способ сохранения поверхности при подземной добыче угля

Формула изобретения

Способ сохранения поверхности при подземной добыче угля, включающий бурение скважин в вышележащие породы в вентиляционных и откаточных подготовительных выработках и подачу в них скрепляющих растворов, отличающийся тем, что скважины со скрепляющим раствором закладывают по всей длине выемочного поля на расстоянии друг от друга, равном половине шага обрушения или опускания пород основной кровли, длиной, равной мощности пород непосредственной и трети основной кровли, и под углом наклона скважин в сторону выемочного поля, равном углу наклона основания свода обрушения или опускания пород, чередуя их со скважинами, расположенными в виде веера по 3 - 4 скважины в одном веере, пробуренном между сводами обрушения или опускания пород, при этом скважины и веера располагают перпендикулярно выработке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля и при этом охране окружающей среды.

Известен способ сохранения поверхности при подземной добыче угля, при котором рекомендуется учитывать опускание вышележащих пород в виде двух сводов давления, благодаря чему при соответствующих параметрах технологии обеспечивается уменьшение опускания поверхности [1] Недостатком способа является отсутствие скрепления вышележащих пород, учитывающее указанное сводообразование.

Наиболее близким техническим решением способа является укрепление вышележащих пород из выработок с помощью анкеров и химических средств [2] Недостатком способа является недоучет сдвижения вышележащих пород, образующих своды обрушения или опускания пород.

Сущность изобретения в том, что скважины со скрепляющим раствором закладывают по всей длине выемочного поля на расстоянии друг от друга, равном половине шага обрушения или опускания пород основной кровли, длиной, равной мощности пород непосредственной и трети основной кровли, и под углом наклона скважин в сторону выемочного поля, равным углу наклона основания свода обрушения или опускания пород, чередуя их со скважинами, расположенными в виде веера по 3-4 скважины в одном веере, пробуренном между сводами обрушения или опускания пород, при этом скважины и веера располагают перпендикулярно выработке.

Технический результат изобретения складывается от эффекта по каждому новому признаку предложения и эффекта по совокупности всех признаков.

Если расстояние между скважинами равно половине шага обрушения или опускания пород основной кровли, то эффект приносит ее закрепление в трех сечениях: в начале, в середине и конце пролета нависающих пород. При других расстояниях между скважинами эффект от закрепления пропадает и породы могут усиленно опускаться.

Натурные наблюдения на шахтах и лабораторные исследования на моделях из эквивалентных материалов показали, что длина скважин должна быть равна мощности пород непосредственной и трети основной кровли. Эта длина соответствует приблизительно высоте свода обрушения или пропускания пород, т.е. закрепляющие скважины сделают свод устойчивее. При большей или меньшей длине такого эффект закрепления не будет, кроме того, увеличение длины скважин повысит стоимость бурения. Выбор угла наклона скважин согласно углу наклона основания свода обрушения или опускания пород связан с тем, что скважина, параллельная основанию свода, делает его более устойчивым и снижает опускание поверхности, что и показали указанные исследования на моделях.

Эффект от расположения вееров на раcстоянии друг от друга, равном расстоянию между сводами обрушения или опускания пород или согласно моделированию трем шагам обрушения или опускания основной кровли - достигается благодаря тому, что устойчивость пород не теряется при переходе от одного свода к другому. В этом месте без закрепления пород может быть большое опорное давление. Расстояние между веерами проверено расчетами.

Эффект повышения устойчивости пород и сохранения поверхности по совокупности всех признаков состоит в том, что способ может применяться при обработке всех этажей или ярусов в шахтном поле или панели. Более того, при обработке нижележащих этажей или ярусов на вентиляционных горизонтах число скважин увеличивается за счет скважин предыдущего этажа или яруса.

На фиг.1 показан план выемочного поля; фиг.2 сечение I-I вдоль откаточного штрека; фиг.3 сечение II-II поперечный разрез выемочного поля.

Способ осуществляется следующим образом.

Бурение скважин производится из откаточного 1 и вентиляционного 2 штреков с учетом образования сводов 3 обрушения или опускания пород и шага обрушения или опускания пород основной кровли. Одиночные скважины 4 бурят на расстоянии друг от друга, равном половине шага обрушения или опускания пород основной кровли. Скважины веером 5 в количестве 3-4 скважины в веере бурятся среди одиночных скважин на расстоянии вееров друг от друга, равном расстоянию между сводами обрушения или опускания пород, которое равно трем шагам обрушения или опускания пород основной кровли. Скважины наклонены в сторону выемочного поля под углом альфа (фиг.3), равным углу наклона основания свода обрушения или опускания пород. Скважины в веере бурят, начиная от ближайшей к своду, как и одиночная скважина, в сторону массива. Длина скважин равна мощности непосредственной 6 и трети мощности основной 7 кровли. В скважины подается скрепляющий раствор. Оба штрека сохраняются за лавой, а бурение начинается на некотором расстоянии впереди лавы 8 при известном шаге обрушения или опускания пород основной кровли.

Пример на расчет расстояния между веерами скважин. Расчет ведется по зависимости:

l=avtkm,

где a шаг обрушения или опускания пород основной кровли, принимаем равным 20 см (для условий мощного пологого пласта Карагандинского бассейна); v скорость подвигания лавы, равна 3 м/сут (для тех же условий); t средняя продолжительность обрушения или опускания пород основной кровли, равняется в среднем 6,5 сут; k коэффициент, учитывающий условия залегания пласта и технологию добычи, по данным практики равен 0,5; m мощность пласта, равна 3,5 м.

По расчету l составляет 56 м, что приблизительно равно трем шагам обрушения или опускания пород основной кровли.

Источники информации

1. Машковцев И.Л. Напряженно-деформированное состояние пород при подземной выемке угля. Уголь, 1984, N 11, с. 27-28.

2. Заславский Ю. З. Дружко Е.Б. Новые виды крепи горных выработок. М. Недра, 1989. 256 с.