Способы бесцеликовой охраны выработок

 

Установлено, что с ростом глубины отработки запасов ширина предохранительных целиков около подготавливающих выработок увеличивается приблизительно в соотношении 10 м на каждые 100 м глубины.

При ведении горных работ на глубине 600 м и более охрана выемочных выработок целиками угля, размеры которых достигают 45-60 м, становится нерациональной: увеличиваются потери угля в недрах, повышается опасность газодинамических явлений, горных ударов, завалов лав и выработок на соседних пластах в зоне влияния оставленных целиков, усложняется транспорт угля, растет газообильность выемочных участков вследствие дренирования метана из целиков.

В этой связи рациональными являются также технологические схемы отработки пластов, при которых исключается необходимость оставления целиков угля для охраны выработок, обеспечиваются достаточно высокая концентрация горных работ и нормальные условия функционирования всех технологических звеньев шахты. Для этого выемочные выработки необходимо располагать в зонах с пониженным горным давлением, т. е. там, где используется эффект разгрузки пород от напряжений в краевой части угольного массива, прилегающей к выработанному пространству, применять так называемые бесце-ликовые технологические схемы отработки пластов.

Указанные выше схемы разделяются на две группы: с повторным использованием выработок, например, вначале для транспортных, а затем вентиляционных целей, и с проведением указанных выработок вприсечку к выработанному пространству, в зоне установившегося горного давления.

Проведение выработок вприсечку производится с отставанием от забоя лавы не менее чем на 60-120 м на пластах, склонных к самовозгоранию, и не менее 120-180 м в зависимости от характера обрушаемости и слеживаемости пород в прочих условиях. При этом предусматривается запас поперечного сечения выработки на осадку в пределах 500-700 мм. Выработки крепятся металлическими арками с плотностью установки не менее 1, 5 арки на 1 м.

Присечка может быть с частичным сохранением старой выработки, полная и с оставлением между вновь проводимой выработкой и обрушенными породами полосы угля шириной до 1 м. Последнюю схему следует применять только на непожароопасных пластах.

 

Рис. 1. Варианты схем проведения выемочных выработок вприсечку: а – с частичным сохранением выработки; б – полная прасечка; в – с оставлением полосы угля.

 

Бесцеликовая схема с повторным использованием горных выработок применяется преимущественно в благоприятных горно-геологических условяих: при глубине работ не более 700 м; мощности пластов до 3, 5 м, если их угол падения не превышает 35°, и до 1, 5 м – при любых углах падения; породы кровли любые по устойчивости; при отсутствии пучащих пород в почве пласта и притока воды, т. е. в тех случаях, когда с помощью имеющихся технических мероприятий обеспечивается нормальное состояние выработок без больших объемов работ по их поддержанию. Выемочные выработки для поддержания позади очистного забоя с целью повторного использования необходимо охранять с помощью специальной крепи или искусственных ограждений: железобетонные тумбы – при пластах мощностью менее 1, 5 м при среднеобрушаемых породах кровли и прочных породах почвы; органную крепь – при мощности пласта от 1, 5 до 3 м, костры – при наличии ложной кровли; жесткие полосы из быстротвердеющих материалов – при средне- и труднообрушаемых породах кровли, особенно при необходимости обеспечения изоляции выработанного пространства.

Для улучшения устойчивости повторно используемых выемочных выработок во всех случаях, когда смещение пород превышает конструктивную податливость выбранной крепи, впереди забоя лавы на 20-30 м и позади его на 100-120 м устанавливают специальную крепь усиления из металлических стоек с несущей способностью не менее 100 кН на 1 м выработки.

Крепь усиления устанавливают под каждый верхняк арки впереди движущейся лавы, а в зоне установившихся смещений вмещающих пород, т, е, позади лавы, ее в направлении подвигания забоя с той же скоростью демонтируют, транспортируют на штрековом конвейере и вновь устанавливают.

 

Рис. 2. Система разработки тонких и средней мощности пологих пластов в бремсберговой панели по простиранию с полевой лодготовкой и повторным использованием пластовых ярусных штреков: 1 – главный полевой откаточный штрек; 2, 3 и 4 – бремсберги соответственно людской, конвейерный и вентиляционный; 5 – конвейерные ярусные штреки; 6 – фланговый вентиляционный бремсберг; 7 – вентиляционный ярусный штрек; 8 – главный полевой вентиляционный штрек; 9 – лава

 

Рис. 3. Система разработки тонких и средней мощности пологих пластов в уклонной панели по простиранию с полевой подготовкой и проведением вентиляционного штрека позади очистного забоя: 1 – главный полевой вентиляционный штрек; 2 – фланговый вентиляционный уклон; 3 – лава; 4 – вентиляционный ярусный штрек; 5 – конвейерный ярусный штрек; 6 – панельный вспомогательный уклон; 7 и 8 – уклоны соответственно конвейерный и людской; 9 – главный полевой откаточный штрек

 

За последние годы технология с бесцеликовой охраной подготовительных выработок получила широкое распространение и в 1990 г. составила порядка 70-75%. При этом дополнительно было извлечено около 15 млн т угля, ранее безвозвратно теряемого в целиках у выработок; в 1, 5-2 раза уменьшилась удельная (на 1000 м запасов) протяженность проводимых выработок по сравнению с подготовкой участков с оставлением целиков; устраняется источник горных ударов и эндогенных пожаров.

Таким образом, основной принцип отработки пластов в пределах участка – выемка угля без оставления целиков при следующих способах охраны пластовых выработок: с