Источник: Уголь Украины. — 1995. — №8. — с.12 — 14
Вопросы закладки выработанного пространства при разработке крутых пластов поднимались неоднократно. Это было связано прежде всего с внезапными обрушениями кровли в очистных забоях и сопровождавшими их несчачтными случаями. Экспертные комиссии в предложениях по недопущению подобных аварий рекомендовали полную закладку выработанного пространства. Для обеспечения безопасной отработки пластов с наиболее сложными горно — геологическими условиями принимались решения о создании соответствующей технической базы для полной закладки. Однако положение оставалось неизменным и после получения положительных результатов применения закладки выработанного пространства с доставкой материалов к очистным забоям ленточными конвейерами и по трубам с помощью сжатого воздуха. Такое положение длительное время объяснялось тем, что считалось нецелесообразным прменение закладки при разработке крутых пластов Донбасса, так как были необходимы дополнительные средства и выполнение капиталоемких работ по сооружению подземных дробильно — закладочных комплексов.
За последние 30 лет средняя глубина горных работ увеличилась на 400 — 450 м, что привело к дальнейшему ухудшению горно — геологической обстановки на шахтах. Возросли объемы породы, получаемой при ремонте выработок. Обострился вопрос охраны окружающей среды и теперь в качестве социального заказа стало требование о решении проблемы оставления породы в шахтах.
Анализ показывает, что относительное количество получаемой в шахтах породы не превышает объемов добычи угля, хотя по отдельным шахтам могут быть исключения. Если принять во внимание обстоятельство, что при полной закладке выработанного пространства на 1 т угля необходима 1 т породы, то вопрос оставления в шахте всей породы решался бы сравнительно просто. Однако необходимо учитывать то, что при отработке защитных пластов с полной закладкой выработанного пространства снижается защитное действие надработки или подработки. В таких очистных забоях размещать породу нельзя, а следовательно, потребуется изыскание других мест ее утилизации. Очевидно, наиболее рациональным местом является погашаемые выработки.
До последнего времени практически не поднимался вопрос об использовании погшаемых выработок для размещения в них породы. Это объясняется отсутствием технологических решений, обеспечивающих приемлемые технико-экономические показатели. Поскольку нет какого-либо систематического опыта размещения породы в погашаемых выработках, авторы совместно с сотрудниками лаборатории технологии закладочных работ ДонУГИ приступили к исследованиям с проведением экспериментальных работ в натуральных условиях.
Для размещения породы в погашаемых выработках были рассмотрены метательные машины, скреперные установки, пневмозакладочные машины. Метательные машины требуют доставки к ним дробленной породы в вагонетках. Для этого необходимо поддерживать выработку в эксплуатационном состоянии. В месте нахождения машины нужно расширять выработки для размещения опрокидывателя. Сложным представляется подача породы непосредственно к машине.
Скреперные уствновки требуют доставки к определенному месту породы, оборудования, сооружения пункта разгрузки вагонеток. Затруднена работа скрепера в выработках с деформированной крепью и в непрямолинейных. Таким образом, применение метательных машин и скреперных установок в подготовительных выработках практически исключается.
Транспорт породы по трубам с помощью сжатого воздуха лишен указанных недостатков. Пункт для разгрузки породы, дробления ее и погрузки измельченного материала может быть оборудован в одном месте. Напорные трубопровод размещается в выработках любых конфигураций и состояния.
Для закладки породы в погашаемую выработку пласта k13 горизонта 860 м на шахте «Красный профинтерн» объединения Орджоникидзеуголь оборудование было скомпоновано по схеме ДонУГИ. Порода в шахтных вагонетках подвозилась к дробильно-закладочному оборудованию электровозами. Состав вагонеток размещался в полевом штреке. Процесс подготовки породы и ее размещения в погашаемой выработке начинался с выгрузки из вагонеток на конвейер. Отсюда порода подавалась в дробилку на сопряжении полевого штрека с погашаемым, подвергалась дроблению, поступала на следующий конвейер и загружалась в закладочную машину. Затем по трубопроводу порода нагнеталась в погашаемую выработку.
Следует отметить, что эксперимент проводился в период неудовлетворительной работы шахты, при нехватке лесных материалов и т.д. Тем не менее в отдельные смены удавалось обеспечить устойчивую работу установки. Хронометражные наблюдения позволили определить возможную производительность дробильно-закладочного комплекса: 100 т породы в смену. Производительность исключает простои, не относящиеся к работе комплекса.
Установленнная в результате эксперимента производительность дробильно-закладочного комплекса обеспечивается при дроблении породы с коэффициентом крепости 5 — 6. Породу крепостью 8 и более нецелесообразно использовать в качестве закладочного материала из-за высокой энергоемкости измельчения и интенсивного износа трубопроводов. Эту категорию крепости представляют в основном песчаники и известняки, которые могут быть использованы для приготовления строительных материалов, а также щебня для балластировки шахтных путей.
При проведении экспериментальных работ изучалось влияние дальности вылета струи закладочного материала. Для этого в массив устанавливались через 2 м специальные контейенеры. После заполнения породой они извлекались и материал подвергался исследованию путем давления на прессе. По результатам обработки установлена зависимость изменения плотности закладочного массива от дальности метания. Максимальная плотность отмечена при дальности метания 4 — 8 м, а при дальности менее 2 м происходит «раздувание» материала.
В результате экспериментальных работ установлено, что при пневматическом способе формирования закладочного массива достигается наибольшее заполнение выработки дробленной породой. При этом плотность заложенного массива является достаточно высокой и зависит от дальности метания материала. Участковые дробильно-закладочные комплексы могут применяться как для закладки выработанного пространства, так и для утилизации породы в погашаемых выработках.
Выводы. Закладка выработанного пространства должна применяться во всех очистных забоях, за исключением пластов, отнесенных к защитным. Порода, остающаяся после закладки выработанного пространства очистных забоев, должна использоваться для заполнения погашаемых горизонтальных выработок. Наиболее целесообразный вид закладки пневматический, обеспечивающий высокую плотность закладочного массива.
Основное направление развития техники закладочных работ — сооружение участковых дробильно — закладочных комплексов и центральных дробильно-закладочных комплексов. При строительстве новых горизонтов необходимо ориентироваться на капитальные полевые выработки, являющиеся групповыми при разработке свиты пластов.