Особенности ведения работ на пластах, склонных к горным ударам с разрушением боковых пород

24.05.2018
При увеличении глубины разработки до 800—1000 м на шахтах Кизеловского бассейна появились внезапные разломы боковых пород в выработках, пройденных по пласту угля, а также горные удары в полевых выработках с разрушением крепких кварцевых песчаников.

Анализ случаев горных ударов, связанных с разрушением прочной плиты песчаника в почве или кровле выработки, показывает, что удары этого типа происходят при определенном соотношении между толщиной песчаника и шириной выработки. При горных ударах, происшедших на шахтах им. Урицкого, «Центральная», № 2-Капитальная, мощность плиты прочного песчаника, залегающего в почве или кровле выработки, составляет по величине около 0,5 от ширины выработки. Опасная ситуация возникает при ширине выработки, отвечающей условию:

где n — мощность слоя песчаника,

С — ширина выработки.

Соотношение (62) справедливо только для рассматриваемых условий (глубина работ 700—800 м, крепость угля и пород, характерные для шахт Кизеловского бассейна).

С дальнейшим увеличением глубины разработки или возрастанием напряженности за счет влияния соседних выработок удары с разрушением пород могут происходить и при других соотношениях ширины выработки, мощности слоя прочных пород и пород, подстилающих его. Изменение соотношения будет иметь место и в случаях, когда изменится прочность пород и угля.

На основании имеющегося опыта и анализа горных ударов в Кизеловском бассейне рекомендации по их предупреждению сводятся к следующему.

Для уменьшения количества участков возможного проявления горных ударов следует вести очистные работы преимущественно сплошной системой разработки без проведения каких-либо выработок впереди очистного забоя.

При определении места закладки основных или подготовительных выработок необходимо учитывать не только состав пород, непосредственно примыкающих к выработке, но и состав пород, удаленных от выработки на расстояние до 3—4 пролетов ее.

В пластовых выработках для повышения сопротивляемости плиты песчаника изгибу и предупреждения се разлома ширина выработки должна быть не более 1—1,5 мощности плиты песчаника. Такое соотношение может обеспечить устойчивость выработки до глубины 800—900 м.

Для предупреждения внезапных разломов боковых пород в пластовых выработках одновременно с их проходкой необходимо вести предварительное рыхление плиты песчаника при помощи взрывных работ (рис. 139, a). Это должно обеспечить плавное, постепенное выдавливание пород в выработку без внезапных разломов и выбросов. В этом случае ширина выработки по условиям безопасности от проявления горных ударов не лимитируется.

Для увеличения плавности прогиба плиты песчаника за счет повышения податливости участков пласта, примыкающих к выработке, может быть произведено рыхление краевой части пласта угля в стенках выработки на глубину не менее 2 мощностей плиты песчаника.

Проходка пластовых выработок широким ходом может производиться при ширине выработки равной не менее 4—5-кратной мощности прочной плиты песчаника. Большой пролет выработки должен способствовать плавному изгибу слоев песчаника, что, как и в лавах, может исключить внезапные разломы. Так как наиболее вероятным местом разлома является средняя часть выработки и в связи с наибольшим сближением пород в этом месте оборудование эксплуатационной выработки должно быть осуществлено около кромки массива угля (рис. 139, б) с приведением последней в неудароопасное состояние.

Если необходимо увеличить высоту уже пройденной выработки за счет подрывки боковых пород, нужно иметь в виду, чтобы при этом не создавалось опасных соотношений ширины выработки и подрываемого слоя крепких пород, могущих привести к проявлению горных ударов. То же самое должно учитываться и в случаях, когда требуется увеличить ширину выработки. В случае невозможности выдержать нужные соотношения ширины выработки и мощности слоя крепких пород при проведении работ по увеличению сечения выработки должны применяться меры предосторожности против проявления горных ударов (разрушение слоя крепких пород взрывом, увеличение высоты выработки за счет подрывки пород, не опасных по горным ударам и др.). На глубине более 800 м от земной поверхности не следует допускать сближения выработок, проводимых по песчаникам, на расстояние менее 4-кратного диаметра выработки наибольшего сечения (рис. 139. в).

Это необходимо для того, чтобы исключить взаимное влияние выработок на концентрацию напряжений в прилегающих к ним породах.