Источник:Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках — 2009 / Материалы XIX Международной научной школы им.академика С.А.Христиановича. — Крым, Алушта — 2009, с. 236-238
Общеизвестно, что при разработке угольного месторождения Центрального района Донбасса применяется этажный способ подготовки шахтных полей с отработкой этажей в нисходящем порядке. С позиции механики горных пород нисходящий порядок отработки пластов при существующем нисходящем порядке отработки этажей является совершенным сочетанием горных работ. В этой схеме, направления разгрузки пород от горного давления, как со стороны вышележащего этажа, так и в пределах разрабатываемого этажа, совпадают, обеспечивая опережающую разгрузку массива пород ниже разрабатываемого пласта.
В реальных условиях разработки крутых пластов, когда осадочный массив представляет собой чередующиеся самым различным образом слои глинистого, песчано-глинистого, песчанистого и других сланцев, нисходящий порядок отработки этажей обусловливает различную склонность боковых пород к обрушениям по длине лавы.
Современные исследования природы разрушения осадочного массива при разгрузке позволяют по новому оценить геомеханические процессы, происходящие в породах междупластья при отработке крутых пластов.
Утверждается , что существует два основных вида слоистости осадочных пород — внутренняя и внешняя. Если внутренняя слоистость не нарушает обычно сплошности породы, то внешняя слоистость приводит к необходимости рассматривать осадочный массив как слоистый.
Отличительная особенность такого массива заключается еще и в том, что в зонах разгрузки на современных глубинах разработки, деформации менее прочных пород, развиваясь и увеличиваясь в объеме во времени, отрывают слои более прочных пород. Такое положение способствует расслоению пород и, как следствие этого, обрушению.
В силу специфических особенностей разработки крутых пластов, связанных с углами падения превышающих углы внутреннего трения пород, под действием сил гравитации расслоившиеся породы смещаются вниз, создавая прежде всего опасность аварийных ситуаций не только в очистном забое, но и в подготовительных выработках.
Такое положение сложилось в течение последних 5 лет при отработке пласта Куцый на гор. 960м шахты им. М.И.Калинина ГП «Артемуголь». На участке №28 – 960 в 2006 – 2007г.г. зарегистрировано 14 случаев травматизма.
Исследования, по изучению процессов расслоения боковых пород, проведенные в условиях шахт Центрального района Донбасса (им.М.И.Калинина, им.А.И.Гаевого, ГП «Артемуголь» им.К.Маркса, ГП «Орджоникидзеуголь»), на глубинах 800 – 1100м позволили установить, что в зависимости от горно-геологических условий зона расслоения пород составляет, по нормали к напластованию, в кровле и почве выработок 3 – 11м. При этом обязательным является наличие глинистого прослойка. Расслоения, при наличии такого прослойка, как правило, начинаются впереди лавы, при отработке одиночного пласта на расстоянии 4 – 6м, а при отработке сближенных пластов — в зоне влияния защитного пласта.
В условиях разработки крутых пластов в силу изложенных специфических особенностей и, с учетом формирования геомеханической обстановки в очистных забоях (за счет удержания кровли на кострах или ее полного обрушения), имеет место травматизм от обрушений боковых пород по высоте этажа начинается с наиболее деформированной его части – верхней, а сползание пород почвы — нижней. Наличие глинистого прослойка в непосредственной почве делает более вероятным их сползание.
Таким образом, с учетом очевидно выраженной слоистости осадочных пород, при наличии в боковых породах глинистого прослойка, в зонах разгрузки, необходима разработка мер (способов), рекомендаций, направленных на повышение устойчивости пород и предотвращение травматизма. Это возможно за счет разработки новых технических решений, учитывающих закрепления и упрочнения боковых пород.
Вывод. Для дальнейшей эффективной разработки крутых выбросоопасных пластов необходимо сочетать их разработку с научно — техническими решениями, направленными на сохранность выработок проводимых в над — подработанных массивах.
© ДонНТУ, Худолей Т.О.