О возможности ведения работ в зоне активного сдвижения горных пород

21.05.2018
Минимально возможное отставание работ защищаемого пласта от очистных работ по защитному пласту, равное 0,6 h1 — при подработке и h2 — при надработке (рис. 68), определено выше в целях исключения ведения работ на опасном пласте в зоне опорного давления, вызванной влиянием отработки защитного пласта. Между тем в ряде случаев соотношение работ диктуется другими горнотехническими факторами: возможностью ведения работ в активной зоне сдвижения горных пород, регулированием газового баланса при отработке свиты пластов, выбранной схемой расположения горных выработок, подготавливающих свиту пластов, и некоторыми другими факторами, часто не связанными с проявлением горных ударов или внезапных выбросов угля и газа.

Остановимся на одном из перечисленных факторов — на возможности ведения горных работ в активной зоне сдвижения горных пород.

В ряде работ, посвященных вопросу о восходящем порядке выемки угольных пластов, указывается на необходимость значительного отставания работ по верхнему пласту от очистных работ подрабатывающего пласта. Так, В.Т. Давидянц, В.И. Кравченко и Я.Г. Сердула определяют это отставание в 12 месяцев. Т.Ф. Горбачев и А.П. Западинский считают, что выемка верхнего пласта может производиться только после окончания процесса сдвижения горных пород.

Решение вопроса об оптимальном отставании работ на подработанном пласте должно исходить из конкретного рассмотрения основных схем поведения пород позади очистного забоя, достаточно полно изложенных в работах Г.Н. Кузнецова и А.А. Борисова.

В работе Г.Н. Кузнецова, кроме того, дается и сам подход к определению величины наименьшего возможного отставания горных работ на подработанном пласте. Отставание не должно быть меньше 1,5 L, где L — величина предельного отхода забоя подрабатывающего пласта от разрезной печи на момент первого прорыва всей толщи пород междупластья.

Этот подход дает полную гарантию в решении рассматриваемого вопроса для всех без исключения случаев подработки пластов. Однако иногда он содержит излишний запас, и поэтому при рассмотрении конкретных горно-геологических условий нередки случаи, когда бывает возможно допускать значительно меньшее отставание работ по верхнему пласту (если это, конечно, вызывается производственной необходимостью). Так, меньшее отставание работ по опасному пласту от очистных работ по защитному требуется для создания условий максимального использования защитного действия, особенно в том случае, если защитным является весьма тонкий пласт и отрабатывается он на большой площади. Часто защитный пласт сдерживает отработку более производительного пласта. При этом, естественно, появляется необходимость до минимума сократить разрыв во времени их отработки.

Что должно служить основанием для допущения ведения горных работ на подработанном пласте в зоне активного сдвижения пород?

Безопасное ведение горных работ на подработанном пласте в зоне активного сдвижения может быть обеспечено, если сдвижение его происходит одновременно с боковыми породами и, следовательно, исключается возможность образования щели между пластом и кровлей [97]. Такое поведение пласта и вмещающих его боковых пород возможно лишь тогда, когда кровля пласта представлена породами, которые по сравнению с породами междупластья имеют большую или равную склонность к прогибу. В этих случаях отставание в сдвижении пород кровли от сдвижения пород междупластья и самого пласта исключается.

На рис. 80 приводится характерное для описанных условий шахты № 2-Капитальная Кизеловского бассейна поведение горных пород и пласта № 13 после его подработки нижним пластом. Названная шахта накопила более чем десятилетний опыт ведения горных работ в активной зоне сдвижения пород. Верхний пласт № 13, опасный по горным ударам, подрабатывается нижними защитными пластами № 11 и 9 при междупластьях, равных 3—6-кратной мощности подрабатывающего пласта. Проведение подготовительных выработок по пласту № 13 осуществляется вслед за забоем подрабатывающего пласта па расстоянии, обычно не превышающем (0,4—0,7) h1. Никаких осложнений в проходке выработок, а также в поддержании их не отмечалось.

В случае, когда кровля подрабатываемого пласта представлена более прочными породами, более склонными к зависанию, чем породы междупластья, возможно отставание в сдвижении кровли от подработанного угольного пласта и, следовательно, отработка пласта может проводиться лишь после того, как кровля получит надежную опору на обрушенные породы (рис. 80). Инструментальными наблюдениями установлено, что над средней частью лавы, длиною более 100 м, мощные слои кварцевых песчаников прогибаются в среднем с уклоном 2 см/м. Таким образом, расстояние b1' (рис. 80), па котором песчаник получит надежную опору, оказывается пропорциональным мощности нижнего пласта [97]. Необходимо иметь в виду, что даже после окончания процесса активного сдвижения кровли верхнего пласта в направлении простирания возможно ее зависание над участками выработанного пространства по нижнему пласту, прилегающими к боковым опорам со стороны восстания и падения. Это можно видеть на примере шахт Кизеловского бассейна (№ 41, № 4 и др.), когда в результате подработки пласта между пластом и кровлей, представленной мощным слоем кварцевого песчаника, образовалась щель высотой до 0,1—0,3 м и возникли опасные условия для последующей выемки пласта. При описанном составе пород необходимо осторожно подходить к выбору нижнего пласта в качестве защитного.

Однако при использовании в качестве защитных тонких пластов на больших глубинах часто создаются условия для безопасного ведения работ на подработанном пласте в активной зоне сдвижения пород и при наличии в кровле верхнего пласта более устойчивых пород, чем породы междупластья. Это объясняется двумя причинами. Первая из них: общее расширение массива горных пород, вызванное разгрузкой и послойными подвижками слоев по неровным поверхностям при изгибе, становится соизмеримым с мощностью защитного пласта, и потому образование открытых трещин между слоями в комплексе подработанных пород и угля затруднено. Вторая причина: с увеличением глубины возрастает способность мощных слоев крепких пород к прогибу за счет разрыва их тангенциальными напряжениями при изгибе на более тонкие слои.

Интересный в этом отношении случай наблюдался в 1959 г. на кизеловской шахте № 2-Капитальная. Здесь лавой № 642 по пласту № 5 был подработан очистной забой лавы № 622 по пласту № 11. Междупластье мощностью 19 м было представлено отдельными слоями кварцевых и глинистых сланцев и песчаников, кровля верхнего пласта — мощным слоем кварцевых песчаников. Появления щели между подрабатываемым пластом и кровлей не наблюдалось. Лава по верхнему пласту эксплуатировалась в зоне активного сдвижения пород без осложнений.

Таким образом, даже при таком неблагоприятном сочетании пород, включающих сближенные пласты, когда кровля верхнего пласта устойчивее междупластья, в условиях больших глубин создается возможность более свободного выбора величины отставания горных работ на подработанном пласте от очистных работ защитного пласта.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: