Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния и перспектив развития подземной угледобычи в куангнинбском угольном бассейне Вьетнама 8
1.1 Оценка роли Куангниньского угольного бассейна при выполнении перспективных планов по добыче угля во Вьетнаме 8
1.2 Анализ специфики горно-геологических условий отработки каменноугольного месторождения Мао Хе 11
1.3 Особенности отработки перспективных угольных пластов месторождения МаоХе 16
1.4 Характеристика объектов на поверхности месторождения Мао Хе 22
1.5 Влияние подземных горных работ на земную поверхность при управлении кровлей очистных забоях полным обрушением 26
Выводы по главе 1 35
2 Анализ опыта подземной отработки мощных крутых угольных пластов 37
2.1 Анализ практического опыта отработки мощных крутых пластов с обрушением кровли в выработанном пространстве на шахтах Вьетнама 37
2.2 Анализ опыта применения систем разработки мощных крутых пластов с закладкой выработанного пространства 46
2.3 Закладочные материалы, используемые при подземной разработке угольных месторождений 56
2.4 Оценка возможности применении известных технологий отработки мощных крутых пластов с закладкой выработанного пространства на шахтах
месторождения Мао Хе 60
Выводы по главе 2 65
3 Исследование влияния отработки пласта v9b(44b) в условиях шахты мао хе на состояние земной поверхности и вмещающего массива горных пород 68
3.1 Обоснование основных задач исследований 68
3.2 Выбор и обоснование метода исследований з
3.3 Обоснование параметров горно-геомеханических моделей и расчетной схемы 78
3.4 Результаты численного моделирования состояния вмещающего массива горных пород и земной поверхности при отработке пласта v9b(44b) в условиях шахты Мао Хе 3.4.1 При отработке пласта v9b(44b) без закладки выработанного пространства (Модель №1) 86
3.4.2 При отработке пласта v9b(44b) с закладкой выработанного пространства на участках с труднообрушающимися породами кровли (Модель №2) 94
3.4.3 При отработке пласта v9b(44b) без закладки выработанного пространства на участках с легкообрушающимися породами кровли (Модель №3) 98
3.4.4 Обобщение результатов 102
Выводы по главе 3 103
4 Рекомендуемая технология отработки крутопадающих пластов в условия шахты мао хе с закладкой выработанного пространства 106
4.1 Принципиальная схема рекомендуемой технологии разработки пласта с закладкой выработанного пространства 106
4.2 Определение основных параметров рекомендуемой технологии разработки пласта слоями с закладкой выработанного пространства 111
4.2.1 Определение давления закладочного материала на ограждающую крепь 111
4.2.2. Выбор основных параметров рекомендуемой технологии 120
4.3 Технико-экономическая оценка рекомендуемой технологии отработки мощных крутых пластов под охраняемыми объектами на поверхности 124
Выводы по главе 4 131
Заключение 133
Список литературы 1
- Анализ специфики горно-геологических условий отработки каменноугольного месторождения Мао Хе
- Анализ опыта применения систем разработки мощных крутых пластов с закладкой выработанного пространства
- Обоснование параметров горно-геомеханических моделей и расчетной схемы
- Определение основных параметров рекомендуемой технологии разработки пласта слоями с закладкой выработанного пространства
Анализ специфики горно-геологических условий отработки каменноугольного месторождения Мао Хе
В стратиграфической толще южное крыло месторождения Мао Хе простирается от разведочной линии T.I до разведочной линии Т.IX и разделяется на 3 блока [80]. Пласты имеют направление падения на юг, юго-запад.
Юго-западный блок простирается от разведочной линии T.I до разведочной линии Т.II, состоит из 4 пластов: 10, 9Ь, 9а, 9.
Пласт 10. Полная мощность пласта изменяется от 2,41 до 19,79 м, средняя мощность 7,47 м. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 1 до 15 породных прослойков, мощность прослойков изменяется от 0,3 до 4,0 м, средняя мощность прослойков 1,46 м. Пласт является невыдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 54 до 65 , среднее значение составляет 61 . Параллельно линии простирания пласта на поверхности проходит высоковольтный кабель с напряжением 110 кв.
Пласт 9Ь. Выход пласта на дневную поверхность отмечается в населённом пункте. Полная мощность пласта изменяется от 1,59 до 9,61 м, средняя мощность 7,0 м. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 1 до 6 породных прослойков, мощность прослойков от 0,25 до 2,37 м, средняя мощность 0,86 м. Пласт является выдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 48 до 69 , среднее значение составляет 66 .
Пласт 9а. Выход пласта на дневную поверхность отмечается в населенном пункте. Полная мощность пласта изменяется от 0,81 до 6,84 м, средняя мощность 4,51 м. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 1 до 3 породных прослойков, мощность прослойков от 0,2 до 1,98 м, средняя мощность 0,89 м. Пласт является очень невыдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 51 до 70 , среднее значение составляет 60 .
Пласт 9. Выход пласта на дневную поверхность отмечается в населенном пункте. Пласт 9 разделен породным прослойком мощностью 0,82 - 3,1 м на два слоя.
Полная мощность пласта изменяется от 1,35 до 7,04 м, средняя мощность 2,65 м, пласт относится к пластам средней мощности.
Строение пласта сложное. Пласт является очень невыдержанными по мощности. Мощность породных прослоек между слоистой кровлей и слоистой почвой от 0,82 до 3,1 м. Угол падения пласта изменяется от 43 до 57 , среднее значение составляет 53 .
Промежуточный блок простирается от разведочной линии Т.II до разведочной линии T.V, включает 6 пластов: 10, 9Ь, 9а, 9, 8, 8а.
Пласт 10. Выход пласта на поверхность отмечен в населённом пункте около высоковольтного кабеля напряжением 110 кв. На поверхности имеется старый карьер, длина карьера около 370 м, глубина -10 м. В настоящее время карьер частично заполнен пустыми породами. Полная мощность пласта изменяется от 1,05 до 9,75 м, средняя мощность 5,25 м. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 1 до 15 породных прослойков, мощность прослойка изменяется от 0,27 до 2,9 м, средняя мощность 0,95 м. Пласт является очень невыдержанными по мощности. Угол падения пласта изменяется от 55 до 62 , среднее значение 59 .
Пласт 9Ь. Выход пласта на поверхность фиксируется на холме. Полная мощность пласта изменяется от 0,68 до 6,65 м, средняя мощность 2,98 м. Пласт относится к пластам средней мощности. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 1 до 3 породных прослойков, мощность прослойка от 0,15 до 2,29 м, средняя мощность 0,72 м. Пласт является выдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 58 до 80 , среднее значение 63 .
Пласт 9а. Выход пласта на поверхность фиксируется на холме. Часть его отработана подземным способом на глубину -50 м. Полная мощность пласта изменяется от 3,36 до 9,03 м, средняя мощность 7,51 м. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 3 до 9 породных прослойков, мощность прослойка от 0,32 до 3,98 м, средняя мощность 1,76 м. Пласт является выдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 60 до 80 , среднее значение 64 .
Пласт 9. Выход пласта на поверхность отмечается на холме. На поверхности имеется старый карьер, глубина карьера достигает 20 м. В настоящее время карьер полностью выработан. Несколько старых выработок залегает на глубине -25 м и -50 м. Пласт разделяется на 2 слоя.
Мощность слоя, расположенного у кровли пласта, изменяется от 3,04 до 5,2 м, средняя мощность 3,88 м. Мощность слоя, расположенного у почвы пласта, изменяется от 1,65 до 3,42 м, средняя мощность 2,82 м. Строение данного слоя сложное. В пласте имеется от 1 до 3 породных прослойков, мощность прослойка от 0,3 до 0,93 м, средняя мощность 0,47 м. Пласт 9 является очень невыдержанным по мощности. Суммарная мощность пород между слоями, расположенными у кровли и почвы пласта, от 0,8 до 3,7 м. Угол падения пласта изменяется от 59 до 70 , среднее значение 62 . Пласт 8. Пласт выходит на поверхность на холме. Пласт разделён на 2 слоя: верхний у кровли пласта и нижний у почвы пласта. Полная мощность верхнего слоя изменяется от 1,31 до 2,2 м, средняя мощность 1,76 м. Мощность нижнего слоя изменяется от 3,99 до 13,18 м, средняя мощность 6,57 м. Пласт 8 является невыдержанным по мощности. Мощность прослоек между верхними и нижними слоями от 3,8 до 10,0 м. Угол падения пласта изменяется от 55 до 66 , среднее значение 62 .
Пласт 8а. Выход пласта на поверхность отмечен на промышленной площади месторождения № 56. Полная мощность пласта изменяется от 0,92 до 2,02 м, средняя мощность 1,57 м. Пласт относится к пластам средней мощности. Строение пласта простое. В пласте имеется от 1 до 5 породных прослойков, средняя мощность которых составляет 0,15 м. Пласт является выдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 55 до 70 , среднее значение 60 .
Юго-восточный блок простирается от разведочной линии T.V до разведочной линии T.IX, состоит из 8 пластов: 10, 9Ь, 9а, 8, 8а, 7, 6.
Пласт 10 выходит на поверхность в населённом пункте, около высоковольтного кабеля напряжением 110 кв. На поверхности имеются озера, пруды, земли сельскохозяйственного назначения. Полная мощность пласта изменяется от 0,95 до 5,19 м, средняя мощность 2,74 м. Строение пласта сложное. В пласте имеется от 1 до 6 породных прослойков, мощностью от 0,22 до 1,24 м, средняя мощность -0,45 м. Пласт является, в основном, очень невыдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 44 до 60 .
Пласт 9Ь выходит на поверхность в населённом пункте с большим количеством земель сельскохозяйственного назначения. Полная мощность пласта изменяется от 0,96 до 7,94 м, средняя мощность - 3,36 м. Строение пластов сложное. В пласте имеется от 1 до 6 породных прослойков, мощностью от 0,15 до 1,31 м, средняя мощность - 0,51 м. Пласт является невыдержанным по мощности. Угол падения пласта изменяется от 58 до 67 , среднее значение угла падения - 62 .
Пласт 9 а выходит на поверхность в населённом пункте с большим количеством земель сельскохозяйственного назначения, озерами и прудами. В нескольких местах ранее велись горные работы, достигшие глубины -45, редко -50 м. Породной толщей мощностью 0,67 - 0,82 м пласт 9а разделён на верхний и нижний слои, мощность которых составляет соответственно 1,39 - 6,68 м и 1,44 - 6,94 м. Угол падения пласта изменяется от 60 до 80 , среднее значение - 65 .
Пласт 9. Общая мощность пласта изменяется от 1,95 - 12,76 м. Угол падения пласта составляет 57 - - 75 , среднее значение 61 . Суммарная мощность породных прослойков между верхним и нижним слоями угля от 0,8 до 7,5 м.
Пласт 8. В месте выхода пласта на поверхность в настоящее время ведутся открытые работы на глубине -40 м. Пласт, разделяется на 2 слоя: слой у кровли пласта имеет мощность 0,68 - 2,19 м, мощность слоя у почвы пласта изменяется от 3 до 6,67 м. Между верхним и нижним слоями залегают породы общей мощностью 0,5 - 6,0 м. Угол падения пласта 8 изменяется от 50 до 65 , среднее значение -59.
Анализ опыта применения систем разработки мощных крутых пластов с закладкой выработанного пространства
Закладку выработанного пространства применяют для управления горным давлением; [5, 12, 27, 30, 69] снижения потерь угля путем выемки законсервированных охранных целиков, предотвращения подземных пожаров и внезапных вы 47 бросов угля и газа, уменьшения деформаций земной поверхности и охраны от разрушения объектов, расположенных в зоне подработки; оставления в шахте породы от проходческих работ.
При работе с закладкой выработанного пространства на место извлекаемого угля помещается пустая порода, доставляемая в шахту с поверхности [29]. В зависимости от полноты заполнения выработанного пространства закладка может быть полной или частичной (в виде охранных полос). По способу транспортирования закладочного материала и формирования из него закладочного массива закладка разделяется на гидравлическую, пневматическую, твердеющую, самотёчную и механическую [19, 27, 28, 42, 43, 64]. Гидравлическую закладку впервые начали применять в 80-е годы 19 века в США, а с 1894 г в Германии. Первые опыты по использованию сжатого воздуха для доставки закладочных материалов по трубопроводам были проведены в 1904-05 гг в Германии. В промышленном масштабе пневматическая закладка впервые применялась в Германии в 1924 г на руднике "Дойчланд". Твердеющая закладка впервые была использована в 1924 г на золоторудной шахте "Бракпан" (Южная Африка). В СССР первые опытные работы по применению пневматической и гидравлической закладки проводились в Кузбассе с 1935 г. Промышленное освоение гидравлической закладки начато в 1947 г на шахте "Коксовая-1". Твердеющую закладку в опытно-промышленном объёме начали применять в 1937 г в Кузбассе для снижения потерь угля и борьбы с пожарами. В промышленных масштабах она применяется с 1956 г на рудных шахтах Криворожского бассейна. Среди всех способов закладки, применяемых в СССР, наибольший удельный вес имеет гидравлическая (70 - 80%) (Кузбасс, Донбасс, Карагандинский бассейн) [5, 8, 11, 21, 49, 73]. На долю пневматической закладки приходится 5 +- 10% (Донбасс), твердеющей - 20 - 25% (горнорудная промышленность). Гидравлическая закладка преимущественное развитие получила в ПНР, ВНР, КНР, Франции, пневматическая - в ЧССР, ФРГ, Бельгии, Великобритании, твердеющая - в ГДР, Канаде, ЮАР, Финляндии, Японии. Система разработки горизонтальными полосами с механогидравлической выемкой
Система разработки предназначена для отработки угольных пластов мощностью от 3,0 до 4,0 м и углами падения от 60 до 90 [24]. Принципиальная схема данной системы разработки приведена на рисунке 2.6.
Вскрытие и подготовка пласта при применении данной системы разработки производится по полевой схеме [24]: выемочные поля или блоки вскрываются промежуточными штреками, проводимыми из полевых (групповых) квершлагов на вентиляционном и откаточном горизонтах, разделяющих весь выемочный участок на блоки длиной по простиранию 300 - 400 м. На вентиляционном горизонте проходится вентиляционный штрек 1, на откаточном горизонте проходится откаточный штрек 2. Из вентиляционного штрека 1 проходят два вентиляционных квершлага 3. Из откаточного штрека 2 проходятся два транспортных квершлага 4. Из транспортного квершлага снизу вверх по пласту вплотную к породам лежачего бока проходятся очистные выработки под углом 3 . Из очистной выработки сверху вниз у лежачего бока пласта оформляются скаты 5, а в центре выемочного блока проводится центральный закладочный восстающий 6. После полного о кошу -ривания выемочного поля (блока) подготовительными выработками начинается очистная выемка.
Полосы имеют наклон, который обеспечивает самотечный гидравлический транспорт угля и закладочного материала в виде пульпы. Выемочное поле двукрылое с одним центральным закладочным скатом и двумя углеспускными скатами, расположенными на флангах. Отбойка угля осуществляется механогидравли-ческим способом комбайном типа К-56МГ, транспортировка угля - гидравлическая самотечная, осуществляется по желобам. Отработка пласта (слоя) ведется в восходящем порядке. Желоб является разделителем закладочного массива и транспортируемого отбитого угля. Проветривание очистных забоев производится за счет общешахтной депрессии. Управление кровли - полной закладкой выработанного пространства.
Достоинства данной системы разработки: высокая безопасность, малые потери от 7 до 10%, суточная добыча от 60 до 65 т с одного выемочного участка.
Система разработки крутых мощных угольных пластов поперечно-наклонными слоями с закладкой выработанного пространства
Данная система разработки предназначена для отработки угольных пластов мощностью от 3,5 до 5,5 м, а также пластов мощностью более 5,5 м, часть мощности которых было ранее отработана другими системами разработки при углах падения пластов от 50 до 75 [3, 12]. Принципиальная схема данной системы разработки приведена на рисунке 2.7.
Подготовка при применении данной системы разработки производится по полевой схеме [3]: на вентиляционном горизонте из полевого штрека 3 проходятся промежуточные вентиляционные квершлаги 1. На откаточном горизонте на одной из границ выемочного поля из полевого штрека 8 на пласт проводится дренажный квершлаг 12.
Система разработки крутых мощных угольных пластов поперечно-наклонными слоями с закладкой выработанного пространства 1- вентиляционный квершлаг; 2 - вентиляционный скат; 3 - вентиляционный полевой штрек; 4 - бортовой штрек; 5 - конвейерный штрек; 6 - углеспускной скат в закладке; 7 - транспортный квершлаг; 8 - полевой штрек откаточного горизонта; 9 - дренажная печь; 10 - закладка из дробленых пород; 11 - конвейерный штрек первого слоя; 12 - дренажный квершлаг; 13 -дренажный штрек
С дренажного квершлага на всю длину выемочного поля (блока) по простиранию у висячего бока пласта проходится дренажный штрек 13. С вентиляционного горизонта из промежуточных квершлагов 1 сверху вниз на дренажный штрек по висячему боку пласта проходятся вентиляционные скаты 2. Затем с одного из вентиляционных скатов на высоте 4 - 6 м от кровли дренажного штрека через орт к лежачему боку пласта проходятся конвейерные штреки 11 для отработки первого слоя на всю длину выемочного поля (блока). Транспортные квершлаги 7 проходятся с полевого штрека 9 на отметке конвейерного штрека. Возможна проходка транспортных квершлагов с конвейерного штрека. После полного оконтурива-ния выемочного поля (блока) подготовительными выработками начинается очистная выемка.
Выемка угля осуществляется буровзрывным способом или отбойными молотками. Очистной забой крепится деревянной стоечной крепью. Длина выемочного поля - от 75 до 300 м, выемочные поля делятся на блоки длиной 75 - 150 м. Мощность слоя принимается обычно не более 3,5 м. Уголь из забоя по слоевому штреку транспортируется скребковыми конвейерами. Проветривание очистных забоев производится за счет общешахтной депрессии.
Ограждение рабочего пространства забоя от закладываемого пространства производится огранной крепью, к которой прибиваются металлическая сетка и горбыль. Шаг закладки в каждом отдельном случае определяется в зависимости от конкретных горно-геологических условий и составляет от 10 до 30 м. В верхней части забоя в каждой полосе оформляются бортовые штреки для доставки лесоматериалов, передвижения людей и движения исходящей струи воздуха.
Обоснование параметров горно-геомеханических моделей и расчетной схемы
Принимая во внимание перечисленные выше аспекты решения поставленных на настоящем этапе задач, а также характеристики методов в таблице 3.1, выберем в качестве основного инструмента численные методы исследования поведения МГП. Данный выбор продиктован рядом обстоятельств: относительно низкие время- и трудозатраты на разработку моделей (по сравнению с лабораторными и натурными экспериментами); отсутствие необходимости в материалах, специальном оборудовании и т.д.; необходимость комплексного анализа НДС МГП и состояния земной поверхности по различным критериям (т.е. совокупное исследование полей деформаций, смещений и напряжений и производных от них критериев, которое неприемлемо трудно организовать на базе других методов); - необходимость учета большого количества специфичных влияющих факторов и условий (технологическую последовательность работ по извлечению полезного ископаемого и закладке выработанного пространства; применение сыпучего предварительно ненапряженного закладочного массива; различие свойств пласта и отдельных литопачек вмещающих пород и др.); ограниченность в исходных данных, что требует вести исследования для представительного диапазона начальных условий, который позволил бы учесть возможные вариации во влияющих факторах.
В обобщенном виде моделирование процессов в массиве горных пород численными методами можно представить в виде алгоритма, приведенного на рисунке
На первом этапе создается расчетная схема (модель): задается геометрия моделируемой области, производится разбивка области на элементы, определяется геомеханическая модель, управляющая поведением массива (упругая, вязкоуп 76
ругая, упруго-пластическая, реологическая и т.п.), задаются свойства материалов, начальные и граничные условия [36].
При выборе той или иной модели поведения массива целесообразно учитывать следующие вопросы: какие исходные данные доступны в настоящий момент и какие особенности моделируемой натуры требуют учета для выполнения поставленной цели моделирования. В общем случае, для предварительных расчетов целесообразно использовать упругую модель, и в случае необходимости, производить дальнейшее ее детализирование.
Начальные условия обычно определяются полем напряжений в нетронутом массиве. В зависимости от условий моделируемой натуры, распределение напряжений может быть геостатическим, гидростатическим, гравитационно-тектоническим. При необходимости задается поровое давление воды и другие начальные параметры.
Граничные условия определяют степени свободы узлов элементов на границах модели. Обычно, при решении плоских задач, на боковых границах запрещаются перемещения в горизонтальном направлении, на нижней границе - в вертикальном. Верхняя граница, как правило, представляет собой дневную поверхность и остается незакрепленной. Размеры модели должны исключать влияние границ на исследуемую область.
После задания всех необходимых условий производится расчет параметров начального равновесного напряженно-деформированного состояния модели.
В случае получения удовлетворительных результатов, в модель вносятся необходимые по условиям задачи изменения: производится образование полостей выработок (путем обнуления жесткости элементов); меняются свойства элементов (например, для моделирования твердеющей закладки или разупрочнения целиков); задаются дополнительные нагрузки (в том числе сложные динамические воздействия); в расчеты вводятся элементы, имитирующие установку крепи, и т.д.
После этого рассчитываются измененные параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) моделируемой области массива и производится интерпретация полученных результатов. Обычно она включает в себя оценку полей напряжений, деформаций, смещений и сопоставление их с известными критериями для оценки устойчивости моделируемых объектов.
В качестве метода моделирования горно-геомеханических процессов в работе принят метод конечных элементов (МКЭ), который в настоящее время занял лидирующее положение благодаря возможности моделировать широкий круг объектов и явлений.
МКЭ - метод формирования алгебраических уравнений на основе матриц элементов. В основе метода МКЭ лежит дискретизация (разбивка на более мелкие обособленные, но взаимосвязанные между собой области) объекта с целью решения уравнений механики сплошной среды в предположении, что эти соотношения выполняются в пределах каждой из элементарных областей. Эти области называются конечными элементами (рисунок 3.2). Они могут соответствовать реальной части пространства, как, например, пространственные элементы или же быть математической абстракцией, как элементы стержней, балок, пластин или оболочек.
В пределах конечного элемента назначаются свойства ограничиваемого им участка объекта (это могут быть, например, характеристики жесткости и прочности материала, плотность и т. д.) и описываются поля интересующих величин (применительно к механике это перемещения, деформации, напряжения и т. д.). Параметры из второй группы назначаются в узлах элемента, а затем вводятся интерполирующие функции, посредством которых соответствующие значения можно вычислить в любой точке внутри элемента или на его границе. Задача математического описания элемента сводится к тому, чтобы связать действующие в узлах факторы. В механике сплошной среды это, как правило, перемещения и усилия. Преимуществом метода конечных элементов является возможность учитывать в расчетах разнообразные и сложные свойства материалов, возможность сведения задачи к системе линейных или нелинейных алгебраических уравнений непосредственно, без предварительной формулировки их дифференциальных аналогов. Основные процедуры МКЭ стандартны и не зависят от размерности и типа используемых конечных элементов, что позволяет осуществить унификацию этих процедур и создавать программные комплексы по расчету конструкций широкого класса и назначения.
Для оценки состояния вмещающего МГП и земной поверхности при отработке исследуемого пласта V9b(44b) в условиях шахты Мао Хе разработана горно-геомеханическая модель (расчетная схема), представленная на рисунок 3.3. За основу модели взят геологический разрез по профилю разведочных скважин lk-МК80, lk-MK81, lk-KN6, lk-KN-7, lk-MK82 (рисунок 3.4).
Модель представляет собой разрез пласта по падению с расположенными в его пределах этажами. В соответствии с этим, модель плоская, а задача решается в плоскодеформированной постановке. Выбор плоской модели обусловлен достаточно большой длиной этажа по простиранию, что позволяет рассматривать только одно его характерное сечение (т.к. все сечения по длине этажа равнозначны).
Определение основных параметров рекомендуемой технологии разработки пласта слоями с закладкой выработанного пространства
Рекомендуемая технологическая схема отработки угольных пластов мощностью свыше 3,5 м и углами падения от 50 до 75 представлена на рисунке 4.1. Существенными признаками этой схемы являются: деление пласта на наклонные слои; последовательная отработка слоев в восходящем порядке; отработка слоев полосами по простиранию пласта с расположением закладочного массива под определенным углом (3 к линии простирания пласта; отработка полос в восходящем порядке, от откаточного к вентиляционному горизонту; полная закладка выработанного пространства.
В зависимости от прочностных и деформационных характеристик угля и пород кровли пласта угол (3 между линией очистного забоя и линией простирания пласта может изменяться от 60-65 до 90 .
При использовании рекомендуемой технологии по мере прохождения лавой расстояния, равного шагу закладки, на границе выработанного пространства
Вариант рекомендуемой системы разработки при расположении лавы: а - под углом (3=60-65 к линии простирания пласта; б - под углом (3 равным 90 к линии простирания пласта; в - при разделении лавы на два участка: 1,2- соответственно этажные вентиляционный и откаточный штреки; 3, 4 - соответственно этажные вентиляционный и откаточный квершлаги; 5 - восстающий; 6 - слоевой вентиляционный штрек; 7 - слоевой транспортный штрек; 8 - скат возводят ограждающую крепь по линии, расположенной под углом (3 к линии простирания пласта.
При повышенной интенсивности отжима угля в лавах, что наиболее вероятно при использовании схемы, приведенной на рисунке 4Л, а предусматривается возможность упрочнения очистного забоя деревянными или полимерными анкерами.
В выработанное пространство между рядами ограждающей крепи подается закладочный материал с коэффициентом усадки при котором создаются условия для безопасной отработки мощных крутонаклонных и крутых угольных пластов в условиях месторождения Мао Хе под охраняемыми объектами на земной поверхности с минимальными потерями угля. 1) Подготовка блока - блоки вскрываются промежуточными квершлагами 3 и 4 (рисунок 4.1), проводимыми с полевых (групповых) штреков 1 и 2 на вентиляционном и транспортном горизонтах. Между этажными вентиляционными промежуточными квершлагами и этажными транспортными квершлагами проходят восстающие 5. От этажных транспортных квершлагов (4) по лежачему боку проходят этажные откаточные штреки (V). Слоевой вентиляционный штрек (6), слоевой транспортный штрек (7), углеспускной скат в закладке (8) формируются в процессе очистных работ. После полного оконтуривания блока подготовительными выработками приступают к очистной выемке. Разрезка очистных забоев выполняется с восстающих 5. Выемка угля осуществляется буровзрывным способом, крепление лавы - деревянными стойками. Ширина полос h (рисунок 4.1) принимается от 5 до 20 м. Длина блока от 75 до 450 м. Количество полос в блоке может быть до 6. Управление кровлей - полная закладка выработанного пространства песком. Способ закладки - гидравлический. Для перепуска угля из очистных забоев в выработанном пространстве в средней части блока открепляют в закладочном массиве углеспускные скаты, сечением 2x2 м в свету, закреплённые сплошной деревянной крепью. 2) Проветривание очистных забоев - осуществляется за счёт общешахтной депрессии.
Свежая струя воздуха к очистному забою поступает по этажному транспортному штреку (2), этажным транспортным квершлагам (4), углеспускным скатам (8), слоевым транспортным штрекам (7). Затем поднимается по очистному забою, осуществляя его проветривание.
Исходящая струя выходит по слоевым вентиляционным штрекам (6), восстающим (5), этажным вентиляционным квершлагам (3), этажному вентиляционному штреку (1), и далее выдаётся на поверхность. 3) Схема транспорта в пределах блока. Транспортировка угля в очистном забое осуществляется самотеком на скребковый конвейер, расположенный на транспортном ходке (7). С конвейера уголь ссыпается в углеспускной скат (8) и загружается на скребковые конвейеры на этажных транспортных квершлагах (4). На полевом этажном транспортном штреке (2) уголь перегружается на транспортёр совместной транспортировки.
Транспортировка лесоматериалов осуществляется по этажному вентиляционному штреку (1), этажным вентиляционным квершлагам (3), восстающим (5) и по вентиляционным ходкам (6) до очистного забоя.
При ведении очистных работ ограждающая крепь (стенка) возводится по мере прохождения лавой расстояния равного 6 - 12 м. Между рядами ограждающей крепи подается закладочной материал.
По способу транспортирования закладочного материала и формирования из него массива закладка разделяется на гидравлическую, пневматическую, твердеющую, самотёчную, механическую.
При использовании рекомендуемой технологии (рисунок 4.1) большое значение имеет определение давления закладочных материалов на ограждающую стенку, как фактор влияющий на безопасность подземных работ.
Сыпучее тело давит на стенку, стремясь её сместить, опрокинуть или сломать. Такой вид давления известен под названием активного давления (EJ. Другой вид давления имеет место [44, 45, 47, 50], когда сама стенка или какая-либо ограждающая поверхность под давлением каких-либо причин давит на сыпучее тело и вызывает сопротивление этому давлению со стороны сыпучего тела. Такой вид сопротивления сыпучего материала известен под названием пассивного давления (Еп) или давления отпора.
В обоих этих случаях неизвестны: величина давления, направление и точка приложения равнодействующего давления. Эти характеристики зависят не только от физико-механических свойств самого сыпучего тела, но и от конфигурации его поверхности, от очертания и состояния задней поверхности стенки и, наконец, что очень существенно, от вида и величин смещения самой стенки, происходящего под давлением сыпучего тела.