способ охраны подготовительных выработок в слабоустойчивых породах

Формула изобретения

Способ охраны подготовительных выработок в слабоустойчивых породах, включающий определение конвергенции подготовительной выработки перед началом ее проходки, оставление в почве подготовительной выработки во время ее проведения пачки угля мощностью, равной конвергенции выработки, и полную выемку этой пачки угля в случае равенства опускания кровли и поднятия почвы, при отработке первого смежного угольного столба со стороны очистного забоя (лавы), отличающийся тем, что в выработке оставляют часть пачки прямоугольного сечения шириной не более ¹/₂ ширины выработки при большей доле опускания кровли в суммарной конвергенции, или трапециевидной формы с наклоном боковой грани не менее угла внутреннего трения угля - при большей доле пучения почвы в суммарной конвергенции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для охраны подготовительных выработок при разработке угольных пластов, в кровле и почве которых залегают неустойчивые породы, в том числе - пучащие, столбовыми системами разработки с повторным использованием подготовительных выработок.

Известен способ охраны подготовительной выработки, применяемый при разработке угольных пластов, в почве которых залегают слабые пучащие породы, предполагающий борьбу с пучением пород почвы путем подрывки вспученных пород почвы после прохода очистного забоя (Эффективные способы предотвращения пучения пород в шахтах. - М.: ЦНИЭИуголь, 1985, стр.11).

Недостатками этого способа являются:

- большие затраты на проведение выработки увеличенного сечения, с запасом на величину ожидаемой конвергенции;

- дополнительные затраты на поддержание повторно используемой выработки за счет осуществления подрывки вспученных пород почвы после прохода очистного забоя.

Прототипом изобретения является способ охраны подготовительной выработки, описанный в патенте РФ №2149999 “Способ разработки пологих угольных пластов, склонных к пучению”, в котором перед началом проходки подготовительной выработки определяют конвергенцию выработки на всем ее протяжении и при ее проходке оставляют пачку угля в почве подготовительной выработки мощностью, равной величине максимальной конвергенции, которую извлекают полностью во время отработки смежного столба.

Недостатками этого способа являются:

- полное извлечение защитной пачки в почве выработки после прохода первого смежного очистного забоя снижает эффективность мероприятия в целом, не позволяя использовать защитные свойства пачки для компенсации деформаций выработки после прохода первого очистного забоя;

- полное извлечение пачки после прохода первого смежного очистного забоя для компенсации конвергенции на участке между первым и вторым очистными забоями потребует применения более сложных и дорогостоящих технологий охраны выработки, усложняя и повышая стоимость добываемого полезного ископаемого.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат на поддержание повторно используемой подготовительной выработки при разработке угольных пластов, в кровле и почве которых залегают неустойчивые, в том числе - пучащие, породы.

Технический результат достигается тем, что в способе охраны подготовительных выработок в слабоустойчивых породах, включающем определение конвергенции подготовительной выработки перед началом ее проходки, оставление в почве подготовительной выработки во время ее проведения пачки угля мощностью, равной конвергенции выработки, и полную выемку этой пачки угля при равенстве опускания кровли и поднятия почвы, при отработке первого смежного угольного столба со стороны очистного забоя (лавы), согласно изобретению в выработке оставляют часть пачки прямоугольного сечения шириной не более ¹/₂ ширины выработки при большей доле опускания кровли в суммарной конвергенции, или трапециевидной формы с наклоном боковой грани не менее угла внутреннего трения угля - при большей доле пучения почвы в суммарной конвергенции.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что его применение обеспечит следующий экономический эффект:

- снижаются затраты на поддержание выработки при ее повторном использовании;

- обеспечивается возможность повторного использования выработок при разработке пластов, в почве которых залегают слабые пучащие породы;

- создается эффективное защитное сооружение для предотвращения внезапных поднятий почвы в подготовительных выработках;

- расширяется область применения по углу залегания разрабатываемых пластов от пологих до наклонных.

Сущность предлагаемого способа поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами.

На фиг.1 изображена принципиальная технологическая схема проведения выработки с оставлением пачки угля в ее почве;

на фиг.2 - сечение выработки после полного извлечения пачки угля в ее почве;

на фиг.3 - сечение выработки с оставленной частью пачки прямоугольного сечения;

на фиг.4 - сечение выработки с оставленной частью пачки трапециевидного сечения.

Предлагаемый способ выполняется следующим образом. Перед началом проведения выработки 1 с неустойчивыми породами кровли и почвы определяют конвергенцию, включающую опускание неустойчивой кровли и поднятие (пучение) почвы, на всем протяжении выработки (например, как в книге О.Якоби. Практика управления горным давлением. - М.: Недра, 1987, с.353) и оставляют пачку 2 угля в почве горной выработки (фиг.1) мощностью, равной максимальной конвергенции, затем при проходе смежного очистного столба полностью извлекают ее в случае равенства опускания кровли и пучения почвы. При конвергенции, по преимуществу состоящей из опускания кровли, оставляют пачку прямоугольной формы шириной не более ¹/₂ ширины выработки - (фиг.3). При конвергенции, состоящей по преимуществу из пучения почвы, оставляют пачку трапециевидной формы с углом наклона боковой грани трапеции не менее угла внутреннего трения угля (фиг.4).

Значение угла внутреннего трения угля можно заимствовать, например, из книги “Справочник (кадастр) физических свойств горных пород: М.: Недра, 1975”. Оставление части пачки угля в выработке обеспечивает управление конвергенцией пород в выработке при повторном ее использовании: опускание неустойчивых пород кровли (при устойчивых породах почвы) компенсируется извлечением оставленной части пачки угля прямоугольной формы при отработке второго смежного выемочного столба с размещением транспортного и другого необходимого оборудования в выработке в пространстве извлеченной части пачки. Пучение неустойчивых пород почвы (при устойчивых породах кровли) предотвращается наличием оставленной части пачки трапециевидного поперечного сечения, причем силовое противодействие пучению со стороны консольно работающей трапециевидной оставленной пачки обеспечивается внутренней связностью угля в пачке по всей ее ширине при наклоне внешних граней пачки более угла внутреннего трения в угле.

На всех этапах обеспечивается возможность размещения в выработке транспортных устройств или других необходимых механизмов, свободное пространство для перемещения людей и для целей вентиляции, предотвращается снижение качества полезного ископаемого от подрывки пород кровли и/или почвы, не предполагается использование нетрадиционных технологий и механизмов.

Предлагаемый способ рекомендуется использовать при разработке пластов любой мощности в один слой, а также при слоевой отработке мощных пластов.

Способ может быть рекомендован как мероприятие по снижению интенсивности пучения и как мероприятие по предотвращению внезапных поднятий почвы.

Преимуществом предлагаемого способа охраны подготовительных выработок является то, что резко уменьшаются затраты на поддержание и ремонт подготовительных выработок в случаях, когда породы почвы пласта склонны к пучению, и повышается уровень надежности безремонтной эксплуатации выработки при ее повторном использовании.