ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Номер

30-006-06

Наименование проекта

Способ охраны горных выработок по сближенным пластам угля

Назначение

Повышение устойчивости и эффективности горных выработок.

Рекомендуемая область применения

Горная промышленность. При креплении горных выработок по сближенным пластам угля, испытывающим влияние надработки.

Описание

Описание к ИЛ № 30-006-06

Результат выполнения технологической разработки.

Способ предназначен для охраны бремсбергов, уклонов, штреков, скатов, печей, квершлагов и других выработок по нижележащему пласту и породной толще, расположенных параллельно линии очистного забоя по вышележащему сближенному пласту, над которыми при отработке последнего оставляют предохранительный целик угля для охраны их от влияния очистных работ по вышележащему пласту.

В данном способе охраны горных выработок по сближенным пластам угля, включающем проведение охраняемой выработки по надрабатываемому пласту с подвиганием очистного забоя по надрабатывающему пласту параллельно расположению охраняемой выработки, очистную выработку по надрабатывающему пласту всем фронтом проводят над охраняемой выработкой с подвиганием от нее на удалении не менее четырех шагов обрушения легко- и среднеобрушающейся основной кровли и не менее трех шагов обрушения труднообрушающейся основной кровли пласта, причем выработку крепят анкерами двух уровней по глубине заложения их в скважинах приконтурного массива, длину анкеров первого уровня, которые устанавливают при проведении выработки, задают из условия подвески неустойчивой части массива к устойчивой, которая формируется вокруг выработки до подхода к ней временного опорного давления очистной выработки надрабатывающего пласта, а длину анкеров второго уровня, которые устанавливают не позднее начала влияния временного опорного давления очистной выработки надрабатывающего пласта, задают из условия закрепления их за контур устойчивой части массива на 0,8 - 0,9 м, который формируется над выработкой в течение всего срока службы.

Этот способ обеспечивает  полную разгрузку охраняемой выработки от остаточного опорного давления путем отработки надрабатывающего пласта без оставления над ней целика. Целик является концентратором повышенных напряжений, которые распространяются под ним в глубь надрабатываемого массива и на расположенные в нем выработки до 50-60 м и больше. Концентрация напряжений в целике обусловлена весом пород, залегающих непосредственно на нем, и весом нависших пород основной кровли прилегающего выработанного очистного пространства. Весом этих пород формируется остаточное опорное давление на надрабатываемую выработку под целиком, которое оказывает влияние на нее на протяжении всего времени поддержания под целиком.

По данным шахтных инструментальных наблюдений и лабораторных исследований коэффициент концентрации напряжений в целике, оставляемом над надрабатываемой выработкой, составляет в основном 2-2,5 при легко- и среднеобрушающихся породах основной кровли и 3-4 при труднообрушающихся породах основной кровли надрабатывающего пласта.

Данный способ  полностью исключает формирование остаточного опорного давления над охраняемой выработкой.

Временное опорное давление надрабатывающей очистной выработки распространяется впереди очистного забоя в основном не более 36-50 м (в зависимости от глубины разработки, обрушаемости пород кровли пласта, скорости подвигания забоя) и составляет лишь небольшую часть в сравнении с остаточным опорным давлением на целик. Длительность действия его на охраняемую выработку кратковременная, обычно не более 20-30 сут (в зависимости от скорости подвигания забоя), в то время как остаточное опорное давление оказывает влияние на охраняемую выработку с момента формирования его до погашения ее. Глубина распространения влияния остаточного опорного давления на целик в надрабатываемый массив и величина воздействия его на массив и расположенные в нем выработки по данным натурных и лабораторных исследований в 3-5 раз больше, чем временного опорного давления.

Кроме того,  способ обеспечивает исключение влияния на охраняемую выработку опорного давления при отработке соседнего участка (панели, столба) надрабатывающего столба, граничащего с отработанным участком, путем удаления надрабатывающей очистной выработки от охраняемой выработки на четыре шага обрушения легко- и среднеобрушающейся основной кровли и три шага - труднообрушающейся основной кровли надрабатывающего пласта. Удаление надрабатывающей очистной выработки от охраняемой выработки на такое расстояние полностью исключает влияние на нее опорного давления на краевую часть пласта соседнего участка и сдвижения пород в выработанном пространстве при его отработке.

Горное давление в разгруженном массиве надработки по данным исследований составляет примерно 0,7-0,8 величины горного давления в массиве в естественных условиях залегания.

В данном способе крепление охраняемой выработки анкерами двух уровней по глубине заложения их в скважинах приконтурного массива, из которых анкеры первого уровня устанавливают при проходке выработки, анкеры второго уровня - до попадания в зону влияния надработки, обеспечивает повышение устойчивости выработки и снижение затрат на ее крепление и поддержание, что обусловлено возведением крепи во времени и выбором длины анкеров исходя из проявления механических процессов в породах под влиянием проходческих и очистных работ и формирования контура устойчивой части массива.

Выбор времени установки анкеров двух уровней и длины анкеров каждого уровня исходя из условий формирования контура устойчивой части пород массива под влиянием проходческих и очистных работ обеспечивает повышение надежности и устойчивости выработки и снижение расхода крепежных материалов и трудоемкости работ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

На фиг. 1 показан вертикальный продольный разрез надрабатываемой выработки, закрепленной анкерами первого уровня по надрабатываемому пласту и надрабатывающей очистной выработки по надрабатывающему пласту. На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1. На фиг. 3 - вертикальный продольный разрез выработки с закрепленной анкерами второго уровня кровлей после полной надработки ее очистными работами по надрабатывающему пласту.

Способ осуществляют следующим образом.

По мере проведения горной выработки 1 по надрабатываемому пласту 2 кровлю закрепляют анкерами первого уровня 3 и бока анкерами 4. Анкеры в ряду первого уровня в кровле соединяют между собой подхватами 5. Контур устойчивой части пород кровли в период проходки и до начала влияния надработки на выработку 1 принимают по данным инструментальных наблюдений непосредственно в горных выработках, получаемым в подобных горно-геологических и горнотехнических условиях. Они могут быть получены, например, с помощью контурных реперов и глубинных реперов, закладываемых в кровлю на различном расстоянии от контура выработки.

Так, в условиях шахт Кузбасса устойчивый свод (часть) пород кровли надрабатываемых выработок до попадания их в зону влияния очистных работ надработки формируется по данным многочисленных инструментальных наблюдений в основном на расстоянии 1,3-1,5 м от контура выработки.

К моменту подхода надрабатывающей очистной выработки 6 по надрабатывающему пласту 7 к надрабатываемой выработке 1 на расстояние не менее протяженности зоны временного опорного давления l_оп, на которое оно распространяется впереди очистного забоя, кровлю выработки закрепляют анкерами второго уровня 8, которые устанавливают рядами в промежутке между анкерами первого уровня 3. Протяженность зоны временного опорного давления впереди забоя очистной выработки принимают по данным инструментальных наблюдений (с помощью маркшейдерских инструментов и контурных реперов), получаемым в сходных горно-геологических и горнотехнических условиях. Контур устойчивой части пород кровли, формирующийся с момента влияния очистных работ надработки на выработку и в течение всего времени до окончания срока службы, принимают по данным инструментальных наблюдений (например, контурными и глубинными реперами), получаемым в подобных горно-геологических и горнотехнических условиях. В частности, по данным наблюдений в условиях шахт Кузбасса в зависимости от мощности пород между сближенными пластами в полностью надрабатываемых выработках (без оставления целиков угля над ними) контур устойчивых пород кровли за срок их службы формируется обычно в пределах не более 2-2,5 м от контура выработки.

Надрабатывающую очистную выработку 6 всем фронтом проводят над охраняемой выработкой 1 с подвиганием от нее на расстоянии не менее четырех шагов обрушения легко- и среднеобрушающейся основной кровли и не менее трех шагов обрушения труднообрушающейся основной кровли надрабатывающего пласта. Шаг обрушения основной кровли в выработанном пространстве надрабатывающего пласта принимают по данным инструментальных наблюдений (например, по скоростям смещений пород кровли и почвы или величины нагрузки на крепь в очистной выработке), получаемым в аналогичных горно-геологических и горнотехнических условиях. Например, в условиях Кузнецкого бассейна шаг обрушения пород легкообрушающейся кровли угольных пластов находится в основном в пределах 7-9 м, среднеобрушающейся кровли - 10-15 м, труднообрушающейся кровли - 16-25 м.

Преимущества перед известными аналогами

Производится полная надработка выработок без оставления над ними предохранительных целиков угля и поддержания их в полностью разгруженном от опорного давления массиве пород.

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Технология обеспечивает получение стабильных результатов

Технико-экономический эффект

Снижение затрат на крепление и поддержание выработок по сближенным платам угля на 20%, уменьшается потеря угля на 22%.

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

26.09.2006