способ разработки пологих и наклонных удароопасных пластов

Формула изобретения

1. Способ разработки пологих и наклонных удароопасных пластов, включающий проходку вдоль выемочного столба дополнительного штрека, оконтуривающего целик, осуществление разгрузочных мероприятий и отработку очистным забоем выемочного столба, отличающийся тем, что предварительно определяют ширину зоны опорного давления от очистного забоя, дополнительный штрек вдоль выемочного столба проходят на расстоянии от выработанного пространства, превышающем половину расчетной ширины зоны опорного давления, в оконтуренный проходкой целик в столбе из дополнительного и вентиляционного штреков навстречу друг другу и на глубину защитной зоны, определяемой в зависимости от мощности пласта, бурят разгрузочные скважины и обуривают ими участок целика от разрезной печи до расчетной границы зоны опорного давления, после чего из разрезной печи очистным забоем начинают отработку выемочного столба с вовлечением в нее оконтуренного целика и ведут ее под контролем удароопасности очистного забоя, при возникновении которой расстояние между разгрузочными скважинами в границах зоны опорного давления сокращают до величины, при которой удароопасность исключена, затем за границей зоны опорного давления из дополнительного и вентиляционного штреков продолжают бурение в оконтуренный целик разгрузочных скважин с расстоянием между ними, при котором удароопасность исключена, и бурят их с такой частотой до конца целика.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно из очистного забоя в оконтуренный целик периодично циклам выемки на глубину, не меньшую суммы ширины защитной зоны и величины подвигания очистного забоя за цикл выемки, бурят вспомогательные разгрузочные скважины, расстояние между которыми при возникновении удароопасности сокращают до ее исключения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, а именно к технологии разработки пологих и наклонных удароопасных пластов с соблюдением мер безопасности ведения горных работ.

Известен способ разработки мощных пологих и наклонных пластов угля с оставлением целиков и последующей их выемкой (а.с. СССР №193413, кл. Е 21 с, 5 с., 1967). По этому способу пласт разрабатывают с закладкой выработанного пространства отдельными столбами с временным оставлением между ними целиков угля, которые после отработки столбов извлекают наклонными слоями. Способ обеспечивает полноту извлечения угля из пласта за счет последующей слоевой выемки целиков. Недостаток способа заключается в возможности проявления горных ударов во временно оставляемых целиках до выемки первых слоев, когда разгрузка целиков отсутствует. Кроме того, выемка целиков наклонными слоями нарушает цикличность отработки пласта. Поэтому использование такого способа для отработки пологих и наклонных удароопасных пластов неэффективно.

Известен способ охраны горных выработок путем оставления временных целиков (Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания подготовительных выработок при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов. - Л., ВНИМИ, 1985, с. 40). По этому способу параллельно вентиляционному штреку проходят дополнительный штрек и охраняют его в устойчивом состоянии образованным временным целиком между дополнительным и вентиляционным штреками, а по мере подвигания очистного забоя временный целик извлекают с погашением вентиляционного штрека. Способ позволяет вести нормативную вентиляцию очистного забоя по дополнительному штреку с сохранением общей длины очистного забоя. Недостаток способа заключается в опасности проявления горных ударов во временно оставляемом целике в случае его пригрузки, поэтому использование и этого способа для отработки пологих и наклонных удароопасных пластов неэффективно.

Известен способ бесцеликовой выемки пласта с полным или частичным сохранением конвейерного штрека (Разработка мощных пологих пластов, подверженных горным ударам. - М.: Недра, 1994, с. 133-135). По этому способу по нижележащему столбу параллельно конвейерному штреку вышележащего столба проходят дополнительный штрек, по которому ведут вентиляцию очистного забоя, а образованный проходкой дополнительного штрека целик погашают с использованием конвейерного штрека в качестве вентиляционного просека. Способ позволяет вести очистную выемку с нормативным уровнем вентиляции и сохранением длины очистного забоя. Однако в образованном проходкой дополнительного штрека целике до его погашения остается возможность возникновения горных ударов, поэтому использование такого способа для отработки пологих и наклонных удароопасных пластов также неэффективно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ подготовки выемочных столбов при разработке пологих пластов оконтуриванием целиков выработками (а.с. СССР №750071, кл. Е 21 С 41/04, 1980). По этому способу вдоль столба проходят выработку, оконтуривающую в нем целик до выработанного пространства, а боковые породы разгружают, для чего пласт в выемочном столбе ослабляют и перераспределяют нагрузки столба на смежный массив угля и оконтуренный целик, ширину которого устанавливают из условия исключения раздавливания его опорным давлением. Способ позволяет вести очистные работы с устранением обрушения кровли и пучения почвы пласта в очистном пространстве. Однако и этот способ не устраняет возможности возникновения горных ударов в целике при перераспределении на него нагрузок от столба, обусловленной трудностью определения соизмеримости этих нагрузок с предельной прочностью целика. К тому же осуществление такого способа сопровождается сокращением длины очистного забоя, а также потерями угля в оконтуренном для подготовки к отработке выемочного столба целике. Поэтому использование способа для отработки пологих и наклонных удароопасных пластов оказывается также неэффективным.

Заявляемый способ решает задачу повышения безопасности и эффективности отработки пологих и наклонных удароопасных пластов путем предотвращения горных ударов в угольном пласте и исключения потерь угля.

Для этого предварительно определяют ширину зоны опорного давления от очистного забоя, дополнительный штрек вдоль выемочного столба проходят на расстоянии от выработанного пространства, превышающем половину расчетной ширины зоны опорного давления, в оконтуренный проходкой целик в столбе из дополнительного и вентиляционного штреков навстречу друг другу и на глубину защитной зоны, определяемой в зависимости от мощности пласта, бурят разгрузочные скважины, обуривают ими участок целика от разрезной печи до расчетной границы зоны опорного давления, после чего из разрезной печи очистным забоем начинают отработку выемочного столба с вовлечением в нее оконтуренного целика и ведут ее под контролем удароопасности очистного забоя, при возникновении которой расстояние между разгрузочными скважинами в границах зоны опорного давления сокращают до величины, при которой удароопасность исключена, затем за границей зоны опорного давления в оконтуренный целик из дополнительного и вентиляционного штреков продолжают бурение разгрузочных скважин с расстоянием между ними, при котором удароопасность исключена, и бурят их с такой частотой до конца целика. Дополнительно из очистного забоя в оконтуренный целик периодично циклам выемки на глубину, не меньшую суммы ширины защитной зоны и величины подвигания очистного забоя за цикл выемки, бурят вспомогательные разгрузочные скважины, расстояние между которыми при возникновении удароопасности сокращают до ее исключения.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема отработки выемочного столба пологого или наклонного удароопасного пласта на момент промежуточного положения очистного забоя с бурением разгрузочных скважин в оконтуренный целик, а на фиг.2 - разрез I-I с расположением разгрузочных скважин по мощности пласта.

Способ осуществляют следующим образом.

В отрабатываемом пологом или наклонном удароопасном пласте 1 проходят конвейерный штрек 2 и разрезную печь 3, которыми подготавливают выемочный столб 4. Вдоль выемочного столба 4 на расстоянии от выработанного пространства 5, превышающем половину ширины l зоны опорного давления от очистного забоя 6, границу 7 которой устанавливают расчетом по глубине залегания и мощности пласта 1, проходят дополнительный штрек 8 и оконтуривают им вместе с вентиляционным штреком 9 целик 10 в выемочном столбе 4. В этот целик 10 из дополнительного 8 и вентиляционного 9 штреков навстречу друг другу на участке от разрезной печи 3 до расчетной границы 7 зоны опорного давления и на глубину, равную ширине защитной зоны n, которую определяют расчетным путем в зависимости от мощности пласта 1, бурят разгрузочные скважины 11. Дополнительно из разрезной печи 3 в оконтуренный целик 10 на глубину не менее суммы ширины защитной зоны n и величины подвигания b забоя 6 за цикл выемки бурят вспомогательные разгрузочные скважины 12. После обуривания оконтуренного целика 10 с боковых сторон на участке от разрезной печи 3 до расчетной границы 7 зоны опорного давления и с торцевой стороны на всю ширину целика 10 из разрезной печи 3 очистным забоем 6 начинают отработку выемочного столба 4. В отработку вовлекают и оконтуренный целик 10. Отработку столба 4 ведут под контролем удароопасности очистного забоя 6, осуществляемым, например, по выходу буровой мелочи или известными геофизическими методами. При возникновении удароопасности отработку выемочного столба останавливают и сокращают расстояние между разгрузочными скважинами 11 и 12 до величины, при которой контроль удароопасности указывает на ее отсутствие. После этого отработку выемочного столба 4 возобновляют, а за границей 7 зоны опорного давления от очистного забоя 6 из дополнительного 8 и вентиляционного 9 штреков продолжают бурение в оконтуренный целик 10 разгрузочных скважин 11 с расстоянием между ними, установленным по результатам контроля удароопасности на участке до границы 7 зоны опорного давления из условия ее исключения. Их бурят с опережением границы 7 зоны опорного давления до конца оконтуренного целика 10, а вспомогательные разгрузочные скважины 12 бурят периодично циклам выемки вслед за подвиганием очистного забоя 6 и в такой последовательности отрабатывают выемочный столб 4 на всю длину.

Разработка пологих и наклонных удароопасных пластов заявляемым способом позволяет производить безопасную и эффективную выемку столба с оконтуриванием в нем дополнительной выработкой целика, разбуриваемого разгрузочными скважинами. Оконтуривание целика размером, превышающим половину ширины зоны опорного давления, и разбуривание целика с боковых и торцевой сторон разгрузочными скважинами в заявляемом способе предотвращает проявление горных ударов в очистном забое пласта вследствие перераспределения нагрузок из забоя на оконтуренный целик, приобретающий регулируемую частотой разгрузочных скважин податливость. Вовлечение в отработку оконтуренного целика сохраняет технологическую цикличность очистной выемки в выемочном столбе, а сама отработка целика исключает потери угля.

Такое выполнение способа повышает безопасность и эффективность разработки пологих и наклонных удароопасных пластов за счет предотвращения горных ударов и исключения потерь угля. В сравнении с прототипом оконтуренный целик, на который происходит перераспределение нагрузок, приобретает в результате бурения разгрузочных скважин регулируемую податливость, которая в совокупности с рекомендуемыми размерами целика обеспечивает плавное восприятие нагрузок и разгрузку очистного забоя. Выемка оконтуренного целика исключает потери угля и сохраняет технологичность работы очистного забоя без сокращения его длины, равной ширине выемочного столба.