Обоснование условий подработки пласта и способов повышения устойчивости выработок весьма сближенных тонких антрацитовых пластов Мордасов, Владимир Иванович

Введение к работе

Актуальность работы. В бллжайппіе годи п топливно-лнсргетлчес-ком балансе Украины до«rt угля будет составлять не менее 80-90. Чтобы обеспечить рост добите угля и производительности труда в отрасли, необходимо располагать достаточен количеством запасов для успешной работы большого числа шахт в старых угленосных районах Донбасса. Особенно остро назрела ота проблема при разработке антрацитовых пластов. В частности, в Тор&V!« антрацита добивается из забалансовых пластов или пластов, ранее считавшихся безвозвратно потерянными.

Традиционно весьиа сближенные подработанные пласти считали не— пригоднььш для последующей отработки, поскольку по существовании» геомеханическии представлениям при вкеике нижнего пласта они попадают я зону беспорядочного обрушения пород кровли (пород иежг;уп~п.стьп). В разные десятилетия изменялся критерии сближенности ПЛЯС' ;)а который принималось в основной отношение мощности пород икяцупластьл к мощности подрабатывающего пласта. Современные представления о формировании обрушенной и уплотненной тоятци пород ме;*дупл^лстья требуют пересмотра отого критерия, что даст возможность вовлечь э отработку ранее подработанные и считавшиеся потерянньэга весыга сближенныз антрацитовое пласты Тореэо-Снсжнлнского и других угленосных районов.

Разработка весьма сближенных пластов усложняет решение вопросов охраны и поддержания подготовительных выработок, примыкающих к очистным забоям. Это обусловлено тем, что необходимо учитывать взаимное влияние горных работ в пластах и применяемых способов охраны участковых выработок. Больная сближенное; . чластов иояля:^,.;""ет свои особенности на выбор охранных конструкций у выработок пласта, который отрабатывается первым в свите. Кроме того, изыскание простых и удобных способов повышения устойчивости выработок весьма сближенных тонких пластов будет способствовать ликвидации трудоемких ручных работ на их т.«держании. В свете изподенного решение вы» пеперечисленных вопросов позволит продлить срок службы ряда шахт я улучшить технико-экономические показатели их работы.

Работа выполнена в период учебы в заочной аспирантуре и многолетней производственной деятельности автора на шахтах Тореас—Снеж» нянекого угленосного района, отрабатывающих антрацитовые пласты на глубинах 400-600 и и более. Условия ведения горних работ на этих

цііхгьх практически 'является типовыми для антрацитових районов Донецкого бассейна.

Целью работа яьлкетен обоснование условий допустимой подработки пласта и способом помішений устойчивости выработок при разработке сближенных ччніких антрацитових пластон.

И.пеп работы заключается в использовании геоиеханнческих особенностей 4ормиро1шнил ьош- обрушенных пород при обработке подрабаті* ваіицето пласта и взаипоснизой деформирования сислеии "крепь . окружающие породи ~ тип ох|йн»^и яри поддержании подготовительных выработок восьма сбпикешінх нл<істов,

Цй-гоци ііослі;_цоии»пш. Для достижения поставленной цели в работа иегюльэоаан комплексный метод исследования, включающий обобщение и анализ опита отработки и. охрани вираб'отои весьма сближенных пластов, шюі'олбтнне производственм'ие наблюдения за поведением пород в окрестности выработок при ьедеши горных работ в смежных пластах, промьшлешн.й окепбрииент по оценке структури и стопени трещиноват-ot ти обрушенных и уплотненных пород иеедуппастья, аналятическиа иссло*. дования с испапьзеьаннеы ««тодон строительной механики, проиьшлен-нис испытания и внедрение разработанного способа повышения устойчивости ьир.аботок v. использованием р.аино-анкериих кроной.

Научные пгліол'.еп*:я,_т*,'хіісілопічесісиь и технические решения, выносимые т. aai.ji-H-y, и ji> новизна.

1. Экспериментально н ісахтінл условия* при отработке тонких антрацитоных пластов установлены особенности структури зоны обру-ванних и уплотненных порой кроыш подрабатывающего пласти, заклю-Чййириеся и сохранении сплошности толщи пород ыегедупластья и распространении актуально заметной .снегами вертикальных трещин ь слоте на высоту до Й,Ь~3 мощностей отработанного пласта.

2. Ооосноааны принципи и параметры расположения и поддержания участковых подготовительных выработок при раздельной подготовке и разной очередности отработки весьма сближенных пластов, учитьшава»-щне тип, размеры и характеристики охранных конструкций, возводимых у выработок под- пли падрабатыиающего пласти, т.е. отрйбатыпаеиюго переыы в свите.

3. Для условий больших горизонтальных сближений боковых стенок поддерживаемых выработок разработан и экспериментально подтвержден способ повышении их устойчивости, заключающийся в совмещении процессов упрочнения анкерной крепью пород бермы выработки и повышения бокового отпора постоянной рамной крепи за счет установки усиливаю-

іцнх канатних етгаг.ок, закрепляемых анкершж it свлзшпсцнх ряннум крепь п кчрсаснуп систему.

4. Шохтінл-чі испытаниями подтверждена практически синхронная работа элементов ромно-апкерпой крепи при применении податлчшд пм» кероя и стопорных опорных плит, обеспечивает;!!* повгглопнкЯ и примерно постоянный режим сопротивления воздействии боковых пород.

Достоверность научных положений, рчяработанни* речений, пкводоя и рекомендаций подтверждена: предстаичтельньмн двнтмн многолетней практики разработки тонких антрацитовых г< ;тсв Торозо-Сножнннского угленосного района; натурный* наблюдениями за поведением пород в окрестности выработок при раз них условиях их расположения и охраны; проведением трудоемких шахтных экспериментов по вскрытию спєциольнм» мі! пыработками весьма сближенного подработанного пласта; использо»?»» кием фундаментальних положений механики подзешнк соорудили и строительной механики; усленньми результатами премгалоничх испытаний и пнояроиил новых технологических и технических реасний по обеспечению устойчивости подготовительных гіі'ра<5с*їох весьма гблітасн-зі!я пластов.

Научное значений работн заключается в раскиренил познаний протекани'л геомеханических процессов и формирования зоны сбруггеннмх и уплотненных пород а подработанной тота;е антрацитовых мостегатле-ний, харчктеризуицихся высокой степень*! метаморфизма и повышенной прочностью рмс'даицнх пород, в установлении особенностей смолений пород контура выработок при залегании в их кровле мощных и прочных песчаников, в доказательство необходимости учета совместного п одновременного взаимодействия.системы "крепь » окрувашщие породи ~ тип. охраны" при решении вопросов обеспечения и поптеекия устойпи-востл участковых выработок'При разработке весьма сближенных пластов. Практическое значено работы заключается в следу»'дем:

- обоснован критерий допустимой подработки весьма сближенных-тонких антрацитовых пластов, составяявдий не менее четырехкратной мощности-подрабатітагацего пласта и позволяющий отработать запаси, ранее считавшиеся безвозвратно потерянными;

* установлены параметры, расположения участковых подготовительных выработок в весьма сближенных пластах с учетом окраннкх конструкций у выработок нод~ или надрабатквр.!Ка2ГО пласта;

» разработан и доведен до про;/,ьяленного внедрения способ повпте» ния устойчивости выработок, основанный на использовании рамко-ан-керной крепи, увеличивающей прочность пород в боках внработга и

-.6'-

сопротивление крепи воздействии этих пород;

- разработан метод оперативного выбора рациональных параметров установки анкеров и зависимости оі горпогеологичєских н горнотехга» wscraix условий поддержания'выработок.

Реализация ьыводов и'рекомендаций работы. Основные прикладные результати работы используются на аахтах Торезо-Снекнянского угленосного района. В частности, благодаря обоснованию'допустимого критерия подработки весьма сближенных тонких антрацитових пластов появилась реальная возможность продлить.срок службы ряда шахт и отработать 31.0 млн. v запасов ранее подработанного пласта /fy Под~ реыовского. При отработке этого и других весьма сближенных пластов при выборе параметров расположения участковых наработок в зонах раз* грузки под- или подработанного пласта учитывается тип и размеры ох» раниш конструкции у выработок ранее отработанного под- или иадраба» тштицего пласта. Способ повышения устойчивости выработок путем воз»» ведения раино«*анкерной крепи широко внедрен на шахта "Миусская¹¹ объединения "Тореэантрацит", при stojj рэальный годовой'экономический е$$ект составляет 230,0 млн. крб. Результаты исследований вошли соо^ тавной чаегьп в нормативный документ "Методика расчета параметров раико-ешеерной крапп", разработйшип институток "ДкЗпрагипрссахт" (1994 г.).

Апробация работы. Основные результаты работ обсуадались и по» лучили одобрение на 1У конференция "Молодца ученио - научно-техническому прогрессу в угольной промышленности" (Донецк, 1934), на-'-ecs" сова ном научно-техническом совещании "Пути улучшения состояния гор> шх выработок" (Донецк, 1989), на технических советах и совещаниях объединения "Торезантрацит", та научно«/гохійічосккк,конфаренципх До» лзцкого политехнического института.

Публикации. Но тема диссертации опубликовано 3 паучник работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 'веодєшш, чо-Ttpex глав, заклзчення, изложена на 118 страницах .иааинописного тек» ста, содоряит 23 рисунка , таблицй ., список литературы из 63 иаикеновшшй и приложения,