Общие сведения
Управление горным давлением – совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в очистных выработках для обеспечения безопасной и эффективной работы в них.
Цели управления горным давлением направлены ни обеспечение: безопасной работы в лавах; наименьшего расхода крепежных материа- лов, трудоемкости и себестоимости работ; максимальной полноты вы- емки угля.
До 64 – 70% несчастных случаев связаны с обрушением кровли в лавах; расход крепежного леса в лавах крутых пластов составляет 60
– 120 м3/1000 т угля; ручным трудом по управлению кровлей и креп-
лению лав заняты половина рабочих в лаве.
При выборе способа управления горным давлением следует учитывать факторы: устойчивость и обрушаемость кровли в лаве, ус- тойчивость непосредственной почвы; мощность и угол падения пласта; наличие нарушений; склонность пласта к внезапным выбросам; нали- чие технических средств осуществления способа.
Величину опускания непосредственной кровли в пределах при- забойного пространства при всех способах управления горным давле- нием регулируют призабойной и специальной крепями. Сдвижение вышележащих пород в выработанном пространстве регулируют:
– обрушением кровли в выработанном пространстве;
– закладкой выработанного пространства;
– оставлением целиков в выработанном пространстве.
8.2 Способы управления горным давлением в лавах
Способы управления кровлей на пологих пластах: полное обру- шение; частичное обрушение; полная закладка; частичная закладка; плавное опускание.
На пластах крутого падения, кроме перечисленных способов, применяют специфический способ – удержание кровли на кострах.
Ниже приведены основные сведения о способах управления кровлей, которые студенты должны твердо знать.
Полное обрушение кровли.
Сущность. При подвигании очистного забоя периодически (че- рез 1 – 2 полоски угля) в выработанном пространстве удаляют приза- бойную и специальную крепи или передвигают секции крепи и таким образом лишают опоры породы кровли, которые обрушаются. Обру- шение распространяется только до специальной крепи, которая как бы разрывает нависающую консоль кровли. В большинстве случаев кров- ля обрушается регулярно. Вышерасположенные породы опускаются в выработанном пространстве, опираются на обрушенные породы, бла- годаря чему в призабойном пространстве происходит допустимое сдвижение пород. В том случае, если мощность легкообрушающихся пород менее 3,5 – 5 мощностей пласта, зависающие вышележащие по- рода (основная кровля), не имея опоры, обломятся, зависший конец опустится, непосредственная кровля будет разрушена, крепь поломана,
т.е. произойдет завал лавы.
Расстояние, через которое обрушается кровля в выработанном пространстве, называется шагом обрушения; расстояние, через кото- рое передвигается специальная или механизированная крепь – шагом передвижки крепи.
После отхода лавы от разрезной печи на расстояние 20 – 50 м кровля обрушается – это так называемое первое обрушение. Затем кровля обрушается регулярно по мере подвигания лавы – первичное обрушение или просто обрушение кровли.
Резкое оседание и облом основной кровли называется вторич- ной осадкой кровли. Важно уяснить различие между этими терминами, между обрушением нижних слоев и оседанием верхних.
В качестве специальной крепи применяют крепь "Спутник", ОКУ, органную крепь из деревянных или металлических стоек, кусты, костры. Специальные крепи и расположение стоек ОКУ приведены на рисунке 3.1, Стойки ОКУ располагаются линейно или в шахматном порядке на границе призабойного пространства лавы через 0,8 – 2,4 м равномерно или группами по 2 – 5 штук с окнами между группами. Шахматное расположение рекомендуется на пластах с труднообру- шаемыми кровлями для того, чтобы предотвратить опрокидывание тумб при обрушении кровли крупными блоками. Недостаток шахмат- ного расположения тумб – близкий к забою ряд практически не нагру- жен (реакция посадочных стоек составляет 200-300 кН).
Органная крепь – один или несколько рядов стоек установлен- ных на границе призабойного пространства (рис. 8.1). Стойки могут быть деревянные или металлические. Расстояние между осями стоек в ряду два диаметра стоек. Через 5 м в органном ряду оставляются окна
шириной не менее 0,7 м.
Кусты – это 3 – 12 рядом установленных стоек. Используются в местах геологических нарушений, когда раздвижность стоек ОКУ не- достаточна; при кровлях сложенных прочными, мощными слоями пес- чаников.
а б в г
д е к
Рисунок 8.1 – Расположение стоек специальной крепи в лавах ОКУ: а – линейное равномерное; б, в – линейное группами по 2 – 5 штук; г – шахматное; д – ор- ганная крепь; е – кусты; к - костры
На крутых пластах стойки ОКУ устанавливаются на полках для предотвращения скатывания стоек после разгрузки и во время пере- движения; при большой длине лавы работы ведутся одновременно на нескольких участках. Для обеспечения безопасности работ на границе участков устанавливаются прочное перекрытие из органной крепи, костров.
Полное обрушение наиболее прогрессивный и распространен- ный способ применяется на пологом падении в 92% лав; на крутом – 45%.
Сущность полной закладки. По мере подвигания очистного за- боя в выработанное пространство доставляют породу, которая запол- няет все выработанное пространство до перегородок, ограждающих призабойное пространство. Закладочный массив уплотняется опус- кающейся кровлей, служит ей опорой, препятствующей большим и резким осадкам кровли, чем и обеспечивается допустимое смешение пород в призабойном пространстве.
Порода для закладки доставляется с поверхности или из прово- димых и ремонтируемых выработок, Транспорт может быть гидравли- ческий, пневматический, механический. Полная закладка применяется на мощных пластах, под застроенными поверхностями, для охраны водоемов. Объем применения этого способа постоянно сокращается.
Частичное обрушение. В выработанном пространстве вслед за подвиганием очистного забоя выкладываются бутовые полосы из по- роды, полученной от проведения бутовых штреков. Назначение буто- вых полос – удерживать основную кровлю от осадок и обеспечить до- пустимое опускание кровли в призабойном пространстве. Схема рас- положения бутовых полос, штреков приведена на рисунке 8.1а. Непо-
средственная кровля между бутовыми штреками должна обрушаться; на этих участках необходимо предусматривать посадочную крепь.
Расстояние между бутовыми штреками предлагается рассчиты- вать по формуле
l6ш =
15 ¸ 25
m
. (8.1)
Ширина бутовой полосы должна быть более 4 m, но не менее 5 м.
Шаг закладки равен двум захватам комбайнов; обычно – 1,6 м.
Частичная закладка. Цель способа – удержать непосредствен- ную и основную кровли от обрушения в призабойном и выработанном пространствах. Породные полосы обычно выкладывают от одного бу- тового штрека до соседнего бутового штрека, (рис. 8.1б).
Ширина бутового штрека, высота подрывки пород в штреке мо- гут быть определены из формулы (8.1) и рисунок 8.2.
BhKp= ml6 n, (8.2)
где В – ширина бутового штрека;
h – высота подрывки;
Кр – коэффициент разрыхления 1,5 – 1,8;
m – мощность пласта;
lδn– ширина бутовой полосы.
Задают lδnпределах 6 ¸ 12 м (обычно 6 – 8 м при односторонней выкладке полосы) и ширине штрека 2 – 4 м. Определяется h по формуле
|
(BK
)-1. (8.3)
а) б)
бутовой
3 штрек