Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, постановка задачи, методы и объекты исследования 8
1.1. Краткая горногеологическая характеристика месторождения 8
1.2. Общие: сведения о труднообрушающихся кровлях 10
1.3. Изученность закономерностей проявления горного давления при труднообрушающихся кровлях 14
1.4. Опыт управления труднообрушающимися кровлями на шахтах Советского Союза 21
1.5. Задачи и методы исследований 27
2 Закономерности проявления первичных осадок трудюобру-шащихся кровель на шахтах буланшского месторождения 28
2.1. Методика шахтных исследований 28
2.2. Основные результаты шахтных исследований 32
2.3. Оценка влияния горногеологических и технологических факторов на интенсивность проявления осадок труднообрушающейся кровли 67
2.4. Закономерности разрушения труднообрушающихся кровель при работе, очистных забоев от разрезной печи
2.4.1. Характер деформаций и обрушений труднообрушающихся кровель и особенности проявления горного давления 80
2.4.2. Определение шага.: первичной осадки труднообрушающейся кровли 85
2.5. Прогноз интенсивности воздействия первичных оса док труднообрушающейся кровли на очистные забои 88
3 Управление- трудю0бруііжщмися кровлями на шахтах була ншского месторождешя в начальный период работы очист ных забоев от разрезной печи 102
3.1. Анализ опыта управления труднообрушающейся кров лей в период ее первичной осадки на шахтах место рождения 102
3.2. Рекомендации по применению костровых полос для управления труднообрушающейся кровлей 106.
3.3. Возможность применения способов искусственного ослабления труднообрушающихся кровель на шахтах Буланашского месторождения 112
3.4. Классификация условий отработки пластов с труднообрушающейся кровлей по интенсивности проявления ее первичной осадки в очистных забоях и рекомендуемые мероприятия по управлениюкровлей 113
4. Рекомендации по применению метола передового торпедиро вания на. шахтах буланашского месторождения 118
4.1. Особенности и сущность метода послойного передово-. го торпедирования 118
4.2. Схемы и паршлетры заложения скважин и зарядов при разупрочнении кровли методом послойного передового торпедирования 120
4.2.1. Основные требования к выбору схемы и расчету параметров заложения, скважин 120
4.2.2. Обоснование: рекомендуемых схем'заложения скважин 121
4.2.3. Параметры заложения взрывных, скважин и зарядов 127
4.2.4. Конструкция торпедозарядов и расположение их в скважине 132
4.3. Результаты применения варианта метода передового торпедирования и его экономическая оценка 134
Заключение, 140
Литература 144
Приложение 154
- Изученность закономерностей проявления горного давления при труднообрушающихся кровлях
- Оценка влияния горногеологических и технологических факторов на интенсивность проявления осадок труднообрушающейся кровли
- Рекомендации по применению костровых полос для управления труднообрушающейся кровлей
- Схемы и паршлетры заложения скважин и зарядов при разупрочнении кровли методом послойного передового торпедирования
Введение к работе
Актуальность работы. Директивами }QC7I съезда КПСС предусматривается увеличение добычи угля к концу XI пятилетки до 770 -г 800 млн.т. в год и повышение производительности труда в угольной промышленности на 16. -г 20% .
Решение этих задач требует интенсификации технологического процессами уменьшения потерь рабочего времени на устранением нарушений в очистных забоях, вызванных влиянием горно-геологических условий. Особую трудность при выполнении поставленных требований представляет подземная разработка пластов с трудно обрушающейся кровлей, при первых и последующих обрушениях которой возникают нагрузки на призабоиную крепь, превышающие ее несущую способность и обуславливающие деформацию крепи, нарушение кровли над приза-бойным пространством, полные или частичные завалы очистных забоев.
Для управления трудно обрушающейся кровлей разработан ряд способов, позволяющих снизить интенсивность проявлений горного давления при ее обрушении. Эффективность их применения определяется; комплексом горно-геологических параметров. Правильный выбор способов управления кровлей можно осуществить на основе, изучения закономерностей проявления горного давления, установления характера и параметров разрушения трудно обрушающейся кровли.
Пласты Буланашского угольного месторождения разрабатываются длинными столбами по простиранию с применением узкозахватных комбайнов и индивидуальной крепи. Более 40$ всей добычи угля приходится на очистные забои с трудно обрушающейся кровлей. Слабая изученность вопросов проявления горного давления в период работы очистных, забоев от разрезной печи не позволяет прогнозировать интенсивность и параметры первых обрушении такой кровли. Это приводит к тому, что мероприятия, направленные на снижение их отрицательного воздействия, оказываются неэффективными.
Анализ опыта работы на пластах с трудно обрушающейся кровлей показал, что в 1Ъ% случаев первичные осадки выводят очистные забои из рабочего состояния, причем в 2Ъ% не удается избежать завалов отдельных участков призабоиного пространства. Устранение; этих нарушений для возобновления добычных, работ требует значительных затрат времени и денежных средств. Участковая себестоимость добычи угля при этом достигает 16 руб/т.
Согласно перспективным планам разработки Буланашского месторождения в период с 1985 по 199 годы предполагается отработать 47 выемочных участков на пластах, с трудно обрушающейся кровлей. Поэтому решение проблемы управления такой кровлей на месторождении с целью снижения вредного воздействия ее первых обрушений на очистные забои при работе их от разрезной печи является весьма актуальным.
Цель работы - установление закономерностей проявления первичных осадок трудно обрушающейся кровли и разработка способов снижения их воздействия на очистные забои для повышения эффективности и безопасности добычных работ.
Идея работы .На основе: изучения горно-геологических особенностей месторождения, установления характера и параметров разрушения трудно обрушающихся кровель в начальный период отработки пластов от разрезной печи длинными очистными забоями рекомендовать эффективные способы ее управления.
Научные положения , защищаемые в работе, и научная новизна. Зависимость характера первичного обрушения трудно обрушающейся кровли от мощности ее. пород, находящихся в зоне обрушения над пластом угля, отличающаяся тем, что установлены два типа ее обрушения - одноэтапный и двухэтапный, и определены условия их возникновения.
Метод прогноза интенсивности воздействия первичных осадок: труднообрушающейся кровли на очистные забои, отличающийся тем, что оценка производится путем сопоставления величины работы, совершающейся в период обрушения: труднообрушающейся: кровлей относительно посадочной крепи, с величиной возможной работы самой посадочной крепи.
Классификация условий-отработки пластов с труднообрушающейся кровлей, отличающаяся тем, что в качестве основного классификационного признака в ней принят коэффициент интенсивности осадки, являющийся обобщенной характеристикой проявления горного давления от влияющих, на него горно-геологических факторов.
Вариант метода передового торпедирования, разработанный для условий. Буланашского месторождения, отличающийся тем, что в нем учтены послойное; обрушение трудно обрушающейся кровли и конкретные горно-геологические особенности.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: большим объемом экспериментальных исследований, выполненных в натурных условиях;: материалами производственной деятельности предприятий; корреляционными зависимостями, установленными с высокой степенью надежности; сходимостью результатов опытной проверки с фактическими показателями; включением основных итогов исследований в проектную документацию на отработку выемочных участков.
Практическая ценность работы . Установленные закономерности проявления первичных осадок трудно обрушающейся кровли позволяют на стадии проектирования прогнозировать интенсивность их воздействия на очистные забои, определять параметры первых обрушений и предусматривать специальные мероприятия по управлению кровлей в период работы очистных забоев от разрезной печи. Рекомендован способ управления трудно обрушающейся кровлей с предварительным ее разупрочнением методом передового торпедирования, разработаны эффективные схемы расположения торпедирующих скважин и обоснованы основные параметры их заложения.
Реализация работы. Рекомендации по определению параметров разрушения труднообрушающихся кровель используются на шахтах, производственного объединения "Вахрушевуголь" при составлении проектов отработки выемочных участков. Внедрение рекомендаций по разупрочнению кровли на шахте Буланаш 3-4 п/о "Вахрушевуголь" позволило получить экономический эффект в размере. 87 тыс.рублей.
Апробация работы . Основные положения, диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Свердловского горного института /Свердловск, 1981,1982,1984/; на Всесоюзной научно-технической конференции по исследованиям, прогнозу и контролю проявлений горного давления /Ленинград, 1982/; на Всесоюзной научно-технической конференции молодых, ученых в ИГД им.А.А.Скочинского /г.Люберцы,1983/; на региональной конференции по совершенствованию технологий горных работ на предприятиях Западного Урала /г.Пермь,1983/; на технических совещаниях. Еґоршинского шахтоуправления /1983,1984/.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей.
Объем работы . Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и содержит 114 страниц машинописного текста, 40. рисунков, 9 таблиц , список литературы из 92 наименований и 16 приложений.
Изученность закономерностей проявления горного давления при труднообрушающихся кровлях
При отработке пластов с труднообрушающимися кровлями возникают большие трудности по управлению горным давлением. Проявления горного давления и процессы, связанные с деформациями и разрушениями крепких-пород кровли, происходят разнообразно, что обусловлено различными горно-геологическими условиями /4,7,14 и др./.
Изучению проявлений горного давления уделялось большое внимание. Но из-за множества факторов и условий, влияющих на этот процесс, исследователи часто получали неодинаковые, а иногда и противоречивые результаты. Это привело к созданию ряда гипотез, объясняющих его механизм.
Сторонники гипотезы волны давления Вебер В., Немчик Д. и др. считают, что давление впереди забоя проявляется в форме волн, которые образуются из-за вздутия и уменьшения мощности пласта /15/; гипотеза имеет много противников.
Гипотеза свода давления Риттера Г. и Протодьяконова М.М. заключается в следующем: над выработанным пространством образуется разрушающий свод, его высота возрастает до некоторой величины, по достижении которой происходит первое отделение ядра свода или свода давления /4,15/. Давление на крепь определяется весом пород внутри свода. Многие ученые /Динник А.Н., Слесарев В.Д. . и др./ указывают на необоснованность данной гипотезы. Борисов А.А., проведя исследования и проанализировав данную гипотезу /5,6/ установил, что своды могзгт образовываться только в однородных связанных породах при условии:где - пролет свода, м;Qp - прочность пород на одноосное растяжение, МПа; - объемный вес пород, кБ/м.В слоистых нетрещиноватых породах эта гипотеза неправомерна.
В гипотезе предварительного разрушения пород Лабасса А./15/ выделено три зоны вокруг выработки:1-я зона пониженного напряжения, разбитая трещинами;2-я зона повышенного напряжения вдоль обволакивающей поверхности ;3-я зона влияния очистных работ, в которой возможна некоторая деформация кровли.
Когда забой отходит от разрезной печи, он оказывается окруженным породами с пониженными напряжениями /ограниченными обволакивающей поверхностью/ и породами, находящимися в зоне влияния очистных работ. По мере продвижения очистного забоя зона ослабленных пород распространяется до поверхности земли, а достигнув ее, начинает распространяться параллельно самой себе.
В своей гипотезе Лабасс А. правильно указывает на неизбежное расслоение пород в вынимаемом пространстве и разлом кровли вплоть до поверхности. Однако-, он необоснованно считает, что интенсивность трещинообразования равномерна по всему массиву.
Говоря о гипотезе Лабасса А. и отмечая ряд ее положительных сторон, Борисов А.А. указал: "в целом положения гипотезы и расчетных частей не верны" /5/.
Гипотеза сыпучей среды, предложенная Ван-Интерсоном и Золь-дернатам В. /15/, рассматривает массив горных пород как сыпучую среду, к которой могут быть применены законы механики грунтов. Такой подход чрезмерно упрощает характер проявления горного давления.
Согласно гипотезе ступенчатого опускания Цимбаревича П.М. /16/ при подвиганий очистного забоя впереди его образуются трещины; по мере приближения забоя эти трещины развиваются и достигают разрабатываемого пласта почти непосредственно над рабочим пространством лавы, образуя призмы сползания. Анализ этой гипотезы /5,6/ показывает, что область применения ее положений весьма ограничена.
Аналитическое определение смещений и давления на крепь, выполненное Руппенейтом К.В. /15/ на основе методов механики сплошной среды, не нашло применения: на практике. Решая вопрос об опускании кровли, автор исходит из того, что характеристика крепи задана.
Сущность гипотезы балок Слесарева В.Д. /17/ состоит в том, что априорно допускается деформирование кровли в длинных очистных забоях подобно консольным балкам. Слесаревым В.Д. разработан метод определения средних давлений кровли. Однако данная гипотеза не всегда подтверждается практикой.
Кузнецов Г.Н. /18/, автор гипотезы блочного обрушения, принимая горные породы за слоистую среду, рассматривает кинематику и силовые взаимодействия блоков между собой и крепью в процессе их опускания и обрушения. Согласно этой гипотезе, подработанная толща пород, обрушаясь, образует две зоны: зону обрушения и зону упорядоченного движения. Зона обрушения делится на две части: нижнюю, с беспорядочным расположением блоков и коэффициентом разрыхления /Кри/ 1,25-1,40, и верхнюю, характеризующуюся упорядоченным расположением блоков сКра= 1,05-1,15. Полного подбучивания не происходит. Условие прекращения обрушения по Кузнецову Г.Н. записывается в виде:где Лс яредєл свободного опускания основной кровли, м;Пи+4 мощность слоя, ограничивающего зону интенсивного разрыхления, м. Кузнецов Г.Н. утверждает, что воздействие смещающихся пород на крепь может иметь принципиально различный характер - крепь может работать или в режиме заданной нагрузки, или в режиме заданной величины и скорости деформации.
Сопротивление крепи должно быть достаточным для поддержания веса слоев кровли на высоту зоны обрушения, так как эти слои могут полностью передать свой вес на крепь, которая будет работать в режиме заданной нагрузки. Кроме того крепь должна обладать необходимой податливостью, чтобы "уходить" от давления вышележащей толщи пород, то есть работать в режиме заданной величины и скорости деформации.
Смещение кровли Кузнецов Г.Н. характеризует углом наклона нижнего слоя непосредственной кровли, который является функцией целого ряда параметров. Определить эти параметры в шахтных условиях труднее, чем произвести непосредственные замеры величин смещений кровли и нагрузок на крепь.
Как указывает Кузнецов Г.Н., описанный им механизм взаимодействия блоков в отделышх случаях может быть частично или даже полностью нарушен.
Согласно комбинированной гипотезе плит и балок Борисова А.А. /4,6/ работа кровли, представленной слоистыми породами, в зависимости от типа трещиноватости имеет аналогию то с работой плит, то балок, то с комбинированной работой плит и балок. В гипотезе используются некоторые положения Кузнецова Г.Н. и Слесарева В.Д. В отличие от гипотезы блочного обрушения она исходит из положения, что угол наклона слоев непосредственной кровли больше утла наклона основной кровли. На основе гипотезы разработаны расчетные методы и формулы.В настоящее время для решения вопросов, связанных с горным давлением, используются отдельные формулы и положения гипотез
Оценка влияния горногеологических и технологических факторов на интенсивность проявления осадок труднообрушающейся кровли
Интенсивность воздействия осадок труднообрушающихся кровель на очистные забои изучалась от ряда природных и технологических факторов: глубины разработки, мощности и угла падения пласта,элементов основной системы трещиноватости,структуры и мощности непосредственной и основной кровель, а также; длины очистного забоя и скорости его подвигания.
Как установлено исследованиями, на шахтах Советского Союза глубина разработки оказывает двоякое влияние на боковые породы. С одной стороны, с понижением работ возрастает напряженность кровли и угольного пласта,что способствует разрушению массива и уве-ливению отжима угля из груди забоя; с другой - происходит упрочнение пород, что повышает их устойчивость /58-59/. Считается,что напряженное состояние массива нарастает быстрее его прочностных свойств и может быть определено по формуле /60/:где: Р - напряженное состояние массива, МПа;% - объемный вес пород, В/м3.
Расчеты показывают, что с увеличением глубины разработки на 100 м напряженность массива повышается на 2,5-3,0 МПа.
Исследования прочностных свойств пород в зависимости от глубины разработки на Буланашском месторождении проводились кафедрой разработки пластовых месторождений Свердловского горного института в период с 1973 по 1975 г.г.
Полученные закономерности свидетельствуют об уменьшении влажности пород с возрастанием глубины, что приводит к их упрочнению /61,62/. Для уточнения ранее полученных зависимостей нами обследованы 145: образцов песчаника /прилож.ІГ/; ранее сделанные выводы подтвердились. Рассматриваемые величины связаны аналитически следующими зависимостями:влажность пород от глубины:прочность пород на одноосное сжатие от их влажности:Результаты расчетов по этим зависимостям приведены в табл.2.4.
Анализ рассмотренных закономерностей показывает, что в диапазоне глубин 150-500 м нарастание прочностных свойств превышает относительное увеличение напряженного состояния массива /рис.2.26/. Поэтому в этих пределах с увеличением глубины расслаиваемость и обрушаемость кровли не возрастает, а следовательно, и рассматриваемый фактор не влияет на интенсивность воздействия труднообру-шающихся кровель на очистные забои. Это подтверждается нашими исследованиями. В табл. 2.5 все лавы, работавшие в условияхтруднообрушащихся кровель, сгруппированы па глубинам отработки.
Анализ данных табл. 2.5 и 2.1 показывает, что как на верхних, так и на нижних горизонтах интенсивность воздействия осадок основной кровли на состояние очистных забоев различна - от слабого до весьма сильного.
Оценка трещиноватости пород, как фактора, определяющего интенсивность проявления осадок труднообрушающейся кровли, производилась по двум параметрам: углу встречи основной системы трещиноватости с линией очистного забоя и ее ориентации относительно направления подвигания очистного забоя. Многочисленные наблюдения на шахтах СССР, в том числе и в условиях Буланашского месторождения, подтверждают, что данные характеристики трещинова-тости влияют на деформационные свойства кровли, устойчивость ее обнажения и проявления горного давления в призабойном пространстве /ІГ, 63,64/. Анализ воздействия первичных и вторичных осадок труднообрушающйхся кровель в зависимости от рассматриваемых факторов базировался на сравнении конкретных нарушений в очистных забоях.
Углы встречи основной системы трещиноватости с линией очистного забоя на отрабатываемых участках изменялись от 3 до 40.
Влияние их хорошо прослеживается на примере лавы 48в, которой отрабатывался пласт 15. Угол встречи основной системы трещино-ватости с грудью забоя варьировал от 39 до 20. По интенсивности воздействия осадок лава отнесена ко П группе. В начальный период работы, когда угол встречи был максимальным, при обрушениях, основной кровли крепь деформировалась на 25$, отжим угля составлял 0,1-0,2 м. Уменьшение угла встречи с 39 до 20 вызвало, резкое ухудшение состояния очистного забоя. Под воздействием осадок основной кровли возникли заколы над призабойным пространством, отжим угля увеличился до 0,4-0,5 м. В целом на месторождении в тех очистных забоях, где угол встречи основной системы трещиноватости был меньше 25 /лавы 62с, 55сев, 58 и др./, происходили заколы в кровле с большой амплитудой смещения, а также наблюдался более значительный отжим угля по сравнению с теми, где угол встречи был больше 25 /лавы 61, 65, 53в, 54 и др./ /табл.2.6/.
Ориентация трещиноватости относительно направления подвига-ния работ наиболее предпочтительна на "завал", в противном случае в очистных забоях наблюдаются частые вывалы пород больших объемов /табл.2.6/.
Проведенные инструментальные исследования проявления горного давления в период первичных осадок труднообрушающихся кровель показали, что в очистных забоях, где угол встречи с основной системой трещиноватости превышает. 25, а падение ее противоположно, направлению выемки пласта, относительное увеличение смещений кровли и нагрузок на крепь по сравнению с первоначальными в 1,2-1,3 раза меньше, чем в тех, где эти условия не выполняются. Так, в очистном забое 68н, где угол встречи составлял 25, а падение трещиноватости было на завал, относительное увеличение смещений и нагрузок на крепь в период первичной осадки основной
Рекомендации по применению костровых полос для управления труднообрушающейся кровлей
Данный способ рекомендуется при вынимаемой мощности пластов до 2,5м, когда над ними находятся кровли средней устойчивости и устойчивые, относящиеся по нагрузочным свойствам к средним и тяжелым по общеотраслевой классификации кровель угольных пластов /82/. Количество костровых полос, оставляемых в выработанном пространстве, следует определять расчетом.
Для обеспечения сохранности очистного забоя в рабочем состоянии при использовании костровых полос, оставляемых в выработанном пространстве, необходимо, чтобы нагрузка от обрушения основной кровли не превышала допустимой на отдельные костры и не создавала возможности их разрушения.
Расчетная допустимая нагрузка на костер определяется пот-формуле /83/:где Рд.к допустимая нагрузка на костер, КН;СІ - ширина бруса, из которого возводятся костры, м;Ксж пРеДел упругости при сжатии дерева поперек волокон, Ша /для сосны - 6 МПа/.
Как показали стендовые испытания костров, проведенные кафедрой РПМ /78/, при действующей на них нагрузке менее допустимой они сжимаются и деформируются, но не разрушаются. Причем деформированный костер воспринимает нагрузку большую, первоначально принятой за допустимую. При возведении костров из деревянного соснового бруса размерами 180x20x20 /см/ первоначальная допустимая нагрузка составляет 960 кН, при деформации костра на 20$, 40$, 60$ его несущая способность увеличивается соответственно до I20Q кН, 1800 кН, 2500 кН. Таким образом, если недеформирован-ный костер, восприняв первоначальную нагрузку, не разрушится,его несущая способность вследствие его сжатия будет возрастать. Поэтому при определении количества костров, необходимых для установки в выработанном пространстве, следует ориентироваться на то давление, которое передается на них при осадке нижнего слоя основной кровли. Обрушение вышележащих слоев будет восприниматься уже деформированным костром с более высокой несущей способностью.
Максимальное давление, которое передает труднообрушающийся слой породы в период своей осадки на все костры, находящиеся в выработанном пространстве /при условии, что они начинают возводиться при отходе очистного забоя от разрезной печи на расстояние, равное половине шага первичной осадки основной кровли/ составит :
Тогда потребное количество костров для восприятия этой наКоличество костров в одной линии по простиранию пласта можно; найти из выражениягде Tg. - длина бруса, из которого возводятся костры, м;tm%- шаг установки костров, м.
При определении количества создаваемых костровых линий необходимо учитывать, что некоторая часть костров возводится между ними для более равномерного восприятия нагрузки от обрушающихся пород. Поэтому их числи рассчитывается из соотношений 3.3 и 3.4 с введением в расчетное выражение коэффициента Ку м» Учитывающего уменьшение количества костров, используемых для создания костровых линий /значениеКум рекомендуется принимать I.I/:
В зависимости от мощности обрушающихся слоев основной кровли предлагаются различные схемы размещения костров в выработанном пространстве: при мощности отдельных слоев труднообрушающейся кровли 0,5.-1 м нет необходимости создавать сплошные костровые линии -. в выработанном пространстве оставляют отдельные костры в соответствии с рекомендациями временных указаний по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом, падения до 35? /82/, пункт 4.16;при мощности отдельных слоев труднообрріающейся кровли 1-2,5 м в выработанном пространстве следует создавать костровые полосы, состоящие из двух-трех. линий костров с расстоянием между полосами 20-25 м, на сопряжениях лавы с конвейерным и вентиляционным штреками необходимо предусматривать одиночные костровые линии /рис.3.1/;при мощности обрушающихся слоев более 2,5 м по всей длине лавы рекомендуется предусматривать костровые полосы, состоящие из трех линий костров с расстоянием между полосами 10-20 м, на сопряжениях лавы со штреками должны предусматриваться одиночные костровые полосы /рис.3.2/.
При возведении костровых полос необходимо оценивать влияние второстепенной системы трещиноватости. Если в процессе отработки пласта ее трещины получают достаточное развитие, в районе их местонахождения возникают опасные зоны. Появляется возможность выпадения блока-плиты, ограниченного этими трещинами. Поэтому?костровые полосы требуется размещать в соответствии с расположением этих зон. На рис.3.3 показано рекомендуемое размещение костровых полос в выработанном пространстве при отработке пласта "Подкин-ского".Использование на практике предложенных рекомендаций позволит
Схемы и паршлетры заложения скважин и зарядов при разупрочнении кровли методом послойного передового торпедирования
На основании обобщения опыта работ по ослаблению труднообру-шающихся кровель методом передового торпедирования на шахтах СССР разработаны различные схемы расположения взрывных скважин. При выборе их применительно к конкретным условиям отработки следует ориентироваться на то, чтобы они обеспечивали наибольший эффект разупрочнения кровли при меньших экономических затратах.
Как уже отмечалось, наибольшая эффективность разупрочнения кровли от взрывания ВВ в передовых скважинах достигается при наибольшем угле их встречи с линией очистного забоя. Другим способом интенсификации действия взрыва является расположение скважин с учетом линий наибольшего естественного ослабления кровли, образующихся в результате ее прогиба и деформации.
По расположению относительно линии очистного забоя скважины подразделяются на диагональные, которые закладываются из участковых подготовительных выработок, и перпендикулярные, пробуриваемые непосредственно из разрезной печи.
На Буланашском месторождении угол встречи основной системы трещишватости с линией очистного забоя на всех выемочных участках составляет 5-40, рекомендуемый нами - 25. Увеличить этот угол до больших величин невозможно в связи с горногеологическими условиями и существующей на шахтах технологией очистных работ. При применении диагональной схемы заложения взрывных скважин добиться необходимого угла их встречи с основной системой трещишватости очень сложно и неэкономично из-за большой требуемой длины скважин /только в одной линии по падению пласта длина скважин будет превышать длину очистного забоя в 2-2,5 раза/.
Наиболее эффективной и экономичной в рассматриваемых условиях является перпендикулярная схема заложения скважин из разрезной печи в комплексе с отсекающими скважинами. При ее применении угол между простиранием основной системой трещиноватости и торпедирующими скважинами составит не менее 60, что обеспечит благоприятные условия разупрочнения кровли /рис.4.3/.
Другой рекомендуемой схемой, учитывающей линии наибольшего ослабления кровли, возникающие в процессе ее деформации и прогиба, является схема комбинированного заложения скважин из лавных штреков и разрезной печи /рис.4.4/. По существу она представляет собой развитие схемы "закрытого конверта" /рис.4.5/, используемой на шахтах Карагандинского бассейна /47/. Теоретическое обоснование разработанной схемы следующее. Лабораторными исследованиями и практикой установлено., что при работе очистного забоя от разрезной печи обнаженная, жестко закрепленная, прямоугольная плита основной кровли, прогибаясь, испытывает растягивающие напряжения, максимальные значения которых находятся приблизительно на диагоналях обнаженного прямоугольника /4 6/. Естественно, что при ориентации скважин относительно их эффективность разупрочнения пород будет более высокой.
При применении схемы "закрытого конверта" скважины располагаются по диагоналям прямоугольника, образующегося при предельном: обнажении кровли. После взрывания торпедирующих скважин в массиве пород возникают трещины, которые при подвиганий очистного забоя, вследствие деформации труднообрушающейся кровли, постепенно развиваются. При отходе от разрезной печи на расстояние, близкое к размеру образованного "конверта", когда зона первоначально искусственно образованной трещиноватости совпадает с зоной наибольшего естественного ослабления пород, происходит усиленное развитие этих трещин, что в конечном итоге приводит к разрыву кровли и ее обрушению. Однако по этой схеме расположения скважин при эффективном разупрочнении кровли в районах плоскостей ее естественного ослабления, внутри треугольников, которые оконтурива-ются в кровле этими плоскостями, искусственное трещинообразование будет незначительным. Поэтому, обеспечивая уменьшение шага первичной осадки труднообрушающейся кровли, подобное расположение скважин не гарантирует ее разрушение на блоки, нагрузка от которых может быть полностью воспринята крепью, чтобы предотвратить нарушение рабочего пространства очистного забоя.
Рекомендуемая комбинированная схема расположения скважин из лавных штреков и разрезной печи /рис.4.4/ состоит в следующем. Из конвейерного и вентиляционного штреков закладывают скважины различной длины параллельные линии очистного забоя. Длина скважины определяется из условия, что верхний торец скважины находится в плоскости максимального естественного ослабления кровли, образующейся при ее прогибе. Эти скважины обеспечивают разрушение массива как по плоскостям ослабления, так и внутри треугольников кровли, выделяемых ими и прилегающих к лавным штрекам. Перпендикулярные скважины, пробуриваемые из
