Основные правила подготовки выемочных полей

Общие положения. Пласты должны отрабатываться в нисходящем порядке, чтобы выработки основного откаточного горизонта как можно позже подверглись повышенному давлению. Подработка породного массива, еще не пересеченного горными выработками, ощущается на глубине, превышающей 20-кратную мощность вынутого пласта, но не оказывает вредного воздействия при последующем проведении выработок

При проектировании очистных работ по какому-либо пласту следует принимать во внимание не только влияние выработанного пространства вышележащих пластов, но и взаимное влияние проектируемых очистных забоев, а также их влияние на ведение очистных работ в последующем.

Выработка будет находиться в зоне пониженного давления, если она проводится в выработанном пространстве или же пройдена под или над выработанным пространством соседнего пласта, являющегося в данном случае защитным. Однако при этом следует учитывать также и опасность, вызываемую пониженным давлением.

Для разгрузки породного массива в зоне уже пройденной выработки следует по возможности отработать участок вышележащего, а не нижележащего пласта, так как конвергенция в выработке при надработке меньше, чем при подработке. Для сведения к минимуму неблагоприятного влияния надработки очистные работы по защитному пласту следует спроектировать таким образом, чтобы защищаемая выработка находилась в зоне влияния лавы, только что отошедшей от разрезной печи. С точки зрения снижения удароопасности подработка более благоприятна, чем надработка.

Следует избегать оставления в выработанном пространстве одиночных или протяженных целиков. Даже широкие (свыше 200 м) охранные целики неблагоприятно влияют на расположенные над и под ними выработки, в том числе и при достаточно большом расстоянии по вертикали (до 10 м и более) и после под- или надработки на большой площади несколькими пластами.

Проведение выработки в зоне повышенного давления менее неблагоприятно, чем воздействие на уже пройденную выработку прироста давления, вызванного очистными работами.

Штреки, пройденные по разрабатываемому пласту или платам-спутникам в кровле или почве разрабатываемого пласта (при мощности междупластья до 6 м), и участки квершлагов и местах их пересечения с пластами целесообразно не только размещать в зонах пониженного давления, но и предусматривать всемерное сокращение срока службы (за счет повышения скорости подвигания очистных забоев).

Зоны геологических нарушений, а также перегибов пластов следует по возможности пересекать выработками под прямым углом, чтобы сократить протяженность участков, подверженных высокому давлению.

Выработки, параллельные геологическим нарушениям, необходимо проводить на достаточно большом удалении от них. В особенности не рекомендуется проводить выработки в лежачем боку пологих надвигов.

Полевые штреки, квершлаги и полевые уклоны. Эти выработки следует располагать по возможности в устойчивых породах и проводить параллельно напластованию (полевые уклоны) или под возможно большим углом к напластованию.

На участках шахтного поля со многими сближенными пластами полевые штреки и квершлаги следует располагать по возможности под нижним пластом. При небольшом числе пластов необходимо предусматривать их проведение на возможно большем расстоянии по нормали к напластованию над самым нижним пластом свиты.

Расстояние между полевыми штреками, квершлагами, выработками околоствольного двора следует принимать равным не менее 3-кратной ширины или высоты выработки с наибольшей площадью поперечного сечения, а ответвления от указанных выработок должны располагаться по возможности под прямым углом.

Этажные квершлаги следует располагать по вертикали один под другим, с тем чтобы ограничить влияние очистных работ и оставляемых при необходимости целиков небольшой зоной породного массива.

При отработке пласта от квершлага (рис. 1.102) разрезную печь следует проводить на расстоянии 20—40 м от его проекции (в зависимости от нормального к напластованию расстояния между квершлагом и пластом). При этом следует обращать внимание на порядок отработки участков (рис. 1.103). Исключением из указанного правила может быть случай разработки пласта, опасного по горным ударам.

При выемке только одного пласта, находящегося над или под квершлагом, участки следует отрабатывать от конца квершлага к его началу, т. е. применять восходящий порядок отработки этажей (подэтажей), ярусов.

При выемке в нисходящем порядке нескольких пластов, находящихся над или под квершлагом, рекомендуется располагать дополнительные выработки, обслуживающие очистные забои, по возможности в лежачем боку свиты пластов.

Пластовые уклоны, базисные выработки. Пластовые уклоны следует проводить вне зон повышенного давления от очистных работ по соседним пластам.

При двукрылой отработке пласта от уклона следует избегать оставления целика, если над или под разрабатываемым пластом находятся другие пригодные к выемке пласты. Поэтому лавы обоих крыльев выемочного поля должны подготавливаться непосредственно из уклона в определенной последовательности (рис. 1.104).

Использование группового пластового транспортного уклона при разработке нескольких пластов рекомендуется только в том случае, если он может быть пройден по самому нижнему пласту, кровля и почва которого должны быть представлены особо прочными породами.

Оставление целиков для охраны базисных выработок допустимо только тогда, когда на расстояния по нормали к напластованию до 100 м не имеется других пригодных к разработке пластов. При отработке выемочных участков в обратном порядке (по направлению к базисной выработке) ширину целика можно определить на основании результатов шахтных наблюдений. В связи с тем, что наличие краевых частей вышележащих пластов усложняет ситуацию, рекомендуется произвести предварительную оценку ожидаемой конвергенции в базисной выработке путем измерения конвергенции в выемочном штреке в 200 м от базисной выработки. Следует принимать во внимание также условия с другой стороны базисной выработки — наличие нетронутого угольного массива или выработанного пространства.

Ширина целика у базисной выработки, достаточная для отработки одного выемочного участка, может оказаться слишком малой в случае отработки двух и более смежных участков в связи с повышением давления.

Выход лавы непосредственно в базисную выработку (без оставления целика) возможен во многих случаях, особенно если с другой стороны базисной выработки отсутствуют очистные или подготовительные выработки.

При использовании базисных выработок в качестве монтажно-демонтажных камер (разрезных печей) рекомендуются следующие мероприятия:

- проведение базисной выработки увеличенной площадью поперечного сечения;

-укрепление боков базисной выработки деревянными или стеклопластиковыми анкерами или же упрочнение, их нагнетанием полиуретана;

- возведение ангидритовой полосы со стороны выработанного пространства;

-на удароопасных пластах разворот лавы с таким расчетом, чтобы ее линия не была параллельной оси базисной выработки, и соблюдение положений по предупреждению горных ударов.

Отработка выемочных участков в обратном порядке (по направлению к базисной выработке) имеет следующие недостатки: возможное повышение конвергенции в лаве; воздействие опережающего лаву опорного давления в полной мере на базисную выработку. В то же время возможность остановки лавы при подходе ее к базисной выработке позволяет варьировать ширину оставляемого угольного целика (при прямом порядке отработки ширина целика не может быть изменена).

Выемочные штреки. Выемочные штреки по возможности не следует располагать под или над целиками соседних пластов. Штреки, проходящие параллельно краевым частям соседних пластов, следует смещать в зону под или над выработанным пространством (рис. 1.105), т. е. в зону пониженного давления, на расстояние, зависящее от мощности междупластья.

Угольные целики между выемочными штреками соседних участков (подэтажей), если без них нельзя обойтись по соображениям проветривания, должны иметь ширину не более 2 м. Однако лучше вообще от них отказываться, особенно при опасности самовозгорания угля. Оставление узких угольных целиков (шириной 5—20 м) ведет к росту конвергенции в штреках Лишь при ширине целика 25 м конвергенция несколько уменьшается.

Благоприятное положение штрека при наличии с обеих сторон нетронутого угольного массива может оказаться неблагоприятным после того, как с одной его стороны пласт будет отработан. Так, проводимый с опережением лавы штрек С (рис. 1.106,а) находится, например, в 50 м от проекции краевой части вышележащего пласта, т. е. за пределами зоны пика давления. Однако после выемки пласта с левой его стороны он попадает в зону крайне высокого опорного давления, накладывающегося на давление от краевой части вышележащего пласта (рис. 1.106,б). В таких условиях лучше было бы проводить штреки с отставанием от лавы, располагая их в выработанном пространстве.

Пройденный заранее выемочный штрек по пласту 3 располагался под серединой выработанного пространства по пласту 2 и находился первоначально в разгруженной от горного давления зоне (рис. 1.107,а). Однако после отработки на пласте 3 второго участка краевая часть пласта 2 лишилась опоры, что обусловило концентрацию напряжений над образовавшейся краевой частью пласта 3. В результате выемочный штрек по пласту 3 на участке за лавой попал в зону повышенного горного давления (рис. 1.107,б). В рассматриваемых условиях его было бы целесообразно расположить под выработанным пространством пласта 1.

В штреках, проводимых с отставанием от лавы, конвергенция меньше, чем в штреках, проводимых общим забоем с лавой. В последних конвергенция меньше, чем в проводимых с опережением. Наибольшая конвергенция наблюдается в штреках, пройденных до начала очистной выемки. Проведение штреков с отставанием от лавы особенно целесообразно при наличии влияния краевых частей вышележащих пластов, большой вынимаемой мощности разрабатываемого пласта и слабых породах его почвы.

Как показывает опыт шахт Ахенского бассейна, в штреках, проводимых с отставанием от лавы, при значительной мощности слабых пород почвы конвергенция в 300 м за лавой может достигнуть таких же значений, что и в штреках, проводимых с опережением. То же самое относится и к штрекам, в кровле или почве которых залегают на расстоянии до 6 м неразрабатываемые пласты-спутники.

Выемочные штреки, пройденные до начала очистной выемки, и другие участковые подготовительные выработки, пройденные по нетронутому угольному массиву, при большой мощности слабых пород почвы в течение достаточно большого срока службы до подхода фронта очистных работ могут подвергнуться весьма значительной конвергенции. Это объясняется тем, что в отличие от выемочных штреков, примыкающих к отработанным участкам, около них не происходит разгрузки породного массива. Следовательно, срок службы таких выработок должен быть по возможности небольшим.

Лавы. Механизированные крепи, рассчитанные для применения в благоприятных горно-геологических условиях, нередко используются при повышенном горном давлении, при слабых породах непосредственной кровли мощностью до 2 м, залегающих под прочной основной кровлей. Поэтому их следует постоянно рассчитывать на наиболее неблагоприятные условия кровли, Степень управляемости кровлей должны быть оценена заранее.

Давление на призабойную часть пласта и, следовательно, склонность кровли к вывалам у выступающего угла пласта больше, чем у внутреннего угла выработанного пространства.

При под- или надработке параллельного очистному забою целика по соседнему пласту лава при приближении к проекции краевой части пласта попадает в зону повышенного давления. Давление на нее достигает наибольшей величины незадолго до того, как она пересечет проекцию второй кромки целика. Это обстоятельство должно учитываться при проектировании очистных работ и расчете крепи очистного забоя.

Особо высокое давление на лаву наблюдается в тех случаях, когда очистные работы приближаются широким фронтом к базисной выработке, пройденной с раскоской, к пластовому уклону или к старому выработанному пространству. В подобных случаях рекомендуется располагать лаву под некоторым углом к выработке, к которой она приближается.