Горные удары в целиках, прорезанных выработками

19.05.2018
Горные удары этой группы весьма многочисленны.

Несмотря на разнообразие условий нагружения целиков в различных выработках и конфигурации целиков, общим для проявления таких ударов является то, что разрушение целиков происходит в сторону охраняемых ими горных выработок почти при полном отсутствии выброса угля в сторону выработанного пространства. В данном случае разрушение краевой части пласта распространяется в глубь целика до тех пор, пока выработка не будет на все (пли почти на все) сечение заполнена разрушенным и выброшенным углем. Дальнейшее развитие удара локализуется.

Величина сближения боковых пород при горных ударах этого типа невелика. Обычно она не превышает нескольких сантиметров (у деревянных стоек, установленных по нормали к пласту, лишь размочаливается верхний конец, заделанный в лапу).

Как и при ударах первой группы, происходит сильное пылеобразование и сотрясение горных пород, особенно при крупных горных ударах, распространяющихся в отдельных случаях до 150—250 м вдоль выработки. Образуется щель, прослеживающаяся около кровли пласта. Существенного нарушения боковых пород, как правило, не происходит, если не считать падения отдельных коржей и обрушения пород, представленных слабыми литологическими разностями. Отличительной особенностью проявления ударов этой группы на мощных пластах является то, что разрушение крепи в момент удара может повести к обрушению пачки пласта угля, оставленной в кровле выработки.

Характерным примером горных ударов данной группы является разрушение целиков у штрека № 261 шахты им. Урицкого (рис. 9), Глубина от земной поверхности 480 м, ширина целиков у штрека 20—25 м. Длина надштрековых целиков по простиранию равна 10—18 м, подштрековых — 50—110 м. В целиках произошла серия горных ударов, каждый из которых вызывал завал штрека на большом протяжении. Так, 24 июля 1949 г. углем, выброшенным из верхних целиков, штрек был завален на протяжении 210 м. 22 февраля 1951 г. разрушение надштрековых целиков распространилось на протяжении 235 м, причем на расстоянии около 80 м произошло повторное разрушение целиков (участок CB на рис. 9). Повторный выброс угля из тех же целиков во время удара 29 февраля 1951 г. стал возможным потому, что при ударе 24 июля 1949 г. разрушение целиков «не закончилось» из-за локализации развития удара вследствие заполнения выработки разрушенным материалом. После уборки выброшенного угля возникли условия для повторного разрушения целиков. Штрек полностью очищался от угля после каждого удара, восстанавливалась крепь и продолжалась эксплуатация.

В результате горного удара 7 июля 1951 г. произошел выброс угля в штрек со стороны нижних (подштрековых) целиков на протяжении 190 м (участок EF на рис. 9). После этого штрек не восстанавливался и был исключен из эксплуатации.

Раскопки заваленного штрека в отдельных местах показали, что если при выбросе из верхних (надштрековых) целиков уголь не сохраняет связность и рассыпается на куски и мелочь, то при разрушении подштрековых целиков он как бы выдавливается по всей мощности с сохранением взаимного расположения отдельных слоев пласта (рис. 10). При этом пласт, выдвинутый на все сечение выработки, хотя и разбит трещинами, но часто имеет достаточную прочность и поддается лишь разборке с помощью кайла и отбойного молотка.

Ни при одном из горных ударов в целиках штрека № 261 выброса угля в сторону выработанного пространства не было. Отмечалось лишь незначительное осыпание угля в результате сотрясения горного массива.

Если принять, что средняя величина коэффициента разрыхления угля равна 1,2—1,3, то получится, что ширина полосы угля, прилегающей к штреку и разрушенной при ударе, достигала в рассмотренных случаях 10—12 м.

Интересно проследить разрушение целиков штрека № 261 во времени.

Первый горный удар 24 июля 1949 г. произошел в момент, когда верхний, VI этаж был выработан полностью, а нижний, VII этаж — только в районе проявления горного удара (рис. 9).

Второй горный удар 22 февраля 1951 г. произошел в условиях, когда был выработан весь VII этаж и часть VIII этажа на протяжении 150 м от целиков южного флангового уклона, причем на протяжении последних 75 м работы велись с погашением надштрековых целиков у штрека № 271. Следует указать, что целики, ранее оставленные у этого штрека, были разрушены одним из предыдущих ударов.

Tpетий горный удар произошел при состоянии горных работ, изображенном на рис. 9.

Все три горных удара проявились внезапно. Взрывные работы, по крайней мере за один час до ударов, в пределах шахты не производились. Интересно отметить, что инструментальными и визуальными наблюдениями в лаве № 281 было установлено, что примерно за 12 часов до удара 7 июля 1951 г. началось сильное горное давление в верхней части лавы. После горного удара давление еще более усилилось и работы в лаве были прекращены Сильное давление в течение двух дней после удара ощущалось в районе камеры подъемной машины южного флангового уклона (рис. 9).

Таким образом, проявление горных ударов было связано с общим развитием очистных работ на южном крыле поля шахты, влияние которых ощущалось на расстоянии до 300—500 м. Непосредственной причиной ударов являлось, по-видимому, постепенное возрастание нагрузки на целики, с одной стороны, и, с другой стороны — длительное нахождение их под нагрузками, близкими к разрушающим. Примечательно, что последовательность разрушения целиков четко определяется размерами целика, степенью и направлением развития очистных работ в окружающем районе.

В тех случаях, когда ведется отработка целиков, непосредственной причиной проявления горного удара чаще всего являются взрыв шпуров, зарубка пласта врубовой машиной, удар пикой отбойного молотка и даже кайла.

Например, серия горных ударов произошла при отработке целиков бремсберга № 5-бис шахты № 6-Капитальная. Отработка велась в направлении сверху вниз. Для транспортировки угля, леса и передвижения людей использовались выработки, оборудованные со стороны выработанного пространства. Сам бремсберг был исключен из использования. При отдельных горных ударах он перекрывался на все сечение выдавленным из целиков углем так, что боковые стойки крепи оказывались рядом. Глубина разрушения целиков угля от стенок бремсберга достигала 10 м (рис. 11). Bcе удары возникали в момент одновременного но всему забою взрыва шпуров. Выброса угля в сторону забоя и в выработанное пространство практически не было.

При отработке целиков у штрека VI горизонта шахты им. I Мая ряд горных ударов возник в момент взрыва шпуров и даже при ведении работ на обушок.

Вместе с тем, хотя подавляющее большинство горных ударов при отработке целиков и происходит в момент ведения работ по выемке угля, отдельные удары происходят и при других работах, не связанных с непосредственным воздействием на угольный пласт. В этот заключается главная опасность проведения работ по погашению целиков.

Другим отличием горных ударов при отработке целиков является то, что может неблагоприятно измениться их направленность. Иногда основная сила удара проявляется в сторону очистного забоя, так как именно с этой стороны снимается отжатая «буферная» часть пласта.

Во вторую же группу отнесены случаи горных ударов в целиках около спаренных выработок. Основной отличительной особенностью этих ударов является то, что в большинстве случаев разрушению подвергается целик угля, расположенный между спаренными выработками. Только иногда, особенно когда целик со стороны выработанного пространства меньше целика между выработками, возможно первоочередное разрушение краевого целика с проявлением основного удара в сторону выработки. Правда, такие случаи встречаются редко.

Рассмотрим случаи горных ударов в целиках северного флангового уклона шахты нм. Урицкого (рис. 12). Уклон и трубно-кабельный ходок пройдены по пласту № 11 мощностью 1,5—2,0 м и с углом падения 25—40е, имеют протяженность около 1000 м. Для поддержания выработок оставлены целики угля, размеры которых изменяются от 20 м до 100 м. Глубина от земной поверхности изменяется от 500 м до 1000 м. В пределах VI—IX горизонтов уклон надработан защитным пластом № 13, Основное проявление горных ударов приурочено к району VII и VIII горизонтов, где уже восстановились нагрузки после отработки пласта Л» 13, и ниже IX горизонта, где к моменту проявления горных ударов еще не была произведена надработка защитным пластом угля.

Всего в районе северного флангового уклона шахты им. Урицкого произошло около 20 горных ударов. Отдельные из них приводили к нарушению уклона и трубно-кабельного ходка на протяжении до 100—150 м.

Наибольшая активность проявления горных ударов наблюдалась в период развития очистных работ в близлежащем районе как по пласту № 11, так и по верхнему пласту № 13 и по нижнему № 9. Активность резко снизилась в последние годы, когда очистные работы удалились от опасных участков на расстояние до 400—500 м и более.

Как уже говорилось, при ударах данной группы наиболее часто разрушается целик угля, расположенный между уклоном и ходком.

Так, например, во время горного удара 11 сентября 1960 г. на одном из участков такой целик был разрушен по всей ширине (25 м). Высота щели между разрушенным целиком и кровлей достигала 0,2—0,3 м даже в средней части целика.

Характер и интенсивность проявления этого горного удара показаны на рис. 13. Обращает на себя внимание то, что, как и при ударах из подштрековых целиков, в данном случае выброс угля в сторону выработок произошел по всей мощности пласта без существенного нарушения взаимного расположения отдельных пачек угля и прослоек породы. Несложный расчет применительно к району разреза XI—XI, в котором разрушение целика произошло на всю ширину, показывает, что осредненный коэффициент разрыхления пласта угля составляет в данном случае около 1,2.

При горном ударе 24 мая 1961 г. основному разрушению подвергся не целик между выработками, а краевой целик (рис. 14). Вызвано это было тем, что в этом месте он был меньше других целиков. Как и следовало ожидать, основной выброс угля произошел в сторону охраняемой целиком выработки. Характер разрушения аналогичен описанному выше.