підтримки, що задовольняють вимогам продуктивної безпечної роботи очисних вибоїв [2].
Особливу важливість набуває вишукування універсального способу охорони виробок. Таким способом, як показують попередні дослідження, є закладка виробленого простору подрібненою породою з усадкою закладного масиву на 30%. Дійсно, при відставанні закладного масиву від забою на 3 - 3,5 м і його усадки до 30% суцільність осідання порід не порушується. Це характерно і для виробленого простору лави. Контактуючи між собою породні блоки створюють над виробленням ефект арочної форми, що забезпечує збільшення стискаючих напружень в площині нашарування і сприяє збереженню суцільность підробленої товщі, що не спостерігається при повному обваленні покрівлі.
Основним засобом механізації виїмки вугілля в очисних вибоях на крутих пластах залишаються молотки. У 1996 р. з їх допомогою видобуто 70% всього вугілля. Причини, які стримують темпи робіт з механізації процесів кріплення та управління гірським тиском, — в специфічних особливостях залягання пластів, що обумовлюють необхідність у додаткових спеціальних вимогах до засобів виїмки, а також у недостатній вивченості закономірностей проявів тиску та взаємодії кріплень з бічними і обваленними породами для вибору перспективних схем.
Аналіз результатів застосування комплексів обладнання з механізованими кріпленнями, призначених для забоїв з повною руйнацією покрівлі, показує, що специфіка розглянутих умов не дозволяє розраховувати на стійку надійну роботу очисних вибоїв [6]. З огляду на різноманітність гірничо-геологічних умов залягання пластів крутих і досвід роботи шахт, слід орієнтуватися передусім на повну закладку виробленого простору. Причому технологія виїмки повинна враховувати діагональне розташування очисного вибою з нависаючим над ним закладним масивом, що найбільш повно відповідає умовам роботи механізованих кріплень і відпрацювання пластів, схильних до висипань і небезпечних за раптовими викидами вугілля і газу.
Ритмічна робота механізованого очисного вибою залежить від надійності системи «очисний вибій — кріплення — закладний масив». Дотримання оптимальних параметрів забезпечує стійкість і чітке пересування кріплення, попереджає сповзання комплексів з падіння і сприяє збереженню дільничних підготовчих виробок в експлуатаційному стані.
Статичні навантаження, що діють на огорожу крепі, зростають у міру відходу комплексу від розрізної печі і, досягнувши максимуму, призводять до формування стягуючих зусиль, розвороту секцій кріплення при їх розвантаженні і пересуванні. Це питання не спрощується, а стає більш складним при повному обваленні, особливо у верхній частині очисного вибою, де породи, періодично обрушаються, будуть створювати поперемінно статичний та динамічний вплив на огорожу кріплення [4].
Перехід на комплексну механізацію на крутих пластах вимагає створення огороджувальних механізованих кріплень полегшеної конструкції, які могли б підтримувати бічні породи на двох опорах, зберігати привибійної простір для розміщення в ньому виїмкового механізму, провітрювати очисний вибій, огороджувати привибійноий простір від проникнення завалених порід [3].
Розробка крутих пластів ускладнюється погіршенням гірничо-геологічних умов і збільшенням числа шахтопластів, схильних до раптових викидів вугілля та газу. При існуючих схемах підготовки та порядок відпрацювання поверхів одночасно в роботі може знаходиться два і більше горизонтів. Цей порядок характеризується деконцентраціею робіт. Найбільш раціональний для розглянутих умов буде блокова підготовка виїмкових ділянок і поділ поверху на подетажі.
З огляду на різноманітність гірничо-геологічних умов залягання крутих пластів і досвід роботи шахт, необхідно орієнтуватися на застосування універсального способу управління покрівлею — повну закладку виробленого простору. Аналіз витрат виробництва на видобуток вугілля при повній закладці виробленого простору показує, що при збільшенні їх кількості значно зменшуються витрати на підготовку закладних матеріалів і амортизаційні відрахування.
Це сприяє зниженню собівартості вугілля і підвищення ефективності закладних робіт. Технологія та обладнання для виїмки крутих пластів повинні визначатися такими вимогами: нахил забою під кутом, що усуває вплив гравітаційних сил на висипання вугілля; пересувка секцій у напрямку знизу вгору;що нависає над очисних забоєм закладний масив і відстань між ними в межах 3 - 3,5 м. Застосування закладки виробленого простору значно покращує стан бічних порід і підвищує стійкість пластових підготовчих виробок. Закладний масив, маючи огранічену піддатливість, запобігає розвитку інтенсивного тріщиноутворення.
© ДонНТУ, Худолей Т.О.